廣夏應用之多高層建筑結構計算中的疑難問題及其處理辦法講義

多高層建筑結構計算中的疑難問題及其處理辦法

一、主流結構計算軟件的發(fā)展發(fā)展歷史構件計算

平面桿系

通用分析和設計

空間薄壁桿系

墻元桿系1982年計算機1995年1985年2007年小型機微機超性能微機2.下一代主流結構計算應具備的條件1）分析通用性：具有豐富的計算單元、荷載、快速而大規(guī)模的求解器；2）結構設計規(guī)范的緊密結合：能達到設計規(guī)范要求的各種計算功能；3）友好的前后處理：平面、立面和三維建模，參數(shù)完全開放設置，施工圖自動生成；4）優(yōu)秀的技術服務：提供及時、周到和徹底的技術咨詢。3.國產通用分析和設計軟件繼續(xù)成為下一代主流計算1）GSSAP：主流結構計算軟件2）PMSAP：復雜結構計算軟件3）ETABS：國外計算軟件二、模型簡化

1.為什么殼單元在各計算軟件中計算墻的結果不同1)采用殼單元的墻的基本計算方法：殼單元+子結構+轉角約束

xy2123312)

計算結果不同的主要原因a)單元形函數(shù)每層采用一個帶開洞的子結構式墻單元A點x向位移A點z向位移B點x向位移B點z向位移ETABS16.5484.18816.134-3.956GSSAP17.1384.20016.701-3.959SATWE19.2224.41218.540-4.054兩片墻采用兩個子結構式墻單元，洞口上部分采用梁單元

A點x向位移A點z向位移B點x向位移B點z向位移ETABS22.0804.85021.614-4.640GSSAP19.3994.26118.888-4.034SATWE20.0514.60619.243-4.130b)罰約束c)單元剖分長度5x52x21x1ETABS22.0804.85021.614GSSAP19.3994.26118.888SATWE20.0514.60619.243單元尺寸/厚度>5d)墻上下節(jié)點協(xié)調節(jié)點號水平位移(mm)按節(jié)點協(xié)調計算按罰約束1計算按罰約束2計算A4.2473.8514.195B3.5703.3233.510節(jié)點號豎向位移(mm)按節(jié)點協(xié)調計算按罰約束1計算按罰約束2計算A0.6410.4730.631B0.6410.4730.631軟件名處理辦法引起誤差的原因和控制方法SATWE節(jié)點協(xié)調產生很多厚度大于尺寸的小殼單元；上下節(jié)點剖分不對出現(xiàn)不協(xié)調節(jié)點。PMSAP節(jié)點約束加入節(jié)點間罰約束使位移太小GSSAP節(jié)點協(xié)調+約束罰約束與節(jié)點協(xié)調相比，位移減少，所以當加罰約束時，節(jié)點間距離應控制在0.5m之內，否則應采用節(jié)點協(xié)調的計算方法2.次梁在空間分析中的計算模型

1)次梁來源：建模輸入次梁和井字梁

2)連續(xù)次梁的兩端所搭接梁抗扭過大

當連續(xù)次梁的兩端搭接不是墻柱且為剛接時梁端邊界條件自動設置為半剛，半剛系數(shù)為0.1，使連續(xù)次梁的兩端彎矩較小，與實際模型相符。剛接:-13.74半剛:-3.39鉸接:0.003.梁柱的7種變截面形式計算

1)截面高沿桿變化2)變化類型：等截面、線性變化、拱變化、圓弧變化、半拱變化、支托和分段變化

3)直線桿和圓弧桿按20段細分計算各段剛度。4.開洞梁的計算洞口大小對彎矩的影響

5.樓板的計算模型1)程序在計算樓層側向剛度和樓層結構位移時按全樓平面內無限剛計算。

2)在總信息中選擇是否“所有樓層強制采用剛性樓板假定”來決定結構振動周期和內力計算模型；

當選擇“實際”模型時，根據(jù)樓板的單元計算類型和節(jié)點周邊板的情況自動形成實際模型來計算周期和內力。樓板的單元計算類型分為：a)剛性板（面內無限剛，面外剛度為0）；b)膜單元（面內彈性剛度，面外剛度0）；c)板單元（面內無限剛，面外是彈性板剛度）d)殼單元（面內面外均為彈性剛度）。

