PPTPKPM之结构分析讲稿SATWE、TAT和PMSAP

2008结构分析讲讲稿SATWE、TAT和PMSAP结构分析和和设计的改改进（SATWE、TAT和PMSAP）1中震弹性、、中震不屈屈服设计，，和组合分分项系数的的控制2墙梁刚度模模型的转换换（SATWE、PMSAP）3托墙梁刚度度的放大选选择（SATWE、PMSAP）4格构截面的的输入分析析和设计5位于柱截面面内的刚性性梁的处理理6分段、分塔塔方式的0.2Q0、0.25Q0调整7用户自定义义地震设计计谱8时程分析增增加了“三三向地震波波库”及相相应计算9混凝土规范范（7.3.11-3）条关于砼砼柱长度系系数的计算算中震弹性、、中震不屈屈服设计对于中(大)震弹性，程程序主要考考虑两条：1）地震影响响系数最大大值ALPHAmax按中震(2.8倍小震)或大震(4.5-6倍小震)取值；2)取消组合内内力调整（（取消强柱柱弱梁，强强剪弱弯调调整）。程序使用时时，需要用户户：1）按中震或或大震输入入ALPHAmax；2)构件抗震等等级指定为为4级。对于中(大)震不屈服，，程序主要要考虑五条条：1）地震影响响系数最大大值ALPHAmax按中震(2.8倍小震)或大震(4.5-6倍小震)取值；2)取消组合内内力调整（（取消强柱柱弱梁，强强剪弱弯调调整）；3）荷载作用用分项系数数取1.0（组合值系系数不变））；4)材料料强强度度取取标标准准值值；；5）抗抗震震承承载载力力调调整整系系数数Rre取1.0程序序使使用用时时，需需要要用用户户：：1）按按中中震震或或大大震震输输入入ALPHAmax2)点开开““按按中中震震不不屈屈服服或或大大震震不不屈屈服服做做结结构构设设计计””的的按按钮钮。。中震震弹弹性性、、中中震震不不屈屈服服设设计计(SATWE)中震震弹弹性性、、中中震震不不屈屈服服设设计计(PMSAP)墙梁梁刚刚度度模模型型的的转转换换一个个输输入入模模型型，，两两种种计计算算方方式式墙梁梁刚刚度度模模型型的的转转换换（（SATWE）墙梁梁刚刚度度模模型型的的转转换换（（PMSAP）墙梁梁刚刚度度模模型型的的转转换换程序序对对于于建建模模时时输输入入的的剪剪力力墙墙洞洞口口进进行行自自动动判判断断，，对于于跨跨高高比比大大于于该该值值的的墙墙梁梁自自动动转转换换为为框框架架梁梁，采采用用梁梁元元进进行行分分析析，，否否则则仍仍按按墙墙元元分分析析，，如如果果输输入入零零值值则则不不进进行行转转换换。。该参参数数的的目目的的主主要要是是方方便便用用户户建建模模输输入入，，可可直直接接按按照照剪剪力力墙墙洞洞口口输输入入，，无无需需手手工工转转换换为为墙墙+框架架梁梁。。但目目前前程程序序自自动动判判断断局局限限于于规规则则对对齐齐的的洞洞口口，，对对于于上上下下层层洞洞口口不不对对齐齐、、墙墙厚厚变变化化等等特特殊殊情情况况不不进进行行转转换换，，应应通通过过平平面面图图查查看看转转换换后后的的结结果果。。托墙墙梁梁刚刚度度放放大大修复复（（转转换换梁梁-墙））之之间间的的协协调调性性；；会使使转转换换构构件件及及上上部部楼楼层层内内力力和和配配筋筋减减小小；；托墙墙梁梁刚刚度度放放大大（（SATWE）托墙墙梁梁刚刚度度放放大大(PMSAP)托墙墙梁梁刚刚度度放放大大实际际工工程程中中常常常常会会出出现现““转转换换大大梁梁上上面面托托剪剪力力墙墙””的的情情况况，，当当用用户户使使用用梁梁单单元元模模拟拟转转换换大大梁梁，，用用壳壳元元模模式式的的墙墙单单元元模模拟拟剪剪力力墙墙时时，，墙与与梁梁之之间间的的实实际际的的协协调调工工作作关关系系在在计计算算模模型型中中就就不不能能得得到到充充分分体体现现，存存在在近近似似性性。。