pkpm建模問題--詳細(xì)介紹精品[001].ppt

1、建模問題懸空梁、懸臂梁,由于采用不等高梁的不當(dāng)造成。如下圖所示：,懸空梁,懸臂梁,建模問題斜梁的上下層連接,由于建模、分析數(shù)據(jù)的局限性，坡梁的上下層連接需要附加端柱才能實(shí)現(xiàn)。,斜梁直接與下層節(jié)點(diǎn)相連,實(shí)際計(jì)算時(shí)沒有連接造成斜向懸臂梁,在端頭加柱，但柱高要大于200，才能保證計(jì)算正確，該柱的設(shè)計(jì)可以不考慮。,注意：如果采用空間建模SPASCAD，則不受此影響。,建模問題墻節(jié)點(diǎn)抬高無效,在計(jì)算程序SATWE、TAT、PMSAP中，只承認(rèn)柱節(jié)點(diǎn)和梁梁交點(diǎn)的上下變化，不考慮墻節(jié)點(diǎn)高度的變化。因?yàn)榉治鰰r(shí)，不能考慮異形墻。,想要分析的圖形,實(shí)際產(chǎn)生的圖形,建模問題錯層、錯層梁、層間梁的合并、簡化,當(dāng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)

2、生錯層、錯層梁、層間梁時(shí)，如果錯層在梁高的范圍內(nèi)，則最好合并，簡化為同一標(biāo)高的梁分析、設(shè)計(jì)。,簡化為3層,層間梁,小體量夾層,梁的剛度合并,簡化為荷載,錯層梁,錯層,建模問題多塔層高不同的輸入,當(dāng)多塔的層高不同時(shí)，一般不能按錯層處理，應(yīng)以同一層高建模，再到后面的計(jì)算軟件SATWE、TAT、PMSAP中修改各塔層高即可。 要保證連梁的正確高度，所以只能調(diào)節(jié)洞口的高度。 對上連多塔，則要具體分析結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，如果比較復(fù)雜，最好采用空間建模SPASCAD。,錯誤的簡化,正確的簡化按層數(shù)多的塔定義層高,修改該塔的層高,注意：當(dāng)然可以采用更先進(jìn)的建?？臻g建模。這樣可以隨心所欲。無須考慮簡化的問題?？梢?/p>

3、采用SPASCADPMSAP來建模、分析。,建模問題兩根梁與柱大偏心連接,當(dāng)柱范圍內(nèi)有兩根梁偏心相連時(shí)，應(yīng)加柱內(nèi)小梁，以封閉房間。該小梁程序自動定義為剛性梁。,應(yīng)定義兩根小梁，以封閉房間程序自動確認(rèn)為剛性梁,柱定位點(diǎn),建模問題一根柱抬兩根柱,此時(shí)，需要加剛性梁。,加兩根剛性梁,加一根剛性梁,牛腿,建模問題一根梁抬兩片墻,此時(shí)，只能簡化處理。轉(zhuǎn)換大梁上建三根軸線，如下圖所示：,中軸線定義寬轉(zhuǎn)換梁,上下兩根軸線定義上部剪力墻,建若干豎向軸線定義剛性梁,上部墻與下部剛性梁交點(diǎn),剛性梁與轉(zhuǎn)換梁的交點(diǎn),建模問題復(fù)連通域的導(dǎo)荷,復(fù)連通域的導(dǎo)荷載是有問題的，應(yīng)避免房間彼此之間產(chǎn)生復(fù)連通域的形狀。此外，計(jì)算時(shí)

