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文档简介
1、简历研究员,博士生导师,PKPM系列的创始人、长达20多年的和总架构师历任中国建筑科学结构所规范室副,PKPMCAD工程部,结构所副,所,建研副总工程师,现为副 盈建科建设部,中国建筑科学董事长。木工程学会计算机应用委委委员,中员会理事长,中国建筑学会建筑结构分会副理事长。1996年被一被国家级有突出贡献的中青年先进工作者。;2000年五1盈建科YJK给结构设计带来的变化结构难点热点问题应对及设计优化2YJK为结构设计带来的变化专业化的力学有限元内核及支持64位节点约束的应用和减震隔震合理考虑梁和楼板的协调工作超筋超限及设计优化的若干应用及效果结构应进一步掌握的几个新方法包络设计模式与楼层建模
2、相辅相依的空间建模基础设计计算的几项创新;可普及应用的弹塑性动力时程分析丰富的接口模块实现一模多算3是对YJK几年来功能拓展的最全面、最详细的总结。4新书:结构难点热点问题应对和设计优化 结构技术条件及 常见问题详解5本书针对结构设计中的上部结构计算编写,围绕上部结构设计的流程,从涉及到的相关规范,到设计全过程的应用,再到使用中的常见问题都做了全面的讲解。本书是至今为止对上部结构计算流程及原理讲解最为深入的。一、专业化的力学有限元内核和支持64位在有限元计算方面,联合了力学系的专业领先的团队,通过盈建科筑行业,把国内最好的力学有限元技术推广到建极大提高计算速度和计算容量支持64位操作系统6结构
3、(结构应进一步学习的力学概念难点热点问题应对和设计优化第3章)偏心刚域、刚性连接整体屈曲分析有效质量系数Rizs向量法局部新的膜单元NQ6Star7偏心刚域、刚性连接的应用处理杆件之间设置偏心后的连接;应用:构件偏心处理、短梁短墙归并、刚性楼板、刚性连接、墙墙不协调关系等通过多点约束机制实现。效果:减少计算单元数量,避免计算异常,提高计算的稳定性高规5.3.2:楼面梁与竖向构件的偏心以及上下层竖向构件的偏心宜按实际情况记入结构的整体计算上下柱、上下墙之间有偏心时红色短线为偏心刚域转换偏心墙时墙下与梁设置刚性连接刚性连接多节点柱内梁与柱间无论设置偏心或是刚性杆都按照刚性连接处理对刚性杆转换为刚性
4、连接,可避免采用刚性杆时所引入的数值计算误差,保证计算结果的合理性刚性杆刚性连接梁偏心梁偏心对以前数检中提示最多的短梁用刚性连代刚性连接200多短梁提示对短刚性连代得到了更理想的计算结果1000多短梁提示13偏心刚域、刚性连接好处是:减少计算单元数量,避免计算异常,提高计算的稳定性14进行整体结构的屈曲分析15屈曲荷载计算结构失稳(屈曲)是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧失,稍有扰动变形便迅速增大,最后使结构发生破坏数学上归结为广义特征值问题。YJK软件通过对特征值方程进行求解,来确定结构屈曲时的屈曲荷载和破坏形态。根据特征值和对应的特征值向量,用以确定屈曲荷载和对应的变形形态。每一组“特征
5、值-特征向量”为结构的一个屈曲模式。特征值称为屈曲因子,它乘以r中的荷载就会引起结构屈曲,即为屈曲荷载1=1.04第一阶屈曲模态可自动满足质量参与系数的要求规范规定作用有效质量系数应达到90%以上勾选此项可自动达标,避免力计算不够的状况质量系数自动达标计算所需的振型个数18368763大于1506011290132广高规5.1.21广高规5.1.21作用分析的计算振型数应使水平主轴方向的质量参与系数不小于90%。为充分考虑高振型的影响,对结构顶部的小塔楼、天线等相对于主体结构其质量较小的结构,应适当增加计算振型数,使该部分水平主轴方向的质量参与系数不小于85%。19提供Ritz向量法计算作用,
6、用于作用不容易算够的情况对于较大规模的多塔结构,如40万度以上且各塔独立性较强时,或大跨的体育场馆结构、平面规模较大的结构、竖向作用计算等,有时即使计算的振型个数非常多也不能达到足够的质量参与系数。YJK程序提供了Ritz向量法。该方法在Etabs也有提供。提供Ritz向量法计算作用,用于作用不容易算够的情况RITZ向量法考虑了荷载的空间分布,并且忽略了不参与动态响应的振型,从而可以获得原系统方程的部分近似特征解。与精确特征值算法相比,该方法使用计算不多的振型个数就可达到要求的质量参与系数。在使用传统算法计算大规模多塔、大跨、竖向遇到困难时,用户可以考虑选择Ritz向量法计算作用。12塔,11
7、0万度,普通法最多算60振型,有效质量系数50%Ritz向量法算了39振型,有效质量系数90%3塔,70万度,普通法最多算100振型,有效质量系数70%Ritz向量法算了30振型,有效质量系数90%该上连体结构的竖向计算Ritz向量法算了30振型,有效质量系数92%23有室时的有效质量系数SATWE21个38个99.50%99.50%18165.419879.7计算振型个数有效质量系数:X 方向: 99.50%Y 方向: 99.98%基底剪力:X 方向: 16925.4Y 方向: 16970.2.00%-0.48%7.33%17.14%YJK计算振型个数21个38个90.69%96.57%18
