建模时遇到的问题(共10页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上一、建模时遇到的问题1.带错层的结构（对框架结构）在PKPM中，所谓错层是指上下楼板之间的距离超过一个梁高一般是）400mm），否则程序认定两块楼板位于同一层高。在程序中，正确的设定错层的方法是，把有错层的楼板分两个层定义，每一层中无楼板的地方设置成全房间洞。需要注意的是在PM第二项输入次梁楼板中有楼板错层、梁错层的按钮，这两个按钮只影响出图的效果，对计算没有任何影响。（当高层建筑楼层开洞口较复杂，或为错层结构时，结构往往会产生局部振动，此时应选择“强制刚性楼板假定”来计算结构的周期比。以过滤局部振动产生的周期。）对于砌体结构，应尽量避免错层，如果无法避免错层，则应当

2、在错层处设缝，然后分别计算。2.带有温度缝、沉降缝、抗震缝的结构对于框架结构可以整体计算对于砌体结构，应按照缝的位置把结构分成几个部分，因为PKPM在进行抗震验算时无法对错层进行整体刚度计算，所以计算结果没有参考价值。独立计算每一部分的结构，整体计算对抗震无意义。二、在使用SATWE计算时应注意的问题1.计算时应在特殊构件里定义角柱，并选取双偏压复合角柱。2.P-效应对于多层结构P-效应影响很小。对于大多数高层结构，P-效应影响将在5%10%之间。对于超高层结构，P-效应影响将在10%以上。所以在分析超高层结构时，应该考虑P-效应影响。(P-效应对高层建筑结构的影响规律:中间大两端小)三、对于

3、框架结构：1.两个相邻楼层错层小于500按一个楼层输入,大于500也按一个楼层输入,把其中一层的梁节点标高全部降(升)上去,相交的地方按层间梁方法再输入一根梁,这样计算书不会出问题.若按两层输入计算书2.如果错层梁按层间梁建模,在画结构平面图时没有楼板错层梁实际上还是楼层梁，要参与刚度计算；而层间梁不属于楼层不参与刚度计算3.我们设计院的总工是这么给我说的，框架的话，不超过3倍梁高就当一个标准层，剪力墙就应该当两个层来做4.错层梁在500以内按一层来处理，错层部位的柱要加强四、1,如果错层高度不大于框架梁高，可近似归并为同一楼层计算2,错层结构的实现：1)网格生成中定义上节点高，指相对标准层高

4、的高差，定义之后，该节点处的柱、梁均与之同高。此方法较方便。2)主梁布置时利用梁顶标高1，2来实现，1指左（下），2指右（上），此方法不能改变柱的标高3)也可在本层修改中用错层斜梁实现基本上就这三种，可以选择适合你的一种。五、下面结合PKPM软件,谈谈错层结构设计分析中应注意的问题.1错层结构的建模方式1.1错层框架结构建模1.修改梁标高方式该方式适用于仅有个别楼层的个别房间错层的情况.PMCAD提供了【上节点高】,【错层斜梁】及单击鼠标右键的快捷构件修改方式,来指定或修改梁两端的标高,使部分房间周边的梁与同楼层其他梁标高不同.根据PKPM软件自动生成楼板,且楼板标高总与周边梁标高对齐的规律,

5、使得这部分房间楼板标高也与该楼层其他楼板标高不同,从而实现了错层设计.2.增加标准层方式该方式适用于很多楼层大量房间错层的情况.如果仍然使用修改梁标高的方式,虽然可行,但手工计算错层标高繁冗易出错,修改的工作量太大.在PMCAD模型输入时,结构层的划分原则是以楼板为界,通过增加标准层,将错层部分的楼板人为地分开,实现相同楼层梁板标高不同的目的.该方式在工程中广泛应用,下面举例说明该类错层结构的建模过程.某框架错层结构(图1),平面可均匀地划分为左,中,右三部分.左边1层,层高5m;中间2层,层高4m;右边2层,层高3m.该错层结构由于有5个不同标高的楼板,通过增加标准层后按5个标准层建立模型,

6、楼层的层高取各楼板的高差,建模时仅复制轴网,梁和柱的布置范围按表1操作.模型各楼层数据表1楼层号层高(m)柱布置范围梁布置范围层13全部右边层21全部中间层31全部左边层41中间和右边右边层52中间中间1.2错层剪力墙结构建模错层剪力墙结构也采用增加标准层的方式,但由于结构中没有梁,不能以梁确定楼板的标高;同时因为墙在立面上是连续的,也不能以墙确定楼板的标高.楼层标高应通过【楼层组装】命令在楼层表中设定,程序自动在指定标高处布置整层楼板,而错层结构中没有楼板的部分,可以用【楼板开洞/全房间洞】命令将其设置为洞口,或用【修改板厚】命令将板厚设定为0.这两条命令在开洞效果方面完全一致,不同之处仅在

