多层和高层结构cad软件高级运用

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1、多层及高层结构CAD软件高级运用(PKPM)一.楼板刚度的合理假定1.刚性楼板假定:楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为零。问题:使结构总刚度偏小。解决:采用楼面梁刚度增大系数。适用:楼板形状较为规则的普通工程。2.弹性楼板6假定:用壳单元真实计算楼板面内、外刚度,最符合实际。问题:部分竖向楼面荷载将通过楼板的面外刚度直接传递给竖向构件,导致梁弯矩减小,减少梁配筋,降低梁的安全储备。解决:不要轻易采用此假定。适用:板柱结构和板柱-抗震墙结构。方法:1)先在PMCAD建模时,在假定等代梁位置上布置截面尺寸为100X100mm的混凝土虚梁(分析中无

2、自重、刚度)。2)在SATWE“特殊构件补充定义”菜单中定义楼板。3.弹性楼板3假定:楼板平面内无限刚,平面外刚度真实。适用:1)板柱结构的板的面内刚度足够大。2)厚板转换层。方法:同弹性楼板64.弹性膜假定:采用平面应力膜单元真实地计算楼板的平面内刚度,楼板平面外刚度为零。适用:空旷的工业厂房和体育馆结构、楼板局部开大洞结构、楼板平面较大或较大凹入以及平面弱连接结构等,楼板面内刚度有较大削弱。5.注意要点1)建模时真实输入楼板厚度。2)弹性楼板可以定义在整层楼板上,也可仅在需要的局部区域上。通过定义局部区域上弹性板带可把整层楼板分隔成几块刚

3、性楼板,这种分析方式比前者分析效率高。二.结构计算振型数选取原则:各地震方向的振型参与质量都超过总质量的90%。三.结构薄弱层的概念和控制1.结构层侧向刚度沿竖向突变产生的薄弱层定义:《抗规》、《高规》中规定,抗震设计的高层建筑结构,楼层侧向刚度小于其上一层的70%或小于其上三层侧向刚度平均值的80%的为结构层侧向刚度沿竖向突变产生的薄弱层。方法:按《抗规》大多选择“地震剪力与地震层间位移的比”的层刚度计算方法查找薄弱层,同时可以指定薄弱层,则程序自动执行该层地震剪力的增大。注意:选择这种方法进行计算时一般要采用“刚性楼板假定”的条件。对于有

4、弹性板或厚板为零的工程,应计算两次,在刚性楼板假定条件下计算层刚度并找出薄弱层。再在真实条件下计算,并检查原找出的薄弱层是否得到确认,然后完成其他计算。结果:程序对任一方向侧刚不规则的楼层定义为薄弱层,沿x、y向地震作用的地震剪力均乘以1.15的增大系数。2.结构楼层受剪承载力沿竖向突变和楼层竖向抗侧力构件不连续产生的薄弱层定义:《高规》中规定A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层的80%,不应小于其上一层的65%;B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层的75%。抗震设计的高层建筑结构,结构

5、楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层80%,其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。《抗规》规定楼层抗侧力构件不连续,也导致薄弱层。方法:自行定义薄弱层,进行计算。2.罕遇地震下结构弹塑性变形计算根据规范规定某些结构需要进行罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算,在PKPM中具有采用简化计算法验算12层以下刚度均匀钢筋混凝土框架弹塑性变形的功能。四.上部结构与地下室共同工作分析及地下室设计1.分析模型《抗规》、《高规》规定,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,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2倍

6、。当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时,建议有条件时可增加地下室的侧向刚度,或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的部位。(嵌固部位为在该部位限定结构的水平位移,而对其他自由度并不施加任何限制条件)1)当上部结构与下部结构刚度比满足以上条件时,在上部结构设计计算时将嵌固端取在0.000处或某层地下室顶板处位置,以嵌固端为界将上部结构与下部结构分离开,建立两套数据文件,按照上部结构和下部结构的不同要求,分别进行计算。2)当下部结构水平刚度和竖向刚度都有限时以上方法的误差较大,此时分析模型需考虑两个核心问题:一是如何合理考虑地下室刚度,二

7、是如何正确反映回填土约束作用。合理考虑地下室刚度,可将真实的地下室部分与上部结构一起建模,将结构的嵌固端取在基础底板处。反映回填土约束作用可采用嵌固水平位移法与弹簧刚度法,嵌固水平位移法可采用剪切刚度比法得到满足规范的地下室结构与相邻上部结构楼层侧向刚度的比值时,则可取该层地下室及以下各层地下室顶板处的水平位移为零(在采用此法时回填土的约束作用是如何考虑的?);弹簧刚度法是将上部结构与地下室作为一个整体考虑,嵌固端取在基础底板处,并在每层地下室的楼板处引入反映回填土对地下室约束作用的水平弹簧刚度,但是确定刚度取值的大小是非常困难的。3)SAT

8、WE软件的处理:输入“回填土对地下室约束作用的相对(弹簧)刚度比值”,刚度比为零,表示不考虑回填土的约束刚度;刚度比大于等于5,计算结果与嵌固各层地下室顶板水平位移

