轉換結構分析模型的合理簡化及處理方式.ppt

1、邵宏，轉換結構分析模型的合理簡化和處理，1。轉換結構的特征和類型2。轉換結構的計算模型。傳遞結構的內(nèi)力調整和設計控制。轉換結構的補充分析、1.1。轉換結構的應力和變形特征表現(xiàn)為垂直力的不連續(xù)傳遞。在轉換層的上下兩層，水平力有突變。轉換層上下容易發(fā)生剛度突變。轉換層落地與非落地豎向構件豎向形狀差異較大，導致轉換層上部結構在恒載作用下彎矩和剪力突變，容易超限。變形復雜，傳力不明確，特別是在復雜的轉換層結構中，如厚板轉換層、超大梁轉換層、箱梁轉換層等。轉換層的剛度和質量集中，導致地震效應突然增大。由于轉換層跨度大，應考慮豎向地震作用。嚴格的設計。轉換層的分析不能簡化。如果轉換梁的軸向變形不能忽略，就

2、不能采用剛性樓板的假設。轉換層構件容易發(fā)生突然的剪力變化，有時這種剪力集中現(xiàn)象需要通過二次補充計算來發(fā)現(xiàn)。1.2 .轉換結構類型、屬于標準桿系有限元分析模型，不需要簡化。注：定義轉移梁。梁支撐柱轉換。這種轉換可以使用桿系的經(jīng)典有限元分析，而不需要特殊的模型簡化?？蚣苤渭袅Y構：最廣泛使用的形式。變形特征轉換梁和框架支撐墻的變形在界面上協(xié)調。轉換梁的受力特性復雜，其軸力不容忽視。分析要點轉換梁的精確分析取決于與上部剪力墻變形相協(xié)調的節(jié)點數(shù)?？蚣苤?、托梁、轉換層上部剪力墻需要加固的區(qū)域、墻梁的變形協(xié)調節(jié)點、剪力集中點引起剪力突變。在框架柱側和洞口側的梁截面上，厚板轉換層結構：很少使用，在抗震方

3、面具有不利變形的特點。厚板上部的結構變形通過厚板的面外變形傳遞到下部結構。由于上下結構不完全對應，厚板的面外變形和傳力方式特別復雜。受力特點：厚板自重大，地震效應大，抗震能力差。厚板會受到嚴重的剪切，因此有必要檢查厚板的沖壓。分析的要點包括厚板上部結構的軸線和厚板下部結構的軸線，使得厚板層中有更多的房間。此時，可以在房間周圍使用虛擬梁來定義真實的板厚度，并且在分析中應該考慮“彈性板3”。對于較大的房間，它們應該被細分成幾個小房間，以協(xié)助厚板的單元劃分。厚板計算的精度取決于厚板單元的類型和單元劃分的合理性。超大梁轉換結構：變形特征轉換梁占據(jù)整個樓層的高度，上下樓層作為側向支撐。轉換梁與框架支撐墻

4、在界面上的變形協(xié)調。轉換梁的受力特性復雜，其軸力不容忽視。然而，兩個樓層的橫向樓層對主梁有很強的約束，因此主梁的軸向變形很小。這是一個有利因素。分析要點轉換梁的精確分析取決于與上部剪力墻變形相協(xié)調的節(jié)點數(shù)。以及大梁與兩層小梁之間的協(xié)調關系。轉換梁占據(jù)一層，有時在梁的中間有一個小孔，兩層，桁架轉換結構：變形特點桁架與上下結構桿件相連，采用如果結構中使用了大量的梁支撐柱，則該結構也應定義為“復雜高層建筑”和“轉換層結構”。支撐柱梁應根據(jù)框架支撐梁的設計和結構進行控制。當轉換層位于3層或3層以上時，框架柱的抗震等級應提高一個等級，因此在特殊構件的定義中，與支撐柱梁相連的柱應定義為框架柱。梁與柱之間的

5、傳力是通過梁與柱的協(xié)同變形來實現(xiàn)的，柱的軸力由梁的剪力來平衡。因此，可以通過梁的剪力或柱的軸力來確定上部柱的集中力。梁柱位移的協(xié)調點也是柱軸力和梁剪力的平衡點。上柱內(nèi)力小，而上柱內(nèi)力小?？蛑Ъ袅Y構的計算模型為10.2.10，轉換層上部的豎向抗側力構件(墻、柱)應直接落在轉換層主體結構上。當結構豎向布置復雜，框架支撐主梁支撐剪力墻和轉換次梁及其上部剪力墻時，應進行應力分析，按應力驗算配筋，并加強配筋的構造措施。對于帶框支剪力墻的B級高層建筑結構轉換層，不宜采用框支主次梁方案?？蛑Ъ袅Y構應采用墻單元(殼單元)模型，如SATWE、PMSAP等。請注意，“殼單元的最大邊長”參數(shù)應盡可能小。這是

