本技術(shù)屬于鋼結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析，尤其涉及一種鋼結(jié)構(gòu)有限元模型的構(gòu)建方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、鋼結(jié)構(gòu)的有限元模型的基本動(dòng)力特性（模態(tài)、周期等）和強(qiáng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的非線性變形是衡量有限元模型準(zhǔn)確性和可靠性的重要指標(biāo)。

2、目前，在針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑物進(jìn)行有限元模型建模過(guò)程中，由于鋼結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜或結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量過(guò)多，會(huì)顯著降低計(jì)算效率，且梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的線彈性響應(yīng)性能的影響不大，因此只針對(duì)梁、柱等主要受力構(gòu)件進(jìn)行建模而忽略梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)性能的影響，來(lái)提高計(jì)算效率，但梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)性能有較大的影響，會(huì)造成響應(yīng)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況具有明顯差別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種鋼結(jié)構(gòu)有限元模型的構(gòu)建方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，可以解決由于在針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑物進(jìn)行有限元模型建模過(guò)程中，通常只針對(duì)梁柱等主要受力構(gòu)件進(jìn)行建模而忽略梁柱相交處節(jié)點(diǎn)區(qū)對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)性能的影響，導(dǎo)致模擬出的結(jié)構(gòu)響應(yīng)結(jié)果與實(shí)際情況存在明顯差異的問(wèn)題。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種鋼結(jié)構(gòu)有限元模型的構(gòu)建方法，所述方法包括：

3、在針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑物進(jìn)行有限元模型建模過(guò)程中，通過(guò)多個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)和多個(gè)連接單元在柱單元和梁?jiǎn)卧南嘟惶帢?gòu)建節(jié)點(diǎn)變形環(huán)，其中，所述節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的形狀為平行四邊形，所述連接單元用于表征所述柱單元與所述梁?jiǎn)卧南嘟徊糠值倪?，所述外圍?jié)點(diǎn)用于表征所述柱單元與所述梁?jiǎn)卧南嘟徊糠值捻旤c(diǎn)或中點(diǎn)；

4、通過(guò)多個(gè)柱連接節(jié)點(diǎn)和多個(gè)梁連接節(jié)點(diǎn)，將兩個(gè)所述節(jié)點(diǎn)變形環(huán)與所述柱單元的其余部分、所述梁?jiǎn)卧钠溆嗖糠诌M(jìn)行連接，得到所述梁?jiǎn)卧c所述柱單元的相交部分處的三維節(jié)點(diǎn)區(qū)模型；其中，所述其余部分為所述柱單元中或所述梁?jiǎn)卧谐ニ鲋鶈卧c所述梁?jiǎn)卧南嘟徊糠忠酝獾牟糠帧?/p>

5、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述節(jié)點(diǎn)變形環(huán)包括x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)和y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)，所述梁?jiǎn)卧▁坐標(biāo)向梁?jiǎn)卧蛓坐標(biāo)向梁?jiǎn)卧凰鐾鈬?jié)點(diǎn)包括上部節(jié)點(diǎn)、下部節(jié)點(diǎn)、左側(cè)節(jié)點(diǎn)、右側(cè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)角節(jié)點(diǎn)；

6、所述通過(guò)多個(gè)柱連接節(jié)點(diǎn)和多個(gè)梁連接節(jié)點(diǎn)，將兩個(gè)所述節(jié)點(diǎn)變形環(huán)與所述柱單元的其余部分、所述梁?jiǎn)卧钠溆嗖糠诌M(jìn)行連接，得到所述梁?jiǎn)卧c所述柱單元的相交部分處的三維節(jié)點(diǎn)區(qū)模型，包括：

7、將第一x梁連接節(jié)點(diǎn)與所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的x環(huán)左側(cè)節(jié)點(diǎn)連接，以及，將第二x梁連接節(jié)點(diǎn)與所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的x環(huán)右側(cè)節(jié)點(diǎn)連接，以使所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)與所述x坐標(biāo)向梁?jiǎn)卧B接；

8、將第一y梁連接節(jié)點(diǎn)與所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的y環(huán)左側(cè)節(jié)點(diǎn)連接，以及，將第二y梁連接節(jié)點(diǎn)與所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的y環(huán)右側(cè)節(jié)點(diǎn)連接，以使所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)與所述y坐標(biāo)向梁?jiǎn)卧B接；

9、將第一柱連接節(jié)點(diǎn)與所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的x環(huán)上部節(jié)點(diǎn)、所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的y環(huán)上部節(jié)點(diǎn)連接，以及，將第二柱連接節(jié)點(diǎn)與所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的x環(huán)下部節(jié)點(diǎn)、所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的y環(huán)下部節(jié)點(diǎn)連接，以使所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)、所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)和所述柱單元的其余部分連接；