8、522.720043.6有效质量系数:X 方向: 77.39%Y 方向: 77.64%基底剪力:X 方向: 17253.5Y 方向: 17164.817.19%24.38%7.36%16.77%2有室时的有效质量系数计算振型个数 21MidasYJK77.39%77.64%17253.5有效质量系数:X 方向: 76.31 %Y 方向: 78.40%基底剪力:X 方向: 16660.6Y 方向:1.41%-0.97%3.56%25Midas与YJK对比局部振动识别和提示局部振动经常是由于结构模型不合理、有缺陷而造成的。应用能量集中程度识别的原则,在计算中可以对YJK结构中可能存在局部振动情况的
9、振型与楼层做出判断当程序查出局部振动现象时,将在计算完成后马上在屏幕上给出提示框,告知用户局部振动发生的位置、层号以及局部振动的振型号以供参考双击某项局部振动则即时显示局部振动的位移动画,形象地告知局部振动发生的位置。26程序查出局部振动现象时,将在计算完成后在屏幕上给出提示框,以振型动画告知用户局部振动发生的位置,从而可查到大量结构的缺陷和错误程序查出局部振动现象时,将在计算完成后在屏幕上给出提示框,以振型动画告知用户局部振动发生的位置,从而可查到大量结构的缺陷和错误29造成局部振动的常见问题新的膜单元NQ6Star对温度荷载的计算可以达到Etabs的精度,对边框柱与剪力墙的协调性好等。30
10、31由于改进膜元对边框柱与剪力墙的协调性好,不再超限边框柱X剪力对比剪力墙X剪力对比考虑不同材料阻尼中除了支持全楼阻尼比外,还支持按YJK照不同材料进行比例阻尼的计算。这种方法对混凝土主体结构和钢屋架的结构的计算尤为适合。与全楼折算估计0.035的简化方法相比,振型阻尼比方法可以有效的评估和反映不同杆件对不同振型的反映,能更准确的反映结构的响应。32计算作用时可对砼结构和钢结构组成的混合结构按照不同阻尼比计算在作用参数中阻尼比设定选项:1)全楼程序按照应变能2)按材料区分平均的方式计算等效阻尼比即抗震规范10.2.8条的“振型阻尼比法”33屋顶钢结构加层按比例阻尼算法各层剪力相差3%-20%3
11、钢砼混合结构小混合结构工业厂房带钢网架体育场解题规模和计算速度大大增加采用了领先的快速求解器,使程序的解题规模大大增加,计算速度大幅提快,同时稳定性强。可以切实改变目前应用常出现的计算规模受限,计算常出错退出、且找不到原因的状况。42层框筒试用实例:YJK11分传统国外50分2小时35大规模多塔建筑-建外SOHO,全部弹性板,70万度,计算时间:32位时160分,64位时40分 大规模单体建筑-平安,130层,47万度,计算时间:32位时60分,64位时30分自动识别64位操作系统并安装64位安装YJK时,可自动识别64位操作系统,如果是自动安装YJK的64位计算程序;在32位操作系统下,在6
12、4位操作系统下,速度提高至少1倍;解题规模是110万;解题规模可达数百万,并且计算传统解题规模仅20多万;从建模、计算到基础设计、施工图的全64位;YJK对64位的要求很容易满足:普通计算机增加内存3764位YJK条件很容易满足1、WIN7-64位操作系统2、内存大于4G,最好16G YJK的计算界面38在WIN7-64位操作系统下,3992万度,计算105阵型,质量参与系数70%,计算时间:32位时240分,其中生成基础上部刚度90分, 64位时90分完全满足多塔计算、大底盘计算需要高规11.6.4:大底盘多塔楼结构,宜按整体模型和各塔楼分开模型分别计算,整体建模主要计算多塔楼对大底盘部分的
13、影响,。122万度,Ritz向量法,计算45阵型,质量参与系数93%,计算时间64位50分40完全满足多塔计算、大底盘计算需要41 12塔,114万度, Ritz向量法,60阵型,振型参与质量系数96.%,计算时间 140分(64位75分)完全满足多塔计算、大底盘计算需要42远大天空城市中建千米工程中国尊完全满足超层计算需要施工模拟3加速3倍43生成基础上部刚度加速几十倍上部结构计算时,生成基础计算用的上部结构凝聚刚度;以前版本这部分计算耗时很多,对于大的基础平面可能需要几十分钟甚至上百分钟;YJK改进计算方法,再大的基础平面情况耗时不会超过几分钟基础考虑上部刚度设计实用化44满足超长大规模地
14、库计算的需要结构肯定YJK与SATWE互为校核二、节点约束(弹性连接)的应用和减震隔震(结构难点热点问题应对和设计优化第14、4章)47所有的最终设计须在反应谱法中完成弹性时程分析参数设置天然波库数量丰富、可自动生成人工波波库中包含了从1931年起至今的数百条实测天然波对于人工波,提供自动生成功能,可按照特征周期、持续时间等参数自动生成若干符合要求的人工波天然波库数量丰富(每个特征周期下有80-200条)可自动生成人工波可从库中自动筛选最优波组合自动选波正确选波“在统计意义上相符”多组时程波的平均影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的影响系数曲线相比,在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20