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1、多层及高层结构CAD软件高级运用(PKPM)一.楼板刚度的合理假定1.刚性楼板假定:楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为零。问题:使结构总刚度偏小。解决:采用楼面梁刚度增大系数。适用:楼板形状较为规则的普通工程。2.弹性楼板6假定:用壳单元真实计算楼板面内、外刚度,最符合实际。问题:部分竖向楼面荷载将通过楼板的面外刚度直接传递给竖向构件,导致梁弯矩减小,减少梁配筋,降低梁的安全储备。解决:不要轻易采用此假定。适用:板柱结构和板柱-抗震墙结构。方法:1)先在PMCAD建模时,在假定等代梁位置上布置截面尺寸为100X100mm的混凝土虚梁(分析中无

2、自重、刚度)。2)在SATWE“特殊构件补充定义”菜单中定义楼板。3.弹性楼板3假定:楼板平面内无限刚,平面外刚度真实。适用:1)板柱结构的板的面内刚度足够大。2)厚板转换层。方法:同弹性楼板64.弹性膜假定:采用平面应力膜单元真实地计算楼板的平面内刚度,楼板平面外刚度为零。适用:空旷的工业厂房和体育馆结构、楼板局部开大洞结构、楼板平面较大或较大凹入以及平面弱连接结构等,楼板面内刚度有较大削弱。5.注意要点1)建模时真实输入楼板厚度。2)弹性楼板可以定义在整层楼板上,也可仅在需要的局部区域上。通过定义局部区域上弹性板带可把整层楼板分隔成几块刚

3、性楼板,这种分析方式比前者分析效率高。二.结构计算振型数选取原则:各地震方向的振型参与质量都超过总质量的90%。三.结构薄弱层的概念和控制1.结构层侧向刚度沿竖向突变产生的薄弱层定义:《抗规》、《高规》中规定,抗震设计的高层建筑结构,楼层侧向刚度小于其上一层的70%或小于其上三层侧向刚度平均值的80%的为结构层侧向刚度沿竖向突变产生的薄弱层。方法:按《抗规》大多选择“地震剪力与地震层间位移的比”的层刚度计算方法查找薄弱层,同时可以指定薄弱层,则程序自动执行该层地震剪力的增大。注意:选择这种方法进行计算时一般要采用“刚性楼板假定”的条件。对于有

4、弹性板或厚板为零的工程,应计算两次,在刚性楼板假定条件下计算层刚度并找出薄弱层。再在真实条件下计算,并检查原找出的薄弱层是否得到确认,然后完成其他计算。结果:程序对任一方向侧刚不规则的楼层定义为薄弱层,沿x、y向地震作用的地震剪力均乘以1.15的增大系数。2.结构楼层受剪承载力沿竖向突变和楼层竖向抗侧力构件不连续产生的薄弱层定义:《高规》中规定A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层的80%,不应小于其上一层的65%;B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层的75%。抗震设计的高层建筑结构,结构

5、楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层80%,其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。《抗规》规定楼层抗侧力构件不连续,也导致薄弱层。方法:自行定义薄弱层,进行计算。2.罕遇地震下结构弹塑性变形计算根据规范规定某些结构需要进行罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算,在PKPM中具有采用简化计算法验算12层以下刚度均匀钢筋混凝土框架弹塑性变形的功能。四.上部结构与地下室共同工作分析及地下室设计1.分析模型《抗规》、《高规》规定,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,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2倍

6、。当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时,建议有条件时可增加地下室的侧向刚度,或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的部位。(嵌固部位为在该部位限定结构的水平位移,而对其他自由度并不施加任何限制条件)1)当上部结构与下部结构刚度比满足以上条件时,在上部结构设计计算时将嵌固端取在0.000处或某层地下室顶板处位置,以嵌固端为界将上部结构与下部结构分离开,建立两套数据文件,按照上部结构和下部结构的不同要求,分别进行计算。2)当下部结构水平刚度和竖向刚度都有限时以上方法的误差较大,此时分析模型需考虑两个核心问题:一是如何合理考虑地下室刚度,二

7、是如何正确反映回填土约束作用。合理考虑地下室刚度,可将真实的地下室部分与上部结构一起建模,将结构的嵌固端取在基础底板处。反映回填土约束作用可采用嵌固水平位移法与弹簧刚度法,嵌固水平位移法可采用剪切刚度比法得到满足规范的地下室结构与相邻上部结构楼层侧向刚度的比值时,则可取该层地下室及以下各层地下室顶板处的水平位移为零(在采用此法时回填土的约束作用是如何考虑的?);弹簧刚度法是将上部结构与地下室作为一个整体考虑,嵌固端取在基础底板处,并在每层地下室的楼板处引入反映回填土对地下室约束作用的水平弹簧刚度,但是确定刚度取值的大小是非常困难的。3)SAT

8、WE软件的处理:输入“回填土对地下室约束作用的相对(弹簧)刚度比值”,刚度比为零,表示不考虑回填土的约束刚度;刚度比大于等于5,计算结果与嵌固各层地下室顶板水平位移

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