6、因為轉換梁與上部剪力墻之間的協(xié)調點較多，變形協(xié)調更合理。轉換梁應考慮軸向變形的影響，因此在轉換梁計算軸向力之前應考慮彈性樓板。轉換層彈性樓板的定義為了與上部剪力墻協(xié)調，托梁分為4段，共5個協(xié)調節(jié)點。厚板轉換結構計算模型，高規(guī)范第10.2.1條，可采用非抗震設計和6度抗震設計；厚板可用于7度和8度抗震設計的地下室轉換構件。目前，對于厚板轉換層結構沒有很好的分析方法，應盡量避免。從厚板上部結構的軸線和厚板下部結構的軸線來看，厚板層產(chǎn)生的房間較多。此時，可以在房間周圍使用虛擬梁來定義真實的板厚度，并在分析中考慮“彈性板3”。厚板計算的精度取決于厚板單元的類型(塊單元、中板單元等)。)和元素劃分的合理

7、性。使用SATWE時應注意：對于較大的房間，應將其分成幾個小房間，以輔助厚板單元的劃分。當使用PMSAP時，因為它具有劃分樓層單元的功能，所以可以在分析中劃分樓層單元。必須考慮厚板的沖壓檢查。一樓平面、厚板轉換層實際工程、二樓厚板轉換層平面、虛梁定義、標準層平面、四塔、厚板單元劃分、厚板自重引起的轉換層地震作用突變、2.4。超大梁轉換結構的計算模型，一般這種超大梁占用一層樓高，很難將分析模型與構件的配筋模型統(tǒng)一起來，所以采用兩次分析來解決不同計算模型的問題。模型1:梁占據(jù)的樓層仍作為一個樓層輸入，梁被定義為剪力墻。此時，可以正確分析整個結構和部件的內(nèi)力。除了梁的加固(由剪力墻輸入)不能使用外，

8、其他構件的加固可作為參考。模型2:將主梁作為一層輸入，即兩層合并為一層，將主梁定義為梁，高度為兩層之和。該計算模型僅用于調查和計算大型托梁的應力和配筋，其他構件和結構的整體分析結果可以當斜腹桿的連接相對簡單時，如只與上下節(jié)點連接，用SATWE和TAT計算沒有問題。如果連接復雜，則需要簡化SATWE和TAT的計算。復雜連接的轉換結構可以用SPASCAD建模，用PMSAP計算。桁架轉換在高層鋼結構中很常見，其中中心支撐對剛度貢獻很大，但會引起結構內(nèi)力的突變。因此，偏心支撐和耗能梁被廣泛用于改善結構的延性。、耗能梁、偏心支撐、3.1。轉換結構內(nèi)力調整，高規(guī)范第10.2.6條弱層地震剪力放大，帶轉換層

9、的高層建筑結構，弱層地震剪力按高規(guī)范第5.1.14條增加1.15倍。轉換層應該被強制為弱層。樓層最小地震剪力系數(shù)控制高規(guī)范第3.3.13條規(guī)定，在計算水平地震作用時，地震作用特征值對應的結構各層剪力應滿足表3.3.13的要求?？蚣苤鶓纯拐鹨?guī)范第6.2.13條規(guī)定的0.2Qo進行調整。任何框架部分的地震剪力不應小于結構底部總地震剪力的20%和框架-剪力結構分析的框架部分每層最大地震剪力的1.5倍。地震作用下框架柱的內(nèi)力調整，高規(guī)范10.2.7規(guī)定：1)當柱數(shù)不超過10根時，當框架分支層為12根時，每層每根柱的剪力至少應為基礎剪力的2%；2)當框架分支層為3層或3層以上時，每層中每根柱的剪力至少

10、為基礎剪力的3%。3)當框架柱數(shù)量超過10個時，當框架支撐層為12層時，每個框架柱承受的剪力之和應取基礎剪力的20%；4)當框架支撐層為3層或更多層時，每個框架支柱承受的剪力之和應為基礎剪力的30%。調整框架柱的剪力后，框架柱的彎矩和柱端梁的剪力和彎矩也應相應調整。根據(jù)高規(guī)范4.9.2和10.2.12的規(guī)定，當框架柱承受特殊的一級、一級和二級抗震時，地震作用產(chǎn)生的軸力分別乘以1.8、1.5和1.2的增長系數(shù)。然而，在計算軸向壓縮比時，不考慮增加系數(shù)。組合設計中的內(nèi)力調整梁設計剪力調整轉換梁設計剪力調整柱設計內(nèi)力調整框架支柱設計剪力調整剪力墻設計內(nèi)力調整框架支柱的剪力調整如何將框架支柱從標準剪力

