建模時(shí)遇到的問(wèn)題.doc

一、建模時(shí)遇到的問(wèn)題1.帶錯(cuò)層的結(jié)構(gòu)（對(duì)框架結(jié)構(gòu)）在PKPM中，所謂錯(cuò)層是指上下樓板之間的距離超過(guò)一個(gè)梁高一般是）400mm），否則程序認(rèn)定兩塊樓板位于同一層高。在程序中，正確的設(shè)定錯(cuò)層的方法是，把有錯(cuò)層的樓板分兩個(gè)層定義，每一層中無(wú)樓板的地方設(shè)置成全房間洞。需要注意的是在PM第二項(xiàng)輸入次梁樓板中有樓板錯(cuò)層、梁錯(cuò)層的按鈕，這兩個(gè)按鈕只影響出圖的效果，對(duì)計(jì)算沒(méi)有任何影響。（當(dāng)高層建筑樓層開(kāi)洞口較復(fù)雜，或?yàn)殄e(cuò)層結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生局部振動(dòng)，此時(shí)應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的周期比。以過(guò)濾局部振動(dòng)產(chǎn)生的周期。）對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量避免錯(cuò)層，如果無(wú)法避免錯(cuò)層，則應(yīng)當(dāng)在錯(cuò)層處設(shè)縫，然后分別計(jì)算。2.帶有溫度縫、沉降縫、抗震縫的結(jié)構(gòu)對(duì)于框架結(jié)構(gòu)可以整體計(jì)算對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)，應(yīng)按照縫的位置把結(jié)構(gòu)分成幾個(gè)部分，因?yàn)镻KPM在進(jìn)行抗震驗(yàn)算時(shí)無(wú)法對(duì)錯(cuò)層進(jìn)行整體剛度計(jì)算，所以計(jì)算結(jié)果沒(méi)有參考價(jià)值。獨(dú)立計(jì)算每一部分的結(jié)構(gòu)，整體計(jì)算對(duì)抗震無(wú)意義。二、在使用SATWE計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1.計(jì)算時(shí)應(yīng)在特殊構(gòu)件里定義角柱，并選取雙偏壓復(fù)合角柱。2.P-效應(yīng)對(duì)于多層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)影響很小。對(duì)于大多數(shù)高層結(jié)構(gòu)，P-效應(yīng)影響將在5%10%之間。對(duì)于超高層結(jié)構(gòu)，P-效應(yīng)影響將在10%以上。所以在分析超高層結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該考慮P-效應(yīng)影響。(P-效應(yīng)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律:中間大兩端小)三、對(duì)于框架結(jié)構(gòu)：1.兩個(gè)相鄰樓層錯(cuò)層小于500按一個(gè)樓層輸入,大于500也按一個(gè)樓層輸入,把其中一層的梁節(jié)點(diǎn)標(biāo)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(jì)算書(shū)不會(huì)出問(wèn)題.若按兩層輸入計(jì)算書(shū)2.如果錯(cuò)層梁按層間梁建模,在畫(huà)結(jié)構(gòu)平面圖時(shí)沒(méi)有樓板錯(cuò)層梁實(shí)際上還是樓層梁，要參與剛度計(jì)算；而層間梁不屬于樓層不參與剛度計(jì)算3.我們?cè)O(shè)計(jì)院的總工是這么給我說(shuō)的，框架的話(huà)，不超過(guò)3倍梁高就當(dāng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層，剪力墻就應(yīng)該當(dāng)兩個(gè)層來(lái)做4.錯(cuò)層梁在500以?xún)?nèi)按一層來(lái)處理，錯(cuò)層部位的柱要加強(qiáng)四、1,如果錯(cuò)層高度不大于框架梁高，可近似歸并為同一樓層計(jì)算2,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)：1)網(wǎng)格生成中定義上節(jié)點(diǎn)高，指相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層高的高差，定義之后，該節(jié)點(diǎn)處的柱、梁均與之同高。此方法較方便。2)主梁布置時(shí)利用梁頂標(biāo)高1，2來(lái)實(shí)現(xiàn)，1指左（下），2指右（上），此方法不能改變柱的標(biāo)高3)也可在本層修改中用錯(cuò)層斜梁實(shí)現(xiàn)基本上就這三種，可以選擇適合你的一種。五、下面結(jié)合PKPM軟件,談?wù)勫e(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中應(yīng)注意的問(wèn)題.1錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的建模方式1.1錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)建模1.