15、%。计算结果在结构主方向的平均底部剪力一般不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%,每条。但计算结果也不能太大,每条均不大于120%。波输入的计算结果不应小于65%波输入计算不大于135%,平可从库中自动筛选最优波组合根据弹性时程分析结果可分层作用放大弹性时程分析的作用是找出和反应谱法的各层差距,给出X、Y两个方向的各层不同的放大系数。将各层放大系数导入反应谱计算进行设计。但是传统对于作用的放大仅仅设置了一个全楼的作用放大系数,这个放大系数只能从弹性时程分析的X、Y两个方向的各层放大系数中选择最大的数值来输入这种处理比规范要求明显偏大。YJK给出放大系数参考值 抗规5.1.2:计算结果的选取:
16、当取三组加速度时程曲线输入时,计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当取七组及七组以上的时程曲线时,计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。 由于有了足够的波,大家更愿选7时程法的平均值。,计算结果取给出各层分别的放大系数(0度)自动对比两种算法的层剪力、层间位移角比 值,给出各层的和全楼的放大系数给出各层分别的放大系数(90度)以前仅能全楼放大全楼放大系数取X向各层、Y向各层中的最大值这种处理方式确,并且结果偏大YJK可对不同楼层输入不同放大系数,以前只能全楼放大1.09对比:比全楼放大系数计算结果小很多楼板舒适度计算和设备振动计算计算结果的图形或文本输出施加运
17、动轨迹或振动参数选择一个或几个楼层输出结构自振频率;输出加速度包络等时程曲线;给出构件最大内力、位移;636466弹性连接除了以前的铰接、刚接外,提供更加多样的连接方式;用户可以手工指定两点之间的弹性连接,可以定义节点6个度上的弹性刚度,可以支持各种复杂的弹性刚度形式,用来模拟滑动连接,滑动支座,减震隔震装置等。大跨空间结构和底部主体结构的滑动连接支座上连体结构和两侧主体结构的滑动弹性连接 隔振支座、减震装置67特殊构件定义中设置节点约束(两点约束)在节点上设弹簧刚度,实际是在节点上连接的两根杆件之间或者两批杆件之间设置弹簧刚度自定义节点约束和支座信息未作节点约束设置的计算将连体支座处X平动刚
18、度设置为0自定义节点约束和支座信息为设约束常需要把一个节点拆分成2个节点7273某弱连接的上连体结构7475上连体两端滑动连接Y向变形动画上连体一端滑动连接上连体刚性连接上连体一端X、Y向都滑动连接X向变形动画上连体刚性连接单点约束是YJK的特色菜单针对柱下、支撑下的约束设置;自动在柱底和下层节点之间设置约束;在柱下、支撑下设置单点约束更方便;不用再人为设置分离的两节点但是斜柱下的水平滑动可能受到约束, 需要单独设置局部坐标系,因此对斜柱不适合单点约束78可将斜撑直接设置为弹性连接798081网架和支座的连接:两侧为弹性约束,中部为铰支适应超长大跨结构温度荷载等的计算83适应超长大跨结构温度荷
19、载等的计算水平弹性约束下有相对位移铰接支座无相对水平位移84网架和支座在水平荷载下的相对位移85学习Sap2000的杆端特殊构件定义的梁、柱、斜杆增加“杆端控制构件两端的刚度修正;菜单”;86混凝土柱与钢梁的连接处理很难达到刚接连接,一般采用铰接连 接形式,YJK在特殊可以设置滑移连接,允许相对混凝 土柱顶有一定的滑移量,的推力由于相对的滑移而部分,剩余作用力以剪力的方式专递给混凝土柱顶。87剪力从200降到118连结构隔震和消能减震设计(结构难点热点问题应对和设计优化第4章)两点约束或单点约束功能的扩充在两点约束、单点约束和设置支座菜单都设置了5种选项:线型、阻尼器、速度线型相关型消能器、速
20、度非线性相关型消能器、隔震,选择线性时即为弹性约束。89隔震结构设计用设置“单点约束”类似的方式,在隔震层的柱下设置隔震单元的参数抗规12.2.2关于隔震结构计算:“一般情况下,宜采用时程分析方法进行计算”。属于非线性时程分析。提供高效分析计算方法FNA方法(Fast Nonlinearysis Method快速非线性分析方法),该法在Etabs同样提供,用于少量非线性构件的结构。还可采用振型分解法的上部结构计算,计算结果是考虑了隔震垫阻尼效应的、延长的周期结果的各层作用按照抗规公式12.2.5,人工对比隔震与非隔震结构的各层剪力及倾覆力矩,计算出求出隔震后的水平力的水平向减震系数影响系数最大
21、值maxl=max/按照当地设防烈度,不考虑隔震效应,将隔震后的水平影响系数最大值maxl填入构设计计算计算参数的“影响系数最大值”项,完成最终结9091隔震工程实例: 云南某较高隔震建筑1、在计算前处理中设置隔震支座隔震支座参数932、时程分析计算在上部结构计算的主菜单第三项进行弹性时程分析计算,操作同普通的时程分析计算,该菜单具有FNA计算功能。943、求出力的水平向减震系数按照抗规公式12.2.5,人工对比隔震与非隔震结构的各层剪力及倾覆力矩等结果,计算出力的水平向减震系数求出隔震后的水平影响系数最大值maxl=max/95964、按照当地设防烈度,不考虑隔震效应,将隔震后的水平影响系数