4、“彈性樓板”的定義也不能是復(fù)連通域。,綠色區(qū)域的荷載導(dǎo)算有問題，應(yīng)避免。,建模問題鉸接梁的定義,在“特殊構(gòu)件”定義中，要求梁梁交點(diǎn)不能都是鉸接。也不能產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。,程序不能處理零自由度結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)構(gòu),PMSAP可以處理零自由度結(jié)構(gòu),建模問題越層鋼支撐,SATWE在處理越層鋼支撐時(shí)，仍按層分段考慮，這樣由于鋼支撐默認(rèn)是兩端鉸接，造成支撐越層節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。,SATWE節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，需要改為兩端剛接,TAT是連接越層支撐為一根，所以不會產(chǎn)生機(jī)構(gòu),建模問題鋼柱底鉸接,當(dāng)?shù)讓又锥荚O(shè)定為鉸接后，結(jié)構(gòu)也將產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。應(yīng)至少有一根柱底是剛接。,底部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)構(gòu),應(yīng)至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是剛接。,變形問

5、題主次梁的共同工作,當(dāng)次梁當(dāng)主梁輸入后，次梁與主梁共同產(chǎn)生交叉梁系的體系承擔(dān)豎向荷載。豎向荷載將在主次梁之間，按剛度傳遞、分配。,變形問題梁抬柱的傳力,梁抬柱的傳力，是由梁柱協(xié)調(diào)變形完成的，柱的軸力由梁的剪力平衡，所以，可以通過查看梁剪力來確認(rèn)上部柱傳來的集中力（即柱軸力）。,梁柱位移協(xié)調(diào)點(diǎn)，也是柱軸力、梁剪力的平衡點(diǎn),變形問題避免短梁的方法,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生短梁后，短梁局部將會超限，因?yàn)槠湎鄬偠群艽?，把局部荷載都吸收在自己身上。短梁的超限往往是剪扭截面不夠或斜截面抗剪不夠等。,在梁寬度范圍內(nèi)，應(yīng)簡化為一點(diǎn)輸入,對柱邊的短梁，也可以采用定義剛性梁的方法,超過梁寬范圍產(chǎn)生短梁，此時(shí)才是真正的短梁，應(yīng)盡

6、量避免，因?yàn)閼?yīng)力過于集中。對柱邊短梁可以采用加寬、加掖等方法。,柱邊短梁加寬,柱邊短梁加掖,變形問題從主梁伸出的懸挑梁,從主梁伸出的懸挑梁，與從柱伸出的懸挑梁，其變形協(xié)調(diào)是不同的。它將受到主梁大變形（相對于柱）的影響，從而降低了剛度，把自身的荷載卸向兩邊剛度大的挑梁。,柱的軸向變形小,梁的彎曲變形大,卸載方向,變形問題恒載模擬施工算法的平衡,由于恒載模擬施工算法的特殊性，不能直接用模擬施工算法計(jì)算出的內(nèi)力，去做節(jié)點(diǎn)的剪力、彎矩平衡。 要驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)剪力、彎矩的平衡，應(yīng)采用“一次性加載”的計(jì)算模式。,第3層加載形式,第2層加載形式,第1層加載形式,節(jié)點(diǎn)平衡需要上下層的內(nèi)力，而它們卻是在不同加載條件下

7、產(chǎn)生的，所以不滿足平衡。,恒載模擬施工的加載方式,一次性加載可以滿足節(jié)點(diǎn)平衡,變形問題框剪結(jié)構(gòu)中，豎向荷載的傳力,框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于柱軸向剛度要遠(yuǎn)小于墻的軸向剛度，在豎向荷載作用下，柱與墻之間的連梁將調(diào)節(jié)兩者的位移差，使得柱的軸力減少，墻的軸力增大。高層建筑的層層調(diào)整，將可能造成頂部框架柱在豎向荷載作用下受拉。 實(shí)際情況是：結(jié)構(gòu)變形是在逐層找平、逐層變形的情況下產(chǎn)生的，到結(jié)構(gòu)頂部時(shí)，由于大部分變形已經(jīng)完成，連梁的調(diào)節(jié)作用就不會很大。程序采用“模擬施工1”就是體現(xiàn)了這種施工過程。另外：地基變形也會調(diào)整柱、墻的位移差。,即使考慮了模擬施工1，連梁也會起到相當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)作用,模擬施工1，只對上部結(jié)構(gòu)