10、對(duì)所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的x環(huán)上部節(jié)點(diǎn)和所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的y環(huán)上部節(jié)點(diǎn)、所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的x環(huán)下部節(jié)點(diǎn)和所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的y環(huán)下部節(jié)點(diǎn)的平動(dòng)自由度進(jìn)行約束，得到所述三維節(jié)點(diǎn)區(qū)模型。

11、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)包括x左上角點(diǎn)位置、x右上角點(diǎn)位置、x右下角點(diǎn)位置和x左下角點(diǎn)位置四個(gè)角點(diǎn)位置，每個(gè)角點(diǎn)位置包括兩個(gè)位置重合的角節(jié)點(diǎn)；

12、所述通過(guò)多個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)和多個(gè)連接單元在柱單元和兩個(gè)梁?jiǎn)卧南嘟惶帢?gòu)建節(jié)點(diǎn)變形環(huán)，包括：

13、對(duì)每個(gè)所述角點(diǎn)位置的兩個(gè)所述角節(jié)點(diǎn)的平動(dòng)自由度進(jìn)行約束，以使兩個(gè)所述角節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位移相同；

14、對(duì)所述x左上角點(diǎn)位置、所述x右下角點(diǎn)位置和所述x左下角點(diǎn)位置的所述角節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度不做約束，以使所述x左上角點(diǎn)位置、所述x右下角點(diǎn)位置和所述x左下角點(diǎn)位置具有零剛度鉸功能；

15、通過(guò)所述連接單元中的x零長(zhǎng)度單元，將所述右上角點(diǎn)位置處的兩個(gè)所述角節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，并通過(guò)在所述x零長(zhǎng)度單元上施加力-變形本構(gòu)模型以使所述x右上角點(diǎn)位置具有旋轉(zhuǎn)彈簧功能；

16、通過(guò)所述連接單元中的多個(gè)x桿件單元，依次將所述x左上角點(diǎn)位置、所述x右上角點(diǎn)位置、所述x右下角點(diǎn)位置和所述x左下角點(diǎn)位置處的每個(gè)角節(jié)點(diǎn)與所述x環(huán)上部節(jié)點(diǎn)、所述x環(huán)右側(cè)節(jié)點(diǎn)、所述x環(huán)下部節(jié)點(diǎn)、所述x環(huán)左側(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，得到所述x坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)。

17、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)包括y左上角點(diǎn)位置、y右上角點(diǎn)位置、y右下角點(diǎn)位置和y左下角點(diǎn)位置四個(gè)角點(diǎn)位置，每個(gè)所述角點(diǎn)位置包括兩個(gè)位置重合的角節(jié)點(diǎn)；

18、所述通過(guò)多個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)和多個(gè)連接單元在柱單元和兩個(gè)梁?jiǎn)卧南嘟惶帢?gòu)建節(jié)點(diǎn)變形環(huán)，包括：

19、對(duì)每個(gè)所述角點(diǎn)位置的兩個(gè)所述角節(jié)點(diǎn)的平動(dòng)自由度進(jìn)行約束，以使兩個(gè)所述角節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位移相同；

20、對(duì)所述y左上角點(diǎn)位置、所述y右下角點(diǎn)位置和所述y左下角點(diǎn)位置的所述角節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度不做約束，以使所述y左上角點(diǎn)位置、所述y右下角點(diǎn)位置和所述y左下角點(diǎn)位置具有零剛度鉸功能；

21、通過(guò)所述連接單元中的y零長(zhǎng)度單元，將所述右上角點(diǎn)位置處的兩個(gè)所述角節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，并通過(guò)在所述y零長(zhǎng)度單元上施加力-變形本構(gòu)模型以使所述y右上角點(diǎn)位置具有旋轉(zhuǎn)彈簧功能；

22、通過(guò)所述連接單元中的多個(gè)y桿件單元，依次將所述y左上角點(diǎn)位置、所述y右上角點(diǎn)位置、所述y右下角點(diǎn)位置和所述y左下角點(diǎn)位置處的每個(gè)角節(jié)點(diǎn)與所述y環(huán)上部節(jié)點(diǎn)、所述y環(huán)右側(cè)節(jié)點(diǎn)、所述y環(huán)下部節(jié)點(diǎn)、所述y環(huán)左側(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，得到所述y坐標(biāo)向節(jié)點(diǎn)變形環(huán)。