“實際模型”判據(jù)為：當結構有采用剛性板或板單元的樓板時，根據(jù)樓板所采用的計算單元自動形成多塊平面內無限剛的剛板，對于用戶指定為膜單元和殼單元等的不屬于剛板上的樓板或節(jié)點自動根據(jù)實際情況按彈性樓板或自由節(jié)點計算。3)考慮幾何不敏感性

網格扭曲系數(shù)α端點彎矩荷載端點位移標準化端點剪力荷載端點位移標準化精確１１０１１１0.970.98２0.930.95GSSAP膜單元網格扭曲系數(shù)α端點彎矩荷載端點位移標準化端點剪力荷載端點位移標準化精確１１０１0.958１0.5020.510２0.2800.303ETABS膜單元6.帶側約束地下室的剛度1)剛度放大無依據(jù)；2)側土彈簧根據(jù)側土基床系數(shù)；3)側土基床系數(shù)不同對頂點位移和周期的影響。7.符層間扭梁和死斜柱1)立面和三馬維輸入2)自曉動節(jié)點績剖分3)爺按彈紙性計宋算（圖燙）8.(逢桿端和便支座)移自由度箭的釋放凈和約束1)梁押兩端鉸這接；2)合單樁孟基礎權上柱擁下端丟鉸接誘；3)斗地下租室嵌筍固；4)不臨等高嵌會固；5)揉考慮葵沉降發(fā)不均家勻計您算。1)梁帶兩端鉸進接；2)座單樁董基礎謝上柱芳下端找鉸接謝；3)瓶地下份室完農全嵌英固；結構層疊1平面獅嵌固時謎，設置侍結構層峰2中同下一剛板蠢號任一剖墻柱下紫節(jié)點約滋束。4)容不等寶高嵌歉固；a)在?？傮w信于息中按懸實際模淘型計算以；b)委結構視層2每平面滾嵌固嫌時，惹設置勤結構鬧層2按中墻瓶柱下曾節(jié)點曲約束箱。5)考拜慮沉降伍不均勻寄計算只用攝于對蕩重力夜恒荷廈載工霜況下院約束鬼，用怨于考直慮不先均勻怕沉降茄對結侍構的許影響砌。9.磚觸墻在空盛間分析雜中的計她算磚墻計傷算模型工為開洞鈴墻元，綁可計算國復雜的凝磚砼混解合結構圓。10煌.單淋元自裹動剖耕分單元自尚動剖分應是計算漠準確的損重要一額環(huán)。1）線翠單元剖粥分：變辰截面、免相鄰彈定性板、籍中間有馬其它構密件搭接搶點；2）的墻和匯梁帶插洞口落的矩將形單逗元剖幫分；3）產板的齒凸凹剪多邊抹形剖規(guī)分?？勺詣域溒史侄ňS任意挑凸凹多凳邊形，港多邊形釘內可包扮含多邊梅形洞口舊、剖分孔點和剖集分線?；A欲CA超D中腦的凸枝凹多燦邊形均剖分裂。三、幟荷載網與作挑用1.淹通用壩分析員中荷武載的字完整評輸入1)4兩個數(shù)據(jù)擺：類型病、工況堤、方向咬和大小腔；2)回類型既指的叉是它電的形增式如留均布野和分戚布等便；3)8箭類工況糟為：恒四、活、注水土壓低力、預答應力、將雪、溫春度、人鏈防、施通工和風俱荷載；4)赤6個佩荷載孫作用怕方向魔：局漏部坐脅標的障1、獻2、初3軸惡和總誘體坐宗標的部X、逆Y、辨Z軸茶；5)索可以吵在墻阿柱梁唐板上乘人工腰布置胡荷載擇。2.恒業(yè)活荷載菜分重力饅類和非幸重力類工況類型荷載工況恒荷載重力類恒荷載：結構自重、裝修等計入質量的恒荷載非重力類恒載：土側壓力、水側壓力、水浮力和預應力荷載等不計入質量的恒荷載可變荷載重力活載：規(guī)范定義的樓面活荷載，計入質量吊車荷載，可計入質量雪荷載，計入質量風荷載：可考慮8個方向溫度:升溫和降溫地震作用地震作用：可考慮8個方向（工況）偶然偏心地震作用：可考慮8個方向（工況）人防荷載人防等效靜力荷載施工荷載施工荷載3.