[发明专利]基于抽柱法的带断裂钢框架连续倒塌分析方法

摘要

本发明公开了一种基于抽柱法的带断裂钢框架连续倒塌分析方法，采用了柔度法梁单元划分钢框架杆件，并提出了一种简单、可考虑断裂的划分方法，引入了杆件断裂的双重判定，具有杆件划分段数少、计算耗时短、结果精确的优点，实现了钢框架的模型建立、命令流的自动生成、调用OpenSees计算，实现了通用化的钢框架连续倒塌专题分析。

主权项

一种基于抽柱法的带断裂钢框架连续倒塌分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）建立初始完整的钢框架有限元模型并验算，具体步骤为：11）在Etabs设计软件中建立待分析的初始完整的钢框架有限元几何模型，如果钢框架为平面框架，则按“四分段法”划分杆件，即将杆件划分为0.1倍长度、0.4倍长度、0.4倍长度和0.1倍长度四段，如果钢框架为空间框架，则将杆件等分为6~10段；12）在所述Etabs设计软件中输入钢框架的梁柱截面布置，形成有限元模型，生成s2k格式文件并存储；13）在OpenSees软件中选用钢框架的本构材料、质量源、荷载组合，使用nonlinearBeamColumn柔度法梁单元生成初始完整钢框架的OpenSees有限元模型；14）对所述步骤12）中得到的有限元模型使用Etabs设计软件进行设计计算，如符合设计规范则进入步骤2），否则在Etabs设计软件中修改钢框架的梁柱几何布置和截面布置，使截面满足规范要求后回到步骤12）；2）在OpenSees软件中计算得到OpenSees有限元模型的结构周期和模态，对比其他结构设计软件中计算得到的钢框架有限元模型的结构周期和模态，若两者的周期值、模态均一致，则将OpenSees有限元模型的第一个周期数值的1/10~1/5作为柱的失效时间，并计算OpenSees有限元模型的Rayleigh阻尼参数后进入步骤3），否则检查并修改OpenSees有限元模型的tcl命令流代码中的错误后回到步骤13）；3）确定失效柱位置，然后在OpenSees软件中进行荷载作用时的初始静力阶段计算，得到失效柱反力值和动力阶段时程曲线；4）设定失效/断裂准则，在OpenSees软件中启用大变形功能并选取积分方法、刚度矩阵整合方法，然后设置时程积分分析的时间初始步长、步长限值和时间总长度；5）如果钢框架为空间框架，则将每根梁各单元上的均布荷载等效转换为两端节点力后进入步骤6），如果钢框架为平面框架则直接进入步骤6）；6）将失效柱移除，然后按照所述步骤3）中得到的动力阶段时程曲线在 失效柱顶点作用反力，之后按照所述步骤4）中设置的失效/断裂准则、时间初始步长、步长限值和时间总长度对OpenSees有限元模型进行时程积分分析，得到各时间点的杆件失效信息和未失效杆件的位移。