8、起作用，對底部傳基礎(chǔ)荷載，并沒有起到調(diào)節(jié)作用。所以框剪結(jié)構(gòu)傳基礎(chǔ)荷載還是會出現(xiàn)黑洞現(xiàn)象，即剪力墻下的軸力很大，柱下軸力很小，造成地基沉降、承載力等驗(yàn)算誤差。 可以采用“模擬施工2”的計(jì)算方法解決這個(gè)問題，它是把柱的軸向剛度提高10倍，以減少柱、墻的剛度差異，從而起到調(diào)整傳基礎(chǔ)的荷載。,變形問題連梁的計(jì)算模型,連梁作為一種重要的、敏感的結(jié)構(gòu)剛度調(diào)節(jié)器，其分析模型的合理性會影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果。 連梁按殼元進(jìn)行劃分單元方式的有限元分析模型，如果單元劃分可以很細(xì)，則連梁跨高比再大，計(jì)算結(jié)果也是正確的。 當(dāng)單元劃分受到限制，對跨高比較大的連梁，由于單元劃分不夠細(xì)，將造成較大的分析誤差。為此，可以按

9、以下方式處理： 當(dāng)跨高比大于5時(shí)，連梁按框架梁輸入、分析。 當(dāng)跨高比小于2.5時(shí)，連梁按殼元（洞口）輸入、分析。 當(dāng)跨高比介于5和2.5之間時(shí)，按殼元（洞口）分析，應(yīng)細(xì)化單元劃分；按框架梁分析，結(jié)構(gòu)剛度將偏柔。,連梁的單元劃分,連梁與墻的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn),框架梁與墻的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn),變形問題越層柱的計(jì)算模型,越層柱的特點(diǎn)是：在越層點(diǎn)不受樓板的約束。 越層柱的計(jì)算模型可以是整根接起來的模型，也可以是每層逐根的計(jì)算模型。只要保證越層柱的變形特點(diǎn)，這兩種模型的計(jì)算結(jié)果是可以一致的。,越層柱,TAT越層柱模型，把柱連接起來，自重作用在柱頂,SATWE越層柱模型，柱不連接，自重各自作用在各層的柱頂,地震力、風(fēng)力,地震

10、力、風(fēng)力,越層柱的長度系數(shù)： 對單邊越層柱，長度系數(shù)中含有柱的折算長度； 對全越層柱，SATWE的長度系數(shù)中含有柱的折算長度。,Lo3,Lo,Lo2,Lo1,3,2,1,各段柱長度和總長度,各段柱長度系數(shù)和按全長計(jì)算的長度系數(shù),長度系數(shù)應(yīng)滿足：Lo1*1 = Lo2* 2 = Lo3* 3 = Lo* ,變形問題梁柱偏心的計(jì)算模型,當(dāng)梁柱偏心時(shí)，程序自動加剛域，來考慮偏心產(chǎn)生的附加彎矩。 也可以通過人工設(shè)置剛性梁來實(shí)現(xiàn)。,梁的計(jì)算模型,梁的剛域,梁端剪力,轉(zhuǎn)換為柱端軸力和彎矩,變形問題上下柱偏心的計(jì)算模型,當(dāng)上下柱形心偏心連接時(shí)，程序自動加剛域，來考慮偏心產(chǎn)生的附加彎矩。,柱水平剛域,上柱軸力