实际际的的情情况况是是，，剪剪力力墙墙的的下下边边缘缘与与转转换换大大梁梁的的上上表表面面变变形形协协调调；；计计算算模模型型的的情情况况是是，，剪剪力力墙墙的的下下边边缘缘与与转转换换大大梁梁的的中中性性轴轴变变形形协协调调；；于于是是计计算算模模型型中中的的转转换换大大梁梁的的上上表表面面在在荷荷载载作作用用下下将将会会与与剪剪力力墙墙脱脱开开，，失失去去本本应应存存在在的的变变形形协协调调性性。。换换言言之之，，与与实实际际情情况况相相比比，，计计算算模模型型的的刚刚度度偏偏柔柔了了。。这这就就是是软软件件提提供供托托墙墙梁梁刚刚度度放放大大系系数数的的原原因因。。托墙墙梁梁刚刚度度放放大大为了了再再现现真真实实的的刚刚度度，根根据据我我们们的的经经验验，，托墙墙梁梁刚刚度度放放大大系系数数一一般般可可以以取取为为100左右右。当当考考虑虑托托墙墙梁梁刚刚度度放放大大时时，，转转换换层层附附近近的的超超筋筋情情况况（（若若有有））通通常常可可以以缓缓解解，，当当然然，，为为了了使使设设计计保保持持一一定定的的裕裕度度，，也也可可以以不不考考虑虑或或少少考考虑虑托托墙墙梁梁刚刚度度放放大大。。使用用该该功功能能时时，，用用户户只只须须指指定定托托墙墙梁梁刚刚度度放放大大系系数数，，托托墙墙梁梁段段的的搜搜索索由由软软件件自自动动完完成成。。最最后后指指出出一一点点，，这这里里所所说说的的““托托墙墙梁梁段段””在在概概念念上上不不同同于于规规范范中中的的““转转换换梁梁””，，““托托墙墙梁梁段段””特特指指转转换换梁梁与与剪剪力力墙墙““墙墙柱柱””部部分分直直接接相相接接、、共共同同工工作作的的部部分分，，比比如如说说转转换换梁梁上上托托开开门门洞洞或或窗窗洞洞的的剪剪力力墙墙，，对对洞洞口口下下的的梁梁段段，，程程序序就就不不看看作作““托托墙墙梁梁段段””，，不不作作刚刚度度放放大大，，可可参参见见示示意意图图。。增加加格格构构截截面面的的输输入入分分析析和和设设计计新增增了了格格构构截截面面的的内内力力分分析析和和设设计计功功能能。。在STS中定定义义了了格格构构截截面面后后，，计计算算程程序序可可接接力力计计算算和和验验算算格构构柱柱常常用用于于重重型型工工业业厂厂房房。。由由于于它它是是一一种种组组合合截截面面，，计计算算刚刚度度和和设设计计验验算算都都需需是是专专门门的的公公式式。。格构构柱柱在在结结构构整整体体分分析析时时，，还还是是按按照照杆杆件件模模型型。。这这样样其其位位移移、、内内力力等等，，与与普普通通柱柱没没有有差差别别。。当在在PMCAD或STS中定定义义了了““任任意意截截面面””（（kind=99,kind=305），，则则计计算算程程序序只只能能进进行行刚刚度度、、内内力力的的计计算算，，不不能能进进行行截截面面设设计计。。增加格构截面面的输入分析析和设计格构柱平面图图增加格构截面面的输入分析析和设计格构柱结果输输出：图形和和文本位于柱截面内内的刚性梁的的处理主梁主梁柱节点刚性梁正确搜索主梁梁；正确形成节点点；减小刚度阵的的病态，提高高计算精度。。柱布置在该节节点上该梁仍当框架架梁处理适应性加强实实例：柱内梁不再当当作刚性梁，，大大减少SATWE计算失真状况况适应性加强实实例：同一柱内包含含的多个节点点上布置梁，，尽管柱只能能布在其中一一个节点上，，程序对其他他节点上的梁梁仍当作框架架梁处理柱布置在该节节点上该梁仍当框架架梁处理位于柱截面内内的刚性梁的的处理老版本的软件件对于位于柱柱截面内的短短梁，一律按按照刚性梁计计算，这主要要是从正确模模拟刚度的角角度考虑。