9：复杂结构分析指南.ppt

1、复杂结构分析指南,例说PMSAP,编写：黄吉锋 中国建筑科学研究院软件所,目录 1.斜板对主体结构分析的影响 2.普通楼板、斜板的整体式分析及设计 3.箱型转换结构分析和设计(转换墙) 4.人防顶板和外墙的整体分析设计 5.剪力墙和连梁的准确分析 6.分层刚度施工模拟（算法3）,7.温度荷载的分析及设计 8.弹性时程分析 9.屋面风荷载的计算 10.中震/大震不屈服计算 11.吊车荷载分析 12.底框结构的有限元分析 13.如何计算结构整体刚心 14.读取satwe的特殊构件定义及参数设置 15.补充定义内力组合和整体屈曲分析组合,1.斜板对主体结构分析的影响,斜板结构分析概要,斜屋面结构、含

2、斜板看台的体育场馆结构 斜板的双重特征： 面外抗弯特征（普通水平楼板） 面内抗侧力特征（剪力墙） 斜板的面内刚度具有很大的抗侧力作用和对周边构件的支持作用，设计中必须予以考虑，若忽略，结构的整体振动特性及斜板周边构件的受力情况都可能失真。这是斜板与平板很大的不同之处。,PMSAP分析斜板结构,在PMSAP计算时，斜板有下列几种计算方式（在“补充建模”中指定）： 定义成弹性膜（忽略面外抗弯刚度） 定义成弹性板6（考虑面外抗弯刚度） 定义成弹性板3（基本等同于弹性板6） 如果用户不做任何定义，PMSAP将自动把斜板考虑为弹性膜。该处理使得用户不做任何额外的工作，即可对斜板结构进行合理的分析和设计,

3、两种计算模型,不考虑斜板的计算模型,考虑斜板的计算模型,PMSAP自动生成的斜板有限元网格,考虑斜板时梁的弯矩图,不考虑斜板时梁的弯矩图,考虑斜板时的梁端、柱端弯矩,不考虑斜板时的梁端、柱端弯矩,不考虑斜板时的周期、位移误差,2.普通楼板和斜板的 整体式分析及设计,楼板整体分析、设计步骤,在PMSAP的第一项菜单“补充建模”中，将需要做整体分析及设计的楼板，定义为弹性板6或者弹性板3 通常，下列情况的楼板有必要定义成 弹性板做整体分析和设计：,楼板局部大开洞造成的明显的薄弱部位宜定义成弹性板并做整体式分析和设计,宜做整体分析设计的楼板,宜做整体分析设计的楼板,楼板开洞较多或较复杂时应整层定义弹

4、性板，并作整体式分析设计,多塔楼 之间的 连廊应 定义成 弹性板 并作整体 分析设计,宜做整体分析设计的楼板,宜做整体分析设计的楼板,斜板应 定义成 弹性板 并作整体 分析设计,宜做整体分析设计的楼板,大底盘多塔结构的底盘顶层及相邻楼层宜定义成弹性板 并作整体 分析设计,宜做整体分析设计的楼板,板柱体系或板柱抗震墙体系中的楼板宜定义成弹性板 并作整体 分析设计,宜做整体分析设计的楼板,转换层及转换层以上2层的楼板 厚板转换层中的厚板,2.在PMSAP第三项菜单“参数补充及修改”中，指定板分析、设计的控制参数,对板做 整体分 析设计 时，板 细分尺 寸建议 取为1米,3.自动计算完毕查看板的分析

5、设计结果,有关板的 整体分析和设计结果，都在这个菜单里查看,国家体育馆：SPASCAD建模，PMSAP分析、设计 国家体育馆由北京院和城建设计院联合设计； PMSAP作为主要设计程序，韩国的MIDAS作为校核程序； PMSAP提供了结构中梁、柱、剪力墙及所有楼板和看台 斜板的配筋结果；,工程实例：国家体育馆,国家体育馆全貌：SPASCAD建模，PMSAP分析、设计,国家体育馆：PMSAP计算的扭转振型,国家体育馆：PMSAP给出的梁、柱、剪力墙配筋简图,国家体育馆：PMSAP自动生成的楼板、斜看台板的有限元网格,国家体育馆：PMSAP输出的楼板、斜看台板的挠度云斑图,国家体育馆：PMSAP输出

