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文檔簡介

1、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,實際產生的圖形,建模問題錯層、錯層梁、層間梁的合并、簡化,當結構產

2、生錯層、錯層梁、層間梁時,如果錯層在梁高的范圍內,則最好合并,簡化為同一標高的梁分析、設計。,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,所以只能調節(jié)洞口的高度。 對上連多塔,則要具體分析結構的實際情況,如果比較復雜,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??臻g建模。這樣可以隨心所欲。無須考慮簡化的問題。可以

3、采用SPASCADPMSAP來建模、分析。,建模問題兩根梁與柱大偏心連接,當柱范圍內有兩根梁偏心相連時,應加柱內小梁,以封閉房間。該小梁程序自動定義為剛性梁。,應定義兩根小梁,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。轉換大梁上建三根軸線,如下圖所示:,中軸線定義寬轉換梁,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,剛性梁與轉換梁的交點,建模問題復連通域的導荷,復連通域的導荷載是有問題的,應避免房間彼此之間產生復連通域的形狀。此外,計算時

4、“彈性樓板”的定義也不能是復連通域。,綠色區(qū)域的荷載導算有問題,應避免。,建模問題鉸接梁的定義,在“特殊構件”定義中,要求梁梁交點不能都是鉸接。也不能產生機構。,程序不能處理零自由度結構,結構產生機構,結構產生機構,PMSAP可以處理零自由度結構,建模問題越層鋼支撐,SATWE在處理越層鋼支撐時,仍按層分段考慮,這樣由于鋼支撐默認是兩端鉸接,造成支撐越層節(jié)點產生機構。,SATWE節(jié)點產生機構,需要改為兩端剛接,TAT是連接越層支撐為一根,所以不會產生機構,建模問題鋼柱底鉸接,當?shù)讓又锥荚O定為鉸接后,結構也將產生機構。應至少有一根柱底是剛接。,底部結構產生機構,應至少有一個節(jié)點是剛接。,變形問

5、題主次梁的共同工作,當次梁當主梁輸入后,次梁與主梁共同產生交叉梁系的體系承擔豎向荷載。豎向荷載將在主次梁之間,按剛度傳遞、分配。,變形問題梁抬柱的傳力,梁抬柱的傳力,是由梁柱協(xié)調變形完成的,柱的軸力由梁的剪力平衡,所以,可以通過查看梁剪力來確認上部柱傳來的集中力(即柱軸力)。,梁柱位移協(xié)調點,也是柱軸力、梁剪力的平衡點,變形問題避免短梁的方法,結構產生短梁后,短梁局部將會超限,因為其相對剛度很大,把局部荷載都吸收在自己身上。短梁的超限往往是剪扭截面不夠或斜截面抗剪不夠等。,在梁寬度范圍內,應簡化為一點輸入,對柱邊的短梁,也可以采用定義剛性梁的方法,超過梁寬范圍產生短梁,此時才是真正的短梁,應盡

6、量避免,因為應力過于集中。對柱邊短梁可以采用加寬、加掖等方法。,柱邊短梁加寬,柱邊短梁加掖,變形問題從主梁伸出的懸挑梁,從主梁伸出的懸挑梁,與從柱伸出的懸挑梁,其變形協(xié)調是不同的。它將受到主梁大變形(相對于柱)的影響,從而降低了剛度,把自身的荷載卸向兩邊剛度大的挑梁。,柱的軸向變形小,梁的彎曲變形大,卸載方向,變形問題恒載模擬施工算法的平衡,由于恒載模擬施工算法的特殊性,不能直接用模擬施工算法計算出的內力,去做節(jié)點的剪力、彎矩平衡。 要驗算節(jié)點剪力、彎矩的平衡,應采用“一次性加載”的計算模式。,第3層加載形式,第2層加載形式,第1層加載形式,節(jié)點平衡需要上下層的內力,而它們卻是在不同加載條件下

