轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析模型的合理簡化及處理方式.ppt

1、邵宏，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析模型的合理簡化和處理，1。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的特征和類型2。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的計算模型。傳遞結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)整和設(shè)計控制。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的補充分析、1.1。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形特征表現(xiàn)為垂直力的不連續(xù)傳遞。在轉(zhuǎn)換層的上下兩層，水平力有突變。轉(zhuǎn)換層上下容易發(fā)生剛度突變。轉(zhuǎn)換層落地與非落地豎向構(gòu)件豎向形狀差異較大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)在恒載作用下彎矩和剪力突變，容易超限。變形復(fù)雜，傳力不明確，特別是在復(fù)雜的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，如厚板轉(zhuǎn)換層、超大梁轉(zhuǎn)換層、箱梁轉(zhuǎn)換層等。轉(zhuǎn)換層的剛度和質(zhì)量集中，導(dǎo)致地震效應(yīng)突然增大。由于轉(zhuǎn)換層跨度大，應(yīng)考慮豎向地震作用。嚴格的設(shè)計。轉(zhuǎn)換層的分析不能簡化。如果轉(zhuǎn)換梁的軸向變形不能忽略，就

2、不能采用剛性樓板的假設(shè)。轉(zhuǎn)換層構(gòu)件容易發(fā)生突然的剪力變化，有時這種剪力集中現(xiàn)象需要通過二次補充計算來發(fā)現(xiàn)。1.2 .轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)類型、屬于標(biāo)準桿系有限元分析模型，不需要簡化。注：定義轉(zhuǎn)移梁。梁支撐柱轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換可以使用桿系的經(jīng)典有限元分析，而不需要特殊的模型簡化?？蚣苤渭袅Y(jié)構(gòu)：最廣泛使用的形式。變形特征轉(zhuǎn)換梁和框架支撐墻的變形在界面上協(xié)調(diào)。轉(zhuǎn)換梁的受力特性復(fù)雜，其軸力不容忽視。分析要點轉(zhuǎn)換梁的精確分析取決于與上部剪力墻變形相協(xié)調(diào)的節(jié)點數(shù)?？蚣苤?、托梁、轉(zhuǎn)換層上部剪力墻需要加固的區(qū)域、墻梁的變形協(xié)調(diào)節(jié)點、剪力集中點引起剪力突變。在框架柱側(cè)和洞口側(cè)的梁截面上，厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)：很少使用，在抗震方

3、面具有不利變形的特點。厚板上部的結(jié)構(gòu)變形通過厚板的面外變形傳遞到下部結(jié)構(gòu)。由于上下結(jié)構(gòu)不完全對應(yīng)，厚板的面外變形和傳力方式特別復(fù)雜。受力特點：厚板自重大，地震效應(yīng)大，抗震能力差。厚板會受到嚴重的剪切，因此有必要檢查厚板的沖壓。分析的要點包括厚板上部結(jié)構(gòu)的軸線和厚板下部結(jié)構(gòu)的軸線，使得厚板層中有更多的房間。此時，可以在房間周圍使用虛擬梁來定義真實的板厚度，并且在分析中應(yīng)該考慮“彈性板3”。對于較大的房間，它們應(yīng)該被細分成幾個小房間，以協(xié)助厚板的單元劃分。厚板計算的精度取決于厚板單元的類型和單元劃分的合理性。超大梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)：變形特征轉(zhuǎn)換梁占據(jù)整個樓層的高度，上下樓層作為側(cè)向支撐。轉(zhuǎn)換梁與框架支撐墻