修改梁標(biāo)高方式該方式適用于僅有個(gè)別樓層的個(gè)別房間錯(cuò)層的情況.PMCAD提供了【上節(jié)點(diǎn)高】,【錯(cuò)層斜梁】及單擊鼠標(biāo)右鍵的快捷構(gòu)件修改方式,來(lái)指定或修改梁兩端的標(biāo)高,使部分房間周邊的梁與同樓層其他梁標(biāo)高不同.根據(jù)PKPM軟件自動(dòng)生成樓板,且樓板標(biāo)高總與周邊梁標(biāo)高對(duì)齊的規(guī)律,使得這部分房間樓板標(biāo)高也與該樓層其他樓板標(biāo)高不同,從而實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)層設(shè)計(jì).2.增加標(biāo)準(zhǔn)層方式該方式適用于很多樓層大量房間錯(cuò)層的情況.如果仍然使用修改梁標(biāo)高的方式,雖然可行,但手工計(jì)算錯(cuò)層標(biāo)高繁冗易出錯(cuò),修改的工作量太大.在PMCAD模型輸入時(shí),結(jié)構(gòu)層的劃分原則是以樓板為界,通過(guò)增加標(biāo)準(zhǔn)層,將錯(cuò)層部分的樓板人為地分開(kāi),實(shí)現(xiàn)相同樓層梁板標(biāo)高不同的目的.該方式在工程中廣泛應(yīng)用,下面舉例說(shuō)明該類(lèi)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的建模過(guò)程.某框架錯(cuò)層結(jié)構(gòu)(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(cuò)層結(jié)構(gòu)由于有5個(gè)不同標(biāo)高的樓板,通過(guò)增加標(biāo)準(zhǔn)層后按5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層建立模型,樓層的層高取各樓板的高差,建模時(shí)僅復(fù)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(hào)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(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)建模錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)也采用增加標(biāo)準(zhǔn)層的方式,但由于結(jié)構(gòu)中沒(méi)有梁,不能以梁確定樓板的標(biāo)高;同時(shí)因?yàn)閴υ诹⒚嫔鲜沁B續(xù)的,也不能以墻確定樓板的標(biāo)高.樓層標(biāo)高應(yīng)通過(guò)【樓層組裝】命令在樓層表中設(shè)定,程序自動(dòng)在指定標(biāo)高處布置整層樓板,而錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中沒(méi)有樓板的部分,可以用【樓板開(kāi)洞/全房間洞】命令將其設(shè)置為洞口,或用【修改板厚】命令將板厚設(shè)定為0.這兩條命令在開(kāi)洞效果方面完全一致,不同之處僅在于前者在開(kāi)洞處沒(méi)有板荷載,而后者保留了開(kāi)洞處的荷載,設(shè)計(jì)人員可以靈活選用.1.3錯(cuò)層框剪結(jié)構(gòu)建?？删C合采用錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的方法.1.4錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)建模單從建模角度看,錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)可以采用錯(cuò)層混凝土剪力墻的建模方式;但從設(shè)計(jì)角度看,由于砌體結(jié)構(gòu)按規(guī)范要求應(yīng)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(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu),不適用于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)分析.因此在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū),不宜設(shè)計(jì)帶錯(cuò)層的砌體結(jié)構(gòu).如樓板高差小于500mm,砌體結(jié)構(gòu)可按沒(méi)有錯(cuò)層設(shè)計(jì);如樓板高差大于500mm,可通過(guò)設(shè)縫將錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為不帶錯(cuò)層的結(jié)構(gòu).1.5錯(cuò)層多塔結(jié)構(gòu)建模錯(cuò)層多塔結(jié)構(gòu)建模時(shí),可以先用PMCAD按相同的樓層標(biāo)高建立多塔模型,再利用SATWE前處理多塔結(jié)構(gòu)補(bǔ)充定義中的【多塔立面/修改參數(shù)】命令,將各塔樓的相關(guān)塔段設(shè)定為不同的層高.1.6建模注意事項(xiàng)(1)PM1中的【布層間梁】命令不是用來(lái)做錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的,其僅用于布置樓層之間的梁(如工業(yè)廠(chǎng)房的圈梁),該梁上不生成樓板.