22、最大值maxl填入计算参数的“影响系数最大值”项,完成最终结构设计计算5、也可用振型反应谱法计算隔震结构可根据FNA时程分析结果,进一步调整隔震支座属性,用振型分解反应谱法直接进行隔震结构的设计计算。很多认为,按照上面5的计算方法底部水平作用偏大,直接对隔震结构按反应谱法计算结果更加合理具体操作:1、反应谱法计算;2、FNA时程分析计算;3、反应谱法导入时程分析方法的各层放大系数不考虑隔震,周期1.89, 基底剪力6117考虑隔震, 周期2.55, 基底剪力4116对隔震层以下结构可进行性能设计按弹性或者不屈服设计100101云南隔震实例1云县抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度峰值为0.20
23、g,设计地震分组第三组,II 类场地;原来用Etabs计算;馆102103云南隔震实例2东川紫荆家园抗震设防烈度9度,设计基本地震加速度峰值为0.40g,设计地震分组第二组,II类场地;原来用Etabs计算;105结构隔震和消能减震设计抗规12章:当主体结构基本处于弹性工作状态时,可采用线性分析方法做简单估算,YJK提供振型反应谱法计算方法,是目前大部分工程应用中的方法,原只有Etabs提供这种计算可对斜撑杆件设置成消能器单元消能减震结构的阻尼比由主体结构的阻尼比和消能有效阻尼比组成附加给结构的消能器附加给结构的有效阻尼比和有效刚度按抗规12.3.4相关公式计算本计算方法用于弹性工作状态分析,
24、比非线性和时程计算方法稳定、实用、可靠、简便快速也提供时程分析方法106消能减震单元YJK在特殊支撑下对支撑定义消能减震单元连接属性:线性特性(有效刚度,有效阻尼)与非线性特性(刚度,阻尼,阻尼指数)连接单元:支持速度线性相关型消能器,非线性粘滞消能器( 能器。高规提供),位移相关型与速度非线性相关型消用斜杆模拟的各类阻尼器109YJK减震计算与ETABS对比:阻尼系数设置3000N*sec/mmYJK模型ETABS模型 YJK采用振型分解反应谱法(强行解耦法)进行减震计算后, X方向层剪力(KN)对比结果:无减震原始结构减震后结构ETABSYJKETABSYJK第8层185.9185.741
25、52.0154.13第7层499.1498.58407.9413.74第6层801.2800.38654.8664.18第5层1082.21080.5883.95896.65第4层1333.41331.910901104.85第3层1550.21548.312661284.4第2层1726.61724.114101430.7第1层1856.71854.415171538.05小结两点约束、单点约束应用在弹性支座、减震、隔震等方面;两点约束同一个楼层之内的约束设置,需要实现在约束处布置分离的杆件;单点约束用于柱底、支撑底部,操作简便;约束分为线性、阻尼、隔震等项;在计算结果的位移输出中可通过专门
26、菜单查找弹性约束处的位移差值;113三、合理利用楼板和梁的协调工作(结构技术条件和常见问题详解第3章7节)114上部结构计算时楼板的几种计算模型刚性板;弹性膜;弹性板3;弹性板6;基于计算能力的、高质量的弹性板有限元划分,为弹性板6的普遍应用创造了条件115刚性板模型对水平楼板自动生成刚性板模型;刚性板计算模型只是板周边节点的约束关系,并无刚性板存在;弹性板计算模型弹性膜只有面内刚度、无面外刚度;弹性板3只有面外刚度;面内刚度无穷大;弹性板6壳单元,既有面内刚度又有面外刚度;增加计算度数4倍;周期增加,位移增加,剪力减少;117计算梁时应考虑较厚楼板的作用上部计算采用弹性板3或弹性板6如室顶板
27、,或作为嵌固层顶,或承受人防荷载,或承受消防车荷载,一般厚度很大,楼层梁受力很大使用弹性板6时应采用的参数设置1191层嵌固层顶板250厚(活载29),按刚性板算梁的超筋及剪扭超限很多,改为按照弹性板6计算实用建筑结构设计14章不考虑实际现浇钢筋混凝土结构中梁、板互相作用的计算模式,其弊端主要有:1)对于单独计算的板,由于忽略支座梁刚度的影响,无法正确反映板块内力的,容易留下安全隐患。2)对于梁,由于忽略楼板的翼缘作用,重力荷载下往往截面弯矩,其结果不仅仅是造成材料的浪费,更重要的是过高的框架梁支座截面受弯承载力使得水平荷载下减小。形成延性结构的可能性大为3)对于整体结构在水平荷载作用下的工作
28、性能,由于忽略楼板对结构刚度的增强作用,往往低估了作用效应。120改进的弹性板计算模型弹性板与梁协调时考虑梁向下相对偏移;梁与弹性板连接时可按梁中心和板中心间距设置偏心刚域梁与弹性板连接时可按梁中心和板中心间距设置偏心刚域123真正体现梁的刚度放大(自动将用户的梁刚度放大系数置为1)考虑梁向下偏移支座负筋减少38%-48%12实用建筑结构设计14章用实体单元模拟梁、板、柱;结论:梁支座弯矩大幅下降,且存在较大轴压力,可按偏心受压配筋,配筋可大幅度下降(折减系数 50-70%),这不仅节省钢筋,还利于形成。塑性铰的125和刚性板模型对比差距大;中受拉,按偏心受拉配筋,配筋量稍小(80-90%);
