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基于 ANSYS 的高层建筑板梁参数化建模
刘俊
武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉(430070)
E-mail:junliu85@sohu.com
摘 要:针对用于高层建筑板梁实体建模的一般建模方法的不足,提出了利用布尔运算实现
参数化建模的思路方法,并结合实例证明了该方法的实用价值。
关键字:ANSYS 实体建模 参数化 布尔运算
中图分类号:TU208.3
实体建模是 ANSYS 建立大型复杂有限元模型最有效的方法之一,布尔运算则是实体建
模中非常重要的功能,在几何实体之间进行相加、相减、相交、分割、粘贴和重叠等方式来
处理实体模型。用户可以通过布尔运算直接用较高级的图元生成复杂的形体,从而减少相当
可观的建模工作量。布尔运算在实体建模提供的两种基本方法——自顶向下和自底向上建模
方法中都有效。
APDL 即 ANSYS 参数化设计语言,是一种解释性语言,它提供诸如:参数、表达式、
分支和循环以及宏等一些列功能,可以用来自动完成一些通用性强的任务,也可以用来根据
参数建立实体模型
[1]
。
1. 高层板梁结构实体建模方法讨论
高层结构体系多采用框架、剪力墙、筒体结构(框筒、筒中筒以及束筒等)以及他们之
间组合结构。可以把整个结构分成两大主要部分:主要抗侧力结构体系(框架、筒等)和板
梁结构(这里的梁指一般梁,下同)。结构的概念设计要求建筑体形(平面和立面)和结构
总体布置(构件的平面、竖向布置)规则、对称
[2]
。也就是说抗侧力结构的实体建模会比较
简单,建模工作的重点和难点是板梁结构部分。而板梁实体建模又是与高层结构的平面形状
和构件的平面布置密切相关的。对于大多数结构体系如框架,其平面形状和结构构件的布置
都比较规则、对称,用于定位梁、板的关键点坐标信息可以直观地获得,能够在 ANSYS 中
以数学方式直接表达出来,结合复制命令和 ANSYS 提供的 APDL 的循环结构还可以减少大
部分的关键点创建工作量,因此,一般会采用点-线-面顺序的建模方法来建立实体模型。建
模流程如图 1:
图 1 高层结构的一般建模流程图
然而,运用上述方法进行实体建模,首先需要人为获得每一楼层上几乎所有的用于控制
板梁单元大小和形状的关键点坐标信息,而且数量庞大关键点混杂在一起,点排列顺序难控
制,编号无规律,极不利于建线、面命令流实现和建模参数化。于是,对结构布置相似的楼
定位梁板
的关键点
板模型
梁模型 板模型
梁板模型