6、的楼板、斜看台板的弯矩云斑图,国家体育馆：PMSAP给出的楼板、斜看台板的配筋简图,楼板配筋图局部（形心，边界，cm2/m）,配筋面积（cm2 /m）,配筋走向(度),3.箱形转换结构分析设计(转换墙),箱形转换结构分析设计,在PMSAP中箱形转换结构 可以有两种分析方法： 1.转换结构按照大梁输入 按照杆系计算，与上下层之间连接关系的模拟较粗略，不能考虑盒子效应。按照转换梁进行内力调节、给出配筋设计。 2.转换结构按照剪力墙输入 按照细分壳元分析，可以准确模拟上下层之间连接关系及盒子效应。并按照转换梁进行内力调节、给出配筋设计。,箱形转换结构分析设计,箱形 转换 按梁 输入,箱形 转换 按墙

7、 输入,箱形转换结构分析设计,箱形 转换 按墙 输入,箱形 转换 按梁 输入,箱形转换结构分析设计,转换结构按墙输入并考虑弹性楼板后形成的“盒子”顶面和底面,箱形转换结构分析设计,转换结构按墙输入时：转换墙和墙顶楼板的有限元网格,箱形转换结构分析设计,转换结构按墙输入时：转换墙和墙顶、墙底楼板的有限元网格,箱形转换结构分析设计,箱形转换 按墙输入 时，在这 里查看配 筋结果和控制内力,箱形转换结构分析设计,转换墙 配筋简图,底部主筋B 顶部主筋T 和箍筋G （cm2）,箱形转换结构分析设计,箱形转换结构分析设计,点开 这个文本文件查看转换墙的详细控制内力和设计结果,箱形转换结构分析设计,转换

8、墙弯 矩包 络图,箱形转换结构分析设计,转换 墙剪力包 络图,箱形转换结构分析设计:两种模型比较,箱形转换结构分析设计:两种模型比较,箱形转换结构分析设计：结论,1.转换墙模型可以比较准确地分析箱形转 换结构 2.梁模型算得的层间位移偏大 30% 3.梁模型计算的剪力偏小-36%， 弯矩则偏大78% 4.具体设计时： 整体控制（位移、周期等）宜采用转换 墙结果 转换墙设计可以取两种模型的保守结果。,4.人防外墙和顶板的整体分析设计,人防外墙和顶板的设计,简化算法,计算模型1适用于中间墙段,计算模型2适用于顶部墙段,程序取4倍墙高作为计算宽度，左右下三面嵌固，顶部 取嵌固与简支两种边条件，按照双

9、向板计算，取两种 模型计算弯矩的平均值作为设计弯矩，设计轴力取为 重力荷载代表值产生的轴力。,按模型1得到的面外弯矩,按模型2得到的面外弯矩,验算时采用的面外弯矩,面内墙长取4倍的墙高,人防外墙和顶板的设计,H,4H,简化算法,准确算法：三维有限元算法,人防外墙和顶板的设计,PMSAP同时考虑顶板和外墙的整体计算模型,准确算法：三维有限元算法,人防外墙和顶板的设计,PMSAP同时考虑顶板和外墙的整体计算模型的有限元网格图,准确算法：三维有限元算法,人防外墙和顶板的设计,PMSAP:顶板和外墙的有限元网格图局部,人防外墙和顶板的设计,如果是整层人防板，可以在此直接填入板厚和材料,PMSAP会自动

10、搜索形成人防顶板,如何应用PMSAP进行人防外墙和顶板的整体有限元分析,如果人防板是局部的，则需要在PMSAP的补充建模菜单中交互定义 人防板为弹性板6或者弹性板3,如何应用PMSAP进行人防外墙和顶板的整体有限元分析,做墙的面外计算时（包括人防、水土压力），应选细分模型；墙侧节点按照出口处理；细分尺寸不宜太大，建议取为1M,如何应用PMSAP进行人防外墙和顶板的整体有限元分析,人防外墙和顶板的设计,如何应用PMSAP进行人防外墙和 顶板的整体有限元分析：总结 按照实际情况定义人防顶板为弹性板6或者弹性板3 定义人防等级、层数、荷载等信息以及水土压力信息 （如果人防顶板为连续整层的，可以利用程

