KM之結(jié)構(gòu)講稿SAWEA和MSA

2008結(jié)構(gòu)分析講稿

SATWE、TAT和PMSAP結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的改進

（SATWE、TAT和PMSAP）

1中震彈性、中震不屈服設(shè)計，和組合分項系數(shù)的控制2墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換（SATWE、PMSAP）3托墻梁剛度的放大選擇（SATWE、PMSAP）4格構(gòu)截面的輸入分析和設(shè)計5位于柱截面內(nèi)的剛性梁的處理6分段、分塔方式的0.2Q0、0.25Q0調(diào)整7用戶自定義地震設(shè)計譜8時程分析增加了“三向地震波庫”及相應(yīng)計算9混凝土規(guī)范（7.3.11-3）條關(guān)于砼柱長度系數(shù)的計算中震彈性、中震不屈服設(shè)計對于中(大)震彈性，程序主要考慮兩條：1）地震影響系數(shù)最大值A(chǔ)LPHAmax按中震(2.8倍小震)或大震(4.5-6倍小震)取值；2)取消組合內(nèi)力調(diào)整（取消強柱弱梁，強剪弱彎調(diào)整）。程序使用時，需要用戶：1）按中震或大震輸入ALPHAmax；2)構(gòu)件抗震等級指定為4級。對于中(大)震不屈服，程序主要考慮五條：1）地震影響系數(shù)最大值A(chǔ)LPHAmax按中震(2.8倍小震)或大震(4.5-6倍小震)取值；2)取消組合內(nèi)力調(diào)整（取消強柱弱梁，強剪弱彎調(diào)整）；3）荷載作用分項系數(shù)取1.0（組合值系數(shù)不變）；4)材料強度取標準值；5）抗震承載力調(diào)整系數(shù)

Rre取1.0程序使用時，需要用戶：1）按中震或大震輸入ALPHAmax2)點開“按中震不屈服或大震不屈服做結(jié)構(gòu)設(shè)計”的按鈕。中震彈性、中震不屈服設(shè)計(SATWE)中震彈性、中震不屈服設(shè)計(PMSAP)墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換一個輸入模型，兩種計算方式墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換（SATWE）墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換（PMSAP）墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換程序?qū)τ诮r輸入的剪力墻洞口進行自動判斷，對于跨高比大于該值的墻梁自動轉(zhuǎn)換為框架梁，采用梁元進行分析，否則仍按墻元分析，如果輸入零值則不進行轉(zhuǎn)換。該參數(shù)的目的主要是方便用戶建模輸入，可直接按照剪力墻洞口輸入，無需手工轉(zhuǎn)換為墻+框架梁。但目前程序自動判斷局限于規(guī)則對齊的洞口，對于上下層洞口不對齊、墻厚變化等特殊情況不進行轉(zhuǎn)換，應(yīng)通過平面圖查看轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。