当当多根梁同时时搭在一根大大截面柱上时时，由于偏心心等原因，这这些梁通常并并不交于一点点，那么为了了做到在该节节点处梁、柱柱之间能够正正确传力，就就需要用短梁梁来连接梁端端和柱节点，，于是就形成成一根或数根根位于柱截面面内的所谓刚刚性梁。这个个办法从计算算原理上讲是是正确的，但但在实际应用用中存在一定定的缺陷，归归纳起来有这这么几点：位于柱截面内内的刚性梁的的处理1）连接梁端与与柱节点的刚刚性梁通常不不再与梁位于于同一条轴线线上，这样就就会造成主梁梁搜索失败（（找不到端部部的柱支座）），误将主梁梁判为次梁，，那么竖向力力作用下主梁梁的负弯矩调调幅就不能正正确进行；2）基于类似的的原因，由于于刚性梁的存存在，当以柱柱节点为基础础，搜索梁柱柱交接关系、、形成梁柱节节点时，也不不能正确地进进行。故相应应的节点核心心区验算也存存在问题；3）由于位于同同一柱节点处处的刚性梁可可能较多、也也可能很短(比如几厘米)，这有可能造造成刚度矩阵阵的过分病态态，从而显著著降低结构分分析的精度，，这种情况因因工程而异。。总之刚性梁梁越多、越短短，就越不利利。位于柱截面内内的刚性梁的的处理新版软件针对对上述问题进进行了改进：：A）自动搜索位位于柱截面内内的节点，记记录这些节点点与柱之间存存在的这种包包含关系或关关联关系。这这样在主梁搜搜索时，就可可以利用这种种关联关系，，正确地找到到柱支座，从从而正确地形形成主梁并进进行负弯矩调调幅。B)类似地，通通过柱截面面内的节点点与柱之间间的关联关关系，可以以正确形成成梁柱节点点。C)对于柱截面面内的短梁梁的计算方方法作了调调整，改用用矩阵变换换算法代替替刚性梁算算法。该方方法通过直直接将梁端端力在刚臂臂上平移来来模拟梁柱柱间的传力力，避免了了刚性梁计计算带来的的大刚度，，从而改善善刚度矩阵阵的性态，，提高计算算精度。分段、分塔塔方式的0.2Q0、0.25Q0调整老版本的软件无论论对于单塔塔结构还是是多塔结构构、立面规规则的结构构还是立面面不规则的的结构，在做0.2Q0调整时，均均看作一个个塔楼，且且在立面上上不分段(认为是一段段)，应该说这这样的调整整方式对立立面规则的的单塔楼结结构是合适适的，但对对于多塔结结构（尤其其是各塔的的结构形式式差异较大大时）、或或立面有突突变的结构构就不是很很准确了。。新版软件增增加了“分分段、分塔塔方式的0.2Q0调整”，程序可以自自动通过用户定定义的多塔塔信息，将将整个结构构拆分成数数段，在每每段之中，，Q0取为本段底底层的地震震剪力，1.5Vfmax取为本段框框架最大楼楼层剪力的的1.5倍，从而最最终确定出0.2Q0调整系数。(完全类似地地，在钢框框架-支撑结构中中，程序将将自动作0.25Q0-1.8Vfmax调整)比如一个双双塔结构，，三层底盘盘，底盘以以上左塔10层，右塔15层，则结构构将被分作作三段进行行调整：三三层底盘、、左塔10层和右塔15层。分段、分塔塔方式的0.2Q0、0.25Q0调整底盘和左右右塔各为独独立的一段段用户自定义义地震设计计谱新版软件允许用户输输入任意形形状的地震震设计谱，以考虑来来自安评报报告或其他他情形的比比规范设计计谱更贴切切的反应谱谱曲线。用户自定义义地震设计计谱在此菜单逐逐点输入地地震影响系系数！