29、可以和通用有限元核对126既强柱弱梁又保证安全储备的算法127既强柱弱梁又保证安全储备的算法设置参数“内力按全楼弹性板6计算”;仅对作用的内力按照全楼弹性板6计算;对其他荷载工况仍按照以前的设置;既可大幅降低作用下梁的支座弯矩;又不降低恒活风等其他荷载工况的安全储备;可明显降低梁的支座部分的用钢量,实现强柱弱梁;同时减少柱节点区的剪力128129 梁的X向内力、弯矩 包络、配筋对比弹性板6计算时梁截面尺寸对改变内力影响较大用户问题:700 x800的梁替换为600 x800的配筋减少约6%-8%左右?,梁内力和130按刚性板计算,配筋大得多按弹性板6计算弹性板6计算时梁截面尺寸对改变内力影响较
30、大三个模型主梁分别为400*800、400*600、400*400,厚度250,加腋尺寸1500*200,恒载27.5、活载3.0;梁截面越小梁配筋越小是怎么回事?131弹性板6计算时楼板可以和梁共同承担荷载刚性板下荷载完全由承担;在弹性板3或者弹性板6计算模式下,楼板可以和梁共同承担恒活等楼板上的竖向荷载,此时梁的内力和配筋将性板、弹性膜计算模式下要明显减少;梁承担的荷载比例与梁与楼板之间的刚度比例有关;因此梁的截面尺寸变化时,梁的内力和配筋都将出现明显变化;强柱弱梁设计应考虑楼板的作用;132错层处梁、板的合理模型133有问题的计算模型135合理的计算模型1、错层梁保持平梁+偏心刚域2、无
31、论刚性板、弹性板都保持错层处板不丢失避免了以前常出现的错层处构件内力配筋异常现象以前的处理方法137141将游泳池底板、错层梁承受的水压传递给池壁大梁正在开发体单元局部计算对边框柱、框支梁接力整体计算结果用体单元细化分析;对复杂节点接力整体计算结果用体单元细化分析;142改进不共面斜楼板的弹性板计算上部结构计算时,考虑不共面的斜楼板,对于斜的楼板自动按照弹性膜计算,但是不能不能对不共面的斜板划分单元,而把这样的楼板丢掉,这可能对结构计算造成较大的误差,对于和不共面相连的梁的计算误差也比较大。143改进不共面斜楼板的弹性板计算可对不共面的斜板仍进行单元划分,从而在结构计算时考虑到这样斜板的作用,
32、避免结构计算较大的误差,并改进了与这种不共面板相连的梁的计算结果。保持不共面斜板后相关杆件的配筋大幅减少保持不共面斜板后相关杆件的配筋大幅减少146147可选择楼板荷载不导荷到梁,而采用有限元计算传导,既可减少梁的受力(部分荷载直接传到柱上),又可直接给出弹性楼板配筋在上部结构整体计算中得到弹性楼板的配筋弹性楼板导荷方式平面导荷方式就是以前的处理方式,作用在各房间楼板上恒活面荷载被导算到了房间周边的梁或者墙上,在上部结构的考虑弹性板的计算性板上已经没有作用竖向荷载,起作用的仅是弹性板的面内刚度和面外刚度,这样的工作方式不符合楼板实际的工作状况,因此也得不出弹性楼板本身的配筋计算结果。有限元方式
33、是在上部结构计算时,恒活面荷载直接作用在弹性楼板上,不被导算到周边的梁墙上,板上的荷载是通过板的有限元计算才能导算到周边杆件。有限元方式常用于无梁楼盖、厚板转换层、楼板较厚等情况148板有限元导荷方式计算结果的变化既使弹性板参与了恒活竖向荷载计算,又参与了风、等水平荷载的计算,还可考虑温度荷载,计算结果可以直接得出弹性板本身的配筋。平面导荷方式传给周墙的荷载只有竖向荷载,没有弯矩,而有限元计算方式传给梁墙的不仅有竖向荷载,还有墙的面外弯矩和梁的扭矩,对于矩常是不应忽略的;或边墙这种弯矩和扭149某无梁楼盖结构弹性板导荷按有限元方式150设置弹性板6的计算简图恒载下的板弯矩Mxx对比有限元方式符
34、合板的实际受力状态151平面导荷方式计算结果有限元导荷方式计算结果恒载下的板弯矩Mxx对比有限元方式符合板的实际受力状态152平面导荷方式计算结果有限元导荷方式计算结果153在设计结果的“等值线”菜单下,可以查到弹性板的配筋楼板配筋考虑了拉、压力,按拉弯、压弯配筋有限元计算方式传给梁墙的还有墙的面外弯矩和梁的扭矩平面导荷方式传给周向荷载,没有弯矩,墙的荷载只有竖而有限元计算方式传给梁墙的不仅有竖向荷载,还有墙的面外弯矩和梁的扭矩,对于 忽略的或边墙这种弯矩和扭矩常是不应154有限元方式可计算出板对墙的面外弯矩155在板较厚时这种面外弯矩不应忽略。而传统的导荷方式不能考虑这种面外弯矩,会使得墙肢
35、面外弯矩比实际情况偏小,不利于结构安全考虑楼梯的计算后可给出梯板板配筋楼梯有限元细分计算时,楼梯荷载直接加载到各个单元上进行恒、活、风、内力组合给出梯板板配筋156上部结构计算的楼板钢筋全面适应复杂楼板配筋厚板转换层楼板;承受风荷载、荷载的楼板;承受温度荷载的楼板配筋(目前用的越来越多);考虑结构整体变形的楼板;楼梯板;下的楼板不屈服验算157楼板施工图的楼板计算用有限元算法158和上部结构计算弹性楼板模型对应可将全层所有楼板都按照有限元算法计算设置了“有限元方法”选项,勾选此项程序将把全层的所有楼板板块都按照有限元算法计算。有限元算法是楼板的准确算法,由于本程序具有较强的有限元计算分析能力基
