結構整體計算計算分析需考慮的各種因素

1、結構整體計算計算分析需考慮的各種因素第1頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二計算分析的重要性主要作用工程師的主要工具增長結構概念的重要手段方案階段方案對比初步設計階段確定結構布置及主要構件尺寸施工圖階段確定構件配筋第2頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二計算分析的誤差清醒認識：計算的誤差是不可避免的只有更合理的結果，沒有正確的結果作用計算模型計算結果恒載、活載風、地震溫度實際結構效應第3頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二計算分析的要點合理的單元模型單元由軟件開發(fā)商提供選用合適的單元合理的結構模型考慮全面的荷載第4頁，共59頁，

2、2022年，5月20日，19點14分，星期二有限元分析概述第5頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二有限元方法結構分析的重要工具有限元方法實體有限元，從彈性力學出發(fā)建立單元模型桿系有限元，從結構力學出發(fā)建立單元模型分析方法和思路相同目前主要的結構分析程序梁、柱、支撐采用的是梁單元剪力墻殼單元薄壁桿單元壁式框架第6頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二有限元方法分析的核心節(jié)點構件的連接關系通過節(jié)點物理意義：傳力途徑單元在節(jié)點上變形協(xié)調通過節(jié)點傳力第7頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二常見的復雜連接關系框支結構確保梁上有節(jié)點傳力第8頁

3、，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二常見的復雜連接關系結構分縫第9頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二常見的復雜連接關系鋼結構連接交點剛接一桿通過，一桿鉸接全鉸接交點不連接第10頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二正確確定計算參數周期折減系數考慮非結構構件的影響框架結構：0.60.7框架剪力墻結構：0.70.8剪力墻結構：0.91.0第11頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二正確確定計算參數連梁剛度折減6、7度時可取0.7 8、9度時可取0.5 風荷載作用下不應進行連梁剛度折減跨高比較大的梁，折減系數不宜過大

4、，控制裂縫的發(fā)生和發(fā)展第12頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二正確確定計算參數梁剛度增大系數考慮樓板對梁的約束邊梁1.5中梁2.0截面設計時樓板作用不考慮第13頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二正確確定計算參數梁彎矩調幅只對重力荷載進行調幅懸臂梁不進行調幅一般調幅系數裝配整體式結構0.70.8現澆結構0.80.9第14頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二效應組合無地震作用組合第15頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二效應組合有地震作用組合所考慮的組合說 明重力荷載及水平地震作用1.21.3重力荷載及豎向

5、地震作用1.21.39度抗震設計時考慮；水平長懸臂和大跨結構8度、9度抗震設計時考慮重力荷載、水平地震及豎向地震作用1.21.30.59度抗震設計時考慮；水平長懸臂和大跨結構8度、9度抗震設計時考慮1.20.51.3重力荷載、水平地震作用及風荷載1.21.31.460m以上的高層建筑考慮重力荷載、水平地震作用、豎向地震作用及風荷載1.21.30.51.460m以上的高層建筑，9度抗震設計時考慮；水平長懸臂和大跨結構8度、9度抗震設計時考慮1.20.51.31.4第16頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二效應組合地震與溫度效應的組合對超長結構需要考慮極限溫差按氣象資料確定外

6、露結構要考慮日照引起的局部溫度升高與地震荷載組合時：五棵松籃球館無地震組合15 地震組合0.515 國家體育場無地震組合50 地震組合0.550 第17頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二動力分析與靜力分析第18頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二荷載的分類荷載的大小和方向是否改變靜荷載恒載活載大小改變，但變化速度很小動荷載第19頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二動荷載的處理方法靜力分析方法動力荷載的動力系數風荷載的風振系數動力分析動荷載地震作用時程分析反應譜法第20頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二動

7、力時程分析方法動力方程第21頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二動力時程分析方法阻尼陣的確定第22頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二動力時程分析方法動力方程的求解振型組合法速度快只適用于線性問題直接積分法速度慢可用于非線性問題第23頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二動力時程分析方法地震波的選取兩組實際地震波，一組人工波單條波基底剪力達到反應譜法的65以上平均基底剪力達到反應譜法的80以上不宜人工放大過大的倍數，可放大略大于1的倍數以滿足上述要求持續(xù)時間12秒以上結構基本周期的510倍涵蓋地震波的主要部分第24頁，共59頁，2

8、022年，5月20日，19點14分，星期二動力時程分析方法地震波的選取峰值三向地震輸入1:0.85:0.65抗震設防烈度7度8度9度 （cm/s2）220（310）400（510）620第25頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二動力時程分析方法時程分析結果的使用計算結果一般結構采用三條波的平均值特別重要的復雜結構可采用包絡值或平均值加一倍方差總體信息判斷結構薄弱部位層位移層間位移角基底剪力若大于反應譜法結果，應適當放大反應譜法的地震力第26頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二多點輸入地震分析地震動的空間變異性非均一性效應行波效應衰減效應局部場地效應對