溫污度荷載奴的計算墻柱星梁板果都支版持溫栗度應國力分摩析:1）奶包含鹽升溫截和降朱溫兩僻工況米；2）拋可布嚼置均每勻升恒降溫友和溫腳度梯謀度荷漁載；3）采朗用應力協(xié)松弛系茅數(shù)來考凳慮鋼筋溜混凝土增結構的向徐變，彎實際溫榨差乘以語應力松畏弛系數(shù)每作為計膏算溫差顏，應力籮松弛系揮數(shù)根據(jù)教溫差變俗化過程胖的緩慢凍程度不晶同可取礎0.3呈-0.廉5，溫鄙差變化孔過程快擋時應力擋松弛數(shù)倒大，反齡之則小向。4.地帳下室的隱人防設盜計可以進萬行各種濤復雜的衛(wèi)地下室悶人防計持算:1)多層誕人防悅的計脊算；2)結構攜局部括人防奮的計嫌算；3)多個人賀防單元降的計算確；4)沒有極直接吧布置羅人防責荷載崇的墻挖柱梁閉板的仇人防挎計算輔。計算份過程洲：1)選澤擇“人防翁荷載”工愁況輸并入墻屆柱梁鍵板的號人防評荷載醫(yī)；2)設昨置墻柱首梁板考慮臺人防廟設計，沒有若直接布避置人防謀荷載的案墻柱梁兇板可考絮慮人防購設計；3)萄三維互線彈期性有召限元綱分析尺；4)人稼防作用漁效應組秘合；5)躬人防傳構件茄截面爹計算做。5.鋒施工軍荷載蘿作用1）高驚層建枝筑結犬構首刷層樓謀面宜碼考慮喝施工厭荷載六，不慶宜小乒于1余0k貍N/矩m2罪；2）單濟獨作為馬一個荷陪載工況錦輸入；3）墻帆柱梁怎板內陶力組儲合：1.濕0恒+1廊.0施工勿荷載γG恒+1清.0施工英荷載6.風密荷載作楊用1)拾迎風束面計抱算根據(jù)餐風荷紹載作悅用方虎向，古將建教筑外時輪廓宴投影米到垂辮直風膛荷載纏作用鹽方向曲的平褲面，縱每一現(xiàn)樓層浴的層挨高乘憑以樓談層投太影寬若度就證是迎律風面侵積。網這里漁注意青，當雹樓層紛由多外個剛嶼性隔填板組序成時繳（互窗不連孝通）筍應分換別計他算每后個剛病板的干投影銜寬度禽，否膊則風患荷載巡壽會漏聽掉。2)層風荷喚載的分拍配根據(jù)每個節(jié)賴點的按協(xié)迎風面梳積分配，仰好于以涂往計算浙作用于醬質心的蜘方法，壁兩者頂備點位移慎誤差最宇大可達牧20%雅。3)多方向挽的風荷惹載計算有斜仁交抗肆側力隸構件叫的結批構，籌當相解交角居度大邁于1哈5°巷時，莊在風坊荷載狡計算笑時也淘應分旋別計絹算各怠抗側漸力構療件方郊向的致水平晴力作南用。最多債可輸儀入8挎?zhèn)€風病荷載閣方向福，每弱個風鼻荷載凝方向仍作為公一個貫獨立愉的工暑況參指與內蠅力組談合。如0傍、9塊0、記18樂0、凱27希04)宰不同傾方向洗的風涼基本擁風壓曾、體核型系企數(shù)和片自振堤周期波不同5)游樓頂雙附屬洲物的墊風荷風載計拋算1)烤梁柱醫(yī)上可扎輸入飼每個燦風作壤用方患向的衫體型穩(wěn)系數(shù)沙和迎緩風寬群度，粗墻板黑可輸蓬入每接個風辮方向艦的體安型系選數(shù)和答迎風鳳面積滔；2)柱基本渠風壓遠、風棗壓高乳度變級化系貿數(shù)和撓距地淺Z高軍度處臣風振占系數(shù)崇按構進件所括在的練層自春動計蒜算；3)也鄙可同普扣通的靜垃力荷載也輸入，姻只是工睡況要選遠擇風荷舟載工況督；4)按凈層導的宣風荷載暢和用戶豪在構件輸布置的自風荷載財互相疊鼻加。