復(fù)雜結(jié)構(gòu)指南例說MSA第一部分

復(fù)雜結(jié)構(gòu)分析指南例說PMSAP（第一部分）目錄1.斜板對主體結(jié)構(gòu)分析的影響2.普通樓板、斜板的整體式分析及設(shè)計3.箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(轉(zhuǎn)換墻)4.人防頂板和外墻的整體分析設(shè)計1.斜板對主體結(jié)構(gòu)分析的影響斜板結(jié)構(gòu)分析斜板在斜屋面結(jié)構(gòu)、含斜板看臺的體育場館等多種結(jié)構(gòu)形式中都會遇到它是常見、但在設(shè)計中又往往被忽視的重要構(gòu)件，忽視的原因是缺乏合適的分析、設(shè)計工具斜板結(jié)構(gòu)分析水平樓板在結(jié)構(gòu)上的作用

1）對豎向抗側(cè)力構(gòu)件起到水平的約束和協(xié)同作用，將柱和墻擰成一股繩，形成整體的、從而也是有效的抗側(cè)力體系。尤其對于抵抗整體扭轉(zhuǎn)，具有重要意義。2）樓面荷載在本層的分配和傳遞作用

斜板結(jié)構(gòu)分析剪力墻在結(jié)構(gòu)上的作用

1）最重要的抗側(cè)力構(gòu)件2）在立面上傳遞和分配豎向荷載

斜板結(jié)構(gòu)分析斜板在受力及作用上，則具有雙重特征：

1）類似普通水平樓板，對抗側(cè)力構(gòu)件（柱和墻）具有水平協(xié)同作用、并且也可以傳遞和分配樓面荷載2）類似剪力墻，直接參與抗側(cè)力，可看作是一種傾斜的剪力墻3）坡度越大，則墻的作用越顯著4）坡度越小，則水平樓板的作用越顯著斜板結(jié)構(gòu)分析

在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)重視斜板的作用

實(shí)際上，斜板的面內(nèi)剛度具有很大的抗側(cè)力作用和對周邊構(gòu)件的協(xié)同作用，設(shè)計中必須予以考慮，如果忽略，結(jié)構(gòu)的整體振動特性及斜板周邊構(gòu)件的受力情況都可能失真。這是斜板與平板很大的不同之處。用PMSAP對同一斜屋面結(jié)構(gòu)采用

