建模時遇到的問題.doc

一、建模時遇到的問題1.帶錯層的結構（對框架結構）在PKPM中，所謂錯層是指上下樓板之間的距離超過一個梁高一般是）400mm），否則程序認定兩塊樓板位于同一層高。在程序中，正確的設定錯層的方法是，把有錯層的樓板分兩個層定義，每一層中無樓板的地方設置成全房間洞。需要注意的是在PM第二項輸入次梁樓板中有樓板錯層、梁錯層的按鈕，這兩個按鈕只影響出圖的效果，對計算沒有任何影響。（當高層建筑樓層開洞口較復雜，或為錯層結構時，結構往往會產(chǎn)生局部振動，此時應選擇“強制剛性樓板假定”來計算結構的周期比。以過濾局部振動產(chǎn)生的周期。）對于砌體結構，應盡量避免錯層，如果無法避免錯層，則應當在錯層處設縫，然后分別計算。2.帶有溫度縫、沉降縫、抗震縫的結構對于框架結構可以整體計算對于砌體結構，應按照縫的位置把結構分成幾個部分，因為PKPM在進行抗震驗算時無法對錯層進行整體剛度計算，所以計算結果沒有參考價值。獨立計算每一部分的結構，整體計算對抗震無意義。二、在使用SATWE計算時應注意的問題1.計算時應在特殊構件里定義角柱，并選取雙偏壓復合角柱。2.P-效應對于多層結構P-效應影響很小。對于大多數(shù)高層結構，P-效應影響將在5%10%之間。對于超高層結構，P-效應影響將在10%以上。所以在分析超高層結構時，應該考慮P-效應影響。(P-效應對高層建筑結構的影響規(guī)律:中間大兩端小)三、對于框架結構：1.兩個相鄰樓層錯層小于500按一個樓層輸入,大于500也按一個樓層輸入,把其中一層的梁節(jié)點標高全部降(升)上去,相交的地方按層間梁方法再輸入一根梁,這樣計算書不會出問題.若按兩層輸入計算書2.如果錯層梁按層間梁建模,在畫結構平面圖時沒有樓板錯層梁實際上還是樓層梁，要參與剛度計算；而層間梁不屬于樓層不參與剛度計算3.我們設計院的總工是這么給我說的，框架的話，不超過3倍梁高就當一個標準層，剪力墻就應該當兩個層來做4.錯層梁在500以內(nèi)按一層來處理，錯層部位的柱要加強四、1,如果錯層高度不大于框架梁高，可近似歸并為同一樓層計算2,錯層結構的實現(xiàn)：1)網(wǎng)格生成中定義上節(jié)點高，指相對標準層高的高差，定義之后，該節(jié)點處的柱、梁均與之同高。此方法較方便。2)主梁布置時利用梁頂標高1，2來實現(xiàn)，1指左（下），2指右（上），此方法不能改變柱的標高3)也可在本層修改中用錯層斜梁實現(xiàn)基本上就這三種，可以選擇適合你的一種。五、下面結合PKPM軟件,談談錯層結構設計分析中應注意的問題.1錯層結構的建模方式1.1錯層框架結構建模1.修改梁標高方式該方式適用于僅有個別樓層的個別房間錯層的情況.PMCAD提供了【上節(jié)點高】,【錯層斜梁】及單擊鼠標右鍵的快捷構件修改方式,來指定或修改梁兩端的標高,使部分房間周邊的梁與同樓層其他梁標高不同.根據(jù)PKPM軟件自動生成樓板,且樓板標高總與周邊梁標高對齊的規(guī)律,使得這部分房間樓板標高也與該樓層其他樓板標高不同,從而實現(xiàn)了錯層設計.2.增加標準層方式該方式適用于很多樓層大量房間錯層的情況.如果仍然使用修改梁標高的方式,雖然可行,但手工計算錯層標高繁冗易出錯,修改的工作量太大.