转换结构分析模型的合理简化及处理方式.ppt

1、邵宏，转换结构分析模型的合理简化和处理，1。转换结构的特征和类型2。转换结构的计算模型。传递结构的内力调整和设计控制。转换结构的补充分析、1.1。转换结构的应力和变形特征表现为垂直力的不连续传递。在转换层的上下两层，水平力有突变。转换层上下容易发生刚度突变。转换层落地与非落地竖向构件竖向形状差异较大，导致转换层上部结构在恒载作用下弯矩和剪力突变，容易超限。变形复杂，传力不明确，特别是在复杂的转换层结构中，如厚板转换层、超大梁转换层、箱梁转换层等。转换层的刚度和质量集中，导致地震效应突然增大。由于转换层跨度大，应考虑竖向地震作用。严格的设计。转换层的分析不能简化。如果转换梁的轴向变形不能忽略，就

2、不能采用刚性楼板的假设。转换层构件容易发生突然的剪力变化，有时这种剪力集中现象需要通过二次补充计算来发现。1.2 .转换结构类型、属于标准杆系有限元分析模型，不需要简化。注：定义转移梁。梁支撑柱转换。这种转换可以使用杆系的经典有限元分析，而不需要特殊的模型简化。框架支撑剪力墙结构：最广泛使用的形式。变形特征转换梁和框架支撑墙的变形在界面上协调。转换梁的受力特性复杂，其轴力不容忽视。分析要点转换梁的精确分析取决于与上部剪力墙变形相协调的节点数。框架柱、托梁、转换层上部剪力墙需要加固的区域、墙梁的变形协调节点、剪力集中点引起剪力突变。在框架柱侧和洞口侧的梁截面上，厚板转换层结构：很少使用，在抗震方

3、面具有不利变形的特点。厚板上部的结构变形通过厚板的面外变形传递到下部结构。由于上下结构不完全对应，厚板的面外变形和传力方式特别复杂。受力特点：厚板自重大，地震效应大，抗震能力差。厚板会受到严重的剪切，因此有必要检查厚板的冲压。分析的要点包括厚板上部结构的轴线和厚板下部结构的轴线，使得厚板层中有更多的房间。此时，可以在房间周围使用虚拟梁来定义真实的板厚度，并且在分析中应该考虑“弹性板3”。对于较大的房间，它们应该被细分成几个小房间，以协助厚板的单元划分。厚板计算的精度取决于厚板单元的类型和单元划分的合理性。超大梁转换结构：变形特征转换梁占据整个楼层的高度，上下楼层作为侧向支撑。转换梁与框架支撑墙

4、在界面上的变形协调。转换梁的受力特性复杂，其轴力不容忽视。然而，两个楼层的横向楼层对主梁有很强的约束，因此主梁的轴向变形很小。这是一个有利因素。分析要点转换梁的精确分析取决于与上部剪力墙变形相协调的节点数。以及大梁与两层小梁之间的协调关系。转换梁占据一层，有时在梁的中间有一个小孔，两层，桁架转换结构：变形特点桁架与上下结构杆件相连，采用如果结构中使用了大量的梁支撑柱，则该结构也应定义为“复杂高层建筑”和“转换层结构”。支撑柱梁应根据框架支撑梁的设计和结构进行控制。当转换层位于3层或3层以上时，框架柱的抗震等级应提高一个等级，因此在特殊构件的定义中，与支撑柱梁相连的柱应定义为框架柱。梁与柱之间的

5、传力是通过梁与柱的协同变形来实现的，柱的轴力由梁的剪力来平衡。因此，可以通过梁的剪力或柱的轴力来确定上部柱的集中力。梁柱位移的协调点也是柱轴力和梁剪力的平衡点。上柱内力小，而上柱内力小。框支剪力墙结构的计算模型为10.2.10，转换层上部的竖向抗侧力构件(墙、柱)应直接落在转换层主体结构上。当结构竖向布置复杂，框架支撑主梁支撑剪力墙和转换次梁及其上部剪力墙时，应进行应力分析，按应力验算配筋，并加强配筋的构造措施。对于带框支剪力墙的B级高层建筑结构转换层，不宜采用框支主次梁方案。框支剪力墙结构应采用墙单元(壳单元)模型，如SATWE、PMSAP等。请注意，“壳单元的最大边长”参数应尽可能小。这是