(2)PM2中的【樓板錯(cuò)層】命令主要用于設(shè)定部分房間樓板不同于本層標(biāo)高,且高差較小的情況(如衛(wèi)生間),而不能改變梁的標(biāo)高,且僅對(duì)施工圖有效,對(duì)計(jì)算沒(méi)有影響,不能用于建立錯(cuò)層模型.2錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析2.1錯(cuò)層對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的不利影響1)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的樓板不連續(xù),在沒(méi)有樓板的區(qū)域,存在躍層構(gòu)件和不受樓板和梁約束的自由節(jié)點(diǎn),使內(nèi)力計(jì)算十分復(fù)雜.2)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的各層樓板布置不均勻,不對(duì)稱(chēng),質(zhì)心和剛心嚴(yán)重偏置,在水平地震作用或風(fēng)荷載下會(huì)發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng).3)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)引起樓層概念模糊,如例題本來(lái)是2層的框架結(jié)構(gòu),由于建模和計(jì)算的需要,人為地變成了5層,使以層模型為基礎(chǔ)的計(jì)算分析與實(shí)際不符.4)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的層高不一致,容易造成延性較差的短柱和矮墻,對(duì)結(jié)構(gòu)抗震很不利.2.2錯(cuò)層結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)根據(jù)規(guī)范精神,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中,錯(cuò)開(kāi)的樓層應(yīng)各自參加結(jié)構(gòu)整體計(jì)算,不應(yīng)歸并為一層計(jì)算.但各自獨(dú)立計(jì)算的錯(cuò)層樓板不宜簡(jiǎn)單地按剛性樓板假定計(jì)算,特別是樓板被洞口切分成狹長(zhǎng)板帶時(shí),應(yīng)考慮樓板面內(nèi)剛度消弱的影響.建議將這些樓板設(shè)定為彈性膜,用SATWE計(jì)算時(shí)選擇總剛分析方法,將按兩種模型定義的樓板的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比.(2)在沒(méi)有樓板的區(qū)域可能存在大量的躍層豎向構(gòu)件和不受梁板約束的自由節(jié)點(diǎn),因此計(jì)算振型個(gè)數(shù)需要增多,以保證有效質(zhì)量系數(shù)大于0.9.(3)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜多高層結(jié)構(gòu),抗震計(jì)算時(shí)應(yīng)選擇考慮雙向地震作用;如是高層錯(cuò)層結(jié)構(gòu),還應(yīng)選擇考慮偶然偏心.新版SATWE程序允許同時(shí)選擇以上兩項(xiàng),程序分別計(jì)算,取不利情況.(4)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)層高不一致,使有關(guān)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(jì)算失真,因此不宜機(jī)械地直接采用這些數(shù)值,而應(yīng)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(dòng)搜索錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中的躍層柱及正確設(shè)定其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù),但內(nèi)力和配筋只能按樓層分段描述,設(shè)計(jì)人員可取各段配筋中的最大值出圖.(6)目前SATWE沒(méi)有自動(dòng)搜索分析短柱和矮墻的功能,需要設(shè)計(jì)人員手工對(duì)這些容易發(fā)生脆性破壞的構(gòu)件采取特別的加強(qiáng)措施.(7)考慮到錯(cuò)層結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的復(fù)雜性和不確定性,除了用SATWE等軟件進(jìn)行常遇地震下的彈性計(jì)算以外,必要時(shí)還應(yīng)采用EPDA程序進(jìn)行彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析和Pushover彈塑性靜力分析,以便對(duì)比驗(yàn)算及找出需要加強(qiáng)的薄弱部位.