高層建筑結構常用計算軟件

1、高層建筑結構常用計算軟件山東建筑大學李安起高層建筑結構常用計算軟件PKPM系列廣廈結構CADETABS和SAP2000ANSYSMIDAS3D3STBSA等等。PKPM系列研發(fā)單位：中國建筑科學研究院結構分析軟件包包括：SATWE，TAT，TATD，PMSAP，EPDA等適用于高層建筑結構設計的軟件包。特定：界面簡單，簡單易學，根據(jù)中國規(guī)范及時更新。PKPM系列SATWE梁柱采用空間桿系單元，剪力墻采用考慮平面外剛度的空間墻單元。在對樓板的處理上采用了四種不同的假定：1）假定樓板整體平面內無限剛；2）假定樓板分塊平面內無限剛；3）假定樓板分塊平面內無限剛，并帶有彈性連接板帶；4）假定樓板為彈性

2、板?？蓪δ硥K樓板進行有限元分析。PKPM系列SATWE 墻單元：適用于較復雜的結構，較真實地分析出剪力墻的內力和變形。 在地震作用分析時，程序對振型分解法提供了兩種解法：總剛分析方法和側剛分析方法。建議采用總剛分析法。 專門為多、高層建筑結構分析與設計而研制的空間結構有限元分析軟件，適用于各種復雜體型的高層鋼筋混凝土框架、框剪、剪力墻、筒體結構等，也適用于混凝土-鋼混合結構和高層鋼結構。PKPM系列TAT 對剪力墻采用開口薄壁桿件模型，并假定樓板在平面內剛度無限大，平面外剛度為零。 實際工程中許多布置復雜的剪力墻難以滿足薄壁桿件模型的基本假定，從而使計算結果難以滿足工程設計的精度要求。 TAT

3、軟件適合于框架、框架-剪力墻、剪力墻及筒體結構，但應用時應根據(jù)結構的實際情況對剪力墻進行處理以減小計算誤差。PKPM系列PMSAP 針對復雜高層建筑結構需要2種計算軟件進行校核而設計制作。 PMSAP與SATWE由不同的開發(fā)人員獨立完成。PMSAP在程序總體構架上具備通用性，在墻單元、樓板單元的構造以及動力算法方面采用了先進的研究成果，具備較完善的設計功能。作為同一公司的產品，PMSAP與SATWE的關系可類比于也是同一公司產品的SAP2000和ETABS，PKPM系列PMSAP 盡管它們的側重有所不同（PMSAP更多地考慮各種復雜情況），但對于多數(shù)建筑結構的分析、設計而言，它們的功能是基本相

4、當?shù)?。當復雜工程需要兩個或兩個以上軟件做對比計算時，SATWE和PMSAP是合適的選擇。PMSAP與SATWE都可以與建模軟件PMCAD、STS-1接口，用于對比計算時可省去多次建模的繁瑣工作，減少建模出錯機會，給設計人員提供了便利。PKPM系列PMSAP 梁柱采用空間桿系單元。 墻單元：剪力墻采用考慮平面外剛度的空間墻單元。適用于較復雜的結構，較真實地分析出剪力墻的內力和變形。細分模型墻元（墻梁、墻柱做精細分析）簡化殼元模型（用于方案階段快速試算）PKPM系列PMSAP在對樓板的處理上采用了四種不同的假定：1）假定樓板整體平面內無限剛；2）假定樓板分塊平面內無限剛；3）假定樓板分塊平面內無限

5、剛，并帶有彈性連接板帶；4）假定樓板為彈性板?？蓪δ硥K樓板進行有限元分析。PKPM系列EPDA是一個完全三維的有限元空間彈塑性時程分析是一個完全三維的有限元空間彈塑性時程分析程序：程序： 彈塑性梁（柱）單元彈塑性梁（柱）單元采用標準的有限元方法采用標準的有限元方法（所謂的微觀方法）構造。單元切線剛度直（所謂的微觀方法）構造。單元切線剛度直接基于混凝土材料微元和鋼筋材料微元的本接基于混凝土材料微元和鋼筋材料微元的本構關系。構關系。 彈塑性墻元面內剛度彈塑性墻元面內剛度的力學模型采用平面應的力學模型采用平面應力膜，并可以考慮開洞。與梁柱元一樣它的力膜，并可以考慮開洞。與梁柱元一樣它的單元切線剛度也