7、于前者在开洞处没有板荷载,而后者保留了开洞处的荷载,设计人员可以灵活选用.1.3错层框剪结构建模可综合采用错层框架结构和剪力墙结构的方法.1.4错层砌体结构建模单从建模角度看,错层砌体结构可以采用错层混凝土剪力墙的建模方式;但从设计角度看,由于砌体结构按规范要求应采用基底剪力法作分析,而基底剪力法仅适用于平面规则对称的结构,不适用于错层结构分析.因此在抗震设防烈度较高的地区,不宜设计带错层的砌体结构.如楼板高差小于500mm,砌体结构可按没有错层设计;如楼板高差大于500mm,可通过设缝将错层砌体结构转换为不带错层的结构.1.5错层多塔结构建模错层多塔结构建模时,可以先用PMCAD按相同的楼层

8、标高建立多塔模型,再利用SATWE前处理多塔结构补充定义中的【多塔立面/修改参数】命令,将各塔楼的相关塔段设定为不同的层高.1.6建模注意事项(1)PM1中的【布层间梁】命令不是用来做错层结构的,其仅用于布置楼层之间的梁(如工业厂房的圈梁),该梁上不生成楼板.(2)PM2中的【楼板错层】命令主要用于设定部分房间楼板不同于本层标高,且高差较小的情况(如卫生间),而不能改变梁的标高,且仅对施工图有效,对计算没有影响,不能用于建立错层模型.2错层结构的计算分析2.1错层对结构抗震性能的不利影响1)错层结构的楼板不连续,在没有楼板的区域,存在跃层构件和不受楼板和梁约束的自由节点,使内力计算十分复杂.2

9、)错层结构的各层楼板布置不均匀,不对称,质心和刚心严重偏置,在水平地震作用或风荷载下会发生较大的扭转效应.3)错层结构引起楼层概念模糊,如例题本来是2层的框架结构,由于建模和计算的需要,人为地变成了5层,使以层模型为基础的计算分析与实际不符.4)错层结构的层高不一致,容易造成延性较差的短柱和矮墙,对结构抗震很不利.2.2错层结构计算分析中应注意的问题(1)根据规范精神,错层结构中,错开的楼层应各自参加结构整体计算,不应归并为一层计算.但各自独立计算的错层楼板不宜简单地按刚性楼板假定计算,特别是楼板被洞口切分成狭长板带时,应考虑楼板面内刚度消弱的影响.建议将这些楼板设定为弹性膜,用SATWE计算

10、时选择总刚分析方法,将按两种模型定义的楼板的计算结果进行分析对比.(2)在没有楼板的区域可能存在大量的跃层竖向构件和不受梁板约束的自由节点,因此计算振型个数需要增多,以保证有效质量系数大于0.9.(3)错层结构属于复杂多高层结构,抗震计算时应选择考虑双向地震作用;如是高层错层结构,还应选择考虑偶然偏心.新版SATWE程序允许同时选择以上两项,程序分别计算,取不利情况.(4)错层结构层高不一致,使有关楼层间的控制参数,如层间位移比,层间刚度比,层间受剪承载力比等计算失真,因此不宜机械地直接采用这些数值,而应加以分析判断和手工校核调整,确定其是否合理.(5)SATWE可自动搜索错层结构中的跃层柱及

11、正确设定其计算长度系数,但内力和配筋只能按楼层分段描述,设计人员可取各段配筋中的最大值出图.(6)目前SATWE没有自动搜索分析短柱和矮墙的功能,需要设计人员手工对这些容易发生脆性破坏的构件采取特别的加强措施.(7)考虑到错层结构计算分析的复杂性和不确定性,除了用SATWE等软件进行常遇地震下的弹性计算以外,必要时还应采用EPDA程序进行弹塑性动力时程分析和Pushover弹塑性静力分析,以便对比验算及找出需要加强的薄弱部位.(8)带转换层,加强层,连体,多塔等情况,或建筑各部分层数,结构布置或刚度等有较大不同的错层高层结构,即属于明显不规则的复杂高层建筑,根据建设部令第111号的精神, 应进

12、行专项审查,这是保证错层结构设计质量的重要措施.3错层结构的方案选择和抗震构造措施由于错层结构在很大程度上违反了计算分析程序的基本假定,使有限元计算未必能得到与实际工程相符的合理结果.如能回避,应尽量采用没有错层结构的设计方案.如不能回避,对错层结构更应当强调概念设计,方案选择和抗震措施的重要性.3.1尽可能选择没有错层的设计方案高规(JGJ3-2002)10.4.1条规定,抗震设计时,高层建筑宜避免错层,可以参考以下办法:1)如结构的错层楼板高差不大于梁高(或不大于500mm)时,可忽略楼板的高差,按没有错层计算.2)当结构仅有错层梁而没有错层楼板时,可以在PKPM中用布置层间梁的方式建模,