4、在界面上的變形協(xié)調(diào)。轉(zhuǎn)換梁的受力特性復(fù)雜，其軸力不容忽視。然而，兩個樓層的橫向樓層對主梁有很強的約束，因此主梁的軸向變形很小。這是一個有利因素。分析要點轉(zhuǎn)換梁的精確分析取決于與上部剪力墻變形相協(xié)調(diào)的節(jié)點數(shù)。以及大梁與兩層小梁之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。轉(zhuǎn)換梁占據(jù)一層，有時在梁的中間有一個小孔，兩層，桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)：變形特點桁架與上下結(jié)構(gòu)桿件相連，采用如果結(jié)構(gòu)中使用了大量的梁支撐柱，則該結(jié)構(gòu)也應(yīng)定義為“復(fù)雜高層建筑”和“轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)”。支撐柱梁應(yīng)根據(jù)框架支撐梁的設(shè)計和結(jié)構(gòu)進行控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換層位于3層或3層以上時，框架柱的抗震等級應(yīng)提高一個等級，因此在特殊構(gòu)件的定義中，與支撐柱梁相連的柱應(yīng)定義為框架柱。梁與柱之間的

5、傳力是通過梁與柱的協(xié)同變形來實現(xiàn)的，柱的軸力由梁的剪力來平衡。因此，可以通過梁的剪力或柱的軸力來確定上部柱的集中力。梁柱位移的協(xié)調(diào)點也是柱軸力和梁剪力的平衡點。上柱內(nèi)力小，而上柱內(nèi)力小?？蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)的計算模型為10.2.10，轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件(墻、柱)應(yīng)直接落在轉(zhuǎn)換層主體結(jié)構(gòu)上。當(dāng)結(jié)構(gòu)豎向布置復(fù)雜，框架支撐主梁支撐剪力墻和轉(zhuǎn)換次梁及其上部剪力墻時，應(yīng)進行應(yīng)力分析，按應(yīng)力驗算配筋，并加強配筋的構(gòu)造措施。對于帶框支剪力墻的B級高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，不宜采用框支主次梁方案?？蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)應(yīng)采用墻單元(殼單元)模型，如SATWE、PMSAP等。請注意，“殼單元的最大邊長”參數(shù)應(yīng)盡可能小。這是

6、因為轉(zhuǎn)換梁與上部剪力墻之間的協(xié)調(diào)點較多，變形協(xié)調(diào)更合理。轉(zhuǎn)換梁應(yīng)考慮軸向變形的影響，因此在轉(zhuǎn)換梁計算軸向力之前應(yīng)考慮彈性樓板。轉(zhuǎn)換層彈性樓板的定義為了與上部剪力墻協(xié)調(diào)，托梁分為4段，共5個協(xié)調(diào)節(jié)點。厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)計算模型，高規(guī)范第10.2.1條，可采用非抗震設(shè)計和6度抗震設(shè)計；厚板可用于7度和8度抗震設(shè)計的地下室轉(zhuǎn)換構(gòu)件。目前，對于厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)沒有很好的分析方法，應(yīng)盡量避免。從厚板上部結(jié)構(gòu)的軸線和厚板下部結(jié)構(gòu)的軸線來看，厚板層產(chǎn)生的房間較多。此時，可以在房間周圍使用虛擬梁來定義真實的板厚度，并在分析中考慮“彈性板3”。厚板計算的精度取決于厚板單元的類型(塊單元、中板單元等)。)和元素劃分的合理

7、性。使用SATWE時應(yīng)注意：對于較大的房間，應(yīng)將其分成幾個小房間，以輔助厚板單元的劃分。當(dāng)使用PMSAP時，因為它具有劃分樓層單元的功能，所以可以在分析中劃分樓層單元。必須考慮厚板的沖壓檢查。一樓平面、厚板轉(zhuǎn)換層實際工程、二樓厚板轉(zhuǎn)換層平面、虛梁定義、標(biāo)準層平面、四塔、厚板單元劃分、厚板自重引起的轉(zhuǎn)換層地震作用突變、2.4。超大梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的計算模型，一般這種超大梁占用一層樓高，很難將分析模型與構(gòu)件的配筋模型統(tǒng)一起來，所以采用兩次分析來解決不同計算模型的問題。模型1:梁占據(jù)的樓層仍作為一個樓層輸入，梁被定義為剪力墻。此時，可以正確分析整個結(jié)構(gòu)和部件的內(nèi)力。除了梁的加固(由剪力墻輸入)不能使用外，

