YJK軟件的優(yōu)化設(shè)計

YJK軟件的優(yōu)化設(shè)計YJK軟件的優(yōu)化設(shè)計/YJK軟件的優(yōu)化設(shè)計一、當(dāng)前軟件(PKPM)主要問題?1、計算模型落后甚至不正確的若干方面?2、采用的算法不完全滿足規(guī)范要求的若干方面?3、采用的過于簡化的計算模型的若干方面?4、設(shè)計觀念已經(jīng)落后的若干方面?5、計算模型粗放忽略了結(jié)構(gòu)有利要素的若干方面?6、涉與優(yōu)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺失的若干方面?7、不開放接口的封閉觀念1、計算模型落后甚至不正確的若干方面?（1）基礎(chǔ)筏板、樁筏或樁承臺有限元計算常給出配筋異常大的結(jié)果?（2）樓板按照單房間的導(dǎo)致支座鋼筋偏大；?（3）基礎(chǔ)沖切計算流程錯誤導(dǎo)致筏板承臺厚度過大；?（4）承臺獨(dú)基與地基梁的重復(fù)計算造成重復(fù)布置2、采用的算法不完全滿足規(guī)范要求的若干方面?（1）剪力墻邊緣構(gòu)件配筋的單肢配筋方式配筋過大或不夠；?（2）柱剪跨比按簡化計算方法常導(dǎo)致短柱過多超限過多；?（3）型鋼混凝土柱的配筋按不同規(guī)程才可優(yōu)化3、采用的過于簡化的計算模型的若干方面?（1）對彈性時程分析結(jié)果只能作全樓統(tǒng)一的地震作用放大；?（2）對活荷載的折減系數(shù)、重力荷載代表值系數(shù)只能設(shè)置全樓統(tǒng)一的數(shù)值；?（3）施工模擬計算不能勝任目前多種工程需要；?（4）轉(zhuǎn)換梁按照梁桿件計算模型導(dǎo)致易發(fā)生抗剪抗彎超限；?（5）地下室外墻的計算模型不合理導(dǎo)致地下室外墻過大的配筋設(shè)計；?（6）基礎(chǔ)考慮上部樓層剛度的計算不全面；4、設(shè)計觀念已經(jīng)落后的若干方面?認(rèn)為梁設(shè)計時考慮樓板的殼元計算減少梁的配筋偏于不安全5、計算模型粗放忽略了結(jié)構(gòu)有利要素的若干方面?（1）地下1層以下地下室的不需按抗震設(shè)計；?（2）梁配筋計算沒有考慮支承梁的柱的寬度影響；?（3）應(yīng)正確區(qū)分框架梁與非框架梁；6、涉與優(yōu)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺失的若干方面?（1）基礎(chǔ)承載力驗算；?（2）基礎(chǔ)沖切計算；?（3）柱對筏板的沖跨比計算；?（4）柱剪跨比；?（5）防水板和樁的抗浮計算二、YJK軟件的優(yōu)化設(shè)計1、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的優(yōu)化空間很大?YJK軟件依靠先進(jìn)的技術(shù)和對規(guī)范全面的把握，可以明顯改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)合理性，節(jié)約材料。?設(shè)計階段實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)成本（鋼筋和混凝土材料用量）的顯著優(yōu)化，應(yīng)成為當(dāng)前甲方和房地產(chǎn)商重視的措施2、以技術(shù)進(jìn)步帶動設(shè)計優(yōu)化?開發(fā)更先進(jìn)的計算方法?全面的貫徹規(guī)范?糾正目前軟件中大量不合理處理環(huán)節(jié)，從而發(fā)揮結(jié)構(gòu)應(yīng)有的能力和潛力?突出關(guān)鍵環(huán)節(jié)，避免人為的失誤造成浪費(fèi)3、上部結(jié)構(gòu)整體計算方面的優(yōu)化改進(jìn)措施（1）、根據(jù)彈性時程分析結(jié)果可分層地震作用放大（2）、模擬施工加載次序的樓層自動連續(xù)和指定任意構(gòu)件施工次序（3）、活荷載的折減系數(shù)、重力荷載代表值系數(shù)可按構(gòu)件分別設(shè)定4、根據(jù)彈性時程分析結(jié)果可分層地震作用放大?