KM建模問題和變形問題培訓(xùn)講義

建模問題——懸空梁、懸臂梁由于采用不等高梁的不當造成。如下圖所示：懸空梁懸臂梁建模問題——斜梁的上下層連接由于建模、分析數(shù)據(jù)的局限性，坡梁的上下層連接需要附加端柱才能實現(xiàn)。斜梁直接與下層節(jié)點相連實際計算時沒有連接造成斜向懸臂梁在端頭加柱，但柱高要大于200，才能保證計算正確，該柱的設(shè)計可以不考慮。注意：如果采用空間建模SPASCAD，則不受此影響。建模問題——墻節(jié)點抬高無效在計算程序SATWE、TAT、PMSAP中，只承認柱節(jié)點和梁梁交點的上下變化，不考慮墻節(jié)點高度的變化。因為分析時，不能考慮異形墻。想要分析的圖形實際產(chǎn)生的圖形建模問題——錯層、錯層梁、層間梁的合并、簡化當結(jié)構(gòu)產(chǎn)生錯層、錯層梁、層間梁時，如果錯層在梁高的范圍內(nèi)，則最好合并，簡化為同一標高的梁分析、設(shè)計。簡化為3層層間梁小體量夾層梁的剛度合并簡化為荷載錯層梁錯層建模問題——多塔層高不同的輸入當多塔的層高不同時，一般不能按錯層處理，應(yīng)以同一層高建模，再到后面的計算軟件SATWE、TAT、PMSAP中修改各塔層高即可。要保證連梁的正確高度，所以只能調(diào)節(jié)洞口的高度。對上連多塔，則要具體分析結(jié)構(gòu)的實際情況，如果比較復(fù)雜，最好采用空間建模SPASCAD。錯誤的簡化正確的簡化按層數(shù)多的塔定義層高修改該塔的層高注意：當然可以采用更先進的建模——空間建模。這樣可以隨心所欲。無須考慮簡化的問題?？梢圆捎肧PASCAD——PMSAP來建模、分析。建模問題——兩根梁與柱大偏心連接當柱范圍內(nèi)有兩根梁偏心相連時，應(yīng)加柱內(nèi)小梁，以封閉房間。該小梁程序自動定義為剛性梁。應(yīng)定義兩根小梁，以封閉房間程序自動確認為剛性梁柱定位點建模問題——一根柱抬兩根柱此時，需要加剛性梁。加兩根剛性梁加一根剛性梁牛腿建模問題——一根梁抬兩片墻此時，只能簡化處理。轉(zhuǎn)換大梁上建三根軸線，如下圖所示：中軸線定義寬轉(zhuǎn)換梁上下兩根軸線定義上部剪力墻建若干豎向軸線定義剛性梁上部墻與下部剛性梁交點剛性梁與轉(zhuǎn)換梁的交點建模問題——復(fù)連通域的導(dǎo)荷復(fù)連通域的導(dǎo)荷載是有問題的，應(yīng)避免房間彼此之間產(chǎn)生復(fù)連通域的形狀。此外，計算時“彈性樓板”的定義也不能是復(fù)連通域。綠色區(qū)域的荷載導(dǎo)算有問題，應(yīng)避免。建模問題———鉸接梁梁的定義在“特殊構(gòu)構(gòu)件”定義義中，要求求梁梁交點點不能都是鉸鉸接。也不能產(chǎn)產(chǎn)生機構(gòu)。程序不能處處理零自由由度結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機機構(gòu)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機機構(gòu)PMSAP可以處理零零自由度結(jié)結(jié)構(gòu)建模問題———越層鋼鋼支撐SATWE在處理越越層鋼支撐撐時，仍按按層分段考考慮，這樣樣由于鋼支支撐默認是兩端鉸接接，造成支支撐越層節(jié)節(jié)點產(chǎn)生機機構(gòu)。SATWE節(jié)點產(chǎn)生生機構(gòu)，需需要改為兩兩端剛接TAT是連連接越層支支撐為一根根，所以不不會產(chǎn)生機機構(gòu)建模問題———鋼柱底底鉸接當?shù)讓又椎锥荚O(shè)定為為鉸接后，，結(jié)構(gòu)也將將產(chǎn)生機構(gòu)構(gòu)。