36、础,对楼板也提供了这种算法。有限元算法计算时保持相邻楼板计算协调,因此能准确计算相邻板块不等跨、不同荷载、不同板厚的影响;还可考虑斜板等情况对楼板采用分块计算,速度快、容量不受限159160按照有限元法考虑相邻板不同跨度影响的实例YJK按照连续板有限元法考虑不同板跨之间的平衡计算,经济合理传统各板块分别计算,相邻板支座弯矩差距大增加板上集中力和线荷载输入,对该房间板按照有限元法计算板上无集中力板计算弯矩及等值线图板上有集中力板计算弯矩及等值线图164165楼板有限元计算时可以考虑梁的刚度变形不考虑考虑是否考虑梁刚度计算实例主梁次梁刚度差别大本例是否考虑梁的刚度计算结果差别很大考虑梁刚度167不
37、考虑梁刚度:忽略支座梁刚度的影响,无法正确反映板块内力的,容易留下安全隐患。次是否考虑梁的刚度对楼板计算影响很大长悬臂梁和大洞口边时是否考虑梁的刚度对楼板计算影响很大 板计算不能考虑梁支座变形可对弹性板施加基础弹簧刚度模拟基础筏板【前处理及计算】下设置了【地基刚度】菜单,可对弹性板设基刚度。地基刚度是向上作用的基础弹簧刚度,以楼板房间为单元输入。173特别适用于水池、隧道等结构的设计有些情况下,用户可将基础筏板当做厚度同筏板的普通楼板输入筏板上承受的恒、活荷载当做楼板荷载输入,在计算前处理对筏板楼板输入地基刚度,这样就相当于在上部结构模型下直接输入基础模型,使上部结构和基础合在一起分析计算,同
38、时得到上部结构和基础结构的计算结果。174175177小结应全面了解弹性板3、弹性板6的计算原理,合理应用可明显减少梁的钢筋用量;可合理考虑梁与楼板之间的中心偏移;计算模型中,错层结构高低跨处楼板和不共面斜板不能丢,否则该处梁结果不合理;可应用楼板有限元方式计算楼面恒活荷载,从而在上部结构计算中得出楼板配筋;结构施工图中的楼板应合理采用有限元计算,考虑梁的刚度影响,适应复杂情况并得出经济安全的楼板配筋结果179四个新的计算模式180包络计算模式包络设计是在多个计算结果中取最大值在这里一般指的是构件配筋的包络设计,即构件配筋时需要在两个或者多种计算模型中取大值的设计(结构难点热点问题应对和设计优
39、化第1章)181包络计算模式可综合考虑结构多种不利对于多塔结构实现对合塔与分塔状况自动拆分、分别计算并结果选大少墙框架结构中框架部分的较大值剪力取框架、框剪两种结构计算考虑楼梯的计算:其整体内力分析的计算模型应考虑楼梯构件的影响,并宜与不计楼梯构件影响的计算模型进行比较,按最不利内力进行配筋;抗震性能设计:多遇计算和中震(或)弹性或中震(或)不屈服设计结果取大值设计;182包络设计多塔结构设计高规5.1.14 对多塔楼结构,宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算,并采用较不利的结果进行结构设计。当塔楼的裙房结构超过两跨时,分塔楼模型宜至少附带两跨的裙房结构广高规11.6.3-4大底盘多塔结构,
40、宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算,整体建模主要计算多塔楼对大底盘部分的影响,分塔楼计算主要验算各塔楼扭转位移比完全的自动划分多塔,可自动处理复杂情况,极少的人工干预一键操作就实现的多塔自动划分的三维效果自动划分多塔的效果185高规10.6.3 上部塔楼结构的综合质心与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20% 多塔结构的多塔自动划分过程 186计算结果自动选大,但提供菜单查看各分塔分别单独计算的结果对于多塔结构实现对合塔与分塔状况自动拆分、分别计算并结果选大整体计算与分塔计算构件的配筋结果对比结论:计算结果取的是整体与分塔的较大值。层数柱(mm2)梁(mm2)墙(mm2)800*80
41、0D400L300*500700*700300*600300*700350*600350*700300自动取大值13281270064091397279126621169106626925.743188270017821229433544509309318649.012151428501728122923501425116611300.0187350.0分塔计算13281198064091397279126621169106626925.741874433544509309318649.012128028501425116611300.0187350.0点菜单“显示多塔取大构件”后,粉色加亮的
42、构件是取自单塔计算结果的较大值,其余是合塔计算结果值较大使用多塔包络设计常见问题只应用在多塔结构的塔体部分,不应用在从上到下分缝结构、非等;建筑、一般多层结构裙房以下结构、基础结构取用合塔分析结果;190包络设计少墙框架结构中框架部分的剪力可自动取大参数设置目的规范条文:抗震规范6.2.13-4 设置少量抗震墙的框架结构,其框架部分的剪力值,宜采用框架结构模型和框架抗震墙结构模型二者计算结果的较大值。程序处理方法:自动实现按剪力墙刚度不折减的整体模型和按剪力墙刚度折减的模型分别计算,并对框架部分的种模型较不利的结果进行结构设计。剪力采用二少墙框架结构中框架部分的取大剪力可自动192少墙框架结构