6、因为转换梁与上部剪力墙之间的协调点较多，变形协调更合理。转换梁应考虑轴向变形的影响，因此在转换梁计算轴向力之前应考虑弹性楼板。转换层弹性楼板的定义为了与上部剪力墙协调，托梁分为4段，共5个协调节点。厚板转换结构计算模型，高规范第10.2.1条，可采用非抗震设计和6度抗震设计；厚板可用于7度和8度抗震设计的地下室转换构件。目前，对于厚板转换层结构没有很好的分析方法，应尽量避免。从厚板上部结构的轴线和厚板下部结构的轴线来看，厚板层产生的房间较多。此时，可以在房间周围使用虚拟梁来定义真实的板厚度，并在分析中考虑“弹性板3”。厚板计算的精度取决于厚板单元的类型(块单元、中板单元等)。)和元素划分的合理

7、性。使用SATWE时应注意：对于较大的房间，应将其分成几个小房间，以辅助厚板单元的划分。当使用PMSAP时，因为它具有划分楼层单元的功能，所以可以在分析中划分楼层单元。必须考虑厚板的冲压检查。一楼平面、厚板转换层实际工程、二楼厚板转换层平面、虚梁定义、标准层平面、四塔、厚板单元划分、厚板自重引起的转换层地震作用突变、2.4。超大梁转换结构的计算模型，一般这种超大梁占用一层楼高，很难将分析模型与构件的配筋模型统一起来，所以采用两次分析来解决不同计算模型的问题。模型1:梁占据的楼层仍作为一个楼层输入，梁被定义为剪力墙。此时，可以正确分析整个结构和部件的内力。除了梁的加固(由剪力墙输入)不能使用外，

8、其他构件的加固可作为参考。模型2:将主梁作为一层输入，即两层合并为一层，将主梁定义为梁，高度为两层之和。该计算模型仅用于调查和计算大型托梁的应力和配筋，其他构件和结构的整体分析结果可以当斜腹杆的连接相对简单时，如只与上下节点连接，用SATWE和TAT计算没有问题。如果连接复杂，则需要简化SATWE和TAT的计算。复杂连接的转换结构可以用SPASCAD建模，用PMSAP计算。桁架转换在高层钢结构中很常见，其中中心支撑对刚度贡献很大，但会引起结构内力的突变。因此，偏心支撑和耗能梁被广泛用于改善结构的延性。、耗能梁、偏心支撑、3.1。转换结构内力调整，高规范第10.2.6条弱层地震剪力放大，带转换层

9、的高层建筑结构，弱层地震剪力按高规范第5.1.14条增加1.15倍。转换层应该被强制为弱层。楼层最小地震剪力系数控制高规范第3.3.13条规定，在计算水平地震作用时，地震作用特征值对应的结构各层剪力应满足表3.3.13的要求。框架柱应按抗震规范第6.2.13条规定的0.2Qo进行调整。任何框架部分的地震剪力不应小于结构底部总地震剪力的20%和框架-剪力结构分析的框架部分每层最大地震剪力的1.5倍。地震作用下框架柱的内力调整，高规范10.2.7规定：1)当柱数不超过10根时，当框架分支层为12根时，每层每根柱的剪力至少应为基础剪力的2%；2)当框架分支层为3层或3层以上时，每层中每根柱的剪力至少