應(yīng)至少有一一根柱底是是剛接。底部結(jié)構(gòu)產(chǎn)產(chǎn)生機構(gòu)應(yīng)至少有一一個節(jié)點是是剛接。變形問題———主次梁梁的共同工工作當次梁當主主梁輸入后后，次梁與與主梁共同同產(chǎn)生交叉梁系的體系承擔擔豎向荷載載。豎向荷荷載將在主主次梁之間間，按剛度傳遞、、分配。變形問題———梁抬柱柱的傳力梁抬柱的傳傳力，是由由梁柱協(xié)調(diào)調(diào)變形完成成的，柱的軸力由由梁的剪力力平衡，所以，可可以通過查查看梁剪力力來確認上上部柱傳來來的集中力力（即柱軸軸力）。梁柱位移協(xié)協(xié)調(diào)點，也也是柱軸力力、梁剪力力的平衡點點變形問題———避免短短梁的方法法結(jié)構(gòu)產(chǎn)生短短梁后，短短梁局部將將會超限，，因為其相相對剛度很很大，把局局部荷載都都吸收在自自己身上。。短梁的超超限往往是是剪扭截面不不夠或斜截截面抗剪不不夠等。在梁寬度范范圍內(nèi)，應(yīng)應(yīng)簡化為一一點輸入對柱邊的短短梁，也可可以采用定定義剛性梁梁的方法超過梁寬范范圍產(chǎn)生短短梁，此時時才是真正的短梁梁，應(yīng)盡量避免免，因為應(yīng)應(yīng)力過于集集中。對柱邊短梁梁可以采用用加寬、加掖等方法。柱邊短梁加加寬柱邊短梁加加掖變形問題———從主梁梁伸出的懸懸挑梁從主梁伸出出的懸挑梁梁，與從柱柱伸出的懸懸挑梁，其其變形協(xié)調(diào)調(diào)是不同的的。它將受到主梁大大變形（相相對于柱））的影響，從而降低低了剛度，，把自身的的荷載卸向向兩邊剛度度大的挑梁梁。柱的軸向變變形小梁的彎曲變變形大卸載方向變形問題———恒載模模擬施工算算法的平衡衡由于恒載模模擬施工算算法的特殊殊性，不能直接用用模擬施工工算法計算算出的內(nèi)力力，去做節(jié)節(jié)點的剪力力、彎矩平平衡。要驗算節(jié)點點剪力、彎彎矩的平衡衡，應(yīng)采用用“一次性加載載”的計算模模式。第3層加載載形式第2層加載載形式第1層加載載形式節(jié)點平衡需需要上下層層的內(nèi)力，，而它們卻卻是在不同加載載條件下產(chǎn)產(chǎn)生的，所以不滿滿足平衡。。恒載模擬施施工的加載載方式一次性加載載可以滿足節(jié)節(jié)點平衡變形問題———框剪結(jié)構(gòu)中中，豎向荷荷載的傳力力框架剪力墻墻結(jié)構(gòu)中，，由于柱軸軸向剛度要要遠小于墻墻的軸向剛剛度，在豎豎向荷載作作用下，柱柱與墻之間間的連梁將調(diào)節(jié)節(jié)兩者的位位移差，使得柱的軸軸力減少，，墻的軸力力增大。高層建筑筑的層層調(diào)整，將可能造造成頂部框框架柱在豎豎向荷載作作用下受拉拉。實際情況是是：結(jié)構(gòu)變形是是在逐層找平、、逐層變形形的情況下產(chǎn)產(chǎn)生的，到到結(jié)構(gòu)頂部部時，由于于大部分變變形已經(jīng)完完成，連梁梁的調(diào)節(jié)作作用就不會會很大。程程序采用““模擬施工1”就是體現(xiàn)現(xiàn)了這種施施工過程。。另外：地地基變形也也會調(diào)整柱柱、墻的位位移差。即使考慮了了模擬施工1，連梁也會會起到相當當?shù)恼{(diào)節(jié)作作用模擬施工1，只對上上部結(jié)構(gòu)起起作用，對對底部傳基基礎(chǔ)荷載，，并沒有起起到調(diào)節(jié)作作用。所以以框剪結(jié)構(gòu)傳傳基礎(chǔ)荷載載還是會出出現(xiàn)黑洞現(xiàn)現(xiàn)象，即剪剪力墻下的的軸力很大大，柱下軸軸力很小，，造成地基基沉降、承承載力等驗驗算誤差?？