01 一榀二跨三层刚架的抗侧分析

专注于仿真分析和振动分析

00 导读

   刚架是最经典的钢结构形式之一，抗侧刚度是刚架设计的重点。本文使用有限元方法分析一个三层刚架的抗侧刚度。

01 研究背景

在钢结构分析中，考虑几何非线性影响的分析称为二阶分析，不考虑几何非线性影响的分析称为一阶分析(当结构变形较小)。考虑塑性变形的分析称为弹塑性分析，不考虑塑性变形的分析称为线弹性分析(当结构无屈服或极少位置屈服)。

02 几何模型

   几何模型如下图所示 (使用了梁单元，所以是线体)。

03 材料模型

    本文使用到的所有材料参数如下。

    线弹性。

    弹塑性。

    弹塑性(带屈服台阶)。

04 网格划分

    网格如下图所示，单元长度为100mm。

05 边界条件

    边界条件如下图所示，考虑自重，竖向承载和侧向力，约束柱子底部。

06 分析

    对比线弹性，弹塑性，弹塑性(带屈服台阶)，以及几何线性和几何非线性对分析结果的影响。

    由下图可知：材料进入塑性后，刚架的抗侧刚度会降低；几何非线性会进一步降低刚架的抗侧刚度；考虑屈服台阶会进一步降低刚架的抗侧刚度。

    横坐标为刚架顶部侧向位移，纵坐标为侧向力(三个侧向力一样大)。

07 附录

    《钢结构上册-钢结构基础》中对本问题的描述。