基于OpenSees的交错桁架结构抗震性能分析

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钢结构交错桁架体系是一种经济、实用、高效的新型结构体系,目前在国外已经有很多的工程实例。研究和发展这种结构对带动建材、冶金、化工和机械等相关产业的进步,提高建筑业的技术水平和人们的居住功能水准,实现建筑的产业化、标准化,促进城市建设的发展有着重要的意义。面向对象开放的大型有限元结构分析软件OpenSees,遵循了Open-Source原则,是一个较为全面且不断发展的开放的程序软件体系。基于该程序,本文主要进行了以下工作:首先,详细地介绍了程序的组成、命令的使用及相应的结构数值模型建立的过程和方法,并应用OpenSees对交错桁架结构进行了静力分析和动力分析。其次,根据交错桁架结构构件受力特点,提出了适用于交错桁架构件的薄壁杆件单元模型,并利用OpenSees面向对象编程和源码开放的特点,在OpenSees源程序中添加了薄壁杆件的单元模型,通过与现有有限元软件Ansys对比分析,验证了本文方法的正确性和精确性。最后,利用本文改进和开发的程序,对影响交错桁架体系抗震性能的因素进行了弹性时程分析,主要对交错桁架的空腹节间长度、高跨比以及阻尼比等参数进行了对比分析。分析结果表明:空腹节间越大,楼层位移和楼层位移角越大;高跨比的增大增加了结构的柔度;同一桁架结构在不同阻尼比作用下,层间位移角相差较大。
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