高层框架结构地震倒塌仿真分析

该文是辽宁工程技术大学学报自然科学版2010年第29卷第6期的一篇文章，由刘海卿、陈振西和袁景合作撰写，研究了高层框架结构在强震作用下的倒塌破坏过程的三维仿真分析。文章使用ANSYS/LS-DYNA软件对10层框架结构进行模拟，从弹性阶段到破坏全程进行了非线性仿真，结果与实际倒塌情况相符。研究旨在揭示高层框架结构的倒塌机理并为抗震设计提供理论支持。 正文: 本文探讨的是在强震环境下，高层钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏现象及其三维仿真分析。高层建筑在地震中的安全问题至关重要，而此类结构在地震作用下的行为复杂且难以预测，因此进行仿真模拟有助于理解和预防潜在的破坏。 研究采用ANSYS/LS-DYNA这一强大的有限元软件，该软件能处理复杂的非线性问题，包括材料的弹塑性行为、结构的几何非线性和接触非线性等，非常适合模拟地震中结构的动态响应。通过对10层框架结构的仿真，从结构的弹性阶段开始，直到构件开裂并最终倒塌，全面分析了整个破坏过程。通过比较仿真结果与实际倒塌情况，验证了模型的准确性和可靠性。 在地震模拟中，选取合适的计算参数和构建精确的计算模型是关键。这些参数包括材料的强度、刚度、泊松比等，以及地震波的特性，如加速度、频率和持续时间等。模型需要考虑钢筋混凝土的非线性性质，如裂缝的产生与发展、混凝土的压碎和钢筋的屈服等。通过精确的参数设置和模型构建，仿真能够成功再现高层钢筋混凝土框架结构的倒塌过程。 通过这样的仿真分析，研究者能够识别出结构的薄弱环节，这些环节在地震中可能首先出现破坏，导致整体结构的不稳定。这些发现对于理解结构的倒塌机理极其重要，也为结构工程师提供了优化设计的依据，以提高建筑物的抗震性能和抵御强震的能力。 该研究通过三维仿真技术深入研究了高层框架结构在强震下的破坏模式，为结构工程领域提供了宝贵的理论分析，对于增强建筑物的抗震设计和提高地震防御能力具有重要意义。未来的研究可能进一步扩展到更复杂结构类型或考虑更多的实际情况，以完善现有的仿真模型和理论。