4824x
001594
2019-10-02

地震作用下的节点约束确定地震荷载

在引入和传递水平荷载,例如风荷载或地震荷载时,使用 3D 模型创建难度越来越大。 为了避免这样的问题,一些规范(例如 ASCE 7、NBC)要求在模型中使用简化模型,将水平荷载分布到结构构件上。 “刚性板”)。

本文主要研究混凝土楼板的水平刚性平面问题。 这种类型的建模有很多优点。 计算速度明显更好,因为每个抛射体的质量集中在一个点上。 保证了结果的可追溯性,并且可以逐层评估结果,从而得出更清晰的文档。

在RFEM中有节点约束。 节点约束让两个或多个节点之间平移和旋转上建立关联。 在本文的下载区中有一个详细介绍该选项的文档。

本篇文章主要介绍如何在RFEM中使用刚性平面。 该建筑是一幢4层高的建筑,在海拔高度上是规则的,但不在平面图中。 墙体铰接在天花板上。

RFEM中刚性平面的建模

每个炮弹的质心集中在其质心上。 确定该功能,选择“质心和信息...”功能,您可以使用上下文菜单中的所有对象进行选择。 使用此选项可以在抛丸体的质心中生成一个节点。 另一方面可以同时确定抛射体的质量。 这些质量列于下表中。 每层楼板生成的节点必须移动到楼板平面上(修改Z坐标)。

在该示例中,定义了在面上的附加永久荷载,施加的荷载和雪荷载。 之后要考虑它们,必须换算成每层的总质量。

 3楼2楼1楼一楼全部
永久荷载97,631.3千克97,006.3千克97,006.3千克97,006.3千克388,650.2千克
固定荷载18,900,0 kg18,700,700千克18,700,700千克18,700,700千克75,000,0 kg
活荷载47,250.0 kg46,750,0 kg46,750,0 kg46,750,0 kg187,500.0千克
雪荷载14,175.0千克   14,175.0千克

记录所有质量,可以删除楼板(包括所有洞口和线铰),并用节点约束代替。 建议通过节点划分墙体的连接线,以便更加逼真地建模。 在这个例子中我们选择了有限元的距离。 输入节点约束如图02所示。 类型选项为“平面”。 确保您还可以选择每个故事的质心。

为了能够在质心的节点处对结果进行评估,定义了耦合杆件(铰链铰),每个杆件垂直于弹丸的质心。

如果定义了节点约束,则可以在RF-DYNAM Pro附加模块中输入质量数。 为此创建三个质量数据集,其中仅输入手动定义的节点质量(表中列出的质量)。 在每个楼层的重心处施加质量数。

下面将使用生成等效荷载的反应谱方法。 对于X方向和Y方向,利用8个特征值进行固有振动分析。 计算所有可用的模态形状,这些形状也用于响应谱分析。 这样,两个方向上的有效模态质量系数为1.0。

结果评估与传统建模比较

在两个模型中它们的方向是相同的两个模态形状,并且在固有频率上略有不同。 在图03中,左侧显示了楼板的传统模型,右侧显示了节点约束的模型。 显示第一个模态形状。

为了评估反应谱分析的结果,对结果梁进行建模是很有用的,如本文所述 。 计算结果如下表所示。 例如,只显示X方向(结果组合: X)中的结果包络线

 模型与楼板模型与节点约束差异
固有频率(模式1)3.772赫兹3.478 Hz6.5%
固有频率(模式2)5.688 Hz5.472 Hz3.8%
水平推力OG 3(Vz)138.8 kN178.4 kN-28.5%
水平推力OG 2(Vz)90.3 kN104.0 kN-15.2%
水平推力OG 1(Vz)56.9 kN62.0 kN-9.0%
水平剪力EG(Vz)28.9 kN25.4 kN12.1%
楼板位移OG 3(X方向)0.9 mm1.1毫米-22.2%

结果略有不同,而节点约束的模型会产生较大的力或变形,特别是在顶层,但是在底部稍微变小。

该建模简化了整个系统,在性能,进一步加工和可追溯性方面具有优势。 对于大多数地震分析,该方法非常适用,是传统方法的替代方法。


作者

Effler 女士负责我们客户动力分析产品的开发并提供技术支持。

链接
参考
  1. Handbuch RFEM, Dlubal Software. Tiefenbach, März 2020.
  2. Handbuch RF-DYNAM Pro. Tiefenbach: Dlubal Software, Januar 2020.
下载