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【摘 要】利用ANSYS软件建立一榀三层框架模型，对该结构模型进行非线性有限元分析，得出框架结构在一定荷载作用下的破坏特征。
【关键词】ANSYS；框架；非线性
1、框架尺寸和材料参数
框架模型为单跨三层结构，跨度和层高尺寸见图1，结构选用混凝土等级为C30，梁柱截面尺寸及配筋情况见图2。钢筋及砼强度设计值通过查阅《混凝土结构设计规范》取得。
2、分离式建模
采用link8，Solid65单元分别模拟钢筋和混凝土，保护层厚度取2cm。ANSYS中对模型的网格划分方法有映射网格划分和自由网格划分两种。自由网格划分对于单元形状没有限制，并且没有特定的准则，映射网格划分对单元形状有限制。且须满足特定规则，映射面网格只包含四边形和三角形单元，映射体网格只包含六面体单元，映射网格具有规则的形状，明显成排的单元，如果要用这种网格类型，须将模型划分成相当规则的体和面，但映射网格有利于结点数据的储存，使得计算速度快耗时少。由于框架几何形状比较规则，采用映射划分网格，单元均采用六面体划分网格，单元最小尺寸为2cm（见图3）。为避免加载点砼出現局部破坏而影响计算结果，在加载点设置垫块并将集中荷载等效为垫块区域均布荷载。
3、有限元计算与结果分析
一次性施加竖向荷载，在左侧柱顶分步逐级施加水平右向荷载（加载图参见图1），图4、图5分别为开裂裂缝图和破坏裂缝图，结构开始出现裂缝时的荷载为6KN，钢筋屈服荷载为36KN，结构破坏荷载58KN。当荷载加至6KN时，梁端最先出现裂缝，然后裂缝向梁中间延伸，随着梁端裂缝的增长增多，柱子底部出现水平裂缝和拉裂裂缝，裂缝不断增多并向上延伸，当荷载加至36KN时，梁端钢筋开始屈服，标志着结构从弹性阶段开始过度到弹塑性阶段，由于顶梁比第一、二层梁截面尺寸和配筋小，顶梁裂缝最多破坏最严重，当荷载加至58KN时，梁端纵筋和柱底纵筋达到极限强度，梁柱节点区域出现许多裂缝，以致整个结构彻底破坏而计算停止。从整个破坏过程来看，梁先于柱子破坏，是明显的强柱弱梁破坏机制，这也说明该框架结构具有良好的抗震性能。
【关键词】ANSYS；框架；非线性
1、框架尺寸和材料参数
框架模型为单跨三层结构，跨度和层高尺寸见图1，结构选用混凝土等级为C30，梁柱截面尺寸及配筋情况见图2。钢筋及砼强度设计值通过查阅《混凝土结构设计规范》取得。
2、分离式建模
采用link8，Solid65单元分别模拟钢筋和混凝土，保护层厚度取2cm。ANSYS中对模型的网格划分方法有映射网格划分和自由网格划分两种。自由网格划分对于单元形状没有限制，并且没有特定的准则，映射网格划分对单元形状有限制。且须满足特定规则，映射面网格只包含四边形和三角形单元，映射体网格只包含六面体单元，映射网格具有规则的形状，明显成排的单元，如果要用这种网格类型，须将模型划分成相当规则的体和面，但映射网格有利于结点数据的储存，使得计算速度快耗时少。由于框架几何形状比较规则，采用映射划分网格，单元均采用六面体划分网格，单元最小尺寸为2cm（见图3）。为避免加载点砼出現局部破坏而影响计算结果，在加载点设置垫块并将集中荷载等效为垫块区域均布荷载。
3、有限元计算与结果分析
一次性施加竖向荷载，在左侧柱顶分步逐级施加水平右向荷载（加载图参见图1），图4、图5分别为开裂裂缝图和破坏裂缝图，结构开始出现裂缝时的荷载为6KN，钢筋屈服荷载为36KN，结构破坏荷载58KN。当荷载加至6KN时，梁端最先出现裂缝，然后裂缝向梁中间延伸，随着梁端裂缝的增长增多，柱子底部出现水平裂缝和拉裂裂缝，裂缝不断增多并向上延伸，当荷载加至36KN时，梁端钢筋开始屈服，标志着结构从弹性阶段开始过度到弹塑性阶段，由于顶梁比第一、二层梁截面尺寸和配筋小，顶梁裂缝最多破坏最严重，当荷载加至58KN时，梁端纵筋和柱底纵筋达到极限强度，梁柱节点区域出现许多裂缝，以致整个结构彻底破坏而计算停止。从整个破坏过程来看，梁先于柱子破坏，是明显的强柱弱梁破坏机制，这也说明该框架结构具有良好的抗震性能。