7.悔地震海作用1）聚多個菠地震刪方向秩計算a)儀最多鞋可設檢置8肚個地卷震方關向；b)每毛個方向澆可考慮坊偶然質紅量偏心武；c)魂每個塊方向準可考急慮雙簡向地好震的何扭轉汁效應雜；d)道每個洗方向缸進行點剛度嚷比和寧剪重歲比等占驗算暫并做皮相應球的內嚷力調蠶整。2）3元種固有緊頻率求層解方法子空間參迭代法藏計算精厘度高，詳?shù)俣嚷渖月?。宣對于小滲型結構鄉(xiāng)豐，當計弦算振型謝較多、狐或需計爸算全部死結構振癢型時，接宜選擇孔該方法畜。對于騰普通結才構計算臟，建議憲采用該茄方法計提算。蘭索限斯(味La酸nc生zo夕s)隙方法皂速度秀快，待精度片稍低州。對市于一膠般的蕉結構膝計算賀，只嘩需求并解結具構的炊前幾晃十個戰(zhàn)振型舟，需盟計算彩振型鋒數(shù)遠篩小于蜂結構宮的總江自由南度數(shù)料、質滲點數(shù)丙，蘭屯索斯服方法飾的計喝算結根果與熊子空獎間迭鋪代法碧計算菌結果絮基本肅相同躬。李茲水向量其(R做it聽z)們直接昏法的況速度尼、精齒度介妨于前甩兩者盡之間慎。在一般柄的結構川設計中皆，三種稅計算方億法的計明算精度釣都能滿延足設計仇要求，俱對于特灶殊結構坦當采用喂一種方堪法求解瓦不收斂駝或不能左求解固個有頻率婚時，可突換另一劑種方法浮求解。8.吊種車荷載笛的計算1)備吊錢車軌攔道a)兩凳軌道可碰不在同蒼一高度道；b)冒兩軌拘道可翅不平市行；c)每拔條軌道牽的兩端耀點可不巧在同一間高度。2)綿荷良載作健用點a)與道柱自動咱求交；b)礦與梁蜻自動球求交魚。四、有碼關計算壇的原則1.宿模擬純施工闊和后量澆計輝算1)準筐確的模低擬施工敵計算程序對祝于模擬話施工的因求解方吼法，不光采用任興何近似博的方法新，而是四真正按海施工過沿程的狀明態(tài)進行怕模擬計搜算，荷年載和剛肯度兩個薦都在變顆化的求犧解，結邀果合理屑。2)后澆構件的計算在框剪嬸結構設鞭計中，向由于核展心筒剪撕力墻與指周圍柱直豎向變任形差異肯大，與劣兩者連恩接的梁鐵在計算沙上往往脾承載力綿不夠，柱設計上避可考慮省后澆施賭工?？删€設置墻患柱梁板軋的模擬韻施工號蠶實現(xiàn)后濤澆施工敬計算。2.域關于舍活荷幫載計軟算1)考慮臣活荷懷載不至利布障置按連掏續(xù)梁屢排序向考慮痛11鏈種布劫置情頂況（踩考慮疲求解域速度打和足到夠多撞的布松置包揚括不擇利情收況）尚，第祖1跨病和第啄11吸跨活桂載同繁時布掙置。2)考慮是墻柱店基礎鎖活荷利載折頃減處理毛方法俱：a)在盜總體信領息中可展選擇按丟表4.殿1.2份規(guī)定首折減。b)披其他明房屋興類別財時，砍每根游墻柱多的屬與性中拿可設釣置活茅荷載熊分項擇系數(shù)蜓，缺究省隨密總體彎信息蕉1.勵4，跨如墻他柱活刑載折切減為寬0.評9，貝則可俘設置鏈此墻舟柱活霜荷載撒分項爬系數(shù)購=1跡.4狀*0母.9魂=1渣.2肌6，梅通過監(jiān)荷載占組合喪考慮浙墻柱冶活荷孟載折費減。荷載規(guī)焰范4.稼1.2因中設計糟墻、柱爐和基礎間時的折免減系數(shù)晨：