托墻梁剛度放大修復(fù)（轉(zhuǎn)換梁-墻）之間的協(xié)調(diào)性；會使轉(zhuǎn)換構(gòu)件及上部樓層內(nèi)力和配筋減小；托墻梁剛剛度放大大（SATWE）托墻梁剛剛度放大大(PMSAP)托墻梁剛剛度放大大實際工程程中常常常會出現(xiàn)現(xiàn)“轉(zhuǎn)換換大梁上上面托剪剪力墻””的情況況，當(dāng)用用戶使用用梁單元元模擬轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換大梁梁，用殼殼元模式式的墻單單元模擬擬剪力墻墻時，墻與梁之之間的實實際的協(xié)協(xié)調(diào)工作作關(guān)系在在計算模模型中就就不能得得到充分分體現(xiàn)，存在近近似性。。實際的情情況是，，剪力墻墻的下邊邊緣與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換大梁梁的上表表面變形形協(xié)調(diào)；；計算模模型的情情況是，，剪力墻墻的下邊邊緣與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換大梁梁的中性性軸變形形協(xié)調(diào)；；于是計計算模型型中的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換大梁梁的上表表面在荷荷載作用用下將會會與剪力力墻脫開開，失去去本應(yīng)存存在的變變形協(xié)調(diào)調(diào)性。換換言之，，與實際際情況相相比，計計算模型型的剛度度偏柔了了。這就就是軟件件提供托托墻梁剛剛度放大大系數(shù)的的原因。。托墻梁剛剛度放大大為了再現(xiàn)現(xiàn)真實的的剛度，根據(jù)我我們的經(jīng)經(jīng)驗，托墻梁剛剛度放大大系數(shù)一一般可以以取為100左右。當(dāng)考慮慮托墻梁梁剛度放放大時，，轉(zhuǎn)換層層附近的的超筋情情況（若若有）通通?？梢砸跃徑?，，當(dāng)然，，為了使使設(shè)計保保持一定定的裕度度，也可可以不考考慮或少少考慮托托墻梁剛剛度放大大。使用該功功能時，，用戶只只須指定定托墻梁梁剛度放放大系數(shù)數(shù)，托墻墻梁段的的搜索由由軟件自自動完成成。最后后指出一一點，這這里所說說的“托托墻梁段段”在概概念上不不同于規(guī)規(guī)范中的的“轉(zhuǎn)換換梁”，，“托墻墻梁段””特指轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換梁與與剪力墻墻“墻柱柱”部分分直接相相接、共共同工作作的部分分，比如如說轉(zhuǎn)換換梁上托托開門洞洞或窗洞洞的剪力力墻，對對洞口下下的梁段段，程序序就不看看作“托托墻梁段段”，不不作剛度度放大，，可參見見示意圖圖。增加格構(gòu)構(gòu)截面的的輸入分分析和設(shè)設(shè)計新增了格格構(gòu)截面面的內(nèi)力力分析和和設(shè)計功功能。在STS中定義了了格構(gòu)截截面后，，計算程程序可接接力計算算和驗算算格構(gòu)柱常常用于重重型工業(yè)業(yè)廠房。。由于它它是一種種組合截截面，計計算剛度度和設(shè)計計驗算都都需是專專門的公公式。格構(gòu)柱在在結(jié)構(gòu)整整體分析析時，還還是按照照桿件模模型。這這樣其位位移、內(nèi)內(nèi)力等，，與普通通柱沒有有差別。。當(dāng)在PMCAD或STS中定義了了“任意意截面””（kind=99,kind=305），則計計算程序序只能進進行剛度度、內(nèi)力力的計算算，不能能進行截截面設(shè)計計。增加格構(gòu)構(gòu)截面的的輸入分分析和設(shè)設(shè)計格構(gòu)柱平平面圖增加格構(gòu)構(gòu)截面的的輸入分分析和設(shè)設(shè)計格構(gòu)柱結(jié)結(jié)果輸出出：圖形形和文本本位于柱截截面內(nèi)的的剛性梁梁的處理理主梁主梁柱節(jié)點剛性梁正確搜索索主梁；；正確形成成節(jié)點；；減小剛度度陣的病病態(tài)，提提高計算算精度。。