ANSYS在土木工程中的应用

李佳坤　苏超

摘    要：目前在科学技术不断的发展，利用更加先进的软件技术分析，钢筋混凝土多层，框架结构的情况，并且与目前国内的软件来进行分析比对，结果表明采用ANSYS对钢筋混凝土的架构，作用有着很好的帮助。

关键词：ANSYS;土木工程;应用

1  引言

工程设计是工程建设过程当中十分重要的组成部分，设计需要根据相关的规范进行，也就需要一些相关的力学结构进行帮助，在目前各种技术发展如此迅速的今天强大的软件已经成为目前工程设计的一个必要的手段，目前我国现有的工程建设企业很多家每年约完成的工作量上，一些设计和企业都需要有关的软件来完成，目前我国在高校当中，土木工程以及水利课程等等专业的硕士生博士生以及其他各种学校都需要由软件来进行完成研究和学习，比如我国的中科院水科院以及铁道研究院等研究机构也需要有相关的软件来进行支持。

2  ANSYS软件的主要特色

该软件在性能价格比以及数据和图形交换性等等其他的方面与其他大型软件分析相比，都是目前最先进的一种软件，唯一的一个不足就是它的价格要略高于其他的软件，数据与图形交换性方面要优于其他的软件，在18个单元库当中，它缺少接触单元和7单元等等，在8个资料库当中，它的其他材料10分的充足，在15个求解器当中，它的含量也是10分的高在进行具体的分析和随机振动上，能够求出更多的结构分析模型，中国国家大剧院的经理分析只有10万个自由度，可以看出该机器的强大，这才能够模拟复杂结构的机器可以分析各种各样的技术，并且对所有的數据库进行处理。通过关键词的分析能够实现很复杂的仿真技术，在目前的数据库当中以关键词分搜索，目前有关于该技术的论文有上千多篇，0集中在工程结构计算方面占了很大的比例，其中形成了很多的技术和理论的文章，在清华同方数据库当中，该论文的数量也10分的广泛，由此可见该技术已经被广泛的应用到各个工程界学界当中，它的文件个数也10分的庞大，由此可见该技术文件文件和文件夹的数目之多，并且该技术可以用于结构分析，电磁场分析和流体动力学分析等各种各样的领域，形成了三个主要的体系，在航天航空以及汽车，造船，铁道和机械制造方面都有着很广泛的应用，广泛的应用于设计科研和高校等部门，在各个领域的拓展能力已经起到了一种十分重要的作用和地位。大多数的建筑物都需要利用该软件进行数据分析，对静力和动力的分析，对地震反应分析工程可靠程度的分析，以及工程结构优化结构的分析，二次开发的工作已经得到了很好的发展，该工具是一个很好的二次开发工具，目前很多企业都在进行使用，很多高校也都在对该技术的二次开发进行研究和实验。

3  参数变化对模拟结果的影响

钢筋材料作为目前比较先进的材料，拉伸和压缩性能比较的良好，文中采用的钢筋进行模拟单元参数以及其他的模拟量与本次的构成关系等等都是由钢筋固有的属性决定，在具体的模拟过程当中存在不可变性，在这样的一个过程当中，钢筋混凝土的脆性以及开裂，压碎方向等都需要进行模拟单元参数，有着相应的弹性模量和各种各样的标准和规则，其中不同的模量所需要的混凝土材料的固有属性和结构关系而已，因此，需要根据不同的标准来进行规则，包括各种各样的系数和拉力强度一般情况下，技术的选择按照国家的行业标准，本文所选取的模型以及各种尺寸可变参数分析类型模拟结构的影响。

4  ANSYS在土木工程中的应用

4.1  隔震和消能减震结构的分析

隔震和消能减震结构的地震反应分析，一般是采用目前比较先进的方法，有关的参数可以通过实际力学性能进行测算得出，用该技术对于大厦的减震结构进行有限的分析，对每一个层楼层和结构进行模拟，采用剪力墙和楼板的单元，处理器用单元模拟，其刚度和阻尼由实验确定分析结果，能够很明显的看出最大程度上满足设计的要求和标准，像其他的橡胶垫以及它的弹性分析，和非线性地震反应分析，以及其他方面都需要用该软件来进行数据处理。

4.2  高层建筑的结构分析

上海21世纪中心大厦，采用ANSYS进行了静、动力整体分析[6]。该工程是ANSYS应用于国内高层建筑结构分析较早的工程。它将ETABS建立的模型数据，通过ANSYS-ETABS转换程序转换为ANSYS计算用的数据。并且对该工程的转换层结构用ANSYS进行了更为精确的分析。大连国际贸易中心大厦用ANSYS进行了Push-over分析，但未见分析结果。

4.3  各种结构构件的承载力、静、动力分析

高轴压比高强混凝土框架柱单调荷载-位移关系曲线的分析。混凝土采用SOLID65实体单元，钢筋采用LINK8空间杆单元，钢筋与混凝土的粘结采用线性弹簧单元COMBIN14。经过分析，明确了轴压比、箍筋形式、混凝土强度及截面形式等因素对轴压比限值的影响，从而确定出各种情况下，柱的轴压比限值。洪家渡水电站厂房矩形钢管混凝土叠合柱的抗震分析;爆炸荷载作用下箱形钢板-钢筋混凝土组合梁的数值分析;钢-混凝土组合梁的变形及滑移有限元分析;部分剪力连接钢-混凝土组合梁的非线性有限元分析及方钢管混凝土框架梁柱节点的抗震分析等结构构件的分析，都取得了很好的效果。

4.4  构筑物的结构分析

河南省大召营高型变电构架的动力特性分析。变电站属于抗震设防的生命线工程。分析变电构架的动力特性对于变电站的抗震设防至关重要。用ANSYS对大召营高型变电构架的动力特性进行分析，构架的钢柱采用三维管单元PIPE16，格架式钢梁采用三维梁单元BEAM4，RC构架梁和支撑构件采用三维空间梁单元BEAM44，钢筋拉杆采用拉索单元LINK10，采用子空间迭代法进行结构的模态分析，基本明确了构架的动力特性-自振频率和振型特征。

5  结束语

NSYS软件有着很多独特的优越性，因而在中国土木工程领域的规范性和扩展性应用，已很普遍。展望ANSYS软件与中国规范的结合、与国内外相关软件的连接和在工程结构地震反应分析中的应用及前瞻性的应用等方面的前景，非常广阔，非常美好。

参考文献：

[1] 苏玉章.双塔双索面予应力混凝土斜拉桥的地震反应分析[J].建筑技术开发，2017（6）：5～8.

[2] 门楷，等.地基沉降计算方法的评价.第二届全球华人岩土工程论坛论文集[C].南京：2018.