1型)第1多(1)嶄項應按嚼表4.套1.2蠟規(guī)定校采用；嫌2)亦第1(孩2)～組7項花應采用股與其樓百面梁相漿同的折蚊減系數(shù)勵；

3癥)第8靈項對單蘇向板樓艇蓋應取慰0.5漂；敞對雙向租板樓蓋群和無梁兄樓蓋應艦取0.醫(yī)8；抵4布)第料9～1敵2項村應采用紐奉與所屬胃房屋類仁別相同告的折減降系數(shù)。3)考慮梁悠活荷載程折減處理方鋒法：每條梁含的屬性辟中可設窮置活荷悠載分項弟系數(shù)，蒙缺省隨聚總體信昆息1.談4，如紗梁活載月折減為姐0.9忍，則可瓜設置此授梁活荷銅載分項敘系數(shù)=赴1.4貪*0.第9=1頂.26茅，通過甘荷載組更合考慮饒梁活荷委載折減。荷載規(guī)錦范4.1乘.2中步設計樓榜面梁時亭的折減鑼系數(shù)：疼1)沾第1(悲1)項固當樓面墓梁從屬批面積超貧過25負㎡時蒼，應取娛0.9保；

2耽)第1嚼(2)秘～7烈項當樓走面梁從謙屬面積蛙超過5爬0㎡品時應取冰0.9臨；

3溫)第8竄項對裳單向板獨樓蓋的賢次梁和吹槽形板藝的縱肋功應取0篩.8；州對刪單向板聰樓蓋的火主梁應碗取0.枝6；穗對雙顫向板樓諷蓋的梁俗應取0韻.8木。4)談工業(yè)舅結構杜設計荷載規(guī)孟范附錄珠C中，煙對不同丘的工業(yè)偷建筑結續(xù)構提供帆了不同墊的活載投組合值介系數(shù)和稿準永久擋值系數(shù)廊，總體雅信息和綠構件的召屬性中盛可設置盒活荷載軋組合值縣系數(shù)和贊準永久鑼值系數(shù)中滿足工禽業(yè)結構厭設計的朵需要。3.多咽塔錯層結結構計彩算1)準置確計算掘風荷載失；2)神兩塔凳頂可秋有不群同的嚼小樓康；3)兩處塔可不濃等高；4)壓剛度果比、壤周期筑比，懼剛重漫比和嘴位移萌比等虜可按扁塔輸磨出；5)施董工圖可壯按AB銳塔輸出剃。4.上塞部結構票與地下蛇室聯(lián)合瘋分析及漿地下室序設計1)基礎懲回填周土對帥結構鎖的約祥束作燭用；2)地下陣室部堵分無穴風荷植載作抽用；3)結構主陣體高度環(huán)扣除了供帶側約坑束地下稻室部分思和小塔洗樓部分森；4)內力淘調整丈時帶饞側約跑束地急下室餓的上俗一層悅為底做層；5)剪力墻突底部加淚強區(qū)判百定時，碰帶側約俱束地下眠室的上否一層為窗首層；6)帶側約概束地下慌室柱長頁度系數(shù)吩自動計爺算為1.撿0。5.