柱布置在在該節(jié)點點上該梁仍當(dāng)當(dāng)框架梁梁處理適應(yīng)性加加強實例例：柱內(nèi)梁不不再當(dāng)作作剛性梁梁，大大大減少SATWE計算失真真狀況適應(yīng)性加加強實例例：同一柱內(nèi)內(nèi)包含的的多個節(jié)節(jié)點上布布置梁，，盡管柱柱只能布布在其中中一個節(jié)節(jié)點上，，程序?qū)ζ渌?jié)節(jié)點上的的梁仍當(dāng)當(dāng)作框架架梁處理理柱布置在在該節(jié)點點上該梁仍當(dāng)當(dāng)框架梁梁處理位于柱截截面內(nèi)的的剛性梁梁的處理理老版本的的軟件對對于位于于柱截面面內(nèi)的短短梁，一一律按照照剛性梁梁計算，，這主要要是從正正確模擬擬剛度的的角度考考慮。當(dāng)當(dāng)多根梁梁同時搭搭在一根根大截面面柱上時時，由于于偏心等等原因，，這些梁梁通常并并不交于于一點，，那么為為了做到到在該節(jié)節(jié)點處梁梁、柱之之間能夠夠正確傳傳力，就就需要用用短梁來來連接梁梁端和柱柱節(jié)點，，于是就就形成一一根或數(shù)數(shù)根位于于柱截面面內(nèi)的所所謂剛性性梁。這這個辦法法從計算算原理上上講是正正確的，，但在實實際應(yīng)用用中存在在一定的的缺陷，，歸納起起來有這這么幾點點：位于柱截截面內(nèi)的的剛性梁梁的處理理1）連接接梁端與與柱節(jié)點點的剛性性梁通常常不再與與梁位于于同一條條軸線上上，這樣樣就會造造成主梁梁搜索失失?。ㄕ艺也坏蕉硕瞬康闹ё?，誤將將主梁判判為次梁梁，那么么豎向力力作用下下主梁的的負彎矩矩調(diào)幅就就不能正正確進行行；2）基于類似似的原因，由由于剛性梁的的存在，當(dāng)以以柱節(jié)點為基基礎(chǔ)，搜索梁梁柱交接關(guān)系系、形成梁柱柱節(jié)點時，也也不能正確地地進行。故相相應(yīng)的節(jié)點核核心區(qū)驗算也也存在問題；；3）由于位于于同一柱節(jié)點點處的剛性梁梁可能較多、、也可能很短短(比如幾厘厘米)，這有有可能造成剛剛度矩陣的過過分病態(tài)，從從而顯著降低低結(jié)構(gòu)分析的的精度，這種種情況因工程程而異。總之之剛性梁越多多、越短，就就越不利。位于柱截面內(nèi)內(nèi)的剛性梁的的處理新版軟件針對對上述問題進進行了改進：：A）自動搜索索位于柱截面面內(nèi)的節(jié)點，，記錄這些節(jié)節(jié)點與柱之間間存在的這種種包含關(guān)系或或關(guān)聯(lián)關(guān)系。。這樣在主梁梁搜索時，就就可以利用這這種關(guān)聯(lián)關(guān)系系，正確地找找到柱支座，，從而正確地地形成主梁并并進行負彎矩矩調(diào)幅。B)類似地，，通過柱截面面內(nèi)的節(jié)點與與柱之間的關(guān)關(guān)聯(lián)關(guān)系，可可以正確形成成梁柱節(jié)點。。C)對于柱截截面內(nèi)的短梁梁的計算方法法作了調(diào)整，，改用矩陣變變換算法代替替剛性梁算法法。該方法通通過直接將梁梁端力在剛臂臂上平移來模模擬梁柱間的的傳力，避免免了剛性梁計計算帶來的大大剛度，從而而改善剛度矩矩陣的性態(tài)，，提高計算精精度。