时程分析增增加了“三三向地震波波库”及相应计算算定义地震波波的主分量量，次分量量和竖向分分量加速度度峰值时程分析增增加了“三三向地震波波库”及相应计算算九个特征周周期，三向向天然波和和三向人工工波各36条可供选择择混凝土规范范（7.3.11-3）条关于砼柱长长度系数的的计算当在老版程程序中点取取“混凝土土柱长度系系数执行混混凝土规范范(7.3.11-3)”时，程序序将无条件件地对结构构中的所有有混凝土柱柱的长度系系数按照混混凝土规范范(7.3.11-3)条进行计算算和采用，，并不判断断该柱水平平荷载产生生的设计弯弯矩是否超超过其总设设计弯矩的的75%；新版程序序完善了该该条的实现现：1）当不钩选选“混凝土土柱长度系系数执行混混凝土规范范(7.3.11-3)”时，混凝凝土柱的长长度系数将将按照混凝凝土规范(7.3.11-2)的现浇楼盖盖情况进行行考虑，即即底层取为为1.0，其余楼层层取为1.25。2）当钩选““混凝土柱柱长度系数数执行混凝凝土规范(7.3.11-3)”时，程序序将对每一一个柱截面面的每一组组基本组合合内力，计计算其水平平荷载产生生的设计弯弯矩与总设设计弯矩的的比值，如如果该比值值大于75%，则按照(7.3.11-3)计算其计算算长度系数数，否则，，仍旧按照照混凝土规规范(7.3.11-2)的现浇楼盖盖情况考虑虑，即底层层取为1.0，其余楼层层取为1.25。老版本不判判断75%;新版本判断断75%！PMSAP的特有改进进除了与SATWE类似的改进进，PMSAP还新增了下下列功能：：1竖向地震的的振型叠加加反应谱计计算方法2增加整体屈屈曲分析（（BUCKLING），增加用用户自定义义组合3地下室回填填土计算改改进4新增剪力墙墙和楼板的的偏心考虑虑5用温度效应应模拟预应应力和混凝凝土收缩6自动考虑屋屋面风荷载载7风荷载计算算时的“双双向周期指指定”8读入SATWE特殊构件定定义数据及及参数定义义数据9增加平面/空间方式的的荷载图形形检查及楼楼面荷载检检查竖向地震的的振型叠加加反应谱计算方法(PMSAP)规则高层建建筑的竖向向地震作用用一般可以以按照抗震震规范给出出的简化方方法进行分分析，这也也是老版本本PMSAP提供的方法法；但对于于结构中的的长悬臂、、多塔之间间的连廊、、网架屋顶顶以及各种种空间大跨跨结构，其其竖向地震震作用分布布往往比较较复杂，简简化方法有有可能与实实际情况出出入较大。。基于此，，除了依旧旧提供“抗抗震规范的的简化方法法”，新版版PMSAP还提供了““竖向地震震的振型叠叠加反应谱谱计算方法法”，该方方法在理论论上较为严严密，可以以更好地适适应大跨结结构等复杂杂情形的竖竖向地震分分析。当用户选用用“振型叠叠加反应谱谱法”计算算竖向地震震作用时，，PMSAP会自动计算算、考虑结结构的竖向向振动振型型；竖向地地震的最大大影响系数数取为相应应水平地震震的65%，同时依据据规范进行行了1.5倍的放大。。尤其需要要注意的是是，当选用用“振型叠叠加反应谱谱法”计算算竖向地震震作用时，，参与振型型数一定要要取得足够够多，以使使得水平和和竖向地震震的有效质质量系数都都超过90%.竖向地震的的振型叠加加反应谱计计算方法(PMSAP)竖向地震的的振型叠加加反应谱计算方法（（PMSAP）竖向振动振振型增加整体屈屈曲分析（（BUCKLING）和

自定定义组合(PMSAP)补充定义基基本组合：：除了程序内内部按规范范自动确定定的基本荷荷载组合以以外，新版版PMSAP还允许用户户增加自定定义的基本本荷载组合合，只要在在下列交互互菜单中填填写自己的的组合系数数即可。对对于新增的的荷载组合合，组合名名称可以为为空，也可可以指定一一个名称，，但该名称称不能是““BUCKLING””.补充定义屈屈曲分析组组合：当用户增加加一个或多多个名称为为“BUCKLING””的组合时，，这些组合合将被看作作是用于屈屈曲分析的的组合，而而不作为补补充的基本本荷载组合合。如果PMSAP检测到用户户定义了名名称为“BUCKLING””的组合，就就将自动针针对这些组组合，对结结构作屈曲曲分析。