基于多尺度和梁单元模块化钢框架力学性能分析方法研究

为探索装配式模块化钢框架结构的整体分析方法和适用性,利用 ABAQUS 有限元软件建立多尺度有限元模型进行静、动力分析,对比分析了梁单元、实体单元、多尺度节点计算模型的静力特性,并从模块结构的内力分析、模态分析两个方面对比梁单元、实体单元、多尺度框架计算模型的差异性.此外,将多尺度模型应用于模块化钢框架结构中进行动力弹塑性时程分析,对比分析了梁单元与多尺度框架 6～12 层模型的动力响应差异. 分析结果表明:ABAQUS内置多点约束方法能够实现梁单元与实体单元之间连接;多尺度模型与实体单元的计算精度取得较好的一致性,二者相比,多尺度计算模型可增加约 40%计算效率;动力模态分析表明,多尺度模型与实体单元振型的固有频率基本一致,验证了采用多尺度模型计算结果的可靠性;当模块结构层数超过 10 层,梁单元计算模型的计算精度大幅度降低,而多尺度计算模型计算精度呈稳定趋势.