結(jié)構(gòu)分析當(dāng)中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

摘#8195;要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域越來越多，越來越受到人們的重視，在結(jié)構(gòu)分析中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也有很多應(yīng)用，具體的例如在地震預(yù)測等方面具有很好的研究成果和應(yīng)用實(shí)例，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、抗震性能等方面具有很大的價(jià)值，本文就結(jié)構(gòu)分析當(dāng)中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行一些探討，提供一些自己的建議和對策。

關(guān)鍵詞計(jì)算機(jī)仿真；結(jié)構(gòu)分析；抗震分析

中圖分類號TP202文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2012)041-0178-01

結(jié)構(gòu)工程是土木工程學(xué)科的一個分支，盡管經(jīng)過了多年的發(fā)展，但由于其自身的特點(diǎn)，研究不確定性的對象相對來說比較復(fù)雜性，仍然有許多問題要解決。隨著人類社會的發(fā)展，在這個領(lǐng)域中又不斷出現(xiàn)新的問題，急需要進(jìn)行解決。近年來，由于各種災(zāi)害在世界上許多地區(qū)發(fā)生（例如地震，火災(zāi)，爆炸等造成的結(jié)構(gòu)性破壞），因此結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)的需要，以力學(xué)作為分析，并包括其他功能結(jié)構(gòu)的要求，如監(jiān)測、報(bào)警控制系統(tǒng)、緊急疏散系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)的建設(shè)被稱為智能建設(shè)?？紤]到綜合因素，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)。

1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與結(jié)構(gòu)工程學(xué)科關(guān)系是很密切的，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中，發(fā)揮了重要作用，展現(xiàn)了巨大的發(fā)展前景，它受到越來越多的關(guān)注，但其發(fā)展不能完全滿足工程實(shí)踐的要求。例如，三維非線性空間在這個階段只有物質(zhì)層面模型，三維設(shè)計(jì)非常有限，模型的水平部分的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還需要進(jìn)一步進(jìn)行提高，這些模型所需的計(jì)算量通常比較大，有一定的困難，需要在結(jié)構(gòu)分析中有進(jìn)一步的研究。

以現(xiàn)有的材料和截面特性為基礎(chǔ)，構(gòu)建空間模型，能實(shí)現(xiàn)高效率的三維空間結(jié)構(gòu)的非線性分析。同時(shí)，結(jié)構(gòu)動態(tài)阻尼模型還不夠完善，為此必須對模型加以改進(jìn)，按照標(biāo)準(zhǔn)程序，確保數(shù)值的穩(wěn)定性，調(diào)整阻尼系數(shù)，這是一個必要條件。

2計(jì)算機(jī)仿真抗震性能分析

計(jì)算機(jī)仿真，在一些發(fā)達(dá)的西方國家發(fā)展比較迅速，從規(guī)模上來看，大規(guī)模的工程建設(shè)階段已經(jīng)完成，已進(jìn)入維持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的階段上。中國也將逐步進(jìn)入建設(shè)和維護(hù)這兩個階段。特別需要注意的是，在中國，目前的工程結(jié)構(gòu)，大部分都是砌體結(jié)構(gòu)住房，調(diào)查顯示，這種結(jié)構(gòu)在地震時(shí)破壞是最嚴(yán)重的，最有可能倒塌。這種結(jié)構(gòu)的抗震性能，需要在研究過程中進(jìn)一步加強(qiáng)。

利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以解決抗震性能分析中的許多問題。現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的地震性能分析和結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)的抗震性能分析是不相同的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使用的材料（混凝土或鋼筋等）具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)分析中，許多結(jié)構(gòu)都是固定的，例如，混凝土本體模型，高溫結(jié)構(gòu)模型，鋼筋模型等等，有時(shí)也需要考慮結(jié)構(gòu)的不同型號，因此，如果使用過多的測試研究成本就會太高。結(jié)構(gòu)性能評價(jià)實(shí)際上是相反的過程，在理論上，有更好的解決辦法。由于結(jié)構(gòu)抗震分析的一個重要方面是對加固措施的評價(jià)，尤其是一些歷史建筑，可能經(jīng)歷了很多地震或火災(zāi)，我們必須考慮他們的在原有的抗震性能的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次加固。此外，以往的一些研究重點(diǎn)對結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、穩(wěn)定性方面沒有給予足夠的重視，這幾年這種情勢有所改變，將持續(xù)發(fā)展作為結(jié)構(gòu)可靠性的重要意義，已成為一個熱門話題。

上述問題都沒有系統(tǒng)的理論分析方法，但也很難通過試驗(yàn)來解決。在這種情況下，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震性能的分析，可以發(fā)揮重要的作用。

3計(jì)算機(jī)仿真抗震規(guī)劃

人口高度城市化已經(jīng)成為趨勢，在地震中，這些地區(qū)造成的生命和財(cái)產(chǎn)的損失最為嚴(yán)重，主要是由于次生災(zāi)害或救災(zāi)措施不能及時(shí)實(shí)施造成的。如何最大限度地減少損失，成為結(jié)構(gòu)工程學(xué)科急需要解決的問題，不僅要考慮地震結(jié)構(gòu)的行為，也要對城市化的抗震能力進(jìn)行評估。這一方面至少包括兩個問題，第一是要考慮結(jié)構(gòu)相鄰或附近的地區(qū)，在地震過程，是否由于反應(yīng)互相碰撞，造成進(jìn)一步的損害。調(diào)查顯示，這種情況經(jīng)常發(fā)生。另一個問題是，占地面積小的一些建筑物在地震中的情況，重要的建筑物倒塌，倒塌方向，將造成道路網(wǎng)絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)、通訊網(wǎng)絡(luò)中斷，以至于不能實(shí)施急救措施。如果這種情況發(fā)生的可能性比較大，就應(yīng)該去改變結(jié)構(gòu)的具體模型，進(jìn)行必要的加固措施和其他方式來進(jìn)行避免。將這些過程在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬，對各種參數(shù)進(jìn)行合理的估計(jì)、運(yùn)算，得出相應(yīng)的結(jié)論，并制定相應(yīng)的對策，達(dá)到最大限度地減少地震造成的損失。雖然在性能上進(jìn)行模擬研究有一定的局限性，但這些問題只是一個抽象的概念，給結(jié)構(gòu)抗震分析的計(jì)算機(jī)模擬研究提供了一個方向。

4結(jié)論

1）與傳統(tǒng)的分析方法進(jìn)行結(jié)合，仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)揮了比較重要的作用，在結(jié)構(gòu)抗震分析中，對地震的抗震性能進(jìn)行評估，為抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、進(jìn)行規(guī)劃，對區(qū)域地震倒塌過程進(jìn)行定量分析和評估，為抗震性能分析提供了強(qiáng)大的工具。也可以作為理論研究成果的有效載體，通過改善研究內(nèi)容，反映最近的事態(tài)發(fā)展，使理論研究和工程實(shí)踐相結(jié)合。

2）數(shù)值方法的發(fā)展是主要途徑之一，目前的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展結(jié)構(gòu)，以樹枝方法為主要途徑，運(yùn)用大變形問題的數(shù)值方法，并提高這些方法的精度。

3）促進(jìn)結(jié)構(gòu)抗震分析的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，應(yīng)該建立“滯回本構(gòu)模型”，探討數(shù)據(jù)庫技術(shù)在計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用，不斷加快計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)步，不斷擴(kuò)展計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)在研究中運(yùn)行計(jì)算技術(shù)，這樣確保計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)向更深更廣的領(lǐng)域發(fā)展。

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