梁柱偏心对某框架结构教学楼影响的ANSYS数值模拟研究

.2截面位移对比数据在截面尺寸不变的情况下，优化前后的截面位移如图4-3和图4-4所示图4-3优化前截面位移云图图4-4优化后截面位移云图受力最大位置在梯梁处的楼板，梁柱偏心模型最大变形是9.69064mm，比偏心前增加了0.00685mm。梁柱偏心后结构最大变形增幅较小，与模型参数、荷载条件或结构特性有关。偏心距过小，未超出规范允许范围，导致附加弯矩和变形不明显。4.3轴力对比在截面尺寸不变的情况下，优化前后的轴力如图4-5和图4-6所示图4-5荷载偏心前受力云图图4-6荷载偏心后受力云图最大轴力发生在一层柱子，没偏心前为-167977N，偏心后为-167894N，增幅小，荷载以重力（恒载+活载）为主，偏心引起的水平弯矩较小，轴力重分配效应不显著。未偏心框架中，柱轴力由楼层重力直接传递；若梁偏心则附加弯矩导致偏心侧柱轴力增加，进而使得轴力增加。4.4剪力对比在截面尺寸不变的情况下，优化前后的剪力如图4-7和图4-8所示图4-7优化前剪力云图图4-8优化后剪力云图剪力发生在梁的两侧，最大剪力没偏心前为425803N，偏心后为427420N。附加弯矩引起剪力重分配。4.5弯矩对比在截面尺寸不变的情况下，优化前后的弯矩如图4-9和图4-10所示图4-9优化前弯矩云图图4-10优化后弯矩云图优化前最大弯矩为408EN·m，优化后最大弯矩为409EN·m。偏心侧梁端弯矩急剧增大，跨中弯矩减小。第5章结论与展望5.1结论通过对国内外框架结构体系的研究，结合教学楼实例，通过ANSYS静力与组合荷载分析，教学楼在重力、活荷载及附加荷载作用下的最大位移和应力分布符合规范要求，未发现明显超限区域，整体结构安全性较好。ANSYS提供丰富的单元类型，可精确还原教学楼中梁、板、柱等构件的几何与力学特性。ANSYS通过高精度建模、多物理场分析、非线性模拟和高效后处理，为教学楼的结构设计提供了全面的仿真支持。其优势不仅体现在技术层面（如复杂荷载模拟、结果可靠性），还延伸至工程经济性（优化设计降低成本）和安全性（提前识别风险），是现代化建筑设计与评估的重要工具。梁柱偏心框架结构的梁、柱及楼板的内力分布合理，关键节点（跨中、支座处）应力集中现象可控，未出现局部破坏风险。部分梁在极端荷载组合下边缘应力相较于未偏心框架结构有所增加，但增幅不明显，可以加强配筋或调整截面尺寸。梁柱交界处的连接节点局部应力较高，可增加加劲板或优化节点构造。5.2展望框架结构在实际生活中应用非常广泛。本研究虽基于ANSYS有限元分析对框架结构性能展开探讨，但受学术能力及时间限制，部分复杂工况尚未充分模拟。例如：对薄弱区域（如悬挑梁、节点）进行局部加固，采用碳纤维增强或钢套筒补强，增加地震时程分析，评估教学楼在罕遇地震下的抗震性能，后续研究将通过优化荷载分配路径，减少偏心荷载对柱子的不利影响。参考文献方雨航.中小学校教学楼低碳健康性能综合优化方法及技术策略[D].浙江大学,2023.DOI:10.27461/ki.gzjdx.2023.001059.徐阳.长春地区高校教学楼中庭光环境优化研究[D].吉林建筑大学,2022.DOI:10.27714/ki.gjljs.2022.000050.祖庆芝.基于Ansys的钢筋混凝土框架结构非线性有限元分析[J].兰州工业学院学报,2021,28(06):18-21.杨孟秋.以降低能耗为目标的坝上农村小学教学楼适寒优化设计研究[D].河北建筑工程学院,2020.DOI:10.27870/ki.ghbjz.2020.000006.张道生,刘晓明.钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计方法的研究[J].中国标准化,2017,(18):168-169.张学林,朱少坤,陈聪昊.基于ANSYS的地震作用下进水塔动力响应分析[J].黄河水利职业技术学院学报,2024,36(04):28-33.DOI:10.13681/41-1282/tv.2024.04.006.章杰,陈泽锴,陈震贤,等.几何非线性问题的能量原理及有限元增量格式[J/OL].力学与实践,1-15[2025-05-16]./kcms/detail/11.2064.O3.20250305.1737.002.html.林惠庭,卢荣富,冯国杰,等.“天鸽”强台风块瓦屋面风灾特征及抗风构造措施[J].建筑结构,2022,52(S2):1990-1996.DOI:10.19701/j.jzjg.22S2617.丁悦,田虹雨,李悦.夏热冬冷地区高校教学楼自然通风模拟及优化策略研究——以浙江广厦建设职业技术大学新建教学楼为例[J].绿色科技,2025,27(04):255-265.DOI:10.16663/ki.lskj.2025.04.041.[1]KunZ,ShutingL,RuihuaC,etal.Optimaltechnologyinnovationofteachingbuildingsforprimaryandmiddleschoolsbasedoncompoundnegativepressureventilation[J].AppliedNanoscience,2022,13(3):2037-2048.[1]PhamTPH,HoTL,DoanTN,etal.NonlinearAnalysisofStiffenedLaminatedCompositeTh