1、李云贵建筑结构计算机辅助设计建筑结构计算机辅助设计专题讨论专题讨论1 1、上部结构与地下室共同工作上部结构与地下室共同工作 2 2、楼板在结构整体分析中的考虑、楼板在结构整体分析中的考虑3 3、短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构4 4、转换层结构、转换层结构5 5、多塔、错层及有伸缩缝结构多塔、错层及有伸缩缝结构6 6、梁的特殊考虑、梁的特殊考虑7 7、底框结构、底框结构8 8、边框柱、边框柱 9 9、有关荷载作用计算、有关荷载作用计算有有地下室结构的特点地下室结构的特点分析模型分析模型风荷载作用计算风荷载作用计算 地震作用计算地震作用计算 竖向荷载作用计算竖向荷载作用计算 地下室外墙平面外设计地下
2、室外墙平面外设计地下室人防设计地下室人防设计地层柱底内力调整地层柱底内力调整v上部结构与地下室组成一个承力体系，具有共上部结构与地下室组成一个承力体系，具有共同的位移场，相互协调变形；同的位移场，相互协调变形；v地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。v简化分析简化分析地下室顶板作为上部结构嵌固端；地下室顶板作为上部结构嵌固端；高规高规5.3.75.3.7条，地下室结构的楼层侧向刚度条，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2 2倍。倍。地下室某一层顶板作为上部结构嵌固端；地下室某一层顶板作为上部结构
3、嵌固端；地下室顶板作为上部结构嵌固端。地下室顶板作为上部结构嵌固端。v共同工作分析共同工作分析通过对地下室部分施加弹簧约束，考虑通过对地下室部分施加弹簧约束，考虑地地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。下室外的回填土对结构有一定的约束作用。v程序自动考虑下列因素地下室部分的基本风压为零；在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点；结构在风荷载作用下的反应（位移、内力）受地下室外的回填土约束。v结构在地震作用下的反应（周期、振型、位移、内力）受地下室外的回填土约束；v由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收；v在计算结构的“剪重比”时，不
4、考虑地下室质量。v对于一般结构而言，地下室外的回填土约束对竖向荷载作用几乎没有影响。v对于悬挑结构而言，地下室外的回填土约束对竖向荷载作用有一定影响。v恒活荷载作用结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩v面外土、水侧作用按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩v配筋设计按压弯构件进行配筋计算v人防荷载计算的输入参数人防荷载计算的输入参数v地下室层数与人防地下室层数地下室层数与人防地下室层数v考虑了哪些构件的人防设计考虑了哪些构件的人防设计v人防作用效应分析模型人防作用效应分析模型v人防作用效应组合人防作用效应组合v地下室外墙的平面外设计地下室外墙的平面外设计v地下室构件的人防设计地下室构件的人防
5、设计v底层柱墙内力的调整（在底层柱墙内力的调整（在.标高处）标高处）部分地下室人防设计；部分地下室人防设计；门框墙；门框墙；地下室顶板的配筋计算在地下室顶板的配筋计算在SLABCADSLABCAD中；中；地下室底板配筋计算；地下室底板配筋计算；传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。暂未考虑的因素暂未考虑的因素 楼板楼板刚度刚度的的特点特点刚性楼板假定刚性楼板假定弹性楼板弹性楼板6 6弹性楼板弹性楼板3 3弹性膜弹性膜板柱结构板柱结构空旷结构空旷结构楼板开大洞楼板开大洞v楼板刚度由面内刚度和面外刚度两部分组成面内刚度膜剪切单元面外刚度板弯曲单元v对楼板的