6、直接基于混凝土材料微元和單元切線剛度也直接基于混凝土材料微元和鋼筋材料微元的本構關系。鋼筋材料微元的本構關系。PKPM系列EPDA 墻元的面外剛度墻元的面外剛度相對次要，為了節(jié)省計算，我們相對次要，為了節(jié)省計算，我們用簡化的彈塑性板元進行考慮。用簡化的彈塑性板元進行考慮。 混凝土材料的本構關系混凝土材料的本構關系包含雙線性和三線性兩種包含雙線性和三線性兩種可選的滯回模型，且相應的骨架曲線均可考慮下可選的滯回模型，且相應的骨架曲線均可考慮下降段。考慮了砼受拉開裂后承載力的消失以及受降段?？紤]了砼受拉開裂后承載力的消失以及受壓時承載力的恢復；當受壓超過極限壓應變，砼壓時承載力的恢復；當受壓超過極限

7、壓應變，砼壓碎退出工作。雙線性模型骨架曲線可干預。壓碎退出工作。雙線性模型骨架曲線可干預。 鋼筋的本構關系鋼筋的本構關系采用雙線性滯回模型，骨架曲線采用雙線性滯回模型，骨架曲線可干預?？筛深A。PKPM系列EPDA本程序接力空間有限元彈性設計軟件SATWE和PMSAP。大體的使用步驟是：1在PMCAD中輸入結構的計算模型2用SATWE或者PMSAP程序計算結構內力和配筋3運行EPDA程序做彈塑性動力分析PKPM系列EPDA由此可以判定由此可以判定 薄弱層位置，薄弱層位置，各桿件的破各桿件的破壞位置和順壞位置和順序，應力和序，應力和塑性變形的塑性變形的集中部集中部 位，位，驗算彈塑性驗算彈塑性變形

8、。變形。EPDA程序的輸出結果程序的輸出結果 廣廈結構CAD廣東省建筑設計研究院和深圳市廣廈軟件有限公司聯(lián)合開發(fā)的。 廣廈鋼筋混凝土結構廣廈鋼筋混凝土結構CAD； 廣廈鋼結構廣廈鋼結構CAD； 廣廈打圖管理系統(tǒng)；廣廈打圖管理系統(tǒng)； 廣廈結構施工圖設計實用圖集廣廈結構施工圖設計實用圖集。廣廈結構CAD之廣廈鋼筋混凝土結構廣廈鋼筋混凝土結構CAD 是一個面向民用建筑的多高層結構CAD，在容柏生院士的指導下由廣東省建筑設計研究院和深圳市廣廈軟件有限公司聯(lián)合開發(fā)，于1996年12月18日通過專家鑒定，完成從建模、計算和施工圖自動生成及處理一體化設計，結構計算包括空間薄臂桿系空間薄臂桿系計算計算SS和空

9、間墻元桿系計算空間墻元桿系計算SSW。廣廈CAD是設計院開發(fā)的結構CAD的杰出代表，被全國五千家設計單位正式采用。廣廈結構CAD之廣廈鋼結構廣廈鋼結構CAD 結合了鋼鐵設計研究院幾十年鋼結構設計和施工的經驗，是目前唯一一個由設計院開發(fā)的鋼結構CAD，是鋼結構設計院開發(fā)CAD的代表，從實際應用出發(fā)，解決從建模、計算到施工圖、加工圖和材料表的整個設計過程，幫助設計院盡快進入鋼結構設計市場。廣廈鋼結構分：工廠鋼結構工廠鋼結構CAD（門式剛架、平面桁架和吊車梁CAD）和網(wǎng)網(wǎng)架網(wǎng)殼鋼結構架網(wǎng)殼鋼結構CAD兩大部分。CAD以Autocad14為圖形平臺，運行于Windows95/98。廣廈結構CAD之廣廈