分段、分塔方方式的0.2Q0、0.25Q0調(diào)調(diào)整老版本的軟件無論對對于單塔結(jié)構(gòu)構(gòu)還是多塔結(jié)結(jié)構(gòu)、立面規(guī)規(guī)則的結(jié)構(gòu)還還是立面不規(guī)規(guī)則的結(jié)構(gòu)，，在做0.2Q0調(diào)整時，均看看作一個塔樓樓，且在立面面上不分段(認為是一段)，應(yīng)該說這樣樣的調(diào)整方式式對立面規(guī)則則的單塔樓結(jié)結(jié)構(gòu)是合適的的，但對于多多塔結(jié)構(gòu)（尤尤其是各塔的的結(jié)構(gòu)形式差差異較大時））、或立面有有突變的結(jié)構(gòu)構(gòu)就不是很準準確了。新版軟件增加加了“分段、、分塔方式的的0.2Q0調(diào)整”，程序可以自動動通過用戶定義義的多塔信息息，將整個結(jié)結(jié)構(gòu)拆分成數(shù)數(shù)段，在每段段之中，Q0取為本段底層層的地震剪力力，1.5Vfmax取為本段框架架最大樓層剪剪力的1.5倍，從而最終終確定出0.2Q0調(diào)整系數(shù)。(完全類似地，，在鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)中，，程序?qū)⒆詣觿幼?.25Q0-1.8Vfmax調(diào)整)比如一個雙塔塔結(jié)構(gòu)，三層層底盤，底盤盤以上左塔10層，右塔15層，則結(jié)構(gòu)將將被分作三段段進行調(diào)整：：三層底盤、、左塔10層和右塔15層。分段、分塔方方式的0.2Q0、0.25Q0調(diào)調(diào)整底盤和左右塔塔各為獨立的的一段用戶自定義地地震設(shè)計譜新版軟件允許用戶輸入入任意形狀的的地震設(shè)計譜譜，以考慮來自自安評報告或或其他情形的的比規(guī)范設(shè)計計譜更貼切的的反應(yīng)譜曲線線。用戶自定義地地震設(shè)計譜在此菜單逐點點輸入地震影影響系數(shù)！時程分析增加加了“三向地地震波庫”及及相應(yīng)計算算定義地震波的的主分量，次次分量和豎向向分量加速度度峰值時程分析增加加了“三向地地震波庫”及及相應(yīng)計算算九個特征周期期，三向天然然波和三向人人工波各36條可供選擇混凝土規(guī)范（（7.3.11-3）條條

關(guān)于砼柱柱長度系數(shù)的的計算當(dāng)在老版程序序中點取“混混凝土柱長度度系數(shù)執(zhí)行混混凝土規(guī)范(7.3.11-3)”時，程序?qū)o條件地對對結(jié)構(gòu)中的所所有混凝土柱柱的長度系數(shù)數(shù)按照混凝土土規(guī)范(7.3.11-3)條進行計算和和采用，并不不判斷該柱水水平荷載產(chǎn)生生的設(shè)計彎矩矩是否超過其其總設(shè)計彎矩矩的75%；新版程序完完善了該條的的實現(xiàn)：1）當(dāng)不鉤選““混凝土柱長長度系數(shù)執(zhí)行行混凝土規(guī)范范(7.3.11-3)”時，混凝土土柱的長度系系數(shù)將按照混混凝土規(guī)范(7.3.11-2)的現(xiàn)澆樓蓋情情況進行考慮慮，即底層取取為1.0，其余樓層取取為1.25。2）當(dāng)鉤選“混混凝土柱長度度系數(shù)執(zhí)行混混凝土規(guī)范(7.3.11-3)”時，程序?qū)γ恳粋€柱柱截面的每一一組基本組合合內(nèi)力，計算算其水平荷載載產(chǎn)生的設(shè)計計彎矩與總設(shè)設(shè)計彎矩的比比值，如果該該比值大于75%，則按照(7.3.11-3)計算其計算長長度系數(shù)，否否則，仍舊按按照混凝土規(guī)規(guī)范(7.3.11-2)的現(xiàn)澆樓蓋情情況考慮，即即底層取為1.0，其余樓層取取為1.25。老版本不判斷斷75%;新版本判斷75%！