11、調整到設計剪力？從標準內(nèi)力到設計內(nèi)力，框架柱需要經(jīng)過以下步驟：(1)薄弱層1.15的調整(轉換層應強制為薄弱層)；(2)計算地層的剪力，計算需要調整2%、3%、20%和30%的放大系數(shù)；(3)雙向地震組合的內(nèi)力放大(一般轉換層結構的選擇較多)；注：程序是先做“雙向地震組合(3)”再做“樓層剪力調整(2)”，順序不同，結果也不同。(4)設計內(nèi)力放大：各層框架柱采用相同的設計剪力放大系數(shù)：特殊1級、1級、2級和3級的設計剪力放大系數(shù)分別為3.024、2.1、1.5和1.265。特殊1級、1級、2級、3級的設計彎矩調整系數(shù)與普通柱一樣進行調整，轉換梁的內(nèi)力進行調整，支撐框架支撐，從標準內(nèi)力到設計內(nèi)力

12、，框架支撐梁需要經(jīng)過以下步驟：(1)弱層1.15的調整(轉換層應強制為弱層)；(2)雙向地震組合的內(nèi)力放大(一般轉換層結構的選擇較多)；(3)地震內(nèi)力無條件放大。為188號托梁的位置、托梁與上部剪力墻的協(xié)調點、托梁上部墻體的單元劃分、外部因素：(1)荷載是否過大；(2)結構剛度是否局部較??；(3)抗震設防烈度與結構設計是否存在矛盾。內(nèi)部因素：(1)殼單元和桿單元之間的位移協(xié)調是否會帶來應力集中；(2)桿件相對較短，是否會導致剛度過大甚至引起荷載；(3)單元劃分是否不合理。因此，我們可以看到轉換層結構的復雜性。因此，我們建議使用幾種不同模型的軟件評審，如PMSAP、FEQ等。梁截面抗剪承載力：b

13、*h=0.8*1.8，C400 0.15 fcbho=0.15 * 19100 * 0.8 *(1.8-0.0425)/0.85=4739 kN遠不能滿足11725kN的設計剪力，需增加截面、提高強度或采用其他方法。3.2 .對于轉換結構的設計控制，基本要求規(guī)定：4.2.2-1和表4.2.21為甲、乙兩級的最大適用高度；第10.2.2條8度不應超過3層；7度不應超過5層；第10.1.2條9度抗震設計不應采用帶轉換層的結構；根據(jù)表4.8.2和表4.8.3正確填寫結構構件的抗震等級；第10.2.3條，底層帶轉換層的高層建筑結構布置的有關規(guī)定。設計調整的薄弱層。水平轉換組件。垂直轉換構件的框架支柱。

14、轉換層剛度規(guī)定的位移比、周期比。轉換層上部結構和下部結構的橫向剛度比。剪力墻底部加強件高規(guī)范第10.2.4條，剪力墻底部加強件的高度可取框架支撐層加框架支撐層以上兩層高度和墻肢總高度的1/8的較大值?？拐鸬燃壆斵D換層位于三層或三層以上時，位于底部加強部位的框架柱和剪力墻的抗震等級應按照表4.8.2和表4.8.3的規(guī)定提高一個等級，但已經(jīng)是一個特殊等級。由連梁的豎向變形差異引起的超限剪力，為什么連梁上部的框架梁容易抗剪超限？連梁地震內(nèi)力放大：(1)薄弱層調整1.15(轉換層應強制為薄弱層)；(2)雙向地震組合的內(nèi)力放大(一般轉換層結構的選擇較多)。連梁設計內(nèi)力放大：連梁的設計剪力調整系數(shù)與普通梁相同。對于特殊的1級、1級、2級和3級，放大系數(shù)分別為1.3、1.3、1.2和1.1，與以前的托梁相似。連梁的抗剪承載力超過極限，豎向荷載引起的豎向變形差產(chǎn)生的剪力占很大比例。這是超出限制的主要原因之一。恒載產(chǎn)生的剪力：316千牛頓地震產(chǎn)生的剪力；254kN地震引起的剪力調整也是超限的主