在PMCAD模型輸入時,結構層的劃分原則是以樓板為界,通過增加標準層,將錯層部分的樓板人為地分開,實現(xiàn)相同樓層梁板標高不同的目的.該方式在工程中廣泛應用,下面舉例說明該類錯層結構的建模過程.某框架錯層結構(圖1),平面可均勻地劃分為左,中,右三部分.左邊1層,層高5m;中間2層,層高4m;右邊2層,層高3m.該錯層結構由于有5個不同標高的樓板,通過增加標準層后按5個標準層建立模型,樓層的層高取各樓板的高差,建模時僅復制軸網(wǎng),梁和柱的布置范圍按表1操作.模型各樓層數(shù)據(jù)表1樓層號層高(m)柱布置范圍梁布置范圍層13全部右邊層21全部中間層31全部左邊層41中間和右邊右邊層52中間中間1.2錯層剪力墻結構建模錯層剪力墻結構也采用增加標準層的方式,但由于結構中沒有梁,不能以梁確定樓板的標高;同時因為墻在立面上是連續(xù)的,也不能以墻確定樓板的標高.樓層標高應通過【樓層組裝】命令在樓層表中設定,程序自動在指定標高處布置整層樓板,而錯層結構中沒有樓板的部分,可以用【樓板開洞/全房間洞】命令將其設置為洞口,或用【修改板厚】命令將板厚設定為0.這兩條命令在開洞效果方面完全一致,不同之處僅在于前者在開洞處沒有板荷載,而后者保留了開洞處的荷載,設計人員可以靈活選用.1.3錯層框剪結構建?？删C合采用錯層框架結構和剪力墻結構的方法.1.4錯層砌體結構建模單從建模角度看,錯層砌體結構可以采用錯層混凝土剪力墻的建模方式;但從設計角度看,由于砌體結構按規(guī)范要求應采用基底剪力法作分析,而基底剪力法僅適用于平面規(guī)則對稱的結構,不適用于錯層結構分析.因此在抗震設防烈度較高的地區(qū),不宜設計帶錯層的砌體結構.如樓板高差小于500mm,砌體結構可按沒有錯層設計;如樓板高差大于500mm,可通過設縫將錯層砌體結構轉換為不帶錯層的結構.1.5錯層多塔結構建模錯層多塔結構建模時,可以先用PMCAD按相同的樓層標高建立多塔模型,再利用SATWE前處理多塔結構補充定義中的【多塔立面/修改參數(shù)】命令,將各塔樓的相關塔段設定為不同的層高.1.6建模注意事項(1)PM1中的【布層間梁】命令不是用來做錯層結構的,其僅用于布置樓層之間的梁(如工業(yè)廠房的圈梁),該梁上不生成樓板.(2)PM2中的【樓板錯層】命令主要用于設定部分房間樓板不同于本層標高,且高差較小的情況(如衛(wèi)生間),而不能改變梁的標高,且僅對施工圖有效,對計算沒有影響,不能用于建立錯層模型.2錯層結構的計算分析2.1錯層對結構抗震性能的不利影響1)錯層結構的樓板不連續(xù),在沒有樓板的區(qū)域,存在躍層構件和不受樓板和梁約束的自由節(jié)點,使內(nèi)力計算十分復雜.2)錯層結構的各層樓板布置不均勻,不對稱,質(zhì)心和剛心嚴重偏置,在水平地震作用或風荷載下會發(fā)生較大的扭轉效應.3)錯層結構引起樓層概念模糊,如例題本來是2層的框架結構,由于建模和計算的需要,人為地變成了5層,使以層模型為基礎的計算分析與實際不符.4)錯層結構的層高不一致,容易造成延性較差的短柱和矮墻,對結構抗震很不利.2.2錯層結構計算分析中應注意的問題(1)根據(jù)規(guī)范精神,錯層結構中,錯開的樓層應各自參加結構整體計算,不應歸并為一層計算.