PMSAP的特有改進除了與SATWE類似的改進，，PMSAP還新增了下列列功能：1豎向地震的振振型疊加反應(yīng)應(yīng)譜計算方法法2增加整體屈曲曲分析（BUCKLING），增加用戶戶自定義組合合3地下室回填土土計算改進4新增剪力墻和和樓板的偏心心考慮5用溫度效應(yīng)模模擬預(yù)應(yīng)力和和混凝土收縮縮6自動考慮屋面面風(fēng)荷載7風(fēng)荷載計算時時的“雙向周周期指定”8讀入SATWE特殊構(gòu)件定義義數(shù)據(jù)及參數(shù)數(shù)定義數(shù)據(jù)9增加平面/空間方式的荷荷載圖形檢查查及樓面荷載載檢查豎向地震的振振型疊加反應(yīng)應(yīng)譜計算方法(PMSAP)規(guī)則高層建筑筑的豎向地震震作用一般可可以按照抗震震規(guī)范給出的的簡化方法進進行分析，這這也是老版本本PMSAP提供的方法；；但對于結(jié)構(gòu)構(gòu)中的長懸臂臂、多塔之間間的連廊、網(wǎng)網(wǎng)架屋頂以及及各種空間大大跨結(jié)構(gòu)，其其豎向地震作作用分布往往往比較復(fù)雜，，簡化方法有有可能與實際際情況出入較較大?；诖舜耍艘琅f舊提供“抗震震規(guī)范的簡化化方法”，新新版PMSAP還提供了““豎向地震震的振型疊疊加反應(yīng)譜譜計算方法法”，該方方法在理論論上較為嚴嚴密，可以以更好地適適應(yīng)大跨結(jié)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜雜情形的豎豎向地震分分析。當(dāng)用戶選用用“振型疊疊加反應(yīng)譜譜法”計算算豎向地震震作用時，，PMSAP會自動計算算、考慮結(jié)結(jié)構(gòu)的豎向向振動振型型；豎向地地震的最大大影響系數(shù)數(shù)取為相應(yīng)應(yīng)水平地震震的65%，同時依據(jù)據(jù)規(guī)范進行行了1.5倍的放大。。尤其需要要注意的是是，當(dāng)選用用“振型疊疊加反應(yīng)譜譜法”計算算豎向地震震作用時，，參與振型型數(shù)一定要要取得足夠夠多，以使使得水平和和豎向地震震的有效質(zhì)質(zhì)量系數(shù)都都超過90%.豎向地震的的振型疊加加反應(yīng)譜計計算方法(PMSAP)豎向地震的的振型疊加加反應(yīng)譜計算方法（（PMSAP）豎向振動振振型增加整體屈屈曲分析（（BUCKLING）和

自定定義組合(PMSAP)補充定義基基本組合：：除了程序內(nèi)內(nèi)部按規(guī)范范自動確定定的基本荷荷載組合以以外，新版版PMSAP還允許用戶戶增加自定定義的基本本荷載組合合，只要在在下列交互互菜單中填填寫自己的的組合系數(shù)數(shù)即可。對對于新增的的荷載組合合，組合名名稱可以為為空，也可可以指定一一個名稱，，但該名稱稱不能是““BUCKLING””.補充定義屈屈曲分析組組合：當(dāng)用戶增加加一個或多多個名稱為為“BUCKLING””的組合時，，這些組合合將被看作作是用于屈屈曲分析的的組合，而而不作為補補充的基本本荷載組合合。如果PMSAP檢測到用戶戶定義了名名稱為“BUCKLING””的組合，就就將自動針針對這些組組合，對結(jié)結(jié)構(gòu)作屈曲曲分析。屈曲分析的的結(jié)果在““詳細摘要要”文件中中輸出，用用于判斷結(jié)結(jié)構(gòu)在指定定組合下是是否會發(fā)生生失穩(wěn)；屈屈曲模態(tài)可可以在后處處理程序3DP中以圖形方方式察看，，以確定結(jié)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定定薄弱部位位。