11、序的自动 搜索功能自动形成弹性楼板6） 定义墙模型为细分模型，并选墙侧节点做出口，同时指 定楼板与墙的细分尺寸（建议取为1M） 做完了前面三步，PMSAP即可对人防顶板和地下室外墙 进行全自动的网格剖分，做准确的有限元分析。 5. 依据人防规范对人防层的梁、板、柱、墙给出配筋设计,PMSAP程序中考虑人防组合及水土压力组合： 35 1.00*DL 0.50*LL 1.00*ADV 36 1.20*DL 0.60*LL 1.00*ADV 37 1.00*DL 0.50*LL 1.00*WSP 1.00*ADV 1.00*ADH 38 1.20*DL 0.60*LL 1.20*WSP 1.00*A

12、DV 1.00*ADH 39 1.00*DL 0.50*LL 1.00*WSP 1.20*DL 0.60*LL 1.20*WSP DL:恒荷载 LL:活荷载 ADV:顶板人防荷载QE1 ADH:外墙人防荷载QE2 WSP:水土压力荷载,人防外墙和顶板的设计,人防外墙和顶板的设计,PMSAP人防荷载与水土压力的作用方式,PMSAP地下室构件的人防设计技术条件 (1) 材料动力设计强度的调整 砼、钢筋和钢材的动力强度设计值取静荷载作用下 的强度设计值乘以强度综合调整系数rd，rd按 第4.6.3条和表4.6.3取值。 (2) 砼强度的修正 进行钢筋砼梁斜截面承载力验算时，考虑了砼强度等级 影响的修

13、正（有关公式见4.6.7条）。 进行梁、柱斜截面承载力验算时，砼的动力强度设计值 乘以折减系数0.8（见4.6.8条）。 进行墙、柱受压构件正截面承载力验算时，砼轴心抗压 动力强度设计值乘以折减系数0.8（见4.6.9条）。 (3) 钢筋砼构件纵向钢筋的最小配筋率 钢筋砼构件纵向钢筋的配筋率最小值按4.7.7表取值 （见4.7.7条）。,人防外墙和顶板的设计,人防外墙和顶板的设计,PMSAP整体有限元法给出的人防墙在侧向人防荷载作用下的变形图,人防外墙和顶板的设计,PMSAP整体有限元法给出的人防墙在侧向人防荷载作用下的变形图：局部,人防外墙和顶板的设计,在这个菜单查看人防墙的面外配筋,人防外

14、墙和顶板的设计,人防外墙的配筋简图,人防外墙和顶板的设计,人防外墙的配筋简图：局部,H4.1:Sw范围内的水平钢筋双侧总面积4.1cm2 V12: Sw范围内的竖向钢筋双侧总面积12.0cm2,人防外墙和顶板的设计,在文本文件ADD_WREI.OUT中查看人防墙详细的设计信息： 面外竖向筋设计(墙的顶底截面设计) B,H= 6000. 300. NC,NGH=45 1 IEW= 3 DS= 32.5 WGUJM= 200. AS= 406. M,N= 34.3 1889.1 ICOM= 1 IERR=0 IGZ=1 面外水平筋设计(墙的左右截面设计) B,H= 1200. 300. NC,NGH=45 1 IEW= 3 DS= 32.5 WGUJM= 200. AS= 404. M,N= 2.2 61.5 ICOM= 1 IERR=0 IGZ=1,人防外墙和顶板的设计,在这个菜单查看人防顶板的配筋结果,人防外墙和顶板的设计,PMSAP给出的人防顶板有限元网格自动剖分图,人防外墙和顶板的设计,PMSAP给出的人防顶板有限元网格自动剖分图：局部,人防外墙和顶板的设计,PMSAP给出的人防顶板挠度等值线图,人防外墙和顶板的设计,PMSAP给出的人防顶板弯矩Mx等值线图,人防外墙和顶板的设计,PMSAP给出的人防顶板弯矩My等值线图,人防外墙和顶板