sap及ANSYS应用结构概念分析.docx

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sap及ANSYS应用结构概念分析

建模题目

SAP2000题目

6层办公楼框架结构，采用C30钢筋混凝土，平面图如下。

顶层为上人屋顶，所有楼板和楼盖均为20cm厚的钢筋混凝土板，施工方法为现浇框架和楼板。

考虑自重恒载和人群活载两种工况。

人群活载取3kN/m2,框架梁截面0.220.60m，柱0.50.5m，层高4m。

ANSYS题目

3层办公楼框架结构，采用C30钢筋混凝土，平面图如下。

顶层为上人屋顶，所有楼板和楼盖均为20cm厚的钢筋混凝土板，施工方法为现浇框架和楼板。

考虑自重恒载和人群活载两种工况。

人群活载取3kN/m2,框架梁截面0.220.60m，柱0.50.5m，层高4m。

SAP建模结果

一、添加模型

修改单位，KN.m.C，创建快速新模型选择3DFrames

二、参数定义

1.定义材料

材料选用chinac30

2.定义梁柱截面

梁截面尺寸为0.6*0.22，柱截面尺寸为0.5*0.5

3.定义楼板、楼梯截面，

均选用薄shell单元，楼板的厚度为20mm，楼梯的厚度选用35mm，材料为c30

4.添加荷载模式

包括恒载（dead），活载（live）

5.添加荷载工况

添加荷载组合工况为1.2*恒载+1.4*活载

三、模型建立

1.通过带属性复制生成楼梯空间

将定义好的梁柱截面付给相应框架，材料选用c30

2.建立楼梯空间平台所需的梁柱

3.添加楼梯

楼梯的间总宽为2.2m，层高4m,层数为6层，楼梯的左水平宽度、右水平宽度分别为1m，楼梯左右宽度分别为1m，梯段长4m，梯井0.2m，划分最大尺寸0.2m。

然后插入原始坐标x为8.9m，y为4m，绕整体z轴旋转270度，面截面选择楼梯。

4.生成楼板

通过拉伸线生成楼板，其中拉伸中面截面选择楼板截面。

5.对楼板进行网格划分，最大尺寸为0.2m。

网格划分后的三维实体图网格划分三维图

xy平面网格划分实体图xy平面的网格划分图

四、加载

1.添加柱子底端，及楼梯与地面的约束，都为固定端约束；

2.添加楼板的人群荷载，大小为3KN/m^2；

3.添加楼梯活荷载，大小也为3KN/m^2。

五、分析运行

选择荷载恒载、活载和组合荷载进行计算分析运行

六、结果

1.荷载组合下结构总体的受力及变形图

右上角方向整体的变形图左下角方向整体变形图

变形云图弯矩图

查看表数据知最大位移4.67mm

2.框架每一榀的弯矩及变形图

xz方向看从y方向的7m,1m,-1m,1m,-7m查看结果胡内力图及变形图

Y=7m弯矩图y=7m处变形图

Y=1m处的弯矩图Y=1m处的变形图

Y=-1m处的弯矩图Y=-1m处的变形图

Y=-7m处的弯矩图Y=-7m处的变形图

yz方向看沿x方向10m,5m,0m,-5m,-10m查看结果胡内力图及变形图

X=10m处梁的弯矩图X=10m处柱的弯矩图

X=10m处的变形图X=5m处的变形图

X=5m处梁的弯矩图X=5m处柱的弯矩图

X=0m处的梁弯矩图X=0m处的柱弯矩图

X=0m处的变形图X=-5m处的变形图

X=-5m处的梁弯矩图X=-5m处的柱弯矩图

X=-10m处梁的内力X=-10m处柱的内力

X=-10m处的变形图

ANSYS建模分析

一、建立模型

1.定义单元材料实常数

/prep7

et,1,beam4

et,2,shell63

mp,ex,1,3.0e10

mp,prxy,1,0.2

mp,dens,1,2500

r,1,0.6*0.22,0.22*0.6**3/12,0.6*0.22**3/12,0.22,0.6

r,2,0.5*0.5,0.5**4/12,0.5**4/12,0.5,0.5

r,3,0.2,0.2,0.2,0.2

利用ANSYS的前处理里，查看生成的数据文件如下图所示

单元类型生成的实常数

材料常数

2.创建关键点

k,1

kgen,5,1,0,1,5

kgen,2,1,5,1,,,-6

kgen,2,6,10,1,,,-2

kgen,2,11,15,1,,,-6

kgen,4,1,20,1,,4

生成关键点，如下图所示

ANSYS创立的关键点

3.由点生成线

*do,i,1,60

l,i,i+20

*enddo

*do,i,21,76,5

l,i,i+1

l,i+1,i+2

l,i+2,i+3

l,i+3,i+4

*enddo

*do,i,21,31,5

l,i,i+5

l,i+1,i+6

l,i+2,i+7

l,i+3,i+8

l,i+4,i+9

*enddo

*do,i,41,51,5

l,i,i+5

l,i+1,i+6

l,i+2,i+7

l,i+3,i+8

l,i+4,i+9

*enddo

*do,i,61,71,5

l,i,i+5

l,i+1,i+6

l,i+2,i+7

l,i+3,i+8

l,i+4,i+9

*enddo

模型如下图所示

4.由线生成面

*do,i,1,4

al,i+108,i+64,i+109,i+60

al,i+113,i+68,i+114,i+64

al,i+118,i+72,i+119,i+68

al,i+123,i+80,i+124,i+76

al,i+128,i+84,i+129,i+80