43、中框架部分的取大剪力可自动例题说明参数的高效性,结果与分别计算的一致性。 5层混凝土框架结构少墙框架结构中框架部分的取大剪力可自动分别计算与整体计算对比结果结论:按两种模型大者取值。构 件 配 筋 量(mm2)构 件框架结构框剪结构自动取大差异率柱139923012399232.5%柱28054807080700梁14000425842580提供通用的包络设计工具和配筋对比工具找出两个工程中各个构件的对应关系并并取配筋较大值计算参数中包络设计的设置195也可以多塔模型为本体,人工建立的各个分塔模型为包络对象包络设计考虑楼梯和不考虑楼梯计算模型配筋自动取大规范、规范要求用户在建模中输入楼梯按照考
44、虑楼梯和不考虑楼梯模型分别计算,并对构件配筋取大197沪建建管【2012】16号关于本市建设工程钢筋混凝土结构楼梯间抗震设计的指导意见“其整体内力分析的计算模型应考虑楼梯构件的影响,并宜与不计楼梯构件影响的计算模型进行比较,按最不利内力进行配筋。198建模中输入楼梯,二跑楼梯输入199是否考虑楼梯对计算结果影响200由参数控制是否在计算中考虑楼梯201粉色加亮构件:不考虑楼梯模型与考虑楼梯模型比较的取大构件柱配筋对比将带楼梯模型转到Midas-Gen计算,周期几乎相同配筋简图自动对比工具找出两个工程中各个构件的对应关系并进行配筋值对比205206钢筋差距查询:用不同颜色表示差距大小207钢筋差
45、距查询:括号中同时显示对比工程配筋结果包络设计常规弹性或中震(或计算和中震(或)不屈服设计取大用户根据高规3.11进行结构抗震性能设计时,需按照和中震(或计算)弹性设计或中震(或)不屈服设计分别进行计算:常规的多遇作用计算、中震(或)弹性设计或中震(或)不屈服设计计算配筋结果自动取2次计算包络值208如虽然中震不屈服计算取高值的 影响系数,但荷载分项系数取1.0;与抗震等级有关的增大系数取为1.0;不考虑承载力抗震调整系数;钢筋和混凝土材料强度采用标准值,因此配筋结果不一定最不利。209计算参数中包络设计的设置210可以处理设置需要作包络配筋设计的楼层211可以处理对需要作包络配筋设计的构件个
46、别指定212包络设计前查看与中震不屈服配筋差距213被指定的构件已经取用中震不屈服的配筋结果连体结构高规10.5.7-2 刚性连接的连接体楼板较弱时,宜补充分塔楼计算模型分析分别计算:带连体的完整模型和不带连体的分塔模型,然后包络取大214215带连体的完整模型和不带连体的分塔模型9层包络取大状况可同时在多个模型间进行包络设计217小结包络计算模式是对传统单个模式的拓展; 解决了手工从不同结果之间选大的难题; YJK提供了自动和半自动两种包络计算模式;半自动包络模式可在多个计算结果间进行,应用面广,适应性更强;双模型的钢筋计算简图、自动对两个模型结果对比的工具效率高;218多模型联合串行计算模
47、式不同计算内容采用不同计算模型的联合计算(结构难点热点问题应对和设计优化第2章)219多模型联合串行计算模式应对规范不同计算条件要求整体指标可在强制刚性板假定下进行,一般的内力、位移、配筋设计计算需在非刚性板假定下完成;恒活风计算时剪力墙连梁刚度不折减,梁刚度折减模型计算;内力计算可采用连梁刚度折减模型,刚度不折减模型;或者风荷载按照剪力墙连位移计算时可采用连梁最不利方向由程序算出后,自动增加该方向作用工况计算;对层间受剪承载力突变形成的薄弱层由程序判断出后,自动按薄弱层做出放大调整220恒活、风、计算时剪力墙连梁刚度不同的折减系数221模型与非参数设置目的模型可集成计算位移比、周期比刚性楼板
48、假定内力、配筋楼板实际模型为设计提供明确信息,防止因误选导致得到错误的结果。模型与非模型可集成计算例题说明参数的高效性,结果与分别计算的一致性。 例题:6层混凝土框架结构模型与非模型可集成计算分别计算与整体计算的对比结论:程序会自动取不同假定的结果。项 目强 制不 强 制整体指标强制其他非强制周 期第一周期1.07231.07631.0723第二周期0.96390.96950.9639第三周期0.80950.81590.8095位移比X方向规定水平力1.211.361.21Y方向规定水平力1.241.291.24内 力(KN)柱1226.0232.8232.8柱2198.9158.3158.3
49、梁1230.1232.7232.7梁2-257.6-251.7-251.7配 筋(mm2)柱1762276167616柱2858677407740梁12191.25632563梁22375.2711.2711.可对层间受剪承载力突变形成的薄弱层自动放大调整规范条文: 高规3.5.3 A级高度建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%,不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%;B级高度建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%。可对层间受剪承载力突变形成的薄弱层自动放大调整位移计算时可采用连梁刚度不折减模型参数设置目的 规范条文:抗规