10、为基础剪力的3%。3)当框架柱数量超过10个时，当框架支撑层为12层时，每个框架柱承受的剪力之和应取基础剪力的20%；4)当框架支撑层为3层或更多层时，每个框架支柱承受的剪力之和应为基础剪力的30%。调整框架柱的剪力后，框架柱的弯矩和柱端梁的剪力和弯矩也应相应调整。根据高规范4.9.2和10.2.12的规定，当框架柱承受特殊的一级、一级和二级抗震时，地震作用产生的轴力分别乘以1.8、1.5和1.2的增长系数。然而，在计算轴向压缩比时，不考虑增加系数。组合设计中的内力调整梁设计剪力调整转换梁设计剪力调整柱设计内力调整框架支柱设计剪力调整剪力墙设计内力调整框架支柱的剪力调整如何将框架支柱从标准剪力

11、调整到设计剪力？从标准内力到设计内力，框架柱需要经过以下步骤：(1)薄弱层1.15的调整(转换层应强制为薄弱层)；(2)计算地层的剪力，计算需要调整2%、3%、20%和30%的放大系数；(3)双向地震组合的内力放大(一般转换层结构的选择较多)；注：程序是先做“双向地震组合(3)”再做“楼层剪力调整(2)”，顺序不同，结果也不同。(4)设计内力放大：各层框架柱采用相同的设计剪力放大系数：特殊1级、1级、2级和3级的设计剪力放大系数分别为3.024、2.1、1.5和1.265。特殊1级、1级、2级、3级的设计弯矩调整系数与普通柱一样进行调整，转换梁的内力进行调整，支撑框架支撑，从标准内力到设计内力

12、，框架支撑梁需要经过以下步骤：(1)弱层1.15的调整(转换层应强制为弱层)；(2)双向地震组合的内力放大(一般转换层结构的选择较多)；(3)地震内力无条件放大。为188号托梁的位置、托梁与上部剪力墙的协调点、托梁上部墙体的单元划分、外部因素：(1)荷载是否过大；(2)结构刚度是否局部较小；(3)抗震设防烈度与结构设计是否存在矛盾。内部因素：(1)壳单元和杆单元之间的位移协调是否会带来应力集中；(2)杆件相对较短，是否会导致刚度过大甚至引起荷载；(3)单元划分是否不合理。因此，我们可以看到转换层结构的复杂性。因此，我们建议使用几种不同模型的软件评审，如PMSAP、FEQ等。梁截面抗剪承载力：b

13、*h=0.8*1.8，C400 0.15 fcbho=0.15 * 19100 * 0.8 *(1.8-0.0425)/0.85=4739 kN远不能满足11725kN的设计剪力，需增加截面、提高强度或采用其他方法。3.2 .对于转换结构的设计控制，基本要求规定：4.2.2-1和表4.2.21为甲、乙两级的最大适用高度；第10.2.2条8度不应超过3层；7度不应超过5层；第10.1.2条9度抗震设计不应采用带转换层的结构；根据表4.8.2和表4.8.3正确填写结构构件的抗震等级；第10.2.3条，底层带转换层的高层建筑结构布置的有关规定。设计调整的薄弱层。水平转换组件。垂直转换构件的框架支柱。

14、转换层刚度规定的位移比、周期比。转换层上部结构和下部结构的横向刚度比。剪力墙底部加强件高规范第10.2.4条，剪力墙底部加强件的高度可取框架支撑层加框架支撑层以上两层高度和墙肢总高度的1/8的较大值。抗震等级当转换层位于三层或三层以上时，位于底部加强部位的框架柱和剪力墙的抗震等级应按照表4.8.2和表4.8.3的规定提高一个等级，但已经是一个特殊等级。由连梁的竖向变形差异引起的超限剪力，为什么连梁上部的框架梁容易抗剪超限？连梁地震内力放大：(1)薄弱层调整1.15(转换层应强制为薄弱层)；(2)双向地震组合的内力放大(一般转换层结构的选择较多)。连梁设计内力放大：连梁的设计剪力调整系数与普通梁相同。对于特殊的1级、1级、2级和3级，放大系数分别为1.3、1.3、1.2和1.1，与以前的托梁相似。连梁的抗剪承载力超过极限，竖向荷载引起的竖向变形差产生的剪力占很大比例。这是超出限制的主要原因之一。恒载产生的剪力：316千牛顿地震产生的剪力；254kN地震引起的剪力调整也是超限的主