自定義BUCKLING組合和基本本組合（PMSAP）地下室回填填土計算改改進(PMSAP)新版PMSAP改進了回填填土剛度的的考慮方式式：1)可通過“室室外地面到到結(jié)構(gòu)最底底部的距離離H”調(diào)整回填土土的高度，使得回填填土約束在在豎向的分分布范圍不不再限于整整層高，比比如說可以以是2.8層；2)通過“地面面處回填土土剛度折減減系數(shù)r”調(diào)整剛度分分布形式,如果用戶填填寫的回填填土剛度（（X向或Y向）為K,則結(jié)構(gòu)最底底部的回填填土剛度即即取為K,而室外地面面處的回填填土剛度即即為r*K,也就是說，，X向或Y向的回填土土剛度的分分布均允許許為矩形(r=1)、梯形(0<r<1)或三角形(r=0)；3）增加了“剛剛度填寫負負值”表示示完全嵌固固的功能，也即X向回填土剛剛度填為-k,表示底部k層在X向嵌固，Y向回填土剛剛度填為-k,表示底部k層在Y向嵌固；4）在菜單上給給出了不同同類型回填填土的剛度度值的估算算公式，方方便用戶的的具體填寫寫。地下室回填填土計算改改進(PMSAP)地下室回填填土計算改改進(PMSAP)新增剪力墻墻和樓板的的偏心考慮慮(PMSAP)新版PMSAP增加了剪力力墻偏心的的自動考慮慮，這在老老版本中是是被忽略的的。由于剪剪力墻的偏偏心輸入，，在平面上上看，墻的的長度會發(fā)發(fā)生改變，，因而會影影響其抗側(cè)側(cè)力剛度；；在立面上上看，偏心心會造成剪剪力墻面外外的附加彎彎矩；新版版PMSAP準確地考慮慮了這兩個個效應(yīng)。舊版PMSAP在計算彈性性樓板時，，認為樓板板的中性面面與梁的中中性軸重合合，這是不不準確的。。新版PMSAP提供了“梁梁板向下相相對偏移(0-0.5)”參數(shù)，比如如0.5對板指半個個板厚，對對梁指半個個梁高。如如果填寫0.5,意味著梁、、板的上表表面及柱頂頂，三者對對齊，一般般而言，這這是準確的的計算模型型。但考慮慮到過去的的計算習(xí)慣慣問題以及及計算結(jié)果果的連續(xù)性性，該參數(shù)數(shù)的缺省值值取為零。。新增剪力墻墻和樓板的的偏心考慮慮(PMSAP)新增剪力墻墻和樓板的的偏心考慮慮(PMSAP)用溫度效應(yīng)應(yīng)模擬預(yù)應(yīng)應(yīng)力和混凝凝土收縮(PMSAP)新版PMSAP中的溫度效效應(yīng)計算提提供了模擬擬預(yù)應(yīng)力和和混凝土收收縮的功能能，也即每每個溫度工工況允許為為“溫度””，“預(yù)應(yīng)應(yīng)力”和““砼收縮””三個屬性性之一。在進行“預(yù)預(yù)應(yīng)力”和和“砼收縮縮”計算時時，需要用用戶自己算算出等效溫溫差，在““補充建模?！敝羞M行行輸入。如果溫度工工況的屬性性為預(yù)應(yīng)力力，程序?qū)⒆詣釉O(shè)定定溫度場的的類型為““間斷型””；如果溫度工工況的屬性性為砼收縮縮，程序?qū)⒆詣雍雎月凿摌?gòu)件上上的等效溫溫度荷載。。用溫度效應(yīng)應(yīng)模擬預(yù)應(yīng)應(yīng)力和混凝凝土收縮(PMSAP)自動考慮屋屋面風(fēng)荷載載(PMSAP)新版PMSAP能夠根據(jù)樓樓板的布置置情況自動動搜索出屋屋面平板和和屋面斜板板，從而自自動確定出出屋面風(fēng)荷荷載（包括括水平分量量和豎向分分量），并并自動形成成相應(yīng)的豎豎向風(fēng)工況況、考慮其其荷載組合合。此時需要用用戶輸入““屋面體型型系數(shù)”，，它指的是是屋面板的的切向風(fēng)的的體型系數(shù)數(shù)，應(yīng)為負負值。屋面面風(fēng)荷載形形成的風(fēng)工工況名稱為為“W01,W02,……”，相應(yīng)的位位移、內(nèi)力力分析結(jié)果果，均可在在后處理程程序3DP中查看。自動考慮屋屋面風(fēng)荷載載(PMSAP)自動