復(fù)雜結(jié)構(gòu)分析指南2

1、復(fù)雜結(jié)構(gòu)分析指南例說例說PMSAPPMSAP 編寫：黃吉鋒中國建筑科學(xué)研究院軟件所（第二部分）目錄 5.剪力墻和連梁的準確分析和設(shè)計 6.錯層墻和山墻的分析和設(shè)計 7.面外斜墻和異型墻的分析和設(shè)計 5.剪力墻和連梁的準確分析 剪力墻和連梁的準確分析 剪力墻和連梁是構(gòu)建結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的重要構(gòu)件，對其進行正確的模擬和分析， 至關(guān)重要。 PMSAP可以對剪力墻和連梁提供自動化的有限元精細分析和相應(yīng)的設(shè)計 只須指定剪力墻細分尺寸，即可完成不同精度等級的結(jié)構(gòu)分析剪力墻和連梁的準確分析通過兩個尺寸的設(shè)置，產(chǎn)生不同精度的結(jié)果工程例:某10層剪力墻結(jié)構(gòu)2米的細分網(wǎng)格圖:9min cost1米的細分網(wǎng)格圖:15

2、min cost0.5米的細分網(wǎng)格圖: 26min cost對連梁而言，通常的2米網(wǎng)格顯得粗糙，難以準確模擬復(fù)雜變形若整個結(jié)構(gòu)均采用細網(wǎng)格，對大型結(jié)構(gòu)，可能花費太多時間PMSAP采用了連梁局部細分的方案，既保證了高效率，又重點考慮了連梁的正確分析。梁墻之間的協(xié)調(diào)性采用了廣義協(xié)調(diào)技術(shù)。局部細分的連梁測試算例1：某30層框筒結(jié)構(gòu) 不同網(wǎng)格尺寸下結(jié)構(gòu)的周期T1,T2,T3、地震力E-VX、地震位移E-DX,E-DDX、風(fēng)位移W-DX,W-DDX的比較 T1T2T3E-VXE-DXE-DDXW-DXW-DDX22.8662.8641.3581.66%55.221/141138.531/215812.8

3、812.8801.4501.64%55.721/140438.901/21430.52.9542.9521.4881.63%58.061/135440.851/20420.33.0513.0461.5071.62%61.271/128743.531/1913不同網(wǎng)格尺寸下結(jié)構(gòu)的首層墻梁地震內(nèi)力Q1,M1,N1及10層墻梁地震內(nèi)力Q10,M10,N10的比較 Q1M1N1Q10M10N1029056774.953940401839442-187528279-2330.5827363-255539227-3530.3834303-319560200-440算例測試結(jié)論：1. 對于結(jié)構(gòu)的整體控制參數(shù)

4、如周期、位移、總地震力等， 相對于網(wǎng)格尺寸變化不太敏感，通常2米網(wǎng)格的精度可 以接受。2. 構(gòu)件內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力）對于網(wǎng)格尺寸較敏感， 2米網(wǎng)格相對于0.3米網(wǎng)格的誤差可達100%甚至更多， 如有條件，宜采用較細的有限元網(wǎng)格，比如1m,0.5m等 進行計算。3. 構(gòu)件內(nèi)力變化規(guī)律復(fù)雜，有的隨著網(wǎng)格尺寸加密而變小， 有的隨著網(wǎng)格尺寸加密而增大。 分析階段的墻元模型：均為剪力墻超單元不開洞墻元開洞墻元開洞墻元和不開洞墻元可通稱為計算墻元剪力墻和連梁的設(shè)計剪力墻和連梁的設(shè)計：計算墻元的內(nèi)力在“分析結(jié)果”的第二項“構(gòu)件單工況內(nèi)力”菜單查看（細分墻或簡化墻） 設(shè)計階段的墻元模型：墻柱和墻梁 墻柱：