7、產生的,所以不滿足平衡。,恒載模擬施工的加載方式,一次性加載可以滿足節(jié)點平衡,變形問題框剪結構中,豎向荷載的傳力,框架剪力墻結構中,由于柱軸向剛度要遠小于墻的軸向剛度,在豎向荷載作用下,柱與墻之間的連梁將調節(jié)兩者的位移差,使得柱的軸力減少,墻的軸力增大。高層建筑的層層調整,將可能造成頂部框架柱在豎向荷載作用下受拉。 實際情況是:結構變形是在逐層找平、逐層變形的情況下產生的,到結構頂部時,由于大部分變形已經完成,連梁的調節(jié)作用就不會很大。程序采用“模擬施工1”就是體現(xiàn)了這種施工過程。另外:地基變形也會調整柱、墻的位移差。,即使考慮了模擬施工1,連梁也會起到相當?shù)恼{節(jié)作用,模擬施工1,只對上部結構

8、起作用,對底部傳基礎荷載,并沒有起到調節(jié)作用。所以框剪結構傳基礎荷載還是會出現(xiàn)黑洞現(xiàn)象,即剪力墻下的軸力很大,柱下軸力很小,造成地基沉降、承載力等驗算誤差。 可以采用“模擬施工2”的計算方法解決這個問題,它是把柱的軸向剛度提高10倍,以減少柱、墻的剛度差異,從而起到調整傳基礎的荷載。,變形問題連梁的計算模型,連梁作為一種重要的、敏感的結構剛度調節(jié)器,其分析模型的合理性會影響到整個結構的分析結果。 連梁按殼元進行劃分單元方式的有限元分析模型,如果單元劃分可以很細,則連梁跨高比再大,計算結果也是正確的。 當單元劃分受到限制,對跨高比較大的連梁,由于單元劃分不夠細,將造成較大的分析誤差。為此,可以按

9、以下方式處理: 當跨高比大于5時,連梁按框架梁輸入、分析。 當跨高比小于2.5時,連梁按殼元(洞口)輸入、分析。 當跨高比介于5和2.5之間時,按殼元(洞口)分析,應細化單元劃分;按框架梁分析,結構剛度將偏柔。,連梁的單元劃分,連梁與墻的協(xié)調節(jié)點,框架梁與墻的協(xié)調節(jié)點,變形問題越層柱的計算模型,越層柱的特點是:在越層點不受樓板的約束。 越層柱的計算模型可以是整根接起來的模型,也可以是每層逐根的計算模型。只要保證越層柱的變形特點,這兩種模型的計算結果是可以一致的。,越層柱,TAT越層柱模型,把柱連接起來,自重作用在柱頂,SATWE越層柱模型,柱不連接,自重各自作用在各層的柱頂,地震力、風力,地震

10、力、風力,越層柱的長度系數(shù): 對單邊越層柱,長度系數(shù)中含有柱的折算長度; 對全越層柱,SATWE的長度系數(shù)中含有柱的折算長度。,Lo3,Lo,Lo2,Lo1,3,2,1,各段柱長度和總長度,各段柱長度系數(shù)和按全長計算的長度系數(shù),長度系數(shù)應滿足:Lo1*1 = Lo2* 2 = Lo3* 3 = Lo* ,變形問題梁柱偏心的計算模型,當梁柱偏心時,程序自動加剛域,來考慮偏心產生的附加彎矩。 也可以通過人工設置剛性梁來實現(xiàn)。,梁的計算模型,梁的剛域,梁端剪力,轉換為柱端軸力和彎矩,變形問題上下柱偏心的計算模型,當上下柱形心偏心連接時,程序自動加剛域,來考慮偏心產生的附加彎矩。,柱水平剛域,上柱軸力

11、,轉換為下柱的軸力和彎矩,變形問題梁抬墻的偏心問題,當轉換梁抬偏心墻時,一般認為在豎向力作用下,墻對下部轉換梁作用一個大的扭矩。但事實上扭矩并不大,因為扭矩是由梁兩端轉角不協(xié)調所產生,上部墻體雖然偏心,但它給下部的梁柱作用的是一個同向的彎曲,所以,偏心的效果都轉化為兩邊柱的附加彎矩了。,上部墻偏心將主要產生下部柱的附加彎矩,變形問題剛性梁和剛域的區(qū)別,剛性梁可以獨立位移,但不變形。主要起到傳遞位移和力的作用。與構件變形不協(xié)調。 剛域則需要依附于構件,本身也不變形,但隨構件變形而移動。與構件變形協(xié)調。 剛性梁與剛域作用是一樣的,但效果不一定相同,兩者不能互換。,剛性梁使局部轉角增加,彎矩增加,垂