10、打圖管理系統(tǒng)廣廈打圖管理系統(tǒng) 可以進行單機和網(wǎng)絡打圖管理，網(wǎng)絡支持NOVELL和WINDOWSNT兩種網(wǎng)絡系統(tǒng)，同時可進行10臺繪圖儀的管理，動態(tài)監(jiān)測繪圖儀的運行情況，計算設計人員或項目的出圖成本，打印統(tǒng)計報表，加強各設計院打圖管理和進行成本核算的工作。廣廈結構CAD之廣廈結構施工圖設計實用圖集廣廈結構施工圖設計實用圖集 與廣廈CAD配套使用，該圖集由廣東省建筑設計研究院投入大量人力精心繪制，內含70張標準圖，可減少設計圖紙工作量30%以上，并減少設計錯誤，提高設計質量。該圖集光盤版向用戶提供標準圖的DWG格式文件，使用戶在Autocad下可任意修改、拼接、繪制新圖。ETABS 美國Berke

11、ley地震工程研究中心開發(fā)的高層建筑三維專用有限元分析軟件 快速建模、靜動力分析、靜力彈塑性分析、中國規(guī)范校核。 全球前20名的超高層建筑都是通過ETABS設計或校核的。ETABS 其特點是采用空間桿單元模擬梁、柱、支撐構件，采用膜元模型來模擬剪力墻，樓板可采用平面內無限剛假定、分塊無限剛假定和彈性假定。 采用空間協(xié)同工作體系，因此是準三維分析程序。其主要優(yōu)點是針對建筑結構的特點進行編制，使用起來比較方便。不足之處是它并非完全三維空間分析程序，協(xié)同工作假定帶來一定的計算誤差，同時，對剪力墻的模型化假定也使得分析結果偏柔。ETABS 2003年10月，由中國建筑設計研究院標準所和美國CSI公司聯(lián)

12、合推出符合中國規(guī)范的ETABSV8中文版，為我國的結構計算軟件市場注入了新的活力。ETABS軟件功能十分強大，除了可以進行線性靜、動力反應分析外，還可以進行非線性靜、動力反應分析、推覆分析和P-效應分析等。 英文界面，無配套中國規(guī)范或更新不及時。SAP2000 SAP2000軟件20世紀70年代初，美國Willson教授等人編制了結構通用有限元分析程序SAP5，該軟件在國際上得到了極其廣泛的應用。經過二十多年的發(fā)展和完善，90年代中期，Willson教授等人將美國、加拿大和新西蘭等國的設計規(guī)范和常用設計材料的特性編入程序，根據(jù)計算分析結果，直接進行下一步設計，推出了被稱為21世紀的結構分析與設

13、計程序SAP2000.SAP2000 該軟件以空間桿單元模擬梁、柱、支撐，以殼元模擬剪力墻?？梢赃M行線性靜、動力反應分析，也可以進行非線性靜、動力反應分析、推覆分析和P-效應分析等。但SAP2000因其價格昂貴、前后處理工作量大且與我國規(guī)范不相符合等原因，在我國的應用和推廣受到一定的制約。ANSYS ANSYS是世界上著名的大型通用有限元計算軟件，它包括熱、電、磁、流體和結構等諸多模塊，具有強大的求解器和前、后處理功能，為我們解決復雜、龐大的工程項目和致力于高水平的科研攻關提供了一個優(yōu)良的工作環(huán)境，更使我們從繁瑣、單調的常規(guī)有限元編程中解脫出來。ANSYS本身不僅具有較為完善的分析功能，同時也

14、為用戶自己進行二次開發(fā)提供了友好的開發(fā)環(huán)境。ANSYS ANSYS程序自身有著較為強大三維建模能力，僅靠ANSYS的GUI(圖形界面)就可建立各種復雜的幾何模型；此外，ANSYS還提供較為靈活的圖形接口及數(shù)據(jù)接口。因而，利用這些功能，可以實現(xiàn)不同分析軟件之間的模型轉換。ANSYS主要功能：主要功能： 結構分析；結構分析； 高度非線性瞬態(tài)動力分析；高度非線性瞬態(tài)動力分析； 熱分析；熱分析； 電磁分析；電磁分析； 流體動力學分析；流體動力學分析； 聲學分析；聲學分析； 壓電分析；壓電分析； 多場耦合分析；多場耦合分析； 優(yōu)化設計及設計靈敏度分優(yōu)化設計及設計靈敏度分析；二次開發(fā)功能析；二次開發(fā)功能A