(8)帶轉(zhuǎn)換層,加強(qiáng)層,連體,多塔等情況,或建筑各部分層數(shù),結(jié)構(gòu)布置或剛度等有較大不同的錯(cuò)層高層結(jié)構(gòu),即屬于明顯不規(guī)則的復(fù)雜高層建筑,根據(jù)建設(shè)部令第111號(hào)的精神, 應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)審查,這是保證錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要措施.3錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的方案選擇和抗震構(gòu)造措施由于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)在很大程度上違反了計(jì)算分析程序的基本假定,使有限元計(jì)算未必能得到與實(shí)際工程相符的合理結(jié)果.如能回避,應(yīng)盡量采用沒(méi)有錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案.如不能回避,對(duì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)更應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì),方案選擇和抗震措施的重要性.3.1盡可能選擇沒(méi)有錯(cuò)層的設(shè)計(jì)方案高規(guī)(JGJ3-2002)10.4.1條規(guī)定,抗震設(shè)計(jì)時(shí),高層建筑宜避免錯(cuò)層,可以參考以下辦法:1)如結(jié)構(gòu)的錯(cuò)層樓板高差不大于梁高(或不大于500mm)時(shí),可忽略樓板的高差,按沒(méi)有錯(cuò)層計(jì)算.2)當(dāng)結(jié)構(gòu)僅有錯(cuò)層梁而沒(méi)有錯(cuò)層樓板時(shí),可以在PKPM中用布置層間梁的方式建模,按非錯(cuò)層結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算.3)當(dāng)房屋不同部位因功能不同使樓層錯(cuò)層時(shí),宜采用防震縫劃分為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元,分別按非錯(cuò)層結(jié)構(gòu)計(jì)算.4)多塔結(jié)構(gòu)各塔層高不一致時(shí),由于SATWE程序可以分別定義各塔層高及整體計(jì)算分塔輸出結(jié)果,使這類(lèi)錯(cuò)層多塔結(jié)構(gòu)的建模和計(jì)算變得相對(duì)方便.3.2優(yōu)化錯(cuò)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案1)在有可能的情況下,盡量減少錯(cuò)層的范圍和錯(cuò)層的樓層數(shù).2)錯(cuò)層兩側(cè)宜采用結(jié)構(gòu)布置和側(cè)向剛度相近的結(jié)構(gòu)體系.3)錯(cuò)層建筑應(yīng)盡可能采用抗震性能好的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),而不宜采用框架結(jié)構(gòu)(例題僅為說(shuō)明錯(cuò)層的建模方式,沒(méi)有推薦之意).4)錯(cuò)層處宜設(shè)置通高核心筒,其余部位布置帶翼緣的剪力墻,錯(cuò)層處的剪力墻應(yīng)少開(kāi)洞,并布置邊框柱和邊框梁.5)錯(cuò)層樓板應(yīng)盡量避免一錯(cuò)到頂,可以每隔幾個(gè)錯(cuò)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(qiáng)化錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施(1)高層建筑錯(cuò)層處框架柱的截面高度不應(yīng)小于600mm,混凝土不應(yīng)低于C30,抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用,箍筋應(yīng)全柱段加密,并從嚴(yán)控制柱的軸壓比.(2)錯(cuò)層處平面外受力的剪力墻,其截面厚度,非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于200mm,抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于250mm,并均應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱;抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用,水平和豎向分布鋼筋的配筋率,非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.3%,抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.5%,建議錯(cuò)層處墻肢按照剪力墻底部加強(qiáng)部位的要求增大剪力設(shè)計(jì)值1 錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的建模方式1.1 錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)建模1修改梁標(biāo)高方式該方式適用于僅有個(gè)別樓層的個(gè)別房間錯(cuò)層的情況。