陈结构动力学大作业.pdf

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1、结构动力学大作业结构动力学大作业问题描述问题描述建筑结构抗震设计 高振世 P247该建筑为一幢六层现浇钢筋混泥土框架房屋，屋顶有局部突出的楼梯间和水箱间。混泥土强度等级：梁为 C20，柱为 C25。混凝土密度为 2500kg/m3本题目将对该梁柱结构的框架房屋进行模态分析，求解出该结构的前 8 阶固有频率及其对应的模态振型。框架的平、剖面见图1，图 2。构件尺寸参见表 1、表 2。其材料为混凝土，相关参数为：杨氏模量C20 为 2.55e10N/m2，C25 为 2.8e10 N/m2。图 1 平面视图图 2剖面图表 1 梁的几何尺寸部位屋顶梁楼层梁走道凉断面bh(mm)0.25 0.600.

2、25 0.650.25 0.40跨度L（m）5.75.72.1表 2柱的几何尺寸层次12，3，4，5，6柱高（m）43.6断面(mm)0.50 0.500.45 0.45建模建模利用有限元商业软件 ANSYS8.0 建模和有限元分析。1 1 单元类型（单元类型（Element TypeElement Type）:Beam4:Beam4图 3 单元 BEAM4的特征2 2 材料模型材料模型:本题目中所有材料都假定是各向同性线弹性体。表 3MARERIAL MODELNo.12梁/柱柱梁混凝土标号C25C20弹性模量 EXN/m22.8e102.55e10泊松比 PXY0.20.2密度 DENSk

3、g/m3250025003 3 单元实常数：单元实常数：表 4 REAL CONSTANTNo.12345部位底层柱其余柱走道梁楼层梁屋顶梁横截面面积Z 轴惯性矩AREA（m2）IZZ（m4）0.250.20250.10.16250.155.208e-33.417e-31.333e-35.721e-30.45e-3Y 轴惯性矩IYY（m4）5.208e-33.417e-35.208e-48.464e-47.8125e-4高度TKZ（m）0.50.450.40.650.6宽度TKY（m）0.50.450.250.250.254 4 几何模型，网格划分，施加边界条件：几何模型，网格划分，施加边界条

4、件：柱划为个 6 单元，走道梁划为 3 个单元，楼层梁划为 5 个单元，合计 3029 个单元图 4结果与讨论结果与讨论模态分析：模态分析：得出结构的固有频率和前8 阶振型。SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 0.14045 1 1 1 2 0.14057 1 2 2 3 0.14161 1 3 3 4 0.14162 1 4 4 5 0.14171 1 5 5 6 0.14186 1 6 6 7 0.14186 1 7 7 8 0.14190 1 8 8第一阶振型：第二阶振型：第三阶振型：第四阶振型：地震波瞬态时程分析：地震波瞬态时程分析

5、：地震波：LOMA PRIETA EARTHQUAKE-OAKLAND OUTER HARBOR WHARFOCTOBER 17,1989,17:04 PDTCORRECTED ACCELOGRAM,CHANNEL 1,270 DEGREES,CDMG QL89A472 SOURCE:NISEE,U.C.BERKELEY,CALIFORNIA300acelleration(cm/sec.)20021000-100-200-3000102030405060time/sec.图 4 地震波假设加速度施加在结构坐标的x 方向：一层跨中节点(30号节点)x方向位移时间历程图FIG.5 NODE30 X

6、 DISPLACEMENT/TIME CURVE1FIG.6 NODE30 YDISPLACEMENT/TIME CURVE1顶层跨中节点(1499号节点)位移时间历程图FIG.7 NODE1499 X DISPLACEMENT/TIME CURVE1FIG.8 NODE1499 YDISPLACEMENT/TIME CURVE1假设加速度施加在结构坐标的y 方向：一层跨中节点(30号节点)位移时间历程图FIG.9 NODE30 XDISPLACEMENT/TIME CURVE2FIG.10 NODE30 YDISPLACEMENT/TIME CURVE2顶层跨中节点(1499号节点)位移时间历程图FIG.11 NODE1499 XDISPLACEMENT/TIME CURVE2FIG.12 NODE1499 YDISPLACEMENT/TIME CURVE2注：注：在完成该题目的过程中，一直希望可以和建筑结构抗震设计高振世 P247 页中的计算结果进行比较。但是，建筑结构抗震设计中只考虑了图1 中竖向梁的承载能力，没有考虑横向梁的承载能力；而本题目中把所有的竖向梁均作为楼层梁进行有限元分析。因而，我认为，两中方法计算的结果没有太大的比较意义。