屈曲分析的的结果在““详细摘要要”文件中中输出，用用于判断结结构在指定定组合下是是否会发生生失稳；屈屈曲模态可可以在后处处理程序3DP中以图形方方式察看，，以确定结结构的稳定定薄弱部位位。自定义BUCKLING组合和基本本组合（PMSAP）地下室回填填土计算改改进(PMSAP)新版PMSAP改进了回填填土刚度的的考虑方式式：1)可通过“室室外地面到到结构最底底部的距离离H”调整回填土土的高度，使得回填填土约束在在竖向的分分布范围不不再限于整整层高，比比如说可以以是2.8层；2)通过“地面面处回填土土刚度折减减系数r”调整刚度分分布形式,如果用户填填写的回填填土刚度（（X向或Y向）为K,则结构最底底部的回填填土刚度即即取为K,而室外地面面处的回填填土刚度即即为r*K,也就是说，，X向或Y向的回填土土刚度的分分布均允许许为矩形(r=1)、梯形(0<r<1)或三角形(r=0)；3）增加了“刚刚度填写负负值”表示示完全嵌固固的功能，也即X向回填土刚刚度填为-k,表示底部k层在X向嵌固，Y向回填土刚刚度填为-k,表示底部k层在Y向嵌固；4）在菜单上给给出了不同同类型回填填土的刚度度值的估算算公式，方方便用户的的具体填写写。地下室回填填土计算改改进(PMSAP)地下室回填填土计算改改进(PMSAP)新增剪力墙墙和楼板的的偏心考虑虑(PMSAP)新版PMSAP增加了剪力力墙偏心的的自动考虑虑，这在老老版本中是是被忽略的的。由于剪剪力墙的偏偏心输入，，在平面上上看，墙的的长度会发发生改变，，因而会影影响其抗侧侧力刚度；；在立面上上看，偏心心会造成剪剪力墙面外外的附加弯弯矩；新版版PMSAP准确地考虑虑了这两个个效应。旧版PMSAP在计算弹性性楼板时，，认为楼板板的中性面面与梁的中中性轴重合合，这是不不准确的。。新版PMSAP提供了“梁梁板向下相相对偏移(0-0.5)”参数，比如如0.5对板指半个个板厚，对对梁指半个个梁高。如如果填写0.5,意味着梁、、板的上表表面及柱顶顶，三者对对齐，一般般而言，这这是准确的的计算模型型。但考虑虑到过去的的计算习惯惯问题以及及计算结果果的连续性性，该参数数的缺省值值取为零。。新增剪力墙墙和楼板的的偏心考虑虑(PMSAP)新增剪力墙墙和楼板的的偏心考虑虑(PMSAP)用温度效应应模拟预应应力和混凝凝土收缩(PMSAP)新版PMSAP中的温度效效应计算提提供了模拟拟预应力和和混凝土收收缩的功能能，也即每每个温度工工况允许为为“温度””，“预应应力”和““砼收缩””三个属性性之一。在进行“预预应力”和和“砼收缩缩”计算时时，需要用用户自己算算出等效温温差，在““补充建模模”中进行行输入。如果温度工工况的属性性为预应力力，程序将将自动设定定温度场的的类型为““间断型””；如果温度工工况的属性性为砼收缩缩，程序将将自动忽略略钢构件上上的等效温温度荷载。。用温度效应应模拟预应应力和混凝凝土收缩(PMSAP)自动考虑屋屋面风荷载载(PMSAP)新版PMSAP能够根据楼楼板的布置置情况自动动搜索出屋屋面平板和和屋面斜板板，从而自自动确定出出屋面风荷荷载（包括括水平分量量和竖向分分量），并并自动形成成相应的竖竖向风工况况、考虑其其荷载组合合。此时需要用用户输入““屋面体型型系数”，，它指的是是屋面板的的切向风的的体型系数数，应为负负值。屋面面风荷载形形成的风工工况名称为为“W01,W02,……”，相应的位位移、内力力分析结果果，均可在在后处理程程序3DP中查看。自动考虑屋屋面风荷载载(PMSAP)自动形成屋屋面风压力力和吸力自动考虑屋屋面风荷载载(PMSAP)风荷