梢圆捎谩啊澳M施工2”的計算方方法解決這這個問題，，它是把柱柱的軸向剛剛度提高10倍，以以減少柱、、墻的剛度度差異，從從而起到調(diào)調(diào)整傳基礎(chǔ)礎(chǔ)的荷載。。變形問題———連梁的的計算模型型連梁作為一一種重要的的、敏感的的結(jié)構(gòu)剛度度調(diào)節(jié)器，其分析模模型的合理理性會影響響到整個結(jié)結(jié)構(gòu)的分析析結(jié)果。連梁按殼元元進行劃分分單元方式式的有限元元分析模型型，如果單單元劃分可可以很細，則連梁跨跨高比再大大，計算結(jié)結(jié)果也是正正確的。當單元劃分分受到限制制，對跨高比較較大的連梁梁，由于單單元劃分不不夠細，將將造成較大大的分析誤誤差。為此，可可以按以下下方式處理理：當跨高比大大于5時，連梁按框框架梁輸入入、分析。。當跨高比小小于2.5時，連梁按殼殼元（洞口口）輸入、、分析。當跨高比介介于5和2.5之間間時，按殼元（（洞口）分分析，應(yīng)細細化單元劃劃分；按框框架梁分析析，結(jié)構(gòu)剛剛度將偏柔柔。連梁的單元元劃分連梁與墻的的協(xié)調(diào)節(jié)點點框架梁與墻墻的協(xié)調(diào)節(jié)節(jié)點變形問題———越層柱柱的計算模模型越層柱的特特點是：在越層點不不受樓板的的約束。越層柱的計計算模型可可以是整根接起來來的模型，也可以是是每層逐根的的計算模型型。只要保證證越層柱的的變形特點點，這兩種種模型的計計算結(jié)果是是可以一致致的。越層柱TAT越層層柱模型，把柱連接接起來，自自重作用在在柱頂SATWE越層柱模型型，柱不連接接，自重各各自作用在在各層的柱柱頂?shù)卣鹆?、風(fēng)風(fēng)力地震力、風(fēng)風(fēng)力越層柱的長長度系數(shù)：：對單邊越層層柱，長度度系數(shù)中含含有柱的折算長度；對全越層柱柱，SATWE的長長度系數(shù)中中含有柱的的折算長度度。Lo3LoLo2Lo1μ3μμ2μ1各段柱長度度和總長度度各段柱長度度系數(shù)和按按全長計算算的長度系系數(shù)長度系數(shù)應(yīng)應(yīng)滿足：Lo1*μμ1=Lo2*μ2=Lo3*μμ3=Lo*μμ變形問題———梁柱偏偏心的計算算模型當梁柱偏心心時，程序序自動加剛域，來考慮偏偏心產(chǎn)生的的附加彎矩矩。也可以通過過人工設(shè)置置剛性梁來實現(xiàn)。梁的計算模模型梁的剛域梁端剪力轉(zhuǎn)換為柱端端軸力和彎彎矩變形問題———上下柱柱偏心的計計算模型當上下柱形形心偏心連連接時，程程序自動加加剛域，來來考慮偏心心產(chǎn)生的附附加彎矩。。柱水平剛域域上柱軸力轉(zhuǎn)換為下柱柱的軸力和和彎矩變形問題———梁抬墻墻的偏心問問題當轉(zhuǎn)換梁抬抬偏心墻時時，一般認認為在豎向向力作用下下，墻對下下部轉(zhuǎn)換梁梁作用一個個大的扭矩矩。但事實上扭矩矩并不大，因為扭矩矩是由梁兩端轉(zhuǎn)角不不協(xié)調(diào)所產(chǎn)生，上上部墻體雖雖然偏心，，但它給下下部的梁柱柱作用的是是一個同向的彎曲曲，所以，偏心的效果果都轉(zhuǎn)化為為兩邊柱的的附加彎矩矩了。上部墻偏心心將主要產(chǎn)產(chǎn)生下部柱柱的附加彎矩變形問題———剛性梁梁和剛域的的區(qū)別剛性梁可以獨立位移，但不變形。主要起到到傳遞位移移和力的作作用。與構(gòu)構(gòu)件變形不協(xié)調(diào)。剛域則需要依附于構(gòu)件件，本身也不變形，但隨構(gòu)件變形形而移動。