PMCAD提供了【上節(jié)點(diǎn)高】、【錯(cuò)層斜梁】及單擊鼠標(biāo)右鍵的快捷構(gòu)件修改方式，來(lái)指定或修改梁兩端的標(biāo)高，使部分房間周邊的梁與同樓層其他梁標(biāo)高不同。根據(jù)PKPM軟件自動(dòng)生成樓板，且樓板標(biāo)高總與周邊梁標(biāo)高對(duì)齊的規(guī)律，使得這部分房間樓板標(biāo)高也與該樓層其他樓板標(biāo)高不同，從而實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)層設(shè)計(jì)。2增加標(biāo)準(zhǔn)層方式該方式適用于很多樓層大量房間錯(cuò)層的情況。如果仍然使用修改梁標(biāo)高的方式，雖然可行，但手工計(jì)算錯(cuò)層標(biāo)高繁冗易出錯(cuò)，修改的工作量太大。在PMCAD模型輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)層的劃分原則是以樓板為界，通過(guò)增加標(biāo)準(zhǔn)層，將錯(cuò)層部分的樓板人為地分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)相同樓層梁板標(biāo)高不同的目的。該方式在工程中廣泛應(yīng)用，下面舉例說(shuō)明該類(lèi)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的建模過(guò)程。某框架錯(cuò)層結(jié)構(gòu)（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(cuò)層結(jié)構(gòu)由于有5個(gè)不同標(biāo)高的樓板，通過(guò)增加標(biāo)準(zhǔn)層后按5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層建立模型，樓層的層高取各樓板的高差，建模時(shí)僅復(fù)制軸網(wǎng)，梁和柱的布置范圍按表1操作1.2 錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)建模錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)也采用增加標(biāo)準(zhǔn)層的方式，但由于結(jié)構(gòu)中沒(méi)有梁，不能以梁確定樓板的標(biāo)高；同時(shí)因?yàn)閴υ诹⒚嫔鲜沁B續(xù)的，也不能以墻確定樓板的標(biāo)高。樓層標(biāo)高應(yīng)通過(guò)【樓層組裝】命令在樓層表中設(shè)定，程序自動(dòng)在指定標(biāo)高處布置整層樓板，而錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中沒(méi)有樓板的部分，可以用【樓板開(kāi)洞/全房間洞】命令將其設(shè)置為洞口，或用【修改板厚】命令將板厚設(shè)定為0。這兩條命令在開(kāi)洞效果方面完全一致，不同之處僅在于前者在開(kāi)洞處沒(méi)有板荷載，而后者保留了開(kāi)洞處的荷載，設(shè)計(jì)人員可以靈活選用。1.3 錯(cuò)層框剪結(jié)構(gòu)建?？删C合采用錯(cuò)層框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的方法。1.4 錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)建模單從建模角度看，錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)可以采用錯(cuò)層混凝土剪力墻的建模方式；但從設(shè)計(jì)角度看，由于砌體結(jié)構(gòu)按規(guī)范要求應(yīng)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(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，不適用于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)分析。因此在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)，不宜設(shè)計(jì)帶錯(cuò)層的砌體結(jié)構(gòu)。如樓板高差小于500mm，砌體結(jié)構(gòu)可按沒(méi)有錯(cuò)層設(shè)計(jì)；如樓板高差大于500mm，可通過(guò)設(shè)縫將錯(cuò)層砌體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為不帶錯(cuò)層的結(jié)構(gòu)。1.5 錯(cuò)層多塔結(jié)構(gòu)建模錯(cuò)層多塔結(jié)構(gòu)建模時(shí)，可以先用PMCAD按相同的樓層標(biāo)高建立多塔模型，再利用S