广厦讲座-多高层建筑结构计算中的疑难问题及其处理办法

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1、多高层建筑结构计算中的疑难问题及其处理办法吴文勇广东省建筑设计研究院深圳市广厦软件有限公司一、主流结构计算软件的发展发展历史构件计算平面杆系通用分析和设计空间薄壁杆系墙元杆系1982年计算机1995年1985年2007年小型机微机超性能微机2.下一代主流结构计算应具备的条件1）分析通用性：具有丰富的计算单元、荷载、快速而大规模的求解器；2）结构设计规范的紧密结合：能达到设计规范要求的各种计算功能；3）友好的前后处理：平面、立面和三维建模，参数完全开放设置，施工图自动生成；4）优秀的技术服务：提供及时、周到和彻底的技术

2、咨询。3.国产通用分析和设计软件继续成为下一代主流计算1）GSSAP：主流结构计算软件2）PMSAP：复杂结构计算软件3）ETABS：国外计算软件二、模型简化1.为什么壳单元在各计算软件中计算墙的结果不同1)采用壳单元的墙的基本计算方法：壳单元+子结构+转角约束xy2123312)计算结果不同的主要原因a)单元形函数每层采用一个带开洞的子结构式墙单元A点x向位移A点z向位移B点x向位移B点z向位移ETABS16.5484.18816.134-3.956GSSAP17.1384.20016.701-3.959SATWE

3、19.2224.41218.540-4.054两片墙采用两个子结构式墙单元，洞口上部分采用梁单元A点x向位移A点z向位移B点x向位移B点z向位移ETABS22.0804.85021.614-4.640GSSAP19.3994.26118.888-4.034SATWE20.0514.60619.243-4.130b)罚约束c)单元剖分长度5x52x21x1ETABS22.0804.85021.614GSSAP19.3994.26118.888SATWE20.0514.60619.243单元尺寸/厚度>5d)墙上下节点协

4、调节点号水平位移(mm)按节点协调计算按罚约束1计算按罚约束2计算A4.2473.8514.195B3.5703.3233.510节点号竖向位移(mm)按节点协调计算按罚约束1计算按罚约束2计算A0.6410.4730.631B0.6410.4730.631软件名处理办法引起误差的原因和控制方法SATWE节点协调产生很多厚度大于尺寸的小壳单元；上下节点剖分不对出现不协调节点。PMSAP节点约束加入节点间罚约束使位移太小GSSAP节点协调+约束罚约束与节点协调相比，位移减少，所以当加罚约束时，节点间距离应控制在0.5m

5、之内，否则应采用节点协调的计算方法2.次梁在空间分析中的计算模型1)次梁来源：建模输入次梁和井字梁2)连续次梁的两端所搭接梁抗扭过大当连续次梁的两端搭接不是墙柱且为刚接时梁端边界条件自动设置为半刚，半刚系数为0.1，使连续次梁的两端弯矩较小，与实际模型相符。刚接:-13.74半刚:-3.39铰接:0.003.梁柱的7种变截面形式计算1)截面高沿杆变化2)变化类型：等截面、线性变化、拱变化、圆弧变化、半拱变化、支托和分段变化3)直线杆和圆弧杆按20段细分计算各段刚度。4.开洞梁的计算洞口大小对弯矩的影响5.楼板的计算模

6、型1)程序在计算楼层侧向刚度和楼层结构位移时按全楼平面内无限刚计算。2)在总信息中选择是否“所有楼层强制采用刚性楼板假定”来决定结构振动周期和内力计算模型；当选择“实际”模型时，根据楼板的单元计算类型和节点周边板的情况自动形成实际模型来计算周期和内力。楼板的单元计算类型分为：a)刚性板（面内无限刚，面外刚度为0）；b)膜单元（面内弹性刚度，面外刚度0）；c)板单元（面内无限刚，面外是弹性板刚度）d)壳单元（面内面外均为弹性刚度）。“实际模型”判据为：当结构有采用刚性板或板单元的楼板时，根据楼板所采用的计算单元自动形成

7、多块平面内无限刚的刚板，对于用户指定为膜单元和壳单元等的不属于刚板上的楼板或节点自动根据实际情况按弹性楼板或自由节点计算。3)考虑几何不敏感性网格扭曲系数α端点弯矩荷载端点位移标准化端点剪力荷载端点位移标准化精确１１０１１１0.970.98２0.930.95GSSAP膜单元网格扭曲系数α端点弯矩荷载端点位移标准化端点剪力荷载端点位移标准化精确１１０１0.958１0.5020.510２0.2800.303ETABS膜单元6.带侧约束地下室的刚度1)刚度放大无依据；2)侧土弹簧根据侧土基床系数；3)侧土基床系数不同对顶点

8、位移和周期的影响。7.层间梁和斜柱1)立面和三维输入2)自动节点剖分3)按弹性计算（图）8.(杆端和支座)自由度的释放和约束1)梁两端铰接；2)单桩基础上柱下端铰接；3)地下室嵌固；4)不等高嵌固；5)考虑沉降不均匀计算。1)梁两端铰接；2)单桩基础上柱下端铰接；3)地下室完全嵌固；结构层1平面嵌固时，设置结构层2中同一刚板号任一墙柱下节点约束