al,i+133,i+88,i+134,i+84

al,i+138,i+96,i+139,i+92

al,i+143,i+100,i+144,i+96

al,i+148,i+104,i+149,i+100

*enddo

由点生成线图

由线生成的面图

5.对建的模型进行网格划分，生成计算单元

lesize,all,1!

选择线网格划分的尺寸

lmesh,61,153!

首先对当前材料、实常数、单元类型类型的梁进行生成单元

lsel,s,,,1,60!

选择剩余的柱线

latt,1,2,1!

赋予相应的材料、实常数、单元类型类型属性生成单元

lmesh,1,60

esize,1

mshape,0!

单元的形状参数

mshkey,1!

单元采用的网格参数（包括映射、自由）1为映射网格

aatt,1,3,2!

对面进行赋属性并生成单元

amesh,all

进行网格划分生成计算单元图

6.施加约束及面荷载

*do,i,418,494,4!

施加底部固端约束

d,i,all

*enddo

acel,0,9.8,0!

施加重力加速度

asel,all!

选择面，施加面活荷载

sfa,all,2,pres,-3000

Finish

施加力和约束后的计算单元图

7.进入求解器分析运行结合gui操作

/solu

Solve

8.进入后处理器查看结果

/POST1

显示变形图

PLDISP,1

未变形及变形图

‚显示位移云图

PLNSOL,U,SUM,0,1

位移云图

可以看到最大位移发生在屋面第二跨板中心处，最大位移为2.094mm

ƒ采用GUI方式查看结果的第一主应力

单元第一主应力图

由上图可以看出单元最大应力发生在第二层跨中柱与梁楼板的交界处，最大应力为1.86Mpa，最小应力点为板中心位置，也可以看到在板与板交界处的应力均较大，而每块楼板的板中心位置均为该块板的最小应力点。

定义单元表

ETABLE,FN_I,SMISC,1

ETABLE,Fs_I,SMISC,2

ETABLE,Fs_J,SMISC,8

ETABLE,M_I,SMISC,6

ETABLE,M_J,SMISC,12

画轴力云图

PLLS,FN_I,FN_J,1,0

轴力图

由云图可以看到最大轴力发生在框架中间的柱低端，最大轴力为659.316KN

弯矩云图

PLLS,M_I,M_J,-1,0

由下图的弯矩图可以看到最大弯矩放生在框架中间的梁的跨中最大正弯矩为51.291KNm，最小负弯矩主要出现在框架顶层屋面和外侧面框架的中间，梁与柱交界处，最小弯矩为71.949KNm.

弯矩云图

剪力云图

PLLS,Fs_I,Fs_J,1,0

剪力云图

列出反力

PRRSOL

NODEFXFYFZMXMYMZ

4186042.40.28915E+06-8615.2-11527.-3.9417-8096.5

422-416.900.50491E+06-15390.-20572.-0.24630E-01539.71

426-0.59803E-070.49438E+06-15373.-20549.-0.19534E-080.14426E-06

430416.900.50491E+06-15390.-20572.0.24630E-01-539.71

434-6042.40.28915E+06-8615.2-11527.3.94178096.5

4388270.80.36632E+065592.07458.14.1014-11074.

442-502.120.65932E+069794.513065.-0.27297651.61

446-0.55656E-070.64687E+069752.313009.-0.19335E-080.13211E-06

450502.120.65932E+069794.513065.0.27297-651.61

454-8270.80.36632E+065592.07458.1-4.101411074.

4588270.80.36632E+06-5592.0-7458.1-4.1014-11074.

462-502.120.65932E+06-9794.5-13065.0.27297651.61

466-0.53161E-070.64687E+06-9752.3-13009.-0.19344E-080.12658E-06

470502.120.65932E+06-9794.5-13065.-0.27297-651.61

474-8270.80.36632E+06-5592.0-7458.14.101411074.

4786042.40.28915E+068615.211527.3.9417-8096.5

482-416.900.50491E+0615390.20572.0.24630E-01539.71

486-0.45475E-070.49438E+0615373.20549.-0.19486E-080.10969E-06

490416.900.50491E+0615390.20572.-0.24630E-01-539.71

494-6042.40.28915E+068615.211527.-3.94178096.5

TOTALVALUES

VALUE-0.98833E-060.95613E+07-0.91633E-07-0.22752E-06-0.38969E-070.24531E-05