11、,轉(zhuǎn)換為下柱的軸力和彎矩,變形問題梁抬墻的偏心問題,當(dāng)轉(zhuǎn)換梁抬偏心墻時(shí)，一般認(rèn)為在豎向力作用下，墻對下部轉(zhuǎn)換梁作用一個(gè)大的扭矩。但事實(shí)上扭矩并不大，因?yàn)榕ぞ厥怯闪簝啥宿D(zhuǎn)角不協(xié)調(diào)所產(chǎn)生，上部墻體雖然偏心，但它給下部的梁柱作用的是一個(gè)同向的彎曲，所以，偏心的效果都轉(zhuǎn)化為兩邊柱的附加彎矩了。,上部墻偏心將主要產(chǎn)生下部柱的附加彎矩,變形問題剛性梁和剛域的區(qū)別,剛性梁可以獨(dú)立位移，但不變形。主要起到傳遞位移和力的作用。與構(gòu)件變形不協(xié)調(diào)。 剛域則需要依附于構(gòu)件，本身也不變形，但隨構(gòu)件變形而移動。與構(gòu)件變形協(xié)調(diào)。 剛性梁與剛域作用是一樣的，但效果不一定相同，兩者不能互換。,剛性梁使局部轉(zhuǎn)角增加，彎矩增加,垂

12、直于構(gòu)件的剛域也會使局部轉(zhuǎn)角增加，彎矩增加,沿著構(gòu)件的剛域不會使局部轉(zhuǎn)角增加，彎矩增加,變形問題剪力墻單元的劃分,剪力墻采用二維有限元模型，則單元劃分不可避免。 單元劃分的粗細(xì)均勻性、對稱性、合理性等，都會影響到分析結(jié)果。 單元劃分的特征，也與二維單元的協(xié)調(diào)性則有關(guān)。不同的協(xié)調(diào)原則，可以認(rèn)為是不同的分析模型。 SATWE采用節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)的單元劃分原則，對劃分合理性依賴強(qiáng)，劃分難度較大。 PMSAP采用節(jié)點(diǎn)廣義協(xié)調(diào)的單元劃分原則，對劃分合理性依賴不強(qiáng)，劃分比較容易控制。目前一些國外軟件也采用這種廣義協(xié)調(diào)的單元劃分原則。 單元劃分目前不能人工調(diào)整，都由程序自動進(jìn)行，當(dāng)出現(xiàn)由于單元劃分造成局部分析不合理

13、、不對稱時(shí)，需要調(diào)整分析結(jié)果，最好采用多種分析模型計(jì)算，以增加設(shè)計(jì)依據(jù)。如用TAT來避開這個(gè)問題。,SATWE上下墻節(jié)點(diǎn)要求協(xié)調(diào),PMSAP上下墻可以采用附加位移函數(shù)作為約束條件的廣義協(xié)調(diào),廣義協(xié)調(diào)位移函數(shù)曲線,對于復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)也要使用兩種不同的計(jì)算模型進(jìn)行分析,變形問題梁的軸力,一般梁與樓板相連，且在同一標(biāo)高，樓板平面內(nèi)的剛度很大，面內(nèi)相對位移很小，所以，梁的軸力是可以忽略的，剛性樓板假定就是這樣考慮的。 考慮樓板的面內(nèi)變形，或沒有樓板，梁會有軸力。 混凝土梁的軸壓力一般不考慮，軸拉力與彎矩一起按偏拉構(gòu)件設(shè)計(jì)。 鋼梁產(chǎn)生軸力，梁應(yīng)按鋼柱的方式驗(yàn)算應(yīng)力比。 斜梁、坡梁一般都有軸力。 框支轉(zhuǎn)換梁

14、一般應(yīng)考慮軸拉力，應(yīng)按偏拉構(gòu)件設(shè)計(jì)。,框支梁上部墻體內(nèi)力的起拱作用,起拱對下部墻、梁產(chǎn)生拉力,設(shè)計(jì)問題柱墻活荷載折減,較多的用戶理解這個(gè)折減系數(shù)存在問題。這里關(guān)鍵是要理解“計(jì)算截面以上層”這句話。當(dāng)一個(gè)10層的結(jié)構(gòu)，按這句話的理解，各層的“柱墻或荷載折減系數(shù)”將是如下。 層號 折減系數(shù)層號 折減系數(shù) 10 1.0 9 1.0 8 0.85 7 0.85 6 0.70 5 0.70 4 0.65 3 0.65 2 0.65 1 0.60 從折減系數(shù)來看，說明從1到10層滿布活荷載的概率為60%，對第6層來說6到10層滿布活荷載的概率為70%，而頂層滿布活荷載的概率則為100%。這說明活荷載折減的