6、假定对楼板的假定刚性楼板假定弹性楼板6弹性楼板3弹性膜v刚性楼板假定刚性楼板假定面内刚度无限大，面外刚度为零v适用范围适用范围楼板不特殊的绝大多数工程v梁刚度放大梁刚度放大变相地考虑楼板的面外刚度v弹性楼板弹性楼板6 6考虑楼板的面内刚度和面外刚度采用壳单元v适用范围适用范围所有工程v缺点缺点计算量大，影响梁配筋结果v弹性楼板弹性楼板3 3面内刚度无限大，考虑楼板的面外刚度采用板弯曲单元v适用范围适用范围面内刚度很大，不可忽略面外刚度的结构v弹性膜弹性膜考虑楼板的面内刚度，面外刚度为零采用膜剪切单元v适用情况适用情况要考虑面内刚度，可以忽略面外刚度的结构v等代梁法等代梁法等代梁截面定义：等代框
7、架方向等代梁截面定义：等代框架方向板跨板跨3/43/4，及垂直方向板跨，及垂直方向板跨1/21/2v弹性楼板弹性楼板需梁布置v不与楼板相连的构件特性的考虑不与楼板相连的构件特性的考虑 v楼板刚度楼板刚度的合理考虑的合理考虑G55G55v弹性楼板或板带定义弹性楼板或板带定义短肢剪力墙短肢剪力墙特点特点的有关规定的有关规定短肢剪力墙短肢剪力墙的有关规定的有关规定结构分析中的考虑结构分析中的考虑配筋设计时的考虑配筋设计时的考虑v在建筑使用上的优点v受力特点v截面尺寸v柱 H/B 3v异形柱 H/B 5v短肢剪力墙 5H/B 8v轴压比(0.05)v配筋v构造v地震倾覆力矩(0.3m;0.3m;取刚域
8、长取刚域长 DbiDbi=DetDet-H/4-H/4；荷载按梁两端节点长度计算；荷载按梁两端节点长度计算；自重按梁扣除刚域后的长度计算；自重按梁扣除刚域后的长度计算；截面设计按梁扣除刚域后的长度进行。截面设计按梁扣除刚域后的长度进行。v梁与柱重叠部分是否作为刚域的差别梁与柱重叠部分是否作为刚域的差别“是是”刚度大，自重小，梁端负弯矩小刚度大，自重小，梁端负弯矩小“否否”刚度小，自重大，梁端负弯矩大刚度小，自重大，梁端负弯矩大v程序隐含定义刚性梁程序隐含定义刚性梁 两端节点都在柱截面范围内的梁为刚性梁；两端节点都在柱截面范围内的梁为刚性梁；v刚性梁的技术要点如下刚性梁的技术要点如下 刚性梁无自
9、重，但可以有外荷载；刚性梁无自重，但可以有外荷载；刚性梁自身无变形，只有刚体平动或转动；刚性梁自身无变形，只有刚体平动或转动；刚性梁的作用是正确的传递力。刚性梁的作用是正确的传递力。v刚性梁在平面简图上为红色线条。刚性梁在平面简图上为红色线条。v 输入输入v 端部约束端部约束v 与与 PK PK 计算结果的比较计算结果的比较v在在STSSTS中可以输入变截面构件；中可以输入变截面构件；变截面：矩形、工字形变截面：矩形、工字形v在单元库中配置了变截面单元，可以准确地分在单元库中配置了变截面单元，可以准确地分析变截面构件的内力；析变截面构件的内力；v在构件性能验算中，按平均截面近似计算。在构件性能
10、验算中，按平均截面近似计算。接接PMPM主菜单主菜单8 8的简化算法的简化算法有限元整体算法有限元整体算法 v计算模型计算模型 仅对底框部分进行三维分析；考虑上部的恒、活、风、地震作用，忽略上部的刚度v上部各种作用的考虑上部各种作用的考虑 恒、活荷载 风荷载 地震作用附加轴力计算简图附加轴力计算简图v计算原理计算原理 假定砌块墙为均质材料假定砌块墙为均质材料 用砌块的容重计算砌块墙的自重用砌块的容重计算砌块墙的自重 用砌块的弹模计算砌块墙的刚度用砌块的弹模计算砌块墙的刚度 采用震型分解法计算地震力采用震型分解法计算地震力v砌块墙的抗震验算砌块墙的抗震验算对每片墙和每根轴线上的墙分别作抗震验算对
11、每片墙和每根轴线上的墙分别作抗震验算v复杂砌体结构复杂砌体结构 多层底框；部分框架，部分砌块墙；多层底框；部分框架，部分砌块墙；内浇外砌；部分砼剪力墙，部分砌块墙；内浇外砌；部分砼剪力墙，部分砌块墙；刚度、内力计算刚度、内力计算偏心考虑偏心考虑配筋计算配筋计算与与TATTAT的差异的差异模拟施工加载计算模拟施工加载计算活荷载的计算活荷载的计算风荷载计算风荷载计算地震力计算地震力计算v在在软件中提供的模拟施工加载计算方式有软件中提供的模拟施工加载计算方式有一次性加载一次性加载模拟施工加载模拟施工加载1 1模拟施工加载模拟施工加载2 2v应清楚的问题应清楚的问题模拟施工加载的机理模拟施工加载的机理