13、按非错层结构进行计算.3)当房屋不同部位因功能不同使楼层错层时,宜采用防震缝划分为独立的结构单元,分别按非错层结构计算.4)多塔结构各塔层高不一致时,由于SATWE程序可以分别定义各塔层高及整体计算分塔输出结果,使这类错层多塔结构的建模和计算变得相对方便.3.2优化错层结构设计方案1)在有可能的情况下,尽量减少错层的范围和错层的楼层数.2)错层两侧宜采用结构布置和侧向刚度相近的结构体系.3)错层建筑应尽可能采用抗震性能好的混凝土剪力墙结构,而不宜采用框架结构(例题仅为说明错层的建模方式,没有推荐之意).4)错层处宜设置通高核心筒,其余部位布置带翼缘的剪力墙,错层处的剪力墙应少开洞,并布置边框柱

14、和边框梁.5)错层楼板应尽量避免一错到顶,可以每隔几个错层布置整层贯通楼板,板厚不小于150mm,双层双向配筋,每层每方向钢筋网的配筋率不宜小于0.25%.3.3强化错层结构的抗震构造措施(1)高层建筑错层处框架柱的截面高度不应小于600mm,混凝土不应低于C30,抗震等级应提高一级采用,箍筋应全柱段加密,并从严控制柱的轴压比.(2)错层处平面外受力的剪力墙,其截面厚度,非抗震设计时不应小于200mm,抗震设计时不应小于250mm,并均应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱;抗震等级应提高一级采用,水平和竖向分布钢筋的配筋率,非抗震设计时不应小于0.3%,抗震设计时不应小于0.5%,建议错层处墙肢按照剪

15、力墙底部加强部位的要求增大剪力设计值1 错层结构的建模方式1.1 错层框架结构建模1修改梁标高方式该方式适用于仅有个别楼层的个别房间错层的情况。PMCAD提供了【上节点高】、【错层斜梁】及单击鼠标右键的快捷构件修改方式，来指定或修改梁两端的标高，使部分房间周边的梁与同楼层其他梁标高不同。根据PKPM软件自动生成楼板，且楼板标高总与周边梁标高对齐的规律，使得这部分房间楼板标高也与该楼层其他楼板标高不同，从而实现了错层设计。2增加标准层方式该方式适用于很多楼层大量房间错层的情况。如果仍然使用修改梁标高的方式，虽然可行，但手工计算错层标高繁冗易出错，修改的工作量太大。在PMCAD模型输入时，结构层的

16、划分原则是以楼板为界，通过增加标准层，将错层部分的楼板人为地分开，实现相同楼层梁板标高不同的目的。该方式在工程中广泛应用，下面举例说明该类错层结构的建模过程。某框架错层结构（图1），平面可均匀地划分为左、中、右三部分。左边1层，层高5m；中间2层，层高4m；右边2层，层高3m。该错层结构由于有5个不同标高的楼板，通过增加标准层后按5个标准层建立模型，楼层的层高取各楼板的高差，建模时仅复制轴网，梁和柱的布置范围按表1操作1.2 错层剪力墙结构建模错层剪力墙结构也采用增加标准层的方式，但由于结构中没有梁，不能以梁确定楼板的标高；同时因为墙在立面上是连续的，也不能以墙确定楼板的标高。楼层标高应通过【

17、楼层组装】命令在楼层表中设定，程序自动在指定标高处布置整层楼板，而错层结构中没有楼板的部分，可以用【楼板开洞/全房间洞】命令将其设置为洞口，或用【修改板厚】命令将板厚设定为0。这两条命令在开洞效果方面完全一致，不同之处仅在于前者在开洞处没有板荷载，而后者保留了开洞处的荷载，设计人员可以灵活选用。1.3 错层框剪结构建模可综合采用错层框架结构和剪力墙结构的方法。1.4 错层砌体结构建模单从建模角度看，错层砌体结构可以采用错层混凝土剪力墙的建模方式；但从设计角度看，由于砌体结构按规范要求应采用基底剪力法作分析，而基底剪力法仅适用于平面规则对称的结构，不适用于错层结构分析。因此在抗震设防烈度较高的地区，不宜设计带错层的砌体结构。如楼板高差小于500mm，砌体结构可按没有错层设计；如楼板高差大于500mm，可通过设缝将错层砌体结构转换为不带错层的结构。1.5 错层多塔结构建模错层多塔结构建模时，可以先用PMCAD按相同的楼层标