Abaqus在民建领域的应用实例

概述

随着国民经济的发展以及我国改革开放的深入，建筑工程行业也得到了前所未有的发展，目前建筑不仅越来越美观，也越来越高大，相应的结构也越来越复杂，也给结构设计带来了巨大挑战。在此背景下，对复杂建筑结构做静、动力计算已经变得必不可少，Abaqus在建筑行业也有了用武之地。

高层建筑结构的振型分析

模态分析是所有动力学分析最基本的内容，模态分析是用来确定结构振动特性（自然频率、振型、振型参与系数）的一种技术。

模态分析的优势有：

• 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动；
• 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的；
• 有助于在其它动力分析中估算求解控制参数（如时间步长等）。

由于结构的振动特性决定了结构对于各种动力载荷响应情况，所以模态分析也是其它更详细的动力学分析的起点，例如瞬态动力学分析、谱分析等。结构的振动特性决定结构对于各种动力载荷的响应情况，在准备进行其它动力分析之前首先要进行模态分析。

Abaqus提供了两种求解振型的方法：Lanczos方法和Subspace两种方法，两种方法各有优缺点，分别实用于规模较大，频率提取多的结构和规模小，频率提取少的结构。下图是某高层建筑的振型图。

高层剪力墙弹塑性动力分析

随着建筑行业新标准的正式实施，对建筑结构的弹塑性分析要求也被正式地写入行业规范之中。为满足结构的二阶段设计抗震设防要求，各地有大量的超高层建筑或标志性工程被要求进行弹塑性分析，以保证这些建筑物在发生数百年一遇的罕遇地震时仍能保证足够的承载力，不至于造成过大的生命和财产损失。

由于中国国情的特殊性，我国的50m以上高层建筑大量采用混凝土剪力墙作为抵抗风荷载和地震力的主要受力构件。混凝土剪力墙几乎是一种天生的弹塑性构件。在弹性阶段的分析中，一般忽略其塑性特性，按弹性壳单元计算，细分后的壳单元大小一般为1～2m，按每个节点6个自由度计算，一栋70m高的剪力墙高层结构便可达到数万个自由度的计算规模。下图是某高层建筑剪力墙弹塑性分析结果。

框架结构地震响应分析

针对动力学问题，尤其地震响应，Abaqus既可采用隐式动力学算法，同时也可以进行显式动力学分析，在时域内对结构的响应问题进行分析。下图分别某高层结构的地震响应分析结果。

达索系统SIMULIA土木行业仿真黑科技

为了提升土木行业人员实际分析能力，同时领略达索系统SIMULA土木行业仿真黑科技，上海江达科技发展有限公司特别联合技术邻开展本次直播。

本次直播高绍武博士将通过多个土木工程案例，讲解仿真应用的三大趋势：

• 仿真的民主化多数通用仿真软件由于功能强大，被很多建筑设计院和科研所采购，但由于其对使用者要求高，并没有发挥其最大作用。基于通用软件的二次开发，实现通用软件专用化是发挥其强大功能的必经之路。
• 仿真的广度 由于多数产品都处于一个复杂的多物理场内，单一的结构分析不能满足设计的需要，土木工程中的结构、声场、流体、甚至电磁场都将要进行分析。
• 仿真的深度 仿真的目的不仅仅是验证，更重要的是基于分析提出更好的设计和施工方案，所以仿真优化将是深化分析的目的。

直播时间

5月11号 19:30

课程受众

建筑设计院设计工程师、建筑研究所研究人员、高校土木、水力、水电、道桥等专业师生

讲师简介

高绍武博士

• 上海江达科技发展有限公司 CAE高级技术经理
• 分别于2002年及2004年获得上海交通大学获岩土工程硕士和博士学位，曾任武汉科技大学力学系教师。
• 2004年底进入达索系统SIMULIA团队，长期从事有限元技术支持及结构分析工作，参与过上海中心、上海光源、上海南站、润扬长江大桥等多项国家重大工程项目，为国内多家制造业企业提供CAE技术解决方案，涉及土木、汽车、电子、航空航天、船舶等多个领域，在有限元分析、结构优化、仿真平台、BIM平台建设等领域具有丰富的经验。

课程内容

仿真的民主化

• 边坡稳定强度折减法插件
• 某设计院CAD/CAE一体化方案
• 中南建筑设计院基于Abaqus开发了一款结构高等非线性分析集成软件，大大简化了分析流程。

仿真的广度

• 建筑防雷击分析、环境噪声分析
• 油气工程的多尺度建模分析
• 某设计院某公路下穿铁路立交方案数值分析
• 巴拿马运河船闸扩建项目
• 建筑物抗爆分析
• 极端洪水和地震荷载作用下的大坝性能
• 某水电站直埋式蜗壳结构分析
• XFEM\Cohesive contact等新技术在土木行业应用

仿真的深度

• 某金融中心拓扑优化案例
• 内流道优化案例
• 考虑成本、工期及安全性某隧道多学科多目标参数化优化案例
• 岩土工程参数反演及实时监控预测
• 桩基施工顺序优化
• 某河电站拱坝优化设计案例

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