15、科學(xué)性、合理性。,1.0 1.0 0.85 0.85 0.7 0.7 0.65 0.65 0.65 0.6,各層柱墻活荷載折減系數(shù),設(shè)計(jì)問題梁活荷載折減,梁活荷載折減是根據(jù)梁的承受荷載面積而確定的，這樣就會造成比較復(fù)雜的折減方式，且可能每根梁不同。 PMCAD在處理這個(gè)問題時(shí)，采用了折減樓面荷載的方式，這樣就把摟面的外荷載折減了，同時(shí)，它也就把結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量、地震作用、所有構(gòu)件的內(nèi)力都折減了。鑒于這樣的處理方式，建議在選擇梁活荷載折減時(shí)，應(yīng)慎重考慮。 所以，在使用PKPM系列的軟件中，活荷載折減最好不要重復(fù)使用，如考慮了梁的活荷載折減，則在SATWE、TAT中最好不要選擇“柱墻活荷載折減”，以

16、避免活荷載折減過多。反之亦然。,梁承受面荷載的面積,設(shè)計(jì)問題梁設(shè)計(jì)彎矩放大系數(shù)的合理使用,梁彎矩放大系數(shù)起源于梁的活荷載不利布置，當(dāng)不考慮活荷載不利布置時(shí)，梁活荷載彎矩偏小，程序試圖通過這個(gè)參數(shù)來調(diào)整梁的彎矩。 過去這個(gè)參數(shù)只乘在梁的跨中正彎矩上，但是實(shí)際上活荷載不利布置不但對梁的正彎矩有影響，對負(fù)彎矩也有影響，所以，目前這個(gè)參數(shù)在梁正負(fù)彎矩上都乘。 當(dāng)考慮活荷載不利布置時(shí)，梁彎矩放大系數(shù)宜取1.0。如果活荷載較小，則即使不考慮活荷載不利布置，該系數(shù)也不要取得過大，宜取1.1以下。只有當(dāng)活荷載較大時(shí)，該系數(shù)需要取得大些。 梁彎矩放大系數(shù)是最后乘在組合設(shè)計(jì)彎矩上（彎矩包絡(luò)圖上），所以它把恒、活、

17、地震、風(fēng)的荷載都放大了。,放大前的設(shè)計(jì)包絡(luò),放大后的設(shè)計(jì)包絡(luò),放大后的設(shè)計(jì)包絡(luò),放大前的設(shè)計(jì)包絡(luò),設(shè)計(jì)問題剪力墻加強(qiáng)區(qū)起算層號的合理應(yīng)用,這個(gè)參數(shù)主要是針對有地下室結(jié)構(gòu)、多層帶剪力墻結(jié)構(gòu)、底框剪力墻結(jié)構(gòu)而設(shè)置的。起算層號是指建模輸入的結(jié)構(gòu)自然層號。 當(dāng)有多層地下室時(shí)，地下1層以下可以不按加強(qiáng)區(qū)設(shè)計(jì)，此時(shí)該參數(shù)可以起到抬高起算層號的目的。 多層帶剪力墻結(jié)構(gòu)或底框剪力墻結(jié)構(gòu)，由于剪力墻的軸壓比很小，按照抗震規(guī)范可以不設(shè)加強(qiáng)區(qū)，可以把“剪力墻加強(qiáng)區(qū)起算層號”定義為大于結(jié)構(gòu)層，則結(jié)構(gòu)分析時(shí)將沒有剪力墻的加強(qiáng)區(qū)。,地下一層以下可以不作為加強(qiáng)區(qū),底框和多層剪力墻結(jié)構(gòu)可以不作為加強(qiáng)區(qū),剪力墻加強(qiáng)起算層號填