但各自獨立計算的錯層樓板不宜簡單地按剛性樓板假定計算,特別是樓板被洞口切分成狹長板帶時,應考慮樓板面內(nèi)剛度消弱的影響.建議將這些樓板設定為彈性膜,用SATWE計算時選擇總剛分析方法,將按兩種模型定義的樓板的計算結果進行分析對比.(2)在沒有樓板的區(qū)域可能存在大量的躍層豎向構件和不受梁板約束的自由節(jié)點,因此計算振型個數(shù)需要增多,以保證有效質(zhì)量系數(shù)大于0.9.(3)錯層結構屬于復雜多高層結構,抗震計算時應選擇考慮雙向地震作用;如是高層錯層結構,還應選擇考慮偶然偏心.新版SATWE程序允許同時選擇以上兩項,程序分別計算,取不利情況.(4)錯層結構層高不一致,使有關樓層間的控制參數(shù),如層間位移比,層間剛度比,層間受剪承載力比等計算失真,因此不宜機械地直接采用這些數(shù)值,而應加以分析判斷和手工校核調(diào)整,確定其是否合理.(5)SATWE可自動搜索錯層結構中的躍層柱及正確設定其計算長度系數(shù),但內(nèi)力和配筋只能按樓層分段描述,設計人員可取各段配筋中的最大值出圖.(6)目前SATWE沒有自動搜索分析短柱和矮墻的功能,需要設計人員手工對這些容易發(fā)生脆性破壞的構件采取特別的加強措施.(7)考慮到錯層結構計算分析的復雜性和不確定性,除了用SATWE等軟件進行常遇地震下的彈性計算以外,必要時還應采用EPDA程序進行彈塑性動力時程分析和Pushover彈塑性靜力分析,以便對比驗算及找出需要加強的薄弱部位.(8)帶轉換層,加強層,連體,多塔等情況,或建筑各部分層數(shù),結構布置或剛度等有較大不同的錯層高層結構,即屬于明顯不規(guī)則的復雜高層建筑,根據(jù)建設部令第111號的精神, 應進行專項審查,這是保證錯層結構設計質(zhì)量的重要措施.3錯層結構的方案選擇和抗震構造措施由于錯層結構在很大程度上違反了計算分析程序的基本假定,使有限元計算未必能得到與實際工程相符的合理結果.如能回避,應盡量采用沒有錯層結構的設計方案.如不能回避,對錯層結構更應當強調(diào)概念設計,方案選擇和抗震措施的重要性.3.1盡可能選擇沒有錯層的設計方案高規(guī)(JGJ3-2002)10.4.1條規(guī)定,抗震設計時,高層建筑宜避免錯層,可以參考以下辦法:1)如結構的錯層樓板高差不大于梁高(或不大于500mm)時,可忽略樓板的高差,按沒有錯層計算.2)當結構僅有錯層梁而沒有錯層樓板時,可以在PKPM中用布置層間梁的方式建模,按非錯層結構進行計算.3)當房屋不同部位因功能不同使樓層錯層時,宜采用防震縫劃分為獨立的結構單元,分別按非錯層結構計算.4)多塔結構各塔層高不一致時,由于SATWE程序可以分別定義各塔層高及整體計算分塔輸出結果,使這類錯層多塔結構的建模和計算變得相對方便.3.2優(yōu)化錯層結構設計方案1)在有可能的情況下,盡量減少錯層的范圍和錯層的樓層數(shù).2)錯層兩側宜采用結構布置和側向剛度相近的結構體系.3)錯層建筑應盡可能采用抗震性能好的混凝土剪力墻結構,而不宜采用框架結構(例題僅為說明錯層的建模方式,沒有推薦之意).4)錯層處宜設置通高核心筒,其余部位布置帶翼緣的剪力墻,錯層處的剪力墻應少開洞,并布置邊框柱和邊框梁.5)錯層樓板應盡量避免一錯到頂,可以每隔幾個錯層布置整層貫通樓板,板厚不小于150mm,雙層雙向配筋,每層每方向鋼筋網(wǎng)的配筋率不宜小于0.25%.3.3強化錯層結構的抗震構造措施(1)高層建筑錯層處框架柱的截面高度不應小于600mm,混凝土不應低于C30,抗震等級應提高一級采用,箍筋應全柱段加密,并從嚴控制柱的軸壓比.