彈性時程分析的作用是找出和反應(yīng)譜法的各層差距，給出X、Y兩個方向的各層不同的放大系數(shù)。將各層放大系數(shù)導(dǎo)入反應(yīng)譜計算進(jìn)行設(shè)計。?但是傳統(tǒng)軟件對于地震作用的放大僅僅設(shè)置了一個全樓統(tǒng)一的地震作用放大系數(shù)，這個放大系數(shù)只能從彈性時程分析的X、Y兩個方向的各層放大系數(shù)中選擇最大的數(shù)值來輸入?這種處理比規(guī)范要求明顯偏大。5、JK給出地震放大系數(shù)參考值–計算結(jié)果的選?。寒?dāng)取三組加速度時程曲線輸入時，計算結(jié)果宜取時程法的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值；當(dāng)取七組與七組以上的時程曲線時，計算結(jié)果可取時程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值。–軟件根據(jù)兩種算法的層剪力、層間位移角比值確定全樓地震放大系數(shù)（如只有個別樓層比值偏大，可通過增加薄弱層與調(diào)整薄弱層放大系數(shù)實現(xiàn)），用戶可參考該系數(shù)調(diào)整振型分解反應(yīng)譜法計算的內(nèi)力。6、指定任意構(gòu)件施工次序?規(guī)范條文：《高規(guī)》5.1.8高層建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)行重力荷載作用效應(yīng)分析時，柱、墻、斜撐等構(gòu)件的軸向變形宜采用適當(dāng)?shù)挠嬎隳Ｐ涂紤]施工過程的影響；復(fù)雜高層建筑與房屋高度大于150m的其他高層建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮施工過程的影響。?合理確定施工次序不僅符合實際要求，而且減少構(gòu)件的計算受力7、模擬施工加載次序可自動確定?對一些傳力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、采用廣義層方式建立的多塔結(jié)構(gòu)的相關(guān)部位，施工加載次序可自動生成。?避免人工未能修改施工次序造成計算異常?對于廣義層多塔的情況，程序會自動按各塔同時向上施工的原則設(shè)定各層的施工次序?對于被設(shè)置為轉(zhuǎn)換層、或者該層中設(shè)置了轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換柱、水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的樓層，程序默認(rèn)與其上兩層同時加載（3層1個施工次序意味著3層共同受力，可使轉(zhuǎn)換層相應(yīng)構(gòu)件受力減少）?對于存在梁托柱、梁托斜桿情況的樓層，程序默認(rèn)與其上一層同時加載（梁托柱連續(xù)2層的施工次序可使托柱梁的受力減少）?如果伸臂桁架按照樓層施工將使它受力太大，一般都必須調(diào)整它的施工次序8、活荷載的折減系數(shù)、重力荷載代表值系數(shù)可按構(gòu)件分別設(shè)定?以前僅考慮考慮樓層的折減系數(shù)、重力荷載代表值時的活荷折減系數(shù)（地震活荷組合系數(shù)）為全樓統(tǒng)一值?計算前處理增加“活荷折減”菜單，可按單個構(gòu)件設(shè)定不同的值，可按自然層分別對梁、柱、墻、斜桿的某一桿件設(shè)置?從而適應(yīng)了共存于同一結(jié)構(gòu)的多種類型的活荷載的不同折減或組合，并可避免梁考慮面積和柱墻考慮樓層的重復(fù)折減?柱墻折減和梁考慮從屬面積的折減都放到計算參數(shù)中設(shè)置9、柱的設(shè)計優(yōu)化（1）、提供柱剪跨比的通用計算方法?柱的剪跨比是柱設(shè)計中的重要指標(biāo)，規(guī)范對剪跨比小于2或小于1.5的柱判斷為短柱，對短柱的要求比一般柱嚴(yán)格得多。?