與構(gòu)件變變形協(xié)調(diào)。剛性梁與剛剛域作用是是一樣的，，但效果不不一定相同同，兩者不不能互換。。剛性梁使局部轉(zhuǎn)角角增加，彎彎矩增加垂直于構(gòu)件件的剛域也會使局部部轉(zhuǎn)角增加加，彎矩增增加沿著構(gòu)件的的剛域不會使局部部轉(zhuǎn)角增加加，彎矩增增加變形問題———剪力墻墻單元的劃劃分剪力墻采用用二維有限元元模型，則單單元劃分不不可避免。。單元劃分的的粗細均勻性性、對稱性性、合理性性等，都會影影響到分析析結(jié)果。單元劃分的的特征，也也與二維單單元的協(xié)調(diào)性則有關(guān)。不不同的協(xié)調(diào)調(diào)原則，可可以認為是是不同的分分析模型。。SATWE采用節(jié)點協(xié)調(diào)的單元劃分分原則，對對劃分合理理性依賴強強，劃分難難度較大。。PMSAP采用節(jié)點廣義協(xié)協(xié)調(diào)的單元劃分分原則，對對劃分合理理性依賴不不強，劃分分比較容易易控制。目目前一些國國外軟件也也采用這種種廣義協(xié)調(diào)調(diào)的單元劃劃分原則。。單元劃分目目前不能人人工調(diào)整，，都由程序序自動進行行，當出現(xiàn)現(xiàn)由于單元元劃分造成成局部分析不不合理、不不對稱時，需要調(diào)調(diào)整分析結(jié)結(jié)果，最好好采用多種分分析模型計算，以增增加設(shè)計依依據(jù)。如用用TAT來來避開這個個問題。SATWE上下墻節(jié)節(jié)點要求協(xié)協(xié)調(diào)PMSAP上下墻可可以采用附附加位移函函數(shù)作為約約束條件的的廣義協(xié)調(diào)調(diào)廣義協(xié)調(diào)位位移函數(shù)曲曲線對于復(fù)雜高高層結(jié)構(gòu)也也要使用兩種不同的的計算模型型進行分析變形問題———梁的軸軸力一般梁與樓板相相連，且在同一一標高，樓樓板平面內(nèi)內(nèi)的剛度很很大，面內(nèi)內(nèi)相對位移移很小，所所以，梁的軸力是是可以忽略略的，剛性性樓板假定定就是這樣樣考慮的?？紤]樓板的的面內(nèi)變形形，或沒有有樓板，梁梁會有軸力力。混凝土梁的的軸壓力一一般不考慮慮，軸拉力與彎彎矩一起按按偏拉構(gòu)件件設(shè)計。鋼梁產(chǎn)生軸軸力，梁應(yīng)按鋼柱柱的方式驗算應(yīng)力比比。斜梁、坡梁梁一般都有有軸力?？蛑мD(zhuǎn)換梁梁一般應(yīng)考考慮軸拉力力，應(yīng)按偏偏拉構(gòu)件設(shè)設(shè)計?？蛑Я荷喜坎繅w內(nèi)力力的起拱作用起拱對下部墻、、梁產(chǎn)生拉力設(shè)計問題———柱墻活荷載載折減較多的用戶戶理解這個個折減系數(shù)數(shù)存在問題題。這里關(guān)關(guān)鍵是要理理解“計算截面以以上層”這句話。。當一個10層的結(jié)結(jié)構(gòu)，按這這句話的理理解，各層層的“柱墻墻或荷載折折減系數(shù)””將是如下下。層號折折減系系數(shù) 層號號折折減系數(shù)數(shù)101.091.080.8570.8560.7050.7040.6530.6520.6510.60從折減系數(shù)數(shù)來看，說說明從1到10層滿布活活荷載的概概率為60%，，對第6層層來說6到10層層滿布活荷荷載的概率率為70%，，而頂層滿布活活荷載的概概率則為100%。這說說明活荷載載折減的科科學(xué)性、合合理性。