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结构力学仿真软件：OpenSees：高层建筑结构分析教程

1OpenSees简介

1.1OpenSees软件概述

OpenSees(OpenSystemforEarthquakeEngineeringSimulation)是一个开源的

框架，用于进行结构和地质力学的数值模拟，特别适用于地震工程领域。它由

加州大学伯克利分校的PacificEarthquakeEngineeringResearchCenter(PEER)开

发，旨在提供一个灵活、可扩展的平台，以进行复杂的结构分析和设计。

1.1.1特点

开源性：OpenSees是完全开源的，允许用户自由地修改和扩展软

件功能。

模块化设计：软件采用模块化设计，便于添加新的分析方法和材

料模型。

高性能计算：支持并行计算，能够处理大规模的结构模型。

广泛的应用：适用于桥梁、建筑物、地下结构等多种结构类型的

分析。

1.2OpenSees在结构力学中的应用

OpenSees在结构力学中的应用非常广泛，包括但不限于：-线性和非线性

静力分析-动力分析，包括地震响应谱分析和时程分析-材料和截面的非线性

行为模拟-结构损伤和性能评估

1.2.1示例：简单的框架结构分析

以下是一个使用OpenSees进行简单框架结构分析的示例代码。这个例子展

示了如何定义一个两层的框架结构，并进行静力分析。

#OpenSees示例代码：两层框架结构的静力分析

#清除所有已定义的对象

wipe

#定义分析模型

modelBasicBuilder-ndm2-ndf2

#定义节点

node10.00.0

1

node20.04.0

node30.08.0

#固定底部节点

fix111

#定义材料

uniaxialMaterialElastic1200000.0

#定义截面

sectionElasticSection110.1

#定义框架元素

elementbeamIntegrationLobatto123111.0

elementbeamIntegrationLobatto23111.0

#定义几何信息

geomTransfLinear1

#定义载荷

patternPlain11{

load30.0-10000.0

}

#定义约束

numbererRCM

systemBandGeneral

testNormUnbalance1.0e-81001

algorithmLinear

constraintsPlain

analysisStatic

#进行分析

setdt1.0

sett0.0

settEnd1.0

while{$t$tEnd}{

sett($t+$dt)

integratorLoadControl$dt

analyze1

}

#输出结果

printNodeDisplacements3

2

1.2.2代码解释

1.模型初始化：使用wipe清除所有已定义的对象，然后使用model

BasicBuilder-ndm2-ndf2定义一个二维模型。

2.节点定义：通过node命令定义了三个节点，分别位于结构的底部、

第一层和第二层。

3.边界条件：底部节点通过fix命令固定，不允许任何位移。

4.材料和截面定义：定义了一个弹性材料和一个弹性截面。

5.元素定义：使用element命令定义了两个框架元素，连接节点2

和3，以及节点3和1。

6.几何信息：geomTransf命令定义了线性几何变换。

7.载荷和约束：定义了一个垂直向下的载荷，并设置了分析的约束

和算法。