[發明專利]基于抽柱法的帶斷裂鋼框架連續倒塌分析方法

有效

• 申請號: 201210398233.2
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102930086A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 舒贛平;包永成;陸金鈺
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;朱芳雄

1.一種基于抽柱法的帶斷裂鋼框架連續倒塌分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1）建立初始完整的鋼框架有限元模型并驗算，具體步驟為：

11）在Etabs設計軟件中建立待分析的初始完整的鋼框架有限元幾何模型，如果鋼框架為平面框架，則按“四分段法”劃分桿件，即將桿件劃分為0.1倍長度、0.4倍長度、0.4倍長度和0.1倍長度四段，如果鋼框架為空間框架，則將桿件等分為6~10段；

12）在所述Etabs設計軟件中輸入鋼框架的梁柱截面布置，形成有限元模型，生成s2k格式文件并存儲；

13）在OpenSees軟件中選用鋼框架的本構材料、質量源、荷載組合，使用nonlinearBeamColumn柔度法梁單元生成初始完整鋼框架的OpenSees有限元模型；

14）對所述步驟12）中得到的有限元模型使用Etabs設計軟件進行設計計算，如符合設計規范則進入步驟2），否則在Etabs設計軟件中修改鋼框架的梁柱幾何布置和截面布置，使截面滿足規范要求后回到步驟12）；

2）在OpenSees軟件中計算得到OpenSees有限元模型的結構周期和模態，對比其他結構設計軟件中計算得到的鋼框架有限元模型的結構周期和模態，若兩者的周期值、模態均一致，則將OpenSees有限元模型的第一個周期數值的1/10~1/5作為柱的失效時間，并計算OpenSees有限元模型的Rayleigh阻尼參數后進入步驟3），否則檢查并修改OpenSees有限元模型的tcl命令流代碼中的錯誤后回到步驟13）；

3）確定失效柱位置，然后在OpenSees軟件中進行荷載作用時的初始靜力階段計算，得到失效柱反力值和動力階段時程曲線；

4）設定失效/斷裂準則，在OpenSees軟件中啟用大變形功能并選取積分方法、剛度矩陣整合方法，然后設置時程積分分析的時間初始步長、步長限值和時間總長度；

5）如果鋼框架為空間框架，則將每根梁各單元上的均布荷載等效轉換為兩端節點力后進入步驟6），如果鋼框架為平面框架則直接進入步驟6）；

6）將失效柱移除，然后按照所述步驟3）中得到的動力階段時程曲線在失效柱頂點作用反力，之后按照所述步驟4）中設置的失效/斷裂準則、時間初始步長、步長限值和時間總長度對OpenSees有限元模型進行時程積分分析，得到各時間點的桿件失效信息和未失效桿件的位移。

2.根據權利要求1所述的基于抽柱法的帶斷裂鋼框架連續倒塌分析方法，其特征在于，所述步驟4）中設定的失效/斷裂準則為各桿件的最大應變與兩端的最大塑性轉角的“雙判定”變形失效準則，即如果桿件中某一位置的應變大于最大應變限值，或塑性轉角大于最大塑性轉角限值，則判斷桿件在該位置發生了失效斷裂。

3.根據權利要求1所述的基于抽柱法的帶斷裂鋼框架連續倒塌分析方法，其特征在于，所述步驟6）中時程積分分析的具體方法為：

在一個時間步長內對所有桿件進行時程積分計算，得到桿件的應變、位移、內力、梁端轉角，然后按照所述步驟4）中設定的失效/斷裂準則對所有桿件進行失效判斷，并根據判斷結果移除桿件中的失效位置及失效位置的質量與荷載，待所有桿件判斷完畢后，進入下一步時間步長對剩余結構繼續上述分析，直至達到時間總長度。