18、3,剪力墻加強(qiáng)起算層號填 4,設(shè)計(jì)問題振型數(shù)的合理選取,結(jié)構(gòu)可以求得到的特征值是有限的。即結(jié)構(gòu)的周期、振型數(shù)是有限的。結(jié)構(gòu)的特征值數(shù)與結(jié)構(gòu)有質(zhì)量貢獻(xiàn)的自由度數(shù)有關(guān)。 有質(zhì)量貢獻(xiàn)的自由度數(shù)： 對一塊剛性樓板有3個(gè)。對一個(gè)彈性節(jié)點(diǎn)有2個(gè)。 結(jié)構(gòu)分析時(shí)，統(tǒng)計(jì)剛性板數(shù)和彈性節(jié)點(diǎn)數(shù)，即可得出可能計(jì)算出的最大特征值數(shù)。 當(dāng)結(jié)構(gòu)的有質(zhì)量貢獻(xiàn)的自由度數(shù)較多時(shí)，求出所有的特征值會消耗很多時(shí)間，而對結(jié)構(gòu)影響大的特征參數(shù)往往是前面的特征值，所以沒有必要把所有的特征值都求出來。 特征值數(shù)的合理數(shù)量可以由“有效質(zhì)量系數(shù)”來判定,剛性樓板3個(gè)帶質(zhì)量的自由度Dx、Dy、z,彈性節(jié)點(diǎn)有2個(gè)帶質(zhì)量的自由度dx、dy,設(shè)計(jì)問題梁

19、剛度放大系數(shù)的合理應(yīng)用,梁剛度放大是基于樓板而設(shè)置的，在分析時(shí)，程序?qū)α褐豢紤]了矩形截面，剛度偏小。 目前程序的設(shè)置及處理方式比較粗糙，整個(gè)結(jié)構(gòu)只設(shè)兩個(gè)（分中梁、邊梁）。嚴(yán)格說來，應(yīng)根據(jù)每層每根梁的樓板情況而定。 程序下一步將增加這種細(xì)化的功能。,樓板和梁共同工作,設(shè)計(jì)問題鉸接梁的合理設(shè)置,混凝土梁應(yīng)該都是剛接，沒有嚴(yán)格意義上的鉸接，所以設(shè)置鉸接是有問題的。 鉸接梁定義的太多，導(dǎo)致內(nèi)力的重分布，內(nèi)力分配不合理因數(shù)加大，計(jì)算結(jié)果不合理。結(jié)構(gòu)分析應(yīng)真實(shí)可信。 剪力墻面外的約束程序可以比較真實(shí)的剛度比來表現(xiàn)，不應(yīng)通過鉸接的方式調(diào)整梁端彎矩。 梁的超限應(yīng)具體情況具體分析，切勿通過盲目設(shè)置梁的鉸接，來達(dá)到梁不超限的目的。,墻面外剛度小，約束小，梁端負(fù)彎矩自然就小,設(shè)計(jì)問題柱非加密區(qū)箍筋,柱承受的剪力，在全長度上是不變的。 柱非加密區(qū)的箍筋面積，就是柱實(shí)際受剪的計(jì)算箍筋面積。當(dāng)該面積較大時(shí)，該柱箍筋將全長加密，即沒有非加密區(qū)了。 由于柱剪力一般較小，往往小于構(gòu)造要求，所以柱加密區(qū)箍筋往往是構(gòu)造配箍。,柱剪力全長不變,非加密區(qū)柱實(shí)際計(jì)算的箍筋面積,加密區(qū)柱構(gòu)造箍筋面積,加密區(qū)柱構(gòu)造箍筋面積,設(shè)計(jì)問題梁非加密區(qū)箍筋,梁非加密區(qū)的箍筋，是根據(jù)剪力實(shí)際計(jì)算出來的。梁箍筋是否有非加密區(qū)