基于 ANSYS 的振型分解反應譜法分析

利用 ANSYS 軟件，編寫合適的命令流，對氣柜有限元模型施加 X 方向的譜響應,進行振型分解反應譜分析,選用 CQC 組合方法，得到模型的動力反應數據。 

3.2.1 最大底部剪力 
根據 ANSYS 計算結果，提取最大底部剪力值為 2550.43kN，與按抗震規范計算的最大總底部剪力值 2590.49kN 對比可知兩者計算結果非常接近，誤差僅為 1.6%。 

3.2.2 氣柜最大位移 
 根據 ANSYS 振型分解反應譜分析結果，氣柜的水平及豎向位移見圖 3.2。  Fig. 3.2 Displacement diagram from mode decomposition response spectrum analysis 由圖 3.2a 可知，氣柜的最大水平位移值約為 8.70mm，遠小于頂點位移角限值 1/1000。最大水平位移發身在頂蓋中央環梁處，并且整個頂蓋水平位移方向一致，最小值為8.07mm，最大值與最小值相差 10%以內，可見頂蓋矢跨比較小，平面內剛度較大，水平振動趨勢一致。位移沿高度變化比較均勻,表現出良好的抗震性能,有利于減少構件的破壞。 

由圖 3.2b 可知，最大豎向位移值約為 1.85mm，對氣柜運行的影響很小。最大豎向位移發生位置是從外向內第 3 圈環梁到最外圈環梁處，其余部位豎向位移較小?？梢?，氣柜的頂蓋為淺球殼，矢跨比較小，豎向剛度較大，在 X 方向的譜響應激勵下，頂蓋與筒體交界處的局部發生較小的豎向位移。 3.2.3 最大 Mises 應力 根據 ANSYS 振型分解反應譜分析結果，氣柜的 Mises 等效應力見圖 3.3。 
由圖可見，氣柜的 Mises 等效應力最大值為 6.87Mpa，遠小于材料的屈服強度。最大等效應力值發生位置在距底部 5.41m 處，即第二帶環梁附近。表明加勁筒體的抗彎剛度和抗剪剛度均較大，在水平地震力作用下，第一主振型為彎曲型和剪切型的組合，最大應力出現在筒體底部與基礎剛接附近。 

3.3 本章小節 
本章首先運用《建筑抗震設計規范》中振型分解反應譜法對氣柜結構進行地震計算，得出其最大底部剪力值，然后運用軟件 ANSYS 對氣柜進行振型分解反應譜法分析，提取其最大底部剪力值，與按規范計算結果進行對比，得出兩者誤差很小，也說明運用ANSYS 軟件進行氣柜結構抗震分析的合理性。最后通過軟件 ANSYS 對氣柜在振型分解反應譜法下的底部剪力、頂點位移及 Mises 應力進行了分析，結果表明氣柜結構的在多遇地震作用下頂點位移和構件最大應力均能達到《建筑抗震設計規范》規定的性能 2 的要求。