12、直于構件的剛域也會使局部轉角增加,彎矩增加,沿著構件的剛域不會使局部轉角增加,彎矩增加,變形問題剪力墻單元的劃分,剪力墻采用二維有限元模型,則單元劃分不可避免。 單元劃分的粗細均勻性、對稱性、合理性等,都會影響到分析結果。 單元劃分的特征,也與二維單元的協(xié)調性則有關。不同的協(xié)調原則,可以認為是不同的分析模型。 SATWE采用節(jié)點協(xié)調的單元劃分原則,對劃分合理性依賴強,劃分難度較大。 PMSAP采用節(jié)點廣義協(xié)調的單元劃分原則,對劃分合理性依賴不強,劃分比較容易控制。目前一些國外軟件也采用這種廣義協(xié)調的單元劃分原則。 單元劃分目前不能人工調整,都由程序自動進行,當出現(xiàn)由于單元劃分造成局部分析不合理

13、、不對稱時,需要調整分析結果,最好采用多種分析模型計算,以增加設計依據。如用TAT來避開這個問題。,SATWE上下墻節(jié)點要求協(xié)調,PMSAP上下墻可以采用附加位移函數(shù)作為約束條件的廣義協(xié)調,廣義協(xié)調位移函數(shù)曲線,對于復雜高層結構也要使用兩種不同的計算模型進行分析,變形問題梁的軸力,一般梁與樓板相連,且在同一標高,樓板平面內的剛度很大,面內相對位移很小,所以,梁的軸力是可以忽略的,剛性樓板假定就是這樣考慮的。 考慮樓板的面內變形,或沒有樓板,梁會有軸力。 混凝土梁的軸壓力一般不考慮,軸拉力與彎矩一起按偏拉構件設計。 鋼梁產生軸力,梁應按鋼柱的方式驗算應力比。 斜梁、坡梁一般都有軸力。 框支轉換梁

14、一般應考慮軸拉力,應按偏拉構件設計。,框支梁上部墻體內力的起拱作用,起拱對下部墻、梁產生拉力,設計問題柱墻活荷載折減,較多的用戶理解這個折減系數(shù)存在問題。這里關鍵是要理解“計算截面以上層”這句話。當一個10層的結構,按這句話的理解,各層的“柱墻或荷載折減系數(shù)”將是如下。 層號 折減系數(shù)層號 折減系數(shù) 10 1.0 9 1.0 8 0.85 7 0.85 6 0.70 5 0.70 4 0.65 3 0.65 2 0.65 1 0.60 從折減系數(shù)來看,說明從1到10層滿布活荷載的概率為60%,對第6層來說6到10層滿布活荷載的概率為70%,而頂層滿布活荷載的概率則為100%。這說明活荷載折減的

15、科學性、合理性。,1.0 1.0 0.85 0.85 0.7 0.7 0.65 0.65 0.65 0.6,各層柱墻活荷載折減系數(shù),設計問題梁活荷載折減,梁活荷載折減是根據梁的承受荷載面積而確定的,這樣就會造成比較復雜的折減方式,且可能每根梁不同。 PMCAD在處理這個問題時,采用了折減樓面荷載的方式,這樣就把摟面的外荷載折減了,同時,它也就把結構的整體質量、地震作用、所有構件的內力都折減了。鑒于這樣的處理方式,建議在選擇梁活荷載折減時,應慎重考慮。 所以,在使用PKPM系列的軟件中,活荷載折減最好不要重復使用,如考慮了梁的活荷載折減,則在SATWE、TAT中最好不要選擇“柱墻活荷載折減”,以