15、NSYS的土木工程專用包的土木工程專用包ANSYS/CivilFEM用來研用來研究鋼結構、鋼筋混凝土及究鋼結構、鋼筋混凝土及巖土結構的特性，如房屋巖土結構的特性，如房屋建筑、橋梁、大壩、硐室建筑、橋梁、大壩、硐室與隧道、地下建筑物等的與隧道、地下建筑物等的受力、變形、穩(wěn)定性及地受力、變形、穩(wěn)定性及地震響應等情況，從力學計震響應等情況，從力學計算、組合分析及規(guī)范驗算算、組合分析及規(guī)范驗算與設計提出了全面的解決與設計提出了全面的解決方案，為建筑及巖土工程方案，為建筑及巖土工程師提供了功能強大且方便師提供了功能強大且方便易用的分析手段。易用的分析手段。ANSYS主要模塊MIDASMIDAS系列軟件是

16、以有限元為理論基礎開發(fā)系列軟件是以有限元為理論基礎開發(fā)的分析和設計軟件。早在的分析和設計軟件。早在1989年韓國浦項年韓國浦項集團成立集團成立CAD/CAE研發(fā)機構開始專門研發(fā)研發(fā)機構開始專門研發(fā)MIDAS系列軟件，于系列軟件，于2000年年9月正式成立月正式成立Information Technology Co., Ltd.(簡稱簡稱MIDAS IT)。目前。目前MIDAS系列軟件包含建系列軟件包含建筑（筑（Gen），橋梁），橋梁(Civil)，巖土隧道，巖土隧道(GTS)，機械機械(MEC)，基礎，基礎(SDS)，有限元網(wǎng)格劃分，有限元網(wǎng)格劃分(FX+)等多種軟件。等多種軟件。MIDAS

17、MIDAS/Gen建筑結構通用有限元分析和設計軟件。韓國MIDASIT開發(fā)1989年12月開始開發(fā)，到1996年11月發(fā)布windows系列版本2000年12月進入國際市場（中國、美國、加拿大、英國、日本、印度、中國臺灣地區(qū)等）。 進入中國后的表現(xiàn)2002年MIDAS/Gen完全中文化，并加入2002年后新施行的結構規(guī)范2004年1月9日通過國家建設部評估鑒定（建科評2003015號）截止至2007年底用戶已發(fā)展到400多家（北京院、上海院、廣東院、華東院等）MIDAS分析與設計分析與設計靜力彈塑性分析（靜力彈塑性分析（Pushover分析）分析） 動力彈塑性分析動力彈塑性分析預應力分析（預應

18、力鋼束布置、鋼束預應力損失、混凝土預應力分析（預應力鋼束布置、鋼束預應力損失、混凝土的徐變和收縮）的徐變和收縮）施工階段分析（考慮材料收縮、徐變及柱子的彈性收縮）施工階段分析（考慮材料收縮、徐變及柱子的彈性收縮） 靜力分析靜力分析 特征值分析特征值分析 反應譜分析反應譜分析 P分析分析 幾何非線性分析幾何非線性分析 材料非線性分析材料非線性分析 屈曲分析屈曲分析 水化熱分析水化熱分析 溫度荷載溫度荷載 隔震、消能減震及支座沉降分析隔震、消能減震及支座沉降分析 時程分析時程分析 鋼結構優(yōu)化（包括強度優(yōu)化及位移優(yōu)化）鋼結構優(yōu)化（包括強度優(yōu)化及位移優(yōu)化）可以導入：可以導入：PKPM、AutoCAD、SAP、STAAD等文件，等文件，便于互相校核便于互相校核MIDAS 鋼筋混凝土結構、鋼結構、鋼骨混凝土結構、組合結構、空間大跨結構、高層及超高層建筑結構等工業(yè)與民用建筑、各類特種結構（筒倉、水池、大壩、塔架、網(wǎng)架及索纜結構）等。 按國內新規(guī)范輸出各種結果，同時可以實現(xiàn)平法輸出配筋結果簡圖、鋼結構驗算結果簡圖等及設計計算書文本輸出。 據(jù)說是中國留學生為韓國編制的。3D3S 是由同濟大學開發(fā)的鋼結構綜合