5、樓層平面的同一直線墻上洞口之間或洞口與邊界之間的墻段，其總內(nèi)力由各計算墻合并得到，截面高厚比大于3時按剪力墻配筋，小于3時按框架柱配筋。 墻梁：本層洞口上部與上層相應(yīng)洞口的下部合并得到，內(nèi)力亦為二者之合并，跨高比小于5時按照連梁配筋，否則按照框架梁配筋。剪力墻和連梁的設(shè)計墻柱墻梁墻柱墻梁墻柱計算墻計算墻計算墻計算墻計算墻 計算墻剪力墻和連梁的設(shè)計：墻柱和墻梁的內(nèi)力，在“設(shè)計結(jié)果”的第十項“墻柱墻梁單項內(nèi)力及構(gòu)件信息”菜單查看6.錯層墻和山墻的分析和設(shè)計 錯層墻和山墻的分析和設(shè)計 08版PMCAD增加了錯層墻和山墻的建模功能 08版PMSAP針對錯層墻和山墻增加了相應(yīng)的內(nèi)力分析和配筋設(shè)計錯層墻和

6、山墻結(jié)構(gòu)的PMCAD建模08版PMCAD的剪力墻可以調(diào)節(jié)左右頂節(jié)點標高和底部標高，使錯層墻和山墻都能方便輸入Z1Z2Z3Z3錯層墻和山墻結(jié)構(gòu)的PMCAD建模用PMCAD建立的錯層墻和山墻算例錯層墻和山墻結(jié)構(gòu)的PMCAD建模首層錯層墻和山墻結(jié)構(gòu)的PMCAD建模二層錯層墻和山墻結(jié)構(gòu)的PMCAD建模三層錯層墻和山墻結(jié)構(gòu)的PMCAD建模四層錯層墻和山墻結(jié)構(gòu)的PMCAD建模五層錯層墻和山墻結(jié)構(gòu)的PMCAD建模建模注意事項：1.左右頂節(jié)點標高不同的墻只能在結(jié)構(gòu)頂部輸入(山墻)， 不要在結(jié)構(gòu)中部輸入左右頂節(jié)點標高不同的墻。2.錯層墻的位置不限制，既可以在頂部，也可以在中部PMSAP計算模型和結(jié)果 存在錯層墻

7、時，墻側(cè)節(jié)點最好選擇出口，這樣精度比較高PMSAP計算時的剪力墻超單元的出口節(jié)點圖PMSAP輸出的X向一階振型圖PMSAP輸出的Y向一階振型圖PMSAP輸出的一階扭轉(zhuǎn)振型圖Pmsap自動考慮屋面斜板，山墻與屋面斜板共同工作：網(wǎng)格圖山墻與屋面斜板共同工作：恒荷變形圖Pmsap自動考慮屋面斜板，山墻與屋面斜板共同工作：振型圖局部配筋設(shè)計:錯層處墻段不合并，分段配筋，結(jié)果偏于保守不錯層時墻段合并后配筋錯層時墻段不合并，獨立配筋錯層時墻段不合并，獨立配筋不錯層時墻段合并，整體配筋配筋設(shè)計:錯層處墻段不合并，分段配筋，結(jié)果偏于保守：配筋簡圖局部7.面外斜墻和異型墻的分析和設(shè)計 面外斜墻和異型墻的分析和設(shè)

8、計 面外斜墻：剪力墻所在的平面不與鉛垂線(Z軸)平行，則稱其為面外斜墻。 異型墻：剪力墻的外邊界不是矩形，則稱其為異型墻 不管是面外斜墻還是異型墻，既然稱其為墻，那么從設(shè)計的角度都要有明確的直接抗側(cè)力的目的和作用。所以本節(jié)討論的對象不包括坡度小于30度的二維構(gòu)件，這樣的構(gòu)件在概念上應(yīng)歸入樓板。面外斜墻和異型墻的建模墻平面垂直于地面墻平面不垂直于地面外邊界為矩形矩形直墻: 用pmcad按照墻輸入,可開洞 用spascad按照墻輸入,可開洞矩形斜墻: 用pmcad按照樓板輸入,用虛梁開洞； 用spascad按照樓板輸入,用虛梁開洞 若傾角小于20度,可以用spascad按照墻輸入,可開洞。外邊界非

9、矩形異型直墻: 若為山墻則可用pmcad按照墻輸入,可開洞 若邊界為四邊形且無洞口，則可用spascad按照墻輸入 其余情況用spascad按照樓板輸入,用虛梁開洞異型斜墻: 用pmcad按照樓板輸入,用虛梁開洞； 用spascad按照樓板輸入,用虛梁開洞 若傾角小于20度,且邊界為四邊形，無洞口，則可以用spascad按照墻輸入。用PMSAP計算斜墻和異型墻時，可以按照下表進行建模面外斜墻和異型墻的分析和設(shè)計無論采用何種方式進行輸入(墻或樓板)， PMSAP均采用板殼有限元法進行變形和 內(nèi)力分析如果按照墻輸入，pmsap將通過應(yīng)力積分給出頂?shù)捉孛娴膬?nèi)力(M,N,Q)，按照規(guī)范中對剪力墻的要求