8、其他構(gòu)件的加固可作為參考。模型2:將主梁作為一層輸入，即兩層合并為一層，將主梁定義為梁，高度為兩層之和。該計算模型僅用于調(diào)查和計算大型托梁的應(yīng)力和配筋，其他構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的整體分析結(jié)果可以當(dāng)斜腹桿的連接相對簡單時，如只與上下節(jié)點連接，用SATWE和TAT計算沒有問題。如果連接復(fù)雜，則需要簡化SATWE和TAT的計算。復(fù)雜連接的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以用SPASCAD建模，用PMSAP計算。桁架轉(zhuǎn)換在高層鋼結(jié)構(gòu)中很常見，其中中心支撐對剛度貢獻很大，但會引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的突變。因此，偏心支撐和耗能梁被廣泛用于改善結(jié)構(gòu)的延性。、耗能梁、偏心支撐、3.1。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)內(nèi)力調(diào)整，高規(guī)范第10.2.6條弱層地震剪力放大，帶轉(zhuǎn)換層

9、的高層建筑結(jié)構(gòu)，弱層地震剪力按高規(guī)范第5.1.14條增加1.15倍。轉(zhuǎn)換層應(yīng)該被強制為弱層。樓層最小地震剪力系數(shù)控制高規(guī)范第3.3.13條規(guī)定，在計算水平地震作用時，地震作用特征值對應(yīng)的結(jié)構(gòu)各層剪力應(yīng)滿足表3.3.13的要求?？蚣苤鶓?yīng)按抗震規(guī)范第6.2.13條規(guī)定的0.2Qo進行調(diào)整。任何框架部分的地震剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和框架-剪力結(jié)構(gòu)分析的框架部分每層最大地震剪力的1.5倍。地震作用下框架柱的內(nèi)力調(diào)整，高規(guī)范10.2.7規(guī)定：1)當(dāng)柱數(shù)不超過10根時，當(dāng)框架分支層為12根時，每層每根柱的剪力至少應(yīng)為基礎(chǔ)剪力的2%；2)當(dāng)框架分支層為3層或3層以上時，每層中每根柱的剪力至少

10、為基礎(chǔ)剪力的3%。3)當(dāng)框架柱數(shù)量超過10個時，當(dāng)框架支撐層為12層時，每個框架柱承受的剪力之和應(yīng)取基礎(chǔ)剪力的20%；4)當(dāng)框架支撐層為3層或更多層時，每個框架支柱承受的剪力之和應(yīng)為基礎(chǔ)剪力的30%。調(diào)整框架柱的剪力后，框架柱的彎矩和柱端梁的剪力和彎矩也應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。根據(jù)高規(guī)范4.9.2和10.2.12的規(guī)定，當(dāng)框架柱承受特殊的一級、一級和二級抗震時，地震作用產(chǎn)生的軸力分別乘以1.8、1.5和1.2的增長系數(shù)。然而，在計算軸向壓縮比時，不考慮增加系數(shù)。組合設(shè)計中的內(nèi)力調(diào)整梁設(shè)計剪力調(diào)整轉(zhuǎn)換梁設(shè)計剪力調(diào)整柱設(shè)計內(nèi)力調(diào)整框架支柱設(shè)計剪力調(diào)整剪力墻設(shè)計內(nèi)力調(diào)整框架支柱的剪力調(diào)整如何將框架支柱從標(biāo)準剪力

11、調(diào)整到設(shè)計剪力？從標(biāo)準內(nèi)力到設(shè)計內(nèi)力，框架柱需要經(jīng)過以下步驟：(1)薄弱層1.15的調(diào)整(轉(zhuǎn)換層應(yīng)強制為薄弱層)；(2)計算地層的剪力，計算需要調(diào)整2%、3%、20%和30%的放大系數(shù)；(3)雙向地震組合的內(nèi)力放大(一般轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的選擇較多)；注：程序是先做“雙向地震組合(3)”再做“樓層剪力調(diào)整(2)”，順序不同，結(jié)果也不同。(4)設(shè)計內(nèi)力放大：各層框架柱采用相同的設(shè)計剪力放大系數(shù)：特殊1級、1級、2級和3級的設(shè)計剪力放大系數(shù)分別為3.024、2.1、1.5和1.265。特殊1級、1級、2級、3級的設(shè)計彎矩調(diào)整系數(shù)與普通柱一樣進行調(diào)整，轉(zhuǎn)換梁的內(nèi)力進行調(diào)整，支撐框架支撐，從標(biāo)準內(nèi)力到設(shè)計內(nèi)力