1.01.00.850.850.70.70.650.650.650.6各層柱墻活活荷載折減減系數(shù)設(shè)計問題———梁活荷載折減減梁活荷載折折減是根據(jù)據(jù)梁的承受荷載面面積而確定的，，這樣就會會造成比較較復(fù)雜的折折減方式，，且可能每根梁不同同。PMCAD在處理這這個問題時時，采用了了折減樓面荷荷載的方式，這這樣就把摟摟面的外荷載折減減了，同時，，它也就把把結(jié)構(gòu)的整體體質(zhì)量、地地震作用、、所有構(gòu)件件的內(nèi)力都都折減了。鑒于這樣樣的處理方方式，建議議在選擇梁梁活荷載折折減時，應(yīng)應(yīng)慎重考慮。所以，在使使用PKPM系列的的軟件中，，活荷載折減減最好不要要重復(fù)使用用，如考慮了了梁的活荷荷載折減，，則在SATWE、、TAT中中最好不要要選擇“柱柱墻活荷載載折減”，，以避免活活荷載折減減過多。反反之亦然。。梁承受面荷荷載的面積積設(shè)計問題———梁設(shè)計計彎矩放大大系數(shù)的合合理使用梁彎矩放大大系數(shù)起源于梁的的活荷載不不利布置，當不考慮慮活荷載不不利布置時時，梁活荷荷載彎矩偏偏小，程序序試圖通過過這個參數(shù)數(shù)來調(diào)整梁梁的彎矩。。過去這個個參數(shù)只只乘在梁梁的跨中中正彎矩矩上，但但是實際際上活荷荷載不利利布置不不但對梁梁的正彎彎矩有影影響，對對負彎矩矩也有影影響，所所以，目目前這個個參數(shù)在梁正負負彎矩上上都乘。當考慮活活荷載不不利布置置時，梁梁彎矩放放大系數(shù)數(shù)宜取1.0。如果活活荷載較較小，則則即使不不考慮活活荷載不不利布置置，該系系數(shù)也不不要取得得過大，，宜取1.1以下下。只有當當活荷載載較大時時，該系系數(shù)需要要取得大大些。梁彎矩放放大系數(shù)數(shù)是最后后乘在組合合設(shè)計彎彎矩上（彎矩矩包絡(luò)圖圖上），，所以它它把恒、活活、地震震、風(fēng)的的荷載都都放大了了。放大前的的設(shè)計包包絡(luò)放大后的的設(shè)計包包絡(luò)放大后的的設(shè)計包包絡(luò)放大前的的設(shè)計包包絡(luò)設(shè)計問題題——剪剪力墻加加強區(qū)起起算層號號的合理理應(yīng)用這個參數(shù)數(shù)主要是是針對有地下室室結(jié)構(gòu)、多層帶剪剪力墻結(jié)構(gòu)、底框剪力力墻結(jié)構(gòu)而設(shè)設(shè)置的。。起算層層號是指指建模輸輸入的結(jié)結(jié)構(gòu)自然然層號。。當有多層層地下室室時，地下1層層以下可可以不按按加強區(qū)區(qū)設(shè)計，此時該該參數(shù)可可以起到到抬高起起算層號號的目的的。多層帶剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)或底底框剪力力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)，由于于剪力墻墻的軸壓壓比很小小，按照照抗震規(guī)規(guī)范可以以不設(shè)加加強區(qū)，，可以把把“剪力力墻加強強區(qū)起算算層號””定義為為大于結(jié)構(gòu)構(gòu)層，則結(jié)構(gòu)構(gòu)分析時時將沒有有剪力墻墻的加強強區(qū)。地下一層層以下可可以不作作為加強強區(qū)底框和多多層剪力力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)可以不不作為加加強區(qū)剪力墻加加強起算算層號填填3剪力墻加加強起算算層號填填4設(shè)計問題題——振振型數(shù)的的合理選選取結(jié)構(gòu)可以以求得到到的特征征值是有有限的。。