結(jié)構(gòu)整體計算計算分析需考慮的各種因素(與“分析”有關(guān)的文檔共59張)

結(jié)構(gòu)整體計算計算分析需考慮的各種因素第一頁，共59頁。計算分析的重要性主要作用工程師的主要工具增長結(jié)構(gòu)概念的重要手段方案階段方案對比初步設(shè)計階段確定結(jié)構(gòu)布置及主要構(gòu)件尺寸施工圖階段確定構(gòu)件配筋第二頁，共59頁。計算分析的誤差清醒認(rèn)識：計算的誤差是不可避免的只有更合理的結(jié)果，沒有正確的結(jié)果作用計算模型計算結(jié)果恒載、活載風(fēng)、地震溫度實際結(jié)構(gòu)效應(yīng)第三頁，共59頁。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(jié)構(gòu)模型考慮全面的荷載第四頁，共59頁。有限元分析概述第五頁，共59頁。有限元方法結(jié)構(gòu)分析的重要工具——有限元方法實體有限元，從彈性力學(xué)出發(fā)建立單元模型桿系有限元，從結(jié)構(gòu)力學(xué)出發(fā)建立單元模型分析方法和思路相同目前主要的結(jié)構(gòu)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六頁，共59頁。有限元方法分析的核心——節(jié)點構(gòu)件的連接關(guān)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(diào)通過節(jié)點傳力第七頁，共59頁。常見的復(fù)雜連接關(guān)系框支結(jié)構(gòu)確保梁上有節(jié)點傳力第八頁，共59頁。常見的復(fù)雜連接關(guān)系結(jié)構(gòu)分縫第九頁，共59頁。常見的復(fù)雜連接關(guān)系鋼結(jié)構(gòu)連接交點剛接一桿通過，一桿鉸接全鉸接交點不連接第十頁，共59頁。正確確定計算參數(shù)周期折減系數(shù)——考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響第十一頁，共59頁。正確確定計算參數(shù)連梁剛度折減6、7度時可取0.78、9度時可取0.5風(fēng)荷載作用下不應(yīng)進行連梁剛度折減跨高比較大的梁，折減系數(shù)不宜過大，控制裂縫的發(fā)生和發(fā)展第十二頁，共59頁。正確確定計算參數(shù)梁剛度增大系數(shù)——考慮樓板對梁的約束截面設(shè)計時樓板作用不考慮第十三頁，共59頁。正確確定計算參數(shù)梁彎矩調(diào)幅只對重力荷載進行調(diào)幅懸臂梁不進行調(diào)幅一般調(diào)幅系數(shù)第十四頁，共59頁。效應(yīng)組合無地震作用組合第十五頁，共59頁。效應(yīng)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——重力荷載及豎向地震作用1.2—1.3—9度抗震設(shè)計時考慮；水平長懸臂和大跨結(jié)構(gòu)8度、9度抗震設(shè)計時考慮重力荷載、水平地震及豎向地震作用1.21.30.5—9度抗震設(shè)計時考慮；水平長懸臂和大跨結(jié)構(gòu)8度、9度抗震設(shè)計時考慮1.20.51.3—重力荷載、水平地震作用及風(fēng)荷載1.21.3—1.460m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(fēng)荷載1.21.30.51.460m以上的高層建筑，9度抗震設(shè)計時考慮；水平長懸臂和大跨結(jié)構(gòu)8度、9度抗震設(shè)計時考慮1.20.51.31.4第十六頁，共59頁。效應(yīng)組合地震與溫度效應(yīng)的組合對超長結(jié)構(gòu)需要考慮極限溫差按氣象資料確定外露結(jié)構(gòu)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℃×15℃國家體育場無地震組合±50℃×50℃第十七頁，共59頁。動力分析與靜力分析第十八頁，共59頁。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十九頁，共59頁。動荷載的處理方法靜力分析方法動力荷載的動力系數(shù)風(fēng)荷載的風(fēng)振系數(shù)動力分析動荷載地震作用時程分析反應(yīng)譜法第二十頁，共59頁。動力時程分析方法動力方程第二十一頁，共59頁。動力時程分析方法阻尼陣的確定第二十二頁，共59頁。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二十三頁，共59頁。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(yīng)譜法的65％以上平均基底剪力達到反應(yīng)譜法的80％以上不宜人工放大過大的倍數(shù)，可放大略大于1的倍數(shù)以滿足上述要求持續(xù)時間12秒以上結(jié)構(gòu)基本周期的5～10倍涵蓋地震波的主要部分第二十四頁，共59頁。動力時程分析方法地震波的選取峰值三向地震輸入抗震設(shè)防烈度7度8度9度（cm/s2）220（310）400（510）620第二十五頁，共59頁。動力時程分析方法時程分析結(jié)果的使用計算結(jié)果一般結(jié)構(gòu)采用三條波的平均值特別重要的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可采用包絡(luò)值或平均值加一倍方差總體信息——判斷結(jié)構(gòu)薄弱部位層位移層間位移角基底剪力若大于反應(yīng)譜法結(jié)果，應(yīng)適當(dāng)放大反應(yīng)譜法的地震力第二十六頁，共59頁。多點輸入地震分析地震動的空間變異性非均一性效應(yīng)行波效應(yīng)衰減效應(yīng)局部場地效應(yīng)對于一般建筑均勻場地：以行波效應(yīng)為主不均勻場地：同時考慮局部場地效應(yīng)第二十七頁，共59頁。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(zhì)不連續(xù)第二十八頁，共59頁。多點地震輸入的分析方法時程分析法方法成熟結(jié)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(yīng)譜方法精度難以保證第二十九頁，共59頁。時程法分析多點地震輸入在結(jié)構(gòu)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(zhì)量法輸入力的時程第三十頁，共59頁。行波效應(yīng)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三十一頁，共59頁。首都機場3號航站樓