(2)錯層處平面外受力的剪力墻,其截面厚度,非抗震設計時不應小于200mm,抗震設計時不應小于250mm,并均應設置與之垂直的墻肢或扶壁柱;抗震等級應提高一級采用,水平和豎向分布鋼筋的配筋率,非抗震設計時不應小于0.3%,抗震設計時不應小于0.5%,建議錯層處墻肢按照剪力墻底部加強部位的要求增大剪力設計值1 錯層結構的建模方式1.1 錯層框架結構建模1修改梁標高方式該方式適用于僅有個別樓層的個別房間錯層的情況。PMCAD提供了【上節(jié)點高】、【錯層斜梁】及單擊鼠標右鍵的快捷構件修改方式，來指定或修改梁兩端的標高，使部分房間周邊的梁與同樓層其他梁標高不同。根據(jù)PKPM軟件自動生成樓板，且樓板標高總與周邊梁標高對齊的規(guī)律，使得這部分房間樓板標高也與該樓層其他樓板標高不同，從而實現(xiàn)了錯層設計。2增加標準層方式該方式適用于很多樓層大量房間錯層的情況。如果仍然使用修改梁標高的方式，雖然可行，但手工計算錯層標高繁冗易出錯，修改的工作量太大。在PMCAD模型輸入時，結構層的劃分原則是以樓板為界，通過增加標準層，將錯層部分的樓板人為地分開，實現(xiàn)相同樓層梁板標高不同的目的。該方式在工程中廣泛應用，下面舉例說明該類錯層結構的建模過程。某框架錯層結構（圖1），平面可均勻地劃分為左、中、右三部分。左邊1層，層高5m；中間2層，層高4m；右邊2層，層高3m。該錯層結構由于有5個不同標高的樓板，通過增加標準層后按5個標準層建立模型，樓層的層高取各樓板的高差，建模時僅復制軸網(wǎng)，梁和柱的布置范圍按表1操作1.2 錯層剪力墻結構建模錯層剪力墻結構也采用增加標準層的方式，但由于結構中沒有梁，不能以梁確定樓板的標高；同時因為墻在立面上是連續(xù)的，也不能以墻確定樓板的標高。樓層標高應通過【樓層組裝】命令在樓層表中設定，程序自動在指定標高處布置整層樓板，而錯層結構中沒有樓板的部分，可以用【樓板開洞/全房間洞】命令將其設置為洞口，或用【修改板厚】命令將板厚設定為0。這兩條命令在開洞效果方面完全一致，不同之處僅在于前者在開洞處沒有板荷載，而后者保留了開洞處的荷載，設計人員可以靈活選用。1.3 錯層框剪結構建?？删C合采用錯層框架結構和剪力墻結構的方法。1.4 錯層砌體結構建模單從建模角度看，錯層砌體結構可以采用錯層混凝土剪力墻的建模方式；但從設計角度看，由于砌體結構按規(guī)范要求應采用基底剪力法作分析，而基底剪力法僅適用于平面規(guī)則對稱的結構，不適用于錯層結構分析。因此在抗震設防烈度較高的地區(qū)，不宜設計帶錯層的砌體結構。如樓板高差小于500mm，砌體結構可按沒有錯層設計；如樓板高差大于500mm，可通過設縫將錯層砌體結構轉換為不帶錯層的結構。1.5 錯層多塔結構建模錯層多塔結構建模時，可以先用PMCAD按相同的樓層標高建立多塔模型，再利用S