四层框架结构动力性能有限元分析

李 铭 张晏文 卜军华

(1.濮阳职业技术学院建筑工程系，河南 濮阳 457000; 2.烟台金建冶金科技有限公司，山东 烟台 264670;3.信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，四川 成都 610021)

0 引言

2008年汶川大地震发生，整片房屋的倒塌以及无辜生命的伤亡，使得在全国范围内掀起了一股房屋检测的热流，尤其是许多人们对自己的住房安全性能也产生了怀疑。因此，本文鉴于这种情况，对单位的所有楼房进行了性能检测，并对其中一四层框架商品楼进行了ANSYS有限元动力性能分析，通过软件模拟，得出结构在水平地震作用下的响应情况，为该楼房的加固分析提供了理论基础。

1 有限元模型的建立

按照实际施工图建立ANSYS有限元模型(如图1所示)，开间尺寸为6 m，进深为7.2 m。梁、柱采用Beam188单元，梁柱节点采用刚接，柱础与地面也为刚接，划分单元后共有632个Beam单元。由于只对模型进行水平地震作用下的中震分析，变形相对不是很大，因此，只考虑材料的非线性，不考虑几何非线性，本构模型取为双线性各向同性模型[1](如图2所示)。

图1 有限元模型

图2 材料本构关系

2 动力特性分析

通过模态分析，得出了结构的前八阶振型，各阶的自振频率及自振周期如表1所示，前四阶振型图如图3～图6所示。

表1 模型前八阶振型自振频率及自振周期

图3 第一阶振型图

图4 第二阶振型图

图5 第三阶振型图

图6 第四阶振型图

通过表1可以看出，本结构的自振频率为2.215 Hz。

通过前四阶振型图可以得出，第一阶振型为沿着横向的平动，即结构首先会在弱平面内发生平移;第二阶振型为沿着纵向的平动;第三阶振型结构出现了水平方向的扭转;第四阶振型出现了竖向的扭转。……