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西安市新城区某公司科研办公楼结构设计有限元分析报告
撰写人：王平班级：工程力学1203学号：12混凝土的粘结和滑移。
当钢筋和混凝土粘结较好，可以认为两者无滑移时，采用组合式模型。组合式模型中最常用两种方式第一种是分层式，即在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层，并对截面的应变做出某些假定，主要适用丁杆件系统的分层组合式；另一种组合方式是采用等参数单元，使用带钢筋膜的单元来进行模拟，主要适用丁二维或三维结构的带膜组合式或带钢筋的组合式。
整体式模型也是在考虑钢筋与混凝土之间无滑移的情况下使用的。假定钢筋
弥散丁整个单元中，并把单元视为连续均匀材料，由此求出的是综合了混凝土与钢筋两种材料的单元刚度矩阵。
在ANSYS中可以考虑的钢筋混凝土模型一般是两种，即分离式模型和整体式模型。分离式模型虽然在理论上可行，但在进行复杂结构的分析时，对计算机的性能要求较高，计算效率较低。因此本文空间结构计算模型采用的是整体式有限单元模型来处理钢筋混凝土结构。
、柱单元的选取梁、柱采用空间Timoshenko单元，拟合其弯曲、拉压及扭转受力状态。
Beam188是一个二节点的三维线性梁，适用丁分析细长的梁，其元素是基丁Timoshenko梁理论的，具有扭切变形效果。Beam188在每个节点上有6或7个自由度，(自由度)数目的变化是由KEYOPT(1)来控制的。当KEYOPT(1)=0时(默认),每节点有6个自由度。分别是沿x,y,z的位移及绕其的转动。当KEYOPT(1)=1时,会添加第七个自由度(翘曲量)，Beam188单元示意图如图4所示。
图4Timoshenko梁单元示意图
。
Shell181适用丁薄到中等厚度的壳结构。该单元有四个节点，单元每个节点有六个自由度，分别为沿节点X,Y,Z方向的平动及绕节点X,Y,Z轴的转动。退化的三角形选项用丁网格生成的过渡单元。Shell181单元具有应力刚化及大变形功能。该单元有强大的非线性功能，并有截面数据定义，分析，可视化等功能，还能定义复合材料多层壳；Shell181单元示意图如图5所示。
图5弹性壳单元示意图
经查阅ANSYS相关书籍得知Beam188单元适合丁分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基丁铁木新科梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响。有大量研究也表明该单元可以很好的模拟型钢梁与柱，计算结果与实际比较接近，那是
因为钢材的材质比较均匀。但框架混凝土梁与柱材质并不均匀，混凝土内部含各种钢筋，故采用整体式模型，并把单元视为连续均匀材料，那么Beam188便可
以很好的模拟框架混凝土梁与柱了。
，单元每个节点有六个自由度,分别为沿节点X,Y,Z方向的平动及绕节点X,Y,Z轴的转动。在此处刚好可以模拟板结构。
综上所述，得出以下建模思路：
用Beam18&Shell181单元建立空间框架结构模型，与PKPM计算结果进行比较；
，份数取为20;对板进行划分时，考虑
到板的边界与梁重合，故分网大小与梁相同，有限元模型图如图4所示。
图6有限元模型图
93-
®,盛
5静力分析
，提取前六阶振型图，并统计前六阶的频率，周期和振型特点。
表2ANSYS分析结构动力参数
阶数
周期（s）
频率（Hz）
振幅特点
1
平■动，横向
2
平■动,纵向
3
4
平■动，横向
5
平■动，纵向
6
表3PKPM计算结构动力参数
阶数
周期（s）
频率（Hz）
振幅特点
1
平■动，横向
2
3
平■动，纵向
4
平■动，横向
5
平动，扭转
6
平动，扭转
23PKPM
计算结果，结构在二阶模
态时发生扭转变形；对丁ANSYS计算结果，结构在三阶模态时出现扭转变形ANSYS计算各阶模态位移图如图8~13所示
STEP=1S