即結(jié)構(gòu)構(gòu)的周期期、振型型數(shù)是有有限的。。結(jié)構(gòu)的的特征值值數(shù)與結(jié)結(jié)構(gòu)有質(zhì)量貢貢獻的自自由度數(shù)數(shù)有關(guān)。有質(zhì)量貢貢獻的自自由度數(shù)數(shù)：對一塊剛剛性樓板板有3個個。對一一個彈性性節(jié)點有有2個。結(jié)構(gòu)分析析時，統(tǒng)統(tǒng)計剛性性板數(shù)和和彈性節(jié)節(jié)點數(shù)，，即可得得出可能能計算出出的最大大特征值值數(shù)。當結(jié)構(gòu)的的有質(zhì)量量貢獻的的自由度度數(shù)較多多時，求求出所有有的特征征值會消消耗很多多時間，，而對結(jié)結(jié)構(gòu)影響響大的特特征參數(shù)數(shù)往往是是前面的的特征值值，所以以沒有必要要把所有有的特征征值都求求出來。特征值數(shù)數(shù)的合理理數(shù)量可可以由““有效質(zhì)量量系數(shù)”來判定定剛性樓板板3個帶質(zhì)質(zhì)量的自自由度Dx、Dy、θθz彈性節(jié)點點有2個帶質(zhì)質(zhì)量的自自由度dx、dy設(shè)計問題題——梁梁剛度放放大系數(shù)數(shù)的合理理應(yīng)用梁剛度放放大是基基于樓板而設(shè)置的的，在分分析時，，程序?qū)α褐豢伎紤]了矩矩形截面面，剛度度偏小。。目前程序序的設(shè)置置及處理理方式比較粗糙糙，整個結(jié)結(jié)構(gòu)只設(shè)設(shè)兩個（（分中梁梁、邊梁梁）。嚴嚴格說來來，應(yīng)根根據(jù)每層層每根梁梁的樓板板情況而而定。程序下一一步將增增加這種種細化的的功能。。樓板和梁梁共同工工作設(shè)計問題題——鉸鉸接梁的的合理設(shè)設(shè)置混凝土梁梁應(yīng)該都是剛接接，沒有嚴嚴格意義義上的鉸鉸接，所所以設(shè)置置鉸接是是有問題題的。鉸接梁定定義的太太多，導(dǎo)導(dǎo)致內(nèi)力的重重分布，內(nèi)力分分配不合合理因數(shù)數(shù)加大，，計算結(jié)結(jié)果不合合理。結(jié)結(jié)構(gòu)分析析應(yīng)真實實可信。。剪力墻面面外的約約束程序序可以比比較真實的剛剛度比來表現(xiàn)，，不應(yīng)通通過鉸接接的方式式調(diào)整梁梁端彎矩矩。梁的超限限應(yīng)具體體情況具具體分析析，切勿勿通過盲目設(shè)置置梁的鉸鉸接，來達到到梁不超超限的目目的。墻面外剛度小，約束小，梁端負彎矩自自然就小小設(shè)計問題題——柱柱非加密密區(qū)箍筋筋柱承受的的剪力，，在全長度上上是不變變的。柱非加密密區(qū)的箍箍筋面積積，就是是柱實際受剪剪的計算箍箍筋面積積。當該該面積較較大時，，該柱箍箍筋將全全長加密密，即沒沒有非加加密區(qū)了了。由于柱剪剪力一般般較小，，往往小小于構(gòu)造造要求，，所以柱柱加密區(qū)區(qū)箍筋往往往是構(gòu)構(gòu)造配箍箍。柱剪力全全長不變變非加密區(qū)區(qū)柱實際計計算的箍箍筋面積積加密區(qū)柱構(gòu)造箍箍筋面積積加密區(qū)柱構(gòu)造箍箍筋面積積設(shè)計問題題——梁梁非加密密區(qū)箍筋筋梁非加密密區(qū)的箍箍筋，是是根據(jù)剪剪力實際際計算出出來的。。梁箍筋筋是否有有非加密密區(qū)，應(yīng)應(yīng)根據(jù)剪剪力的變變化而定定。梁全長度度上剪力力的變化化（1.5～2））Ho這個位置置的剪力力配箍就就是非加加密區(qū)配配箍