規(guī)范對柱的剪跨比計算規(guī)定的通用計算方法是M/（Vh0）；簡化計算方法為Hn/（2h0），但規(guī)定簡化計算方法只能用在“框架結(jié)構(gòu)”中，且柱的反彎點(diǎn)在柱層高范圍內(nèi)時。?現(xiàn)軟件只提供柱剪跨比的簡化算法，首先這種應(yīng)用超出了“框架結(jié)構(gòu)”的范圍，特別是大量按照通用算法算的柱的剪跨比并不屬于短柱的結(jié)構(gòu)，按照簡化算法卻屬于短柱。這樣的結(jié)果常導(dǎo)致在高層建筑中出現(xiàn)大批超限的柱，其實按照規(guī)范的通用算法它們中的大部分并不超限，這種粗略算法的結(jié)果只能通過加大柱截面尺寸來解決，造成完全不必要的浪費(fèi)。?對鋼筋混凝土柱提供剪跨比的通用計算方法M/（Vh0），可有效避免簡化算法時大量柱超限的不正?，F(xiàn)象。λc柱剪跨比，非簡化方法計算時輸出對應(yīng)的設(shè)計內(nèi)力。軟件設(shè)置了專門的剪跨比簡圖按照通用算法計算柱的剪跨比：大多數(shù)短柱變?yōu)榉嵌讨?；從超限?9根變?yōu)闆]有超限柱；箍筋計算量減少7%。?舊的算法導(dǎo)致大量超限柱?舊的算法造成材料的浪費(fèi)（2）、型鋼混凝土構(gòu)件可按不同規(guī)程計算?設(shè)計型鋼混凝土柱時可采用目前發(fā)布的兩種規(guī)程：《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ138-2001)和《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(YB9082-2006)。?截面配筋設(shè)計時，前者只考慮本方向工型鋼，忽略另一方向工字鋼，后者則每個方向都考慮全部工型鋼作用。?因此使用《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(YB9082-2006)?？梢暂^大幅度的減少型鋼混凝土柱的配筋量。?傳統(tǒng)軟件只能按照前者的規(guī)程計算，沒有按照后者規(guī)程計算的功能10、梁的設(shè)計優(yōu)化（1）、矩形混凝土梁考慮樓板翼緣作用按T形截面配筋（參數(shù)輸入—構(gòu)件設(shè)計信息）考慮樓板作為梁的翼緣后，梁的跨中配筋量有效減少。（2）、梁端配筋考慮柱寬（參數(shù)輸入—構(gòu)件設(shè)計信息—梁端內(nèi)力取值位置：1）一般可減少梁上鋼筋15%以上，比設(shè)置梁剛域方式更有效（3）、與剪力墻垂直相連的梁可按非框架梁設(shè)計（參數(shù)輸入—計算控制信息—與剪力墻相連的梁按框架梁設(shè)計，不打勾即按非框架梁）按框架梁設(shè)計時抗震等級是x級;按非框架梁設(shè)計時為非抗震（4）、計算梁時應(yīng)考慮較厚樓板的面外協(xié)同作用（如地下室頂板）使用彈性板6時應(yīng)采用的參數(shù)設(shè)置（參數(shù)輸入—計算控制信息）：a、板元細(xì)分最大控制長度：1b、梁與彈性板變性協(xié)調(diào)（5）、轉(zhuǎn)換梁常見超限問題應(yīng)對?轉(zhuǎn)換梁本身容易抗彎抗剪超限?轉(zhuǎn)換梁上承托的剪力墻容易抗剪超限轉(zhuǎn)換梁自動按殼單元計算?傳統(tǒng)軟件處理轉(zhuǎn)換梁模型的方法缺陷：用梁單元計算轉(zhuǎn)換梁，不能真實反映轉(zhuǎn)換梁的剛度。–實際情況：剪力墻的下邊緣與轉(zhuǎn)換大梁的上表面變形協(xié)調(diào)；–計算模型：剪力墻的下邊緣與轉(zhuǎn)換大梁的中性軸變形協(xié)調(diào)；于是計算模型中的轉(zhuǎn)換大梁的上表面在荷載作用下將會與剪力墻脫開，失去本應(yīng)存在的變形協(xié)調(diào)性。處理方法：托墻梁剛度放大系數(shù)?YJK軟件處理轉(zhuǎn)換梁模型的方法采用殼元模型計算，自動進(jìn)行單元劃分，使細(xì)分的單元和上部承托的剪力墻單元保持協(xié)調(diào)。