水平雙向多點輸入時程地震反應(yīng)分析第三十二頁，共59頁。工程概況BODYSTEM第三十三頁，共59頁。工程概況第三十四頁，共59頁。地震波傳播速度：800m/s，500m/s，250m/s地震加速度時程峰值：地震波的選擇El-CentroCourt-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(shù)確定

第三十五頁，共59頁。分析情況匯總——共120種

第三十六頁，共59頁。扭轉(zhuǎn)角度多、單點比較

第三十七頁，共59頁。設(shè)計建議鋼柱邊、角柱位置定義第三十八頁，共59頁。設(shè)計建議鋼柱影響系數(shù)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1.271.562.101.64STEM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第三十九頁，共59頁。線性分析與非線性分析第四十頁，共59頁。幾何非線性分析第四十一頁，共59頁。幾何非線性分析一般小變形問題結(jié)構(gòu)受力后，幾何關(guān)系保持不變大變形問題幾何關(guān)系發(fā)生了不可忽視的改變索結(jié)構(gòu)，只有通過大變形結(jié)構(gòu)才成立高柔結(jié)構(gòu)，P-Δ效應(yīng)狠重要高層建筑主要的幾何非線性問題是P-Δ效應(yīng)第四十二頁，共59頁。P-Δ效應(yīng)的計算方法wiuiwiui/hiwiui/hiii-1hi123ii-1Nuiwi第四十三頁，共59頁。P-Δ效應(yīng)的影響因素側(cè)向剛度表2計算結(jié)果層數(shù)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第四十四頁，共59頁。P-Δ效應(yīng)的影響因素側(cè)向剛度側(cè)向剛度越小，影響越大第四十五頁，共59頁。P-Δ效應(yīng)的影響因素結(jié)構(gòu)重量表3不同面荷載的頂點位移計算結(jié)果(mm)層數(shù)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第四十六頁，共59頁。P-Δ效應(yīng)的影響因素結(jié)構(gòu)重量重量越大，影響越大第四十七頁，共59頁。P-Δ效應(yīng)的影響因素P-Δ效應(yīng)的影響與側(cè)向力無關(guān)與側(cè)移限制不能混淆對風(fēng)和地震都狠小的地區(qū)尤其需要注意，否則可能設(shè)計出過柔的結(jié)構(gòu)進入塑性后結(jié)構(gòu)剛度下降，P-Δ效應(yīng)影響加大規(guī)范規(guī)定計算P-Δ效應(yīng)影響時，彈性模量折減第四十八頁，共59頁。材料非線性分析第四十九頁，共59頁。材料非線性非線性彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)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，有殘余塑性變形第五十頁，共59頁。靜力彈塑性分析(Pushover)一般過程建立結(jié)構(gòu)模型指定塑性鉸特性指定加載模式分析計算結(jié)果注意必須在靜力分析的內(nèi)力基礎(chǔ)上進行橫向加載必須考慮P-Δ效應(yīng)第五十一頁，共59頁。靜力彈塑性分析(Pushover)常用塑性鉸模型根據(jù)截面分析確定塑性鉸特性第五十二頁，共59頁。靜力彈塑性分析(Pushover)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(jié)果有差異，可取多種模式參考第五十三頁，共59頁。靜力彈塑性分析(Pushover)結(jié)果分析能力曲線第五十四頁，共59頁。靜力彈塑性分析(Pushover)結(jié)果分析能力譜曲線