10、進行設(shè)計。此時主要關(guān)注墻元的面內(nèi)承載力（拉彎、壓彎和抗剪），給出墻體整個截面的主筋和分布筋（面外內(nèi)力也計算輸出，但不做設(shè)計）如果按照樓板進行輸入，pmsap直接計算樓板各個邊界點和形心點的應(yīng)力(單位長度內(nèi)的內(nèi)力,包括平面內(nèi)應(yīng)力Sx,Sy,Sxy 和平面外彎矩Mx,My,Mxy)，對每一點處進行應(yīng)力配筋，考慮的極限狀態(tài)包括面內(nèi)的拉或壓、面內(nèi)的剪切、面外的壓彎或拉彎及面外純彎。 此時同時關(guān)注墻元各點處的面內(nèi)和面外承載力。一般而言，凡是傾角超過20度的二維構(gòu)件，均宜按照樓板進行輸入，因為此時的面外承載力設(shè)計變得不宜忽略了。面外斜墻和異型墻的分析和設(shè)計異型斜墻算例：筒體內(nèi)收形成斜墻10層框筒結(jié)構(gòu)的pm

11、cad模型，筒體在5層內(nèi)收，形成異型斜墻，類似于西單的中銀大廈異型斜墻在pmcad中按照樓板輸入異型斜墻算例：筒體內(nèi)收形成斜墻Pmcad輸入：一至三層異型斜墻算例：pmcad輸入方法Pmcad輸入，四層：用虛梁輸入斜板邊界；用上節(jié)點高調(diào)整各點標高；在補充建模中定義彈性板6；100*100的砼虛梁異型斜墻算例： pmcad輸入方法Pmcad輸入：五層異型斜墻算例： pmcad輸入方法此處一般需要布置邊框梁；為了與墻共同工作，梁自動與墻協(xié)調(diào)剖分Pmcad輸入：六至十層異型斜墻算例： pmcad輸入方法異型斜墻算例：第一振型異型斜墻算例：第二振型異型斜墻算例：第三振型異型斜墻算例：筒體扭振異型斜墻算

12、例：按照樓板輸入的斜墻，其位移、應(yīng)力和配筋在“分析結(jié)果”的第七項“彈性樓板及轉(zhuǎn)換厚板的計算結(jié)果”菜單查看異型斜墻算例： 斜墻的有限元網(wǎng)格四層：按照斜板輸入的斜墻的有限元網(wǎng)格，軟件自動形成異型斜墻算例：斜墻部分恒荷作用下的位移云斑圖(單位：mm)異型斜墻算例：斜墻部分恒荷作用下的豎向正應(yīng)力等值線圖(單位：kN/m*2)異型斜墻算例：斜墻部分X向地震作用下的X向正應(yīng)力等值線圖(單位：kN/m*2)異型斜墻算例：斜墻的配筋簡圖(單位：cm*2/m)注：可以利用切片功能清楚地顯示斜墻的配筋邊界節(jié)點配筋形心節(jié)點配筋異型斜墻算例：斜墻的配筋簡圖(單位：cm*2/m)角部配筋圖局部放大該點配筋面積(cm2/m)該點配筋方向角(度)異型墻實際工程：鄂爾多斯異型墻結(jié)構(gòu)由于墻面傾角較小，故采用spascad，用墻元建模，直接打空間網(wǎng)格線輸入即可鄂爾多斯異型墻結(jié)構(gòu)：平動振型鄂爾多斯異型墻結(jié)構(gòu)：扭轉(zhuǎn)振型異型斜墻算例：按照墻輸入的斜墻，其內(nèi)力與普通墻一樣，在“設(shè)計結(jié)果”的第十項“墻柱墻梁單項內(nèi)力及構(gòu)件信息”菜單查看鄂爾多斯異型墻結(jié)構(gòu)：異型墻的恒荷內(nèi)力按墻輸入的異型斜墻的內(nèi)力表示方法與普通墻相同,Q,N,Mt,M