轉(zhuǎn)換梁彎矩對比：YJK與ANSYS相同；SATWE的跨中彎矩比YJK大將近一倍；YJK支座彎矩比SATWE大，但可考慮支座寬度的影響，實配負(fù)筋不大轉(zhuǎn)換梁剪力對比：YJK、ANSYS、SATWE相差不大轉(zhuǎn)換梁頂部、底部、箍筋計算用量對比：YJK可使轉(zhuǎn)換梁底部配筋明顯減少11、剪力墻設(shè)計優(yōu)化（1）、自動按照組合墻配筋（參數(shù)設(shè)置—墻柱配筋設(shè)計考慮端柱；墻柱配筋設(shè)計考慮翼緣墻，每端翼緣不大于腹板面積的一半，不大于4倍翼緣墻厚）?剪力墻配筋按照考慮翼緣、考慮邊框柱的組合截面?對型鋼、型鋼混凝土柱剪力墻按照組合截面配筋?剪力墻組合軸壓比計算?按照組合截面計算剪力墻穩(wěn)定性?剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計?剪力墻是多個墻肢相連組合工作的，《抗規(guī)》6.2.13條和《砼規(guī)》9.4.3條都指出：抗震墻應(yīng)計入腹板和翼墻共同工作、剪力墻承載力計算中可考慮翼緣等。說明規(guī)范要求按照墻肢相連的組合截面計算。?但是現(xiàn)軟件計算剪力墻的配筋時是按照每個單肢墻的一字墻分別計算，然后把相交各墻肢的配筋結(jié)果疊加作為邊緣構(gòu)件配筋，雖然這種配筋方式編程簡單，但是一方面多數(shù)情況下配筋結(jié)果偏大，另一方面正如許多權(quán)威專家多次指出的：有時配筋不夠不安全。?特別對于帶邊框柱剪力墻，現(xiàn)軟件是將柱配筋和與柱相連的墻肢配筋相加作為邊緣構(gòu)件配筋，常導(dǎo)致配筋大得排布不下，這完全是計算模型不合理導(dǎo)致的錯誤結(jié)果。以前設(shè)計方法：墻和邊框柱配筋分別輸出,邊緣構(gòu)件取二者之和組合墻計算：沒有邊框柱單獨(dú)的配筋,邊緣構(gòu)件取墻的配筋按組合墻計算的邊框柱配筋大大減少（2）、按組合墻計算剪力墻的軸壓比(每肢翼緣不大于6倍翼緣墻厚)?計算每一段剪力墻軸壓比時，結(jié)合相鄰墻肢適當(dāng)范圍的軸力組合計算?有效避免相鄰墻段軸壓比差距過大的情況?墻穩(wěn)定計算時準(zhǔn)確考慮組合墻狀況，可隨時查看每一墻肢的單墻肢和整體穩(wěn)定計算書（3）、對短墻肢自動單元加密計算（參數(shù)輸入-計算控制信息：短墻肢自動加密）?對于水平向只劃分了1個單元的較短墻肢，自動增加到2個單元，以避免短墻肢計算異常。短墻肢自動加密避免內(nèi)力異常大：不勾選“短墻肢自動加密”時短墻肢的單元劃分結(jié)果，一片墻劃分為一個單元；勾選“短墻肢自動加密”時短墻肢的單元劃分結(jié)果，一片墻劃分為兩個單元。（4）、墻水平分布筋參與邊緣構(gòu)件的配箍（一般可減少邊緣構(gòu)件箍筋用量的20%）?《高規(guī)》第7．2．15明確提出約束邊緣構(gòu)件可以考慮墻水平分布筋：?箍筋體積配箍率，可計入箍筋、拉筋以與符合構(gòu)造要求的水平分布鋼筋，計入的水平分布鋼筋的體積配箍率不應(yīng)大于總體積配箍率的30%?約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件均可以考慮墻水平分布筋?要求保證至少每隔一個是采用封閉箍筋，也就是說即使墻身間距和邊緣構(gòu)件箍筋間距相同，也只是每隔一個用墻水平筋替代部分箍筋?繪圖設(shè)置：約束邊緣構(gòu)件箍筋計入墻水平分布筋（否）；構(gòu)造邊緣構(gòu)件箍筋計入墻水平分布筋（否）（5）、解決連梁的兩個關(guān)鍵問題?墻上開洞方式和普通梁輸入方式，在跨高比較小時，計算結(jié)果差距較大；且按普通梁方式輸入有時并不合理；對“普通梁方式”輸入的連梁，程序?qū)⒖绺弑容^小的梁自動劃分單元并按照“殼元”計算。這種處理方式保證了兩種輸入方式計算結(jié)果的一致性。（參數(shù)輸入—計算控制信息—連梁按墻元計算控制跨高比：4）?連梁超限?規(guī)范條文：–按照分縫連梁設(shè)計?《抗震規(guī)范》6.4.7跨高比較小的高連梁，可設(shè)水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其它加強(qiáng)受剪承載力的構(gòu)造。?