12、，框架支撐梁需要經(jīng)過以下步驟：(1)弱層1.15的調(diào)整(轉(zhuǎn)換層應(yīng)強制為弱層)；(2)雙向地震組合的內(nèi)力放大(一般轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的選擇較多)；(3)地震內(nèi)力無條件放大。為188號托梁的位置、托梁與上部剪力墻的協(xié)調(diào)點、托梁上部墻體的單元劃分、外部因素：(1)荷載是否過大；(2)結(jié)構(gòu)剛度是否局部較小；(3)抗震設(shè)防烈度與結(jié)構(gòu)設(shè)計是否存在矛盾。內(nèi)部因素：(1)殼單元和桿單元之間的位移協(xié)調(diào)是否會帶來應(yīng)力集中；(2)桿件相對較短，是否會導(dǎo)致剛度過大甚至引起荷載；(3)單元劃分是否不合理。因此，我們可以看到轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。因此，我們建議使用幾種不同模型的軟件評審，如PMSAP、FEQ等。梁截面抗剪承載力：b

13、*h=0.8*1.8，C400 0.15 fcbho=0.15 * 19100 * 0.8 *(1.8-0.0425)/0.85=4739 kN遠不能滿足11725kN的設(shè)計剪力，需增加截面、提高強度或采用其他方法。3.2 .對于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計控制，基本要求規(guī)定：4.2.2-1和表4.2.21為甲、乙兩級的最大適用高度；第10.2.2條8度不應(yīng)超過3層；7度不應(yīng)超過5層；第10.1.2條9度抗震設(shè)計不應(yīng)采用帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)；根據(jù)表4.8.2和表4.8.3正確填寫結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級；第10.2.3條，底層帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)布置的有關(guān)規(guī)定。設(shè)計調(diào)整的薄弱層。水平轉(zhuǎn)換組件。垂直轉(zhuǎn)換構(gòu)件的框架支柱。

14、轉(zhuǎn)換層剛度規(guī)定的位移比、周期比。轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的橫向剛度比。剪力墻底部加強件高規(guī)范第10.2.4條，剪力墻底部加強件的高度可取框架支撐層加框架支撐層以上兩層高度和墻肢總高度的1/8的較大值?？拐鸬燃壆?dāng)轉(zhuǎn)換層位于三層或三層以上時，位于底部加強部位的框架柱和剪力墻的抗震等級應(yīng)按照表4.8.2和表4.8.3的規(guī)定提高一個等級，但已經(jīng)是一個特殊等級。由連梁的豎向變形差異引起的超限剪力，為什么連梁上部的框架梁容易抗剪超限？連梁地震內(nèi)力放大：(1)薄弱層調(diào)整1.15(轉(zhuǎn)換層應(yīng)強制為薄弱層)；(2)雙向地震組合的內(nèi)力放大(一般轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的選擇較多)。連梁設(shè)計內(nèi)力放大：連梁的設(shè)計剪力調(diào)整系數(shù)與普通梁相同。對于特殊的1級、1級、2級和3級，放大系數(shù)分別為1.3、1.3、1.2和1.1，與以前的托梁相似。連梁的抗剪承載力超過極限，豎向荷載引起的豎向變形差產(chǎn)生的剪力占很大比例。這是超出限制的主要原因之一。恒載產(chǎn)生的剪力：316千牛頓地震產(chǎn)生的剪力；254kN地震引起的剪力調(diào)整也是超限的主