9、于一般建筑均勻場地：以行波效應為主不均勻場地：同時考慮局部場地效應第27頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二多點輸入地震分析何時需要考慮多點地震輸入長度在600米以上長度在200米以上且地質不連續(xù)第28頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二多點地震輸入的分析方法時程分析法方法成熟結果確定需要進行多組地震波的分析隨機振動方法考慮了地震的不確定性仍未達到完全實用反應譜方法精度難以保證第29頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二時程法分析多點地震輸入在結構的基底輸入不同的地震時程直接輸入地面加速度時程采用大質量法輸入力的時程第30頁，共5

10、9頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二行波效應的分析確定各點輸入時程的方法確定波的傳播方向和速度計算各輸入點的相位差確定波的振動方向注意：波的傳播方向與振動方向是獨立的傳播方向用于計算相位差振動方向用于輸入加速度第31頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二首都機場3號航站樓水平雙向多點輸入時程地震反應分析第32頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二工程概況BODYSTEM第33頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二工程概況第34頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二地震波傳播速度：800m/s，500m

11、/s，250m/s地震加速度時程峰值：700mm/s2; 水平雙向：1:0.85地震波的選擇El-Centro Court-House波 場地波地震波傳播方向及地震動輸入方向0、45、90、135、180每個傳播方向考慮兩種地震動輸入方向 計算參數確定第35頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二分析情況匯總共120種 第36頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二扭轉角度多、單點比較 第37頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二設計建議鋼柱邊、角柱位置定義第38頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二設計建議 鋼柱影響

12、系數剪力800m/s500m/s250m/s平均BODY普通柱1.001.001.001.00邊柱1.101.191.491.26 角柱1.271.562.101.64 STEM普通柱1.001.001.001.00 邊柱1.001.001.101.03 角柱1.101.191.301.20 彎矩800m/s500m/s250m/s平均BODY普通柱1.001.001.001.00 邊柱1.121.191.491.27 角柱1.341.622.251.73STEM普通柱1.001.001.001.00 邊柱1.001.001.201.07 角柱1.121.191.301.20 第39頁，共59

13、頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二線性分析與非線性分析第40頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二幾何非線性分析第41頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二幾何非線性分析一般小變形問題結構受力后，幾何關系保持不變大變形問題幾何關系發(fā)生了不可忽視的改變索結構，只有通過大變形結構才成立高柔結構， P-效應狠重要高層建筑主要的幾何非線性問題是P-效應第42頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二P-效應的計算方法wiuiwiui/hiwiui/hiii-1hi123ii-1Nuiwi第43頁，共59頁，2022年，5月20日，1

14、9點14分，星期二P-效應的影響因素側向剛度表2 計算結果層數方案1頂點位移(mm)方案2頂點位移(mm)不考慮考慮誤差(%)不考慮考慮誤差(%)205.905.981.449.179.341.853023.5524.343.3834.9436.544.594063.3267.346.3596.48103.867.6550136.63151.1410.62208.87240.8315.3第44頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二P-效應的影響因素側向剛度側向剛度越小，影響越大第45頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二P-效應的影響因素結構重量表3 不

15、同面荷載的頂點位移計算結果(mm)層數面荷載（包括板自重）6kN/m2面荷載（包括板自重）10kN/m2不考慮考慮誤差(%)不考慮考慮誤差(%)205.905.961.005.905.981.443023.5524.112.3823.5524.343.384063.3266.154.4763.3267.346.3550136.63146.737.39136.63151.1410.62第46頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二P-效應的影響因素結構重量重量越大，影響越大第47頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二P-效應的影響因素P-效應的影響與側向力無

16、關與側移限制不能混淆對風和地震都狠小的地區(qū)尤其需要注意，否則可能設計出過柔的結構進入塑性后結構剛度下降， P-效應影響加大規(guī)范規(guī)定計算P-效應影響時，彈性模量折減第48頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二材料非線性分析第49頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二材料非線性非線性彈性應力應變關系不是線性的，但卸載與加載相同彈塑性卸載與加載路徑不同，有殘余塑性變形第50頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二靜力彈塑性分析(Push over)一般過程建立結構模型指定塑性鉸特性指定加載模式分析計算結果注意必須在靜力分析的內力基礎上進行橫向

17、加載必須考慮P-效應第51頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二靜力彈塑性分析(Push over)常用塑性鉸模型根據截面分析確定塑性鉸特性第52頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二靜力彈塑性分析(Push over)常用加載模式倒三角荷載均布荷載振型組合荷載不同模式，結果有差異，可取多種模式參考第53頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二靜力彈塑性分析(Push over)結果分析能力曲線第54頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二靜力彈塑性分析(Push over)結果分析能力譜曲線第55頁，共59頁，2022年，5月20日，19點14分，星期二靜力彈塑性分析(Pus