作用：減小抗彎剛度與受力，有效避免連梁超筋或減少配筋。–按照配置斜向交叉鋼筋的方式計算連梁鋼筋?《混凝土規(guī)范》11.7.10對于一、二級抗震等級的連梁，當(dāng)跨高比不大于2.5時，除普通箍筋外，宜另配置斜向交叉鋼筋。?作用：這種配筋方式較普通方式提高了連梁的抗剪能力，從而有效的減少超筋現(xiàn)象。?軟件處理：–在“特殊梁”、“特殊墻”中定義“連梁縫數(shù)”，將某些連梁設(shè)置成分縫連梁。?雙連梁或多連梁的處理方式可以有效的減少超筋現(xiàn)象。?軟件處理：—在“特殊梁”、“特殊墻”中定義“交叉配筋”、“斜撐配筋”?配交叉鋼筋是減少連梁抗剪超限的有效措施配置交叉鋼筋有效的減少了超筋現(xiàn)象。12、樓板設(shè)計優(yōu)化（1)、全層樓板有限元連續(xù)算法減少板支座鋼筋?設(shè)置了“有限元方法”選項，勾選此項程序?qū)讶珜拥乃袠前灏鍓K都按照有限元算法計算。?有限元算法是樓板的準(zhǔn)確算法，由于本程序具有較強(qiáng)的有限元計算分析能力基礎(chǔ)，對樓板也提供了這種算法。?有限元算法計算時保持相鄰樓板計算協(xié)調(diào)，因此能準(zhǔn)確計算相鄰板塊不等跨、不同荷載、不同板厚的影響；還可考慮斜板等情況。?對樓板采用分塊計算，速度快、容量不受限有限元法計算后可給出板內(nèi)力等值線圖YJK按照連續(xù)板有限元法考慮不同板跨之間的平衡計算，經(jīng)濟(jì)合理(2)、無梁樓蓋的優(yōu)化設(shè)計計算與柱上、跨中板帶的配筋(3)、現(xiàn)澆空心板的優(yōu)化設(shè)計計算小結(jié)?在大多數(shù)最容易、最常見的超限環(huán)節(jié)給出了相應(yīng)的解決方案?所有優(yōu)化環(huán)節(jié)具有充分的理論依據(jù)、規(guī)范依據(jù)，為設(shè)計院總工認(rèn)同，收到普遍歡迎?體系完整、措施得力綜合這些措施的一般節(jié)材效果?基礎(chǔ)與地下室鋼筋：5%?柱鋼筋：5%?梁鋼筋：5%?樓板鋼筋：5%?剪力墻鋼筋：3%?全樓混凝土：3%某優(yōu)化項目?以前算出48kg/平米，甲方希望控制主要構(gòu)件含鋼量在40kg/平米優(yōu)化措施?地下室頂板優(yōu)化方案：地下室頂板定義為彈性板3?地下室外墻優(yōu)化方案：有限元計算剪力墻面外荷載?梁構(gòu)件的優(yōu)化方案：按考慮翼緣的T型梁配筋、考慮柱支座寬度影響、剪力墻面外相連的梁按照非框架梁設(shè)計配筋?剪力墻優(yōu)化方案：組合墻方式計算配筋和軸壓比。?板優(yōu)化方案：按全樓有限元法計算某項目優(yōu)化設(shè)計YJK結(jié)構(gòu)軟件的優(yōu)化措施1、基礎(chǔ)筏板的優(yōu)化措施：1）筏板采用有限元計算的結(jié)果。?單元的均勻劃分，避免了應(yīng)力集中。2）在基礎(chǔ)計算的時候考慮上部結(jié)構(gòu)的剛度。?一般上部剛度考慮3層，在前面計算的時候勾選生成傳給基礎(chǔ)的剛度樓層數(shù)填寫3層。因為考慮3層上部剛度和考慮全樓的相差不大。同時也可以考慮深梁的作用，一般考慮5-10米深梁的作用?？紤]上部剛度，也同時可以考慮深梁的原因：上部剛度的凝聚在墻的兩端。中間部分是沒有考慮剛度的。所以墻中間部分的剛度可以通過深梁來慮。3）如果有后澆帶，軟件可以考慮后澆帶在計算中的作用。?后澆帶的考慮可以有效降低后澆帶兩側(cè)的彎矩。隨著加荷比例的增加彎矩越來越小。4）考慮水浮力的計算。5）柱底峰值彎矩考慮柱寬折減。6）上部門洞墻線不打斷。7）在基礎(chǔ)施工圖中還可以劃分板區(qū)、區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)，兩種鋼筋直徑交錯布置以與修改通長筋的比例。2、地下室頂板的優(yōu)化1）地下室頂板設(shè)置為彈性板6。2）考慮梁板協(xié)調(diào)。3、地下室外墻的優(yōu)化1）地下室外墻的抗剪與施工縫驗算，按照全長設(shè)計。2）有限元計算可以計算剪