12、软件中考虑到了哪些因素软件中考虑到了哪些因素三种加载方式的差异三种加载方式的差异恒载恒载作用下结构变形形成示意图作用下结构变形形成示意图 n=nnii111nii222恒载恒载作用下结构变形形成近似示意图作用下结构变形形成近似示意图nii111nii222 n=nv梁的活荷不利布置计算梁的活荷不利布置计算v活荷质量折减活荷质量折减v活荷作用折减活荷作用折减v 板活荷作用折减板活荷作用折减v 梁活荷作用折减梁活荷作用折减v 柱、墙的活荷作用折减柱、墙的活荷作用折减v 传给基础设计荷载的折减传给基础设计荷载的折减v取本层的迎风面积；取本层的迎风面积；v风压高度变化系数取本层楼板的标高处的值；风压高
13、度变化系数取本层楼板的标高处的值；v竖向加载点：竖向加载点：本层楼板的标高处；本层楼板的标高处；v当无刚性楼板假定时，按当无刚性楼板假定时，按本层楼板标高处的本层楼板标高处的节点数平均分配。节点数平均分配。v软件中提供了两种算法：算法软件中提供了两种算法：算法1 1和算法和算法2 2v（1 1）算法）算法1 1与算法与算法2 2的区别的区别v（2 2）应用范围、应注意些什么）应用范围、应注意些什么v（3 3）与地震计算有关的参数）与地震计算有关的参数层刚度比控制层刚度比控制 层刚度比计算层刚度比计算 F新抗震规范附录新抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚
14、度比不宜大于下层的侧向刚度比不宜大于2。F新高规的新高规的4.4.3条规定，抗震设计的高层建筑结条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值或其上相临三层侧向刚度平均值的的80%。F新高规的新高规的5.3.75.3.7条规定，高层建筑结构计算中条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的构楼层侧向刚度的2 2倍。倍。F新高规的
15、新高规的10.2.6条规定，底部大空间剪力墙结构，转条规定，底部大空间剪力墙结构，转换层上部结构与下部结构的侧向刚度，应符合高规附换层上部结构与下部结构的侧向刚度，应符合高规附录录D的规定。的规定。FE.0.1底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构，可近底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构，可近似采用转换层上、下层结构等效刚度比似采用转换层上、下层结构等效刚度比表示转换层表示转换层上、下层结构刚度的变化，非抗震设计时上、下层结构刚度的变化，非抗震设计时不应大于不应大于3，抗震设计时不应大于，抗震设计时不应大于2。FE.0.2底部为底部为25层大空间的部分框支剪力墙结构，其层大空间的部分框支剪力墙
16、结构，其转换层下部框加转换层下部框加-剪力墙结构的等效侧向刚度与相同剪力墙结构的等效侧向刚度与相同或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比e宜宜接近接近1，非抗震设计时不应大于，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大，抗震设计时不应大于于1.3。F 高规附录E.0.1建议的方法剪切刚度Ki=Gi Ai/hiF 高规附录E.0.2建议的方法剪弯刚度Ki=Fi/i F 抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明中建议的计算方法：Ki=Vi/UiH112H2P=1P=1转换层a）计算模型1-转换层及下部结构b）计算模型-转换层上部结构层号剪切刚度剪弯刚度刚度（E1）刚度（均布）刚度（集中）100.50.1560.3340.3020.46291.01.00.8300.7610.94381.01.00.9120.9040.95971.01.00.9520.9360.96461.01.00.9500.9370.95551.01.00.9330.9140.93141.01.00.8830.8570.87731.01.00.7660.7370.75721.01.00.4320.4150.42911.01.01.0001.0001.0001层刚度1.47E72.68E74.27E64.76E64.032E6不等高嵌固不等高嵌固轴压比轴压比
