地震作用下的节点约束确定地震荷载

技术文章

This article was translated by Google Translator View original text

引入和传递风荷载或地震荷载等水平荷载时,三维模型的设计难度越来越大。 为避免出现这些问题,一些规范(例如:ASCE 7,NBC)要求使用将水平荷载分布在承重结构构件上的平面简化模型,但不能自行吸收弯矩。 “膜片”)

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。 它们与两个或多个节点之间的位移和旋转有关。 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。

图片 01 - 在 RFEM 中的建筑模型

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EC总和
自重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。

图片 02 - 节点约束的定义

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。

图片 03 - 评估第一模态形状

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偏差
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。

关键词

动力学分析 建模 节点约束 地震 刚架层

参考

下载

更多信息

联系我们

Kontakt zu Dlubal

如果您有任何关于我们产品的问题或者建议,请联系我们的技术支持或者搜索我们的问题和解答 (FAQs)。

+49 9673 9203 0

(可要求接中文热线)

info@dlubal.com

RFEM 主程序 RFEM
RFEM 5.xx

主程序

结构设计与有限元­分析软件(FEA)可以用于建立 平面与空间结构模型,适用于由杆件、面、 板、墙、折板、膜、壳、实体以及接触单元等的建模与分析计算。

首个许可价格
3,540.00 USD
RFEM 动力分析
RF-DYNAM Pro - Natural Vibrations  5.xx

附加模块

固有振动分析 - 杆件、面和实体模型的自振频率和主振型

首个许可价格
1,030.00 USD
RFEM 动力分析
RF-DYNAM Pro - Equivalent Loads 5.xx

附加模块

使用多振型反应谱分析方法计算动力和地震等效荷载

首个许可价格
760.00 USD