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李云贵 建 筑 结 构 计 算 机 辅 助 设 计 专 题 讨 论 内容 1、上部结构与地下室共同工作 2、楼板在结构整体分析中的考虑 3、异形柱和异形柱和短肢剪力墙结构 4、转换层结构 5、多塔、错层及有伸缩缝结构 6、梁的特殊考虑 7、底框结构 8、边框柱 9、有关荷载作用计算 1、上部结构与地下室共同工作 1.1 1.1 有地下室结构的特点 1 1 .2 .2 分析模型 1 1 .3 .3 风荷载作用计算 1 1 .4 .4 地震作用计算 1 1 .5 .5 竖向荷载作用计算 1 1 .6 .6 地下室外墙平面外设计 1 1 .7 .7 地下室人防设计 1 1 .8 .8 地层柱底内力调整 1.1 有地下室结构的特点 v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； v地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。 1.2 分析模型 v简化分析 地下室顶板作为上部结构嵌固端； 高规5.3.7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2倍 。 地下室某一层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 通过对地下室部分施加弹簧约束，考虑地下 室外的回填土对结构有一定的约束作用。 1.3 风荷载作用计算 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。 1.4 地震作用计算 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，不考虑地 下室质量。 1.5 竖向荷载作用计算 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。 1.6 地下室外墙平面外设计 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 1.7 地下室人防设计 v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 v考虑了哪些构件的人防设计 v人防作用效应分析模型 v人防作用效应组合 v地下室外墙的平面外设计 v地下室构件的人防设计 1.8 地层柱底内力调整 v底层柱墙内力的调整（在.标高处） 部分地下室人防设计； 门框墙； 地下室顶板的配筋计算在SLABCAD中； 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。 暂未考虑的因素 2、楼板在结构整体分析中的考虑 2.1 2.1 楼板刚度的特点 2.2 2.2 刚性楼板假定 2.3 2.3 弹性楼板6 2.4 2.4 弹性楼板3 2.5 2.5 弹性膜 2.6 2.6 板柱结构 2.7 2.7 空旷结构 2.8 2.8 楼板开大洞 2.1 楼板刚度的特点 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对楼板的假定 刚性楼板假定 弹性楼板6 弹性楼板3 弹性膜 2.2 刚性楼板假定 v刚性楼板假定 面内刚度无限大，面外刚度为零 v适用范围 楼板不特殊的绝大多数工程 v梁刚度放大 变相地考虑楼板的面外刚度 2.3 弹性楼板6 v弹性楼板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 所有工程 v缺点 计算量大，影响梁配筋结果 2.4 弹性楼板3 v弹性楼板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 面内刚度很大，不可忽略面外刚度的结构 2.5 弹性膜 v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 要考虑面内刚度，可以忽略面外刚度的结构 2.6 板柱结构 v等代梁法 等代梁截面定义：等代框架方向 板跨3/4，及垂直方向板跨1/2 v弹性楼板 需梁布置 2.7 工业厂房、体育馆所等空旷结构 v不与楼板相连的构件特性的考虑 v楼板刚度的合理考虑 2.8 楼板开大洞 G55 v弹性楼板或板带定义 3、异形柱和短肢剪力墙结构 3.1 3.1 异形柱和异形柱和短肢剪力墙特点 3 3 .2 .2 异形柱异形柱的有关规定 3 3 .3 .3 短肢剪力墙的有关规定 3 3 .4 .4 结构分析中的考虑 3 3 .5 .5 配筋设计时的考虑 3.1 异形柱和短肢剪力墙结构的特点 v在建筑使用上的优点 v受力特点 v截面尺寸 v柱 H/B 8 3.2 异形柱的有关规定 v轴压比 (0.05) v配筋 v构造 3.3 短肢剪力墙的有关规定 v地震倾覆力矩 (0.3m; 取刚域长 Dbi=Det-H/4； 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； 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 “是”刚度大，自重小，梁端负弯矩小 “否”刚度小，自重大，梁端负弯矩大 6.3 刚性梁 v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； v刚性梁的技术要点如下 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。 6.5 次梁 v 输入 v 端部约束 v 与 PK 计算结果的比较 6.4 变截面梁 v在STS中可以输入变截面构件； 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 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。 7、底框结构 7.1 7.1 接PM主菜单8的简化算法 7.2 7.2 有限元整体算法 7.1 接PM主菜单8的简化算法 v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 恒、活荷载 风荷载 地震作用 附加轴力计算简图 7.2 有限元整体算法 v计算原理 假定砌块墙为均质材料 用砌块的容重计算砌块墙的自重 用砌块的弹模计算砌块墙的刚度 采用震型分解法计算地震力 v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 v复杂砌体结构 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； 8、边框柱 8.1 8.1 刚度、内力计算 8.2 8.2 偏心考虑 8.3 8.3 配筋计算 8.4 8.4 与TAT的差异 9、有关荷载作用计算 9.1 9.1 模拟施工加载计算 9.2 9.2 活荷载的计算 9.3 9.3 风荷载计算 9.4 9.4 地震力计算 9.1 模拟施工加载计算 v在软件中提供的模拟施工加载计算方式有 一次性加载 模拟施工加载1 模拟施工加载2 v应清楚的问题 模拟施工加载的机理 软件中考虑到了哪些因素 三种加载方式的差异 恒载作用下结构变形形成示意图 n =n 恒载作用下结构变形形成近似示意图 n =n 9.2 活荷载的计算 v梁的活荷不利布置计算 v活荷质量折减 v活荷作用折减 v 板活荷作用折减 v 梁活荷作用折减 v 柱、墙的活荷作用折减 v 传给基础设计荷载的折减 9.3 风荷载计算 v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； v竖向加载点：本层楼板的标高处； v当无刚性楼板假定时，按本层楼板标高处的 节点数平均分配。 9.4 地震力计算 v软件中提供了两种算法：算法1和算法2 v（1）算法1与算法2的区别 v（2）应用范围、应注意些什么 v（3）与地震计算有关的参数 10、层刚度比 10.1 10.1 层刚度比控制 10.2 10.2 层刚度比计算 10.1 层刚度比控制 F新抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上 下层的侧向刚度比不宜大于2。 F新高规的4.4.3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 向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值 的80%。 F新高规的5.3.7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。 F新高规的10.2.6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 录D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 似采用转换层上、下层结构等效刚度比表示转换层 上、下层结构刚度的变化，非抗震设计时不应大于3 ，抗震设计时不应大于2。 FE.0.2底部为25层大空间的部分框支剪力墙结构，其 转换层下部框加-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e宜 接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大 于1.3。 10.2 层刚度计算 F 高规附录E.0.1建议的方法剪切刚度 Ki = Gi Ai / hi F 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 / Ui 层号 剪切刚度剪弯刚度刚度（E1 ） 刚度（均布 ） 刚度（集中 ） 100.50.156 0.3340.3020.462 91.01.0 0.8300.7610.943 81.01.0 0.9120.9040.959 71.01.0 0.9520.9360.964 61.01.0 0.9500