23、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述通過(guò)多個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)和多個(gè)連接單元在每個(gè)梁?jiǎn)卧蠘?gòu)建節(jié)點(diǎn)變形環(huán)之后，所述方法還包括：

24、根據(jù)所述梁?jiǎn)卧母叨戎?、所述柱單元在x方向的長(zhǎng)度值和所述柱單元在y方向的長(zhǎng)度值，確定多個(gè)所述連接單元的長(zhǎng)度值。

25、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述方法還包括：

26、采用彈性單元模型，對(duì)所述梁?jiǎn)卧退鲋鶈卧闹虚g部位的線彈性區(qū)段進(jìn)行模擬；

27、采用非彈性單元模型，對(duì)所述梁?jiǎn)卧退鲋鶈卧膬啥瞬课坏乃苄糟q區(qū)段進(jìn)行模擬。

28、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述連接單元的剛度為所述梁?jiǎn)卧膭偠群退鲋鶈卧膭偠鹊牡谝活A(yù)設(shè)倍數(shù)；所述連接單元的強(qiáng)度為所述梁?jiǎn)卧膹?qiáng)度和所述柱單元的強(qiáng)度的第二預(yù)設(shè)倍數(shù)。

29、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種鋼結(jié)構(gòu)有限元模型的構(gòu)建裝置，包括：

30、節(jié)點(diǎn)變形環(huán)構(gòu)建模塊，用于在針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑物進(jìn)行有限元建模過(guò)程中，通過(guò)多個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)和多個(gè)連接單元在柱單元和梁?jiǎn)卧南嘟惶帢?gòu)建節(jié)點(diǎn)變形環(huán)，其中，所述節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的形狀為平行四邊形，所述連接單元用于表征柱單元與所述梁?jiǎn)卧南嘟徊糠?，所述外圍?jié)點(diǎn)用于表征所述柱單元與所述梁?jiǎn)卧南嘟徊糠值捻旤c(diǎn)或中點(diǎn)；

31、梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)構(gòu)建模塊，用于通過(guò)多個(gè)柱連接節(jié)點(diǎn)和多個(gè)梁連接節(jié)點(diǎn)，將兩個(gè)所述節(jié)點(diǎn)變形環(huán)與所述柱單元的其余部分、所述梁?jiǎn)卧钠溆嗖糠诌M(jìn)行連接，得到所述梁?jiǎn)卧c所述柱單元的相交部分處的三維節(jié)點(diǎn)區(qū)模型；其中，所述其余部分為所述柱單元中或所述梁?jiǎn)卧谐ニ鲋鶈卧c所述梁?jiǎn)卧南嘟徊糠忠酝獾牟糠帧?/p>

32、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種終端設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的鋼結(jié)構(gòu)有限元模型的構(gòu)建方法。

33、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的鋼結(jié)構(gòu)有限元模型的構(gòu)建方法。

34、第五方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在終端設(shè)備上運(yùn)行時(shí)，使得終端設(shè)備執(zhí)行上述第一方面中任一項(xiàng)所述的鋼結(jié)構(gòu)有限元模型的構(gòu)建方法。

35、本技術(shù)實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：

36、本技術(shù)實(shí)施例提供的一種鋼結(jié)構(gòu)有限元模型的構(gòu)建方法，在針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑物進(jìn)行有限元建模過(guò)程中，通過(guò)多個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)和多個(gè)連接單元在柱單元和梁?jiǎn)卧南嘟惶帢?gòu)建節(jié)點(diǎn)變形環(huán)，其中，節(jié)點(diǎn)變形環(huán)的形狀為平行四邊形，連接單元用于表征柱單元與梁?jiǎn)卧南嘟徊糠值倪?，外圍?jié)點(diǎn)用于表征柱單元與梁?jiǎn)卧南嘟徊糠值捻旤c(diǎn)或中點(diǎn)；通過(guò)多個(gè)柱連接節(jié)點(diǎn)和多個(gè)梁連接節(jié)點(diǎn)，將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)變形環(huán)與柱單元的其余部分、梁?jiǎn)卧钠溆嗖糠诌M(jìn)行連接，得到梁?jiǎn)卧c柱單元的相交部分處的三維節(jié)點(diǎn)區(qū)模型；其中，其余部分為柱單元中或梁?jiǎn)卧谐ブ鶈卧c梁?jiǎn)卧南嘟徊糠忠酝獾牟糠?。通過(guò)在針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑物進(jìn)行有限元模型建模過(guò)程中構(gòu)建可以對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)受力變形進(jìn)行分析的三維節(jié)點(diǎn)區(qū)模型，可以精確地計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)結(jié)果，同時(shí)，還可以避免計(jì)算效率低的問(wèn)題。