多高层建筑结构的计算机辅助设计ppt课件.ppt

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1、第5章多高层建筑结构的计算机辅助设计●5.1多高层建筑结构的计算机辅助设计●5.1.1常用计算机结构辅助设计程序的选择●5.1.2关于结构底部的嵌固部位的确定●5.1.3计算简图的处理●5.1.4总信息中几个重要参数的确定●5.1.5内力计算结果的分析、判断●5.1.6根据计算结果对结构进行调整●5.2多高层建筑结构设计算例●5.2.1工程概况及计算简图●5.2.2设计条件●5.2.3荷载标准值●5.2.4框架荷载及内力计算●5.3剪力墙结构算例●5.4思考题与作业●5.1多高层建筑结构的计算机辅助设计随着科学技术的不断进步，目前多高层建筑的结构分析基本上都采用计

2、算机软件进行，前面章节有关手算的方法的介绍主要是为了帮助对结构体系的受力特点及概念进行深入理解。当然，设计人员也可用手算方法对结构进行初步设计估算。计算机软件并不能完全代替设计人员的设计概念，所以在计算机辅助设计时，我们必须对软件的计算原理及适用范围有一个清晰的认识，选择适合相应结构体系的软件进行计算，并应对计算结果进行认真分析，以确保计算结果的准确性和合理性。●5.1.1常用计算机结构辅助设计程序的选择计算模型分类计算假定适用范围单榀平面框架分析将结构划分为若干榀正交平面抗侧力结构，在水平力作用下，按单榀平面结构进行计算，楼板假定在其自身平面内为刚度无限大平面非

3、常规则的纯框架(剪力墙)结构，且各榀框架(剪力墙)大体相似，一般不用于高层建筑结构平面结构空间协同法将结构划分为若干榀正交或斜交的平面抗侧力结构，在任一方向的水平力作用下，由空间位移协调条件进行各榀结构的水平力分配。楼板假定在其自身平面内为刚度无限大平面布置较为规则的框架、框架―剪力墙和剪力墙结构等三维空间分析法剪力墙为开口薄壁杆件模型采用开口薄壁杆件理论，将整个平面连肢墙或整个空间剪力墙模拟为开口薄壁杆件，每一杆件有两个端点，各有7个自由度，前6个自由度的含义与空间梁、柱单元相同，第7个自由度是用来描述薄壁杆件截面翘曲的。在小变形条件下，杆件截面外形轮廓线在其自

4、身平面内保持刚性，在出平面方向可以翘曲。楼板假定为无限刚，采用薄壁杆件原理计算剪力墙，忽略剪切变形的影响框架、框架―剪力墙、剪力墙及筒体结构表5-1常用结构分析软件的计算模型及适用范●5.1.1常用计算机结构辅助设计程序的选择计算模型分类计算假定适用范围表5-1常用结构分析软件的计算模型及适用范三维空间分析法剪力墙为墙板单元模型梁、柱、斜杆为空间杆件，剪力墙为允许设置内部节点的改进型墙板单元，具有竖向拉压刚度、平面内弯曲刚度和剪切刚度，边柱作为墙板单元的定位和墙肢长度的几何条件，一般墙肢用定位虚柱，带有实际柱端的墙肢直接用柱端截面及其形心作为边柱定位。在单元顶部设

5、置特殊刚性梁，其刚度在墙平面内无限大，平面外为零，既保持了墙板单元的原有特性又使墙板单元在楼层边界上全截面变形协调框架、框架―剪力墙、剪力墙及筒体结构板壳单元模型用每一节点6个自由度的壳元来模拟剪力墙单元，剪力墙既有平面内刚度又有平面外刚度，楼板既可以按弹性考虑，也可以按刚性考虑框架、框架―剪力墙、剪力墙、筒体等各类结构三维空间分析法墙组元模型在薄壁杆件模型的基础上作了改进，不但考虑了剪切变形有影响，而且引入节点竖向位移变量代替薄壁杆件模型形心竖向位移变量，更准确的描述剪力墙的变形状态，是一种介于薄壁杆件单元和连续体有限元之间的分析单元。沿墙厚方向，纵向应力均匀分

6、布；纵向应变近似定义为：；墙组截面形状保持不变框架、框架―剪力墙、剪力墙及筒体结构●5.1.1常用计算机结构辅助设计程序的选择目前，我国国内常用计算程序的模型多为上述一种或几种组合形成。其中单榀平面框架分析的计算模型主要是在早期的结构计算中采用。其特点是与平面框架手算步骤一致，由于它只适用于非常规则的纯框架结构和剪力墙结构，适用范围有限，所以现在已很少使用。平面结构空间协同计算模型也只能在一定程度上反映结构整体工作的特性，只适用于较规则的框架、框架―剪力墙、剪力墙结构，目前也已较少使用。在三维空间分析程序中，基于薄壁杆件模型的优点是自由度小，使复杂的高层结构分析得

7、到极大的简化。但是薄壁杆件中许多剪力墙难以满足薄壁柱理论的假定，它对剪力墙为长墙、矮墙、多肢剪力墙及框支剪力墙、无楼板约束的剪力墙等情况计算精度不够；基于薄板理论的结构有限元分析软件，把无洞口或有较小洞口的剪力墙模型化为一个板单元，把有较大洞口的剪力墙模型化为板―梁连接体系。这类软件对剪力墙的模型化不够理想，没有考虑剪力墙的平面外刚度及单元的几何尺寸影响，对于带洞口的剪力墙，其模型化误差较大。●5.1.1常用计算机结构辅助设计程序的选择基于壳元理论的三维组合结构有限元分析程序，由于壳元既有平面内刚度，又具有平面外刚度，用壳元模拟剪力墙和楼板可以较好的反映其实际受力

8、状态。基于