50、第6.2.13的条文说明中提到,计算内力 时, 抗震墙连梁刚度可折减;计算位移时,连梁刚度可不折减。 程序处理方法:给出“计算连梁刚度不折减模型下的,由用户来控制位移计算时连梁刚度是否折减。位移”位移计算时可采用连梁刚度不折减模型位移计算时可采用连梁刚度不折减模型例题:22层剪力墙结构位移明显减少最不利方向的作用可自动计算最不利方向的作用可自动计算WZQ.OUT、WWNL*.OUT结果考虑施工加载次序的计算(结构难点热点问题应对和设计优化第9章)233考虑施工加载次序的计算规范条文:高规5.1.8建筑结构在进行重力荷载作用效应分析时,柱、墙、斜撑等构件的轴向变形宜采用适当的计算模型考虑施工过程
51、的影响;复杂建筑及房屋高度大于150m的其他建筑结构,应考虑施工过程的影响。合理确定施工次序不仅符合实际要求,而且减少构件的计算受力对比该斜杆不同施工次序的内力结果用户指定构件施工次序:设置斜撑在全楼9层完工后布置用户指定构件施工次序:斜撑为第10施工次序用户指定构件施工次序:设置斜撑在全楼9层完工后布置对内筒外钢框架、加强层伸臂桁架等应作特定施工次序计算对斜杆指定施工次序10的概念,就是指定斜杆在全楼的9层都完工后再安装斜杆。对比斜杆随着楼层同时施工的计算结果,在恒载下斜杆的轴力从-412降到-11,-11表明该斜杆只承担自重,不再承担上部结构传来的恒荷载,因为当斜杆安装时,恒载的整体变形已
52、经完成,后安装的斜杆不再受力。但是,从结果看出,两种施工次序下其它荷载工况的计算结果相同,说明虽然该斜杆不承受恒荷载,但不影响它在、风、活等荷载工况下的作用。伸臂桁架推十二层后再施工,消除部分附加二次应力带加强层结构高规11.2.7:当布置有外伸桁架加强层时,应采取有效措施减少外框柱与混凝土筒体竖向变形差异引起的桁架杆件内力广高规11.3带加强层建筑广高规11.3.2-5:宜考虑筒与外框架施工过程在重力荷载作用下变形差的影响。可采用后施工伸臂桁架腹杆、伸臂结构先与柱铰接,待主体结构完成后再与柱刚接等方法来减少其影响。240伸臂桁架受力大大减少如果伸臂桁架按照楼层施工将使它受力太大,一般都必须调
53、整它的施工次序一般应在高低跨处设置后浇带楼层施工加载次序可自动确定对一些传力复杂的结构,如转换层结构、采用广义层方式建立的多塔结构的相关部位,施工加载次序可自动生成。避免人工未能修改施工次序造成计算异常广义层转换层楼层施工加载次序可自动确定广义层方式建模对于广义层多塔的情况,程序会自动按各塔同时向上施工的原则设定各层的施工次序对于被设置为转换层、或者该层中设置了转换梁、转换柱、水平转换构件的楼层,程序默认与其上两层同时加载3层为转换层3层1个施工次序意味着3层共同受力,可使转换层相应构件受力减少246恒载下的梁的最大弯矩降低23%,最大剪力降低25%。其它工况不变。分层施工次序时梁超限,合并层
54、施工次序计算结果正常。这是因为 层受力较大,合并层施工次序相当于用两个楼层的刚度共同承担 层的荷载,这也符合这样的楼层的拆模规律。用户问题:为什么1层 PKPM很多柱梁配筋比YJK大很多第1层柱配筋总面积(mm2)PKPM主筋655190YJK相差(%)537216-18.0%箍筋4310242934-0.4%第1层梁配筋总面积(mm2)PKPMYJK相差(%)顶部19843131313766-33.8%底部12076441139957-5.6%箍筋3605934935-3.1%超筋梁数701层存在,YJK将1-2层合并为1个施工次序248249有悬挑部分时,分层施工次序悬挑部分计算常常超限活
55、荷载的折减系数、重力荷载代表值系数可按构件分别设定以前仅考虑考虑楼层的折减系数、重力荷载代表值时的活荷折减系数(活荷组合系数)为全楼值计算前处理增加“活荷折减”菜单,可按单个构件设定不同的值,可按自然层分别对梁、柱、墙、斜杆的某一杆件设置从而适应了共存于同一结构的多种类型的活荷载的不同折减或组合,并可避免梁考虑面积和柱墙考虑楼层的重复折减活荷载的折减系数、重力荷载代表值系数可按构件分别设定第一列用于效应折减,第二列用于质量折减和组合系数活荷载的折减系数、重力荷载代表值系数可按构件分别设定柱墙折减和梁考虑从属面积的折减都放到计算参数中设置自定义荷载工况和组合(结构难点热点问题应对和设计优化第11章)2542551、可对恒、活、风、人防工况补充自定义工况; 2、设置不同的重力荷载代表值系数;3、设置不同的活荷载折减系数;4、自定义组合方式;5、自定义不同的荷载组合系数;使用自定义荷载工况组合考虑不同仓满载或者空仓的状况进行活荷载不利布置组合自定义活荷3为仓3满自定义活荷2为仓2满自定义活荷1为仓1满0自动定义的有四种组合,分别是叠加组合、包络组合、叠加+包络和全组合261叠加就是各工况同时作用包络就是各工况分别单独作用,设计时取包络值,本工程自动生成4种组合262全组合就是各自定义工况的任意两两之间所能发生的所有组合,本工程自动生成15种组合叠加+包络就是既有各工况同时作用,又有
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