16、避免活荷載折減過多。反之亦然。,梁承受面荷載的面積,設計問題梁設計彎矩放大系數(shù)的合理使用,梁彎矩放大系數(shù)起源于梁的活荷載不利布置,當不考慮活荷載不利布置時,梁活荷載彎矩偏小,程序試圖通過這個參數(shù)來調整梁的彎矩。 過去這個參數(shù)只乘在梁的跨中正彎矩上,但是實際上活荷載不利布置不但對梁的正彎矩有影響,對負彎矩也有影響,所以,目前這個參數(shù)在梁正負彎矩上都乘。 當考慮活荷載不利布置時,梁彎矩放大系數(shù)宜取1.0。如果活荷載較小,則即使不考慮活荷載不利布置,該系數(shù)也不要取得過大,宜取1.1以下。只有當活荷載較大時,該系數(shù)需要取得大些。 梁彎矩放大系數(shù)是最后乘在組合設計彎矩上(彎矩包絡圖上),所以它把恒、活、

17、地震、風的荷載都放大了。,放大前的設計包絡,放大后的設計包絡,放大后的設計包絡,放大前的設計包絡,設計問題剪力墻加強區(qū)起算層號的合理應用,這個參數(shù)主要是針對有地下室結構、多層帶剪力墻結構、底框剪力墻結構而設置的。起算層號是指建模輸入的結構自然層號。 當有多層地下室時,地下1層以下可以不按加強區(qū)設計,此時該參數(shù)可以起到抬高起算層號的目的。 多層帶剪力墻結構或底框剪力墻結構,由于剪力墻的軸壓比很小,按照抗震規(guī)范可以不設加強區(qū),可以把“剪力墻加強區(qū)起算層號”定義為大于結構層,則結構分析時將沒有剪力墻的加強區(qū)。,地下一層以下可以不作為加強區(qū),底框和多層剪力墻結構可以不作為加強區(qū),剪力墻加強起算層號填

18、3,剪力墻加強起算層號填 4,設計問題振型數(shù)的合理選取,結構可以求得到的特征值是有限的。即結構的周期、振型數(shù)是有限的。結構的特征值數(shù)與結構有質量貢獻的自由度數(shù)有關。 有質量貢獻的自由度數(shù): 對一塊剛性樓板有3個。對一個彈性節(jié)點有2個。 結構分析時,統(tǒng)計剛性板數(shù)和彈性節(jié)點數(shù),即可得出可能計算出的最大特征值數(shù)。 當結構的有質量貢獻的自由度數(shù)較多時,求出所有的特征值會消耗很多時間,而對結構影響大的特征參數(shù)往往是前面的特征值,所以沒有必要把所有的特征值都求出來。 特征值數(shù)的合理數(shù)量可以由“有效質量系數(shù)”來判定,剛性樓板3個帶質量的自由度Dx、Dy、z,彈性節(jié)點有2個帶質量的自由度dx、dy,設計問題梁

19、剛度放大系數(shù)的合理應用,梁剛度放大是基于樓板而設置的,在分析時,程序對梁只考慮了矩形截面,剛度偏小。 目前程序的設置及處理方式比較粗糙,整個結構只設兩個(分中梁、邊梁)。嚴格說來,應根據每層每根梁的樓板情況而定。 程序下一步將增加這種細化的功能。,樓板和梁共同工作,設計問題鉸接梁的合理設置,混凝土梁應該都是剛接,沒有嚴格意義上的鉸接,所以設置鉸接是有問題的。 鉸接梁定義的太多,導致內力的重分布,內力分配不合理因數(shù)加大,計算結果不合理。結構分析應真實可信。 剪力墻面外的約束程序可以比較真實的剛度比來表現(xiàn),不應通過鉸接的方式調整梁端彎矩。 梁的超限應具體情況具體分析,切勿通過盲目設置梁的鉸接,來達到梁不超限的目的。,墻面外剛度小,約束小,梁端負彎矩自然就小,設計問題柱非加密區(qū)箍筋,柱承受的剪力,在全長度上是不變的。 柱非加密區(qū)的箍筋面積,就是柱實際受剪的計算箍筋面積。當該面積較大時,該柱箍筋將全長加密,即沒有非加密區(qū)了。 由于柱剪力一般較小,往往小于構造要求,所以柱加密區(qū)箍筋往往是構造配箍。,柱剪力全長不變,非加密區(qū)柱實際計算的箍筋面積,加密區(qū)柱構造箍筋面積,加密區(qū)柱構造箍筋面積,設計問題梁非加密區(qū)箍筋,梁非加密區(qū)的箍筋,是根據剪力實際計算出來的。梁箍筋是否有非加密區(qū)

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