歸連梁拿的計棋算和油設計1)連學梁自動咱判定條馬件：兩融端為剪毫力墻，喜至少一議端墻軸陳線方向另與梁相語同（程斯序判斷透小于2枕5度）隨且跨高擦比小向于等棵于5；2)被虛柱泛打斷的濃連梁能梨自動判鳳定；3)繁超出仆自動某判定愛的范卡圍時盯，請準修改帶梁屬戰(zhàn)性中稍的設殲計類約型，委可指飯定連都梁或燒去掉內連梁曬指定莖；4)劣連梁慶的混錢凝土壟等級賺隨各犧層信挪息時吐，連浮梁隨俱墻的才各層緒信息展，連邁梁抗贊震等拔級隨系總信少息時舒，隨徑墻的協(xié)總信粘息；5)當尊考慮連汪梁剛度拐折減時遇，只在泄地震僻分析摟中考伶慮，不能白在靜力株和風荷蓬載分析許中折減騎連梁剛隙度，靜煮力和風遲荷作用撇下連梁痛是不能繩開裂和慌破壞的鵝，所以幟地震分徹析和靜草力或風仁分析的疤剛度是歌不同的令，若不股考慮這漲一點，愈墻內力靈計算結炸果偏小饑，框架車結果偏炊大。6.梁血剛度增幣大1)不是堪連梁峰；2)梁高和泰寬小于80床0m粉m；3)相鄰黎板的悶計算核單元會類型疫剛性灣板或濤膜單羽元，摩不是記殼單攜元、灘板單屆元或距三維飛元；4)當同總陣信息時省，兩邊略有板時寄，梁剛籍度乘以烤總信息棵中的“捉梁剛度謀增大系皺數(shù)”，浴一邊有沙板時，張梁剛度括乘以（1.粒0+總信虧息中蘭的梁飲剛度三增大咳系數(shù)/2），兩招邊無板露時，梁或剛度不化放大;5)在吃梁的設墳計屬性狹中可設極置“梁桿剛度增格大系數(shù)包”。7.特梁的忽計算簡長度1)當寫梁被分矩成兩段讓時，應剩按實際稍梁長計袍算跨高巡壽比；2)略自動猾計算思梁的角計算功長度霜：按形梁重偷力恒透載作鋪用下鉗的彎遵矩和挺所塔費墻柱窗計算獅實際牛長度踐。8.柱駝的計算房誠長度1）計沈算長度衡=柱長不度*計煙算長度項系數(shù)；2）程慎序會自炕動計算燙B邊和蹲H邊柱凍長度和變計算長假度系數(shù)拒，考慮肉單邊跨娘層柱情寬況；3）也單向宿計算毫取各設自方掌向的療計算布長度躬，雙蹦向計挑算時桌按按若彎矩糕比例刮取值丸；4)可旁選擇按鄰層或按訴梁柱約行束剛度拌比計算燒長度系腹數(shù)（高注層結構箱中，柱幟剛度較止大，按擱梁柱約愚束剛度雀比所求阻計算長嘉度系數(shù)嗚偏大）沃。9.鑒框支袖柱的血自動兩判定1）軋自動廚判斷碑原則號為直哨接托督墻的乎柱；2）塔對于營柱A課托梁緣瑞，梁御再托痕柱B展情況酷，程屈序判父斷柱卸A不遵是框晨支柱遮；3）當漢柱不直放接頂著奴墻時在本柱的設們計屬性占中可人母工設置局框支柱拜。10.金框支柱屆的軸力恐放大根據(jù)高費規(guī)第條憤和條規(guī)獻定，特爭一，一例，二級絨框支柱考由地震呆作用產聯(lián)生的軸淚力應分常別乘以紛增大系誼數(shù)1.慰8、1梁.5、形1.2熱，但計榆算軸壓肌比時可右不考慮槍該增大克系數(shù)。玩程序對瀉用戶指變定的框怒支柱按悅上述規(guī)盯定進行兄了調整膊。最大手軸力扇計算苦的軸伙壓比下大于