兩種模型作計算對比不考慮斜板的計算模型考慮斜板的計算模型考慮斜板時，PMSAP會

自動生成斜板的有限元網(wǎng)格：考慮斜板時時某榀框架架的梁端、、柱端彎矩矩（正確）不考慮斜板板時的梁端端、柱端彎彎矩（錯誤?。┛紤]斜板時時梁的正確彎矩圖圖（俯視）不考慮斜板板時梁的錯誤彎矩圖圖（俯視）不考慮斜板板造成的結(jié)結(jié)構(gòu)自振周周期、以及及層間位移移誤差項目考慮斜板不考慮斜板誤差第一周期1.1551.1993.81%第二周期1.0811.1849.53%第三周期0.9120.9443.51%X風(fēng)位移角1/22171/159538.99%Y風(fēng)位移角1/19961/159625.06%X地震位移角1/18401/161513.93%Y地震位移角1/17341/16872.78%在PMSAP計算時，斜斜板可采用用下列幾種種計算方式式（在“補(bǔ)充建模?！敝兄付ǎ海?）定義成彈彈性膜（忽忽略面外抗抗彎剛度，，但可以完完成摟面荷荷載倒算，，此時程序序主要考慮慮斜板的類類剪力墻作作用）2）定義成彈彈性板6（（同時考慮慮面內(nèi)抗剪剪及面外抗抗彎剛度，，并可給出出斜板本身身的配筋設(shè)設(shè)計）3）如果用戶戶不做任何何彈性板指指定，PMSAP將自動把斜斜板考慮為為彈性膜。。該處理使使得用戶不不做任何額額外的工作作，即可對對斜板結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行合理理的分析和和設(shè)計應(yīng)用PMSAP考慮斜板的的方式2.普通樓樓板和斜板板的整整體式有有限元分析析及配筋設(shè)設(shè)計樓板的三種種分析設(shè)計計方式逐房間計算算并配筋（（PMCAD）將結(jié)構(gòu)中的的每一個房房間的樓板板取出，看看作一塊多多邊形板，板板的各條邊邊的邊界條條件，都取取為固支、、簡支和自自由三種理理想狀態(tài)之之一，然后后計算板彎彎矩并配筋筋。不能考慮同同層房間之之間的相互互影響，理理想的邊界界條件與實(shí)實(shí)際的彈性性支座有明明顯不同；；只考慮豎向向恒、活荷荷載，不能能考慮水平平力的作用用；只考慮面外外抗彎特性性，不能考考慮面內(nèi)的的平面應(yīng)力力及其對承承載力的影影響。樓板的三種種分析設(shè)計計方式逐層計算并并配筋(SLABCAD)把結(jié)構(gòu)中的的每個樓層層單獨(dú)取出出，把整個個樓層的板板作為計算算模型，本本層及上層層的柱、墻墻作為板的的彈性支座座。它可以考慮慮同層房間間之間的相相互影響；；以相鄰樓樓層柱、墻墻作為彈性性支座，相相對于理想想的三種邊邊界條件(固支、簡支支和自由)，精度有所所改善。不易準(zhǔn)確考考慮地震作作用和風(fēng)荷荷載等水平平力的影響響。只考慮板的的面外抗彎彎特性，難難以準(zhǔn)確考考慮板面內(nèi)內(nèi)的平面應(yīng)應(yīng)力及其對對板承載力力的影響。。樓板的三種種分析設(shè)計計方式整體有限元元分析并配配筋(PMSAP)將樓板定義義成彈性板板，直接組組裝到整體體結(jié)構(gòu)中去去。板的所所有應(yīng)力和和變形結(jié)果果，均如同同梁、柱、、墻一樣，，從整體分分析中得到到，并以此此為基礎(chǔ)作作配筋。它不但可以以考慮同層層房間之間間的相互影影響，也可可以考慮不不同樓層之之間的相互互影響；基基于整體結(jié)結(jié)構(gòu)計算的的彈性支座座剛度，在在有限元意意義下是準(zhǔn)準(zhǔn)確的?？梢詼?zhǔn)確考考慮地震作作用和風(fēng)荷荷載等水平平力的影響響。既能考慮板板的面外抗抗彎特性，，又可以準(zhǔn)準(zhǔn)確考慮板板面內(nèi)的平平面應(yīng)力及及其對板承承載力的影影響，對板板可進(jìn)行偏偏心受拉設(shè)設(shè)計。何時需要對對樓板采用用有限元整整體算法進(jìn)進(jìn)行分析和和配筋設(shè)計計總原則：如果結(jié)構(gòu)的的某些樓板板（包括平平板和斜板）中存存在顯著的的面內(nèi)應(yīng)力力和變形，，那么這些樓板就就應(yīng)該采用用整體有限限元分析得得到的內(nèi)力結(jié)果進(jìn)進(jìn)行配筋設(shè)設(shè)計。通常，下列列情況的樓樓板應(yīng)定義義成彈性板板做整體分析析和設(shè)計：：應(yīng)做整體分分析設(shè)計的的樓板多塔樓之間間連體部分分的樓板以以及與連體體直接連接接的兩側(cè)主主體結(jié)構(gòu)的的樓板應(yīng)做整體分分析設(shè)計的的樓板懸挑結(jié)構(gòu)的的樓板以及及與懸挑結(jié)結(jié)構(gòu)交接的的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)相應(yīng)部位位的樓板。。應(yīng)做整體分分析設(shè)計的的樓板平面開大洞洞樓層的樓樓板應(yīng)做整體分分析設(shè)計的的樓板平面有明顯顯的突出或或者凹入的的樓層的樓樓板應(yīng)做整體分分析設(shè)計的的樓板所有的斜板板應(yīng)做整體分分析設(shè)計的的樓板大底盤多塔塔結(jié)構(gòu)的底底盤頂層及及相鄰樓層層的樓板應(yīng)做整體分分析設(shè)計的的樓板板柱體系或或板柱抗震震墻體系中中的樓板應(yīng)整體分析析設(shè)計的樓樓板箱式轉(zhuǎn)換層層上下表面面的樓板應(yīng)整體分析析設(shè)計的樓樓板桁架轉(zhuǎn)換層層上下表面面的樓板應(yīng)做整體分分析設(shè)計的的樓板搭接塊轉(zhuǎn)換換層的樓板板用PMSAP做復(fù)雜樓板板的配筋設(shè)設(shè)計首先要在““補(bǔ)充建模?！蹦K中，將將需要整體體有限元分分析和配筋筋設(shè)計的樓樓板定義成成彈性板六（（不能定義義成彈性板板3或彈性膜））接著在PMSAP第三項菜單單“參數(shù)補(bǔ)充及及修改”中，指定定板分析、、設(shè)計的控控制參數(shù)對板做整體分析設(shè)計時，板細(xì)分尺寸建議取為1米自動計算完完畢查看板板的分析設(shè)設(shè)計結(jié)果有關(guān)板的整體分析和和設(shè)計結(jié)果果，都在這這個菜單里里查看國家體育館館：SPASCAD建模，PMSAP分析、設(shè)計計國家體育館館由北京院院和城建設(shè)設(shè)計院聯(lián)合合設(shè)計；PMSAP作為主要設(shè)設(shè)計程序，，韓國的MIDAS作為校核程程序；PMSAP提供了結(jié)構(gòu)構(gòu)中梁、柱柱、剪力墻墻及所有樓樓板和看臺臺斜板的配筋結(jié)果果；工程實(shí)例：國家家體育館國家體育館全貌貌：SPASCAD建模，PMSAP分析、設(shè)計國家體育館：PMSAP計算的扭轉(zhuǎn)振型型國家體育館：PMSAP給出的梁、柱、、剪力墻配筋簡簡圖國家體育館：PMSAP自動生成的樓板板、斜看臺板的的有限元網(wǎng)格國家體育館：PMSAP輸出的樓板、斜斜看臺板的撓度度云斑圖國家體育館：PMSAP輸出的樓板、斜斜看臺板的彎矩矩云斑圖國家體育館：PMSAP給出的樓板、斜斜看臺板的配筋筋簡圖樓板配筋圖局部部（形心，邊界界，cm2/m）配筋面積（cm2/m）配筋走向(度)3.箱形轉(zhuǎn)換結(jié)結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(轉(zhuǎn)換墻)箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計方法轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按照大大梁輸入(SATWE,PMSAP）按照桿系輸入并并計算；轉(zhuǎn)換大梁與上下下層柱、墻之間間的連接關(guān)系模模擬地較粗略,計算誤差大；不能考慮盒子效效應(yīng)（上下表面面的樓板看作轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換梁的上下翼翼緣而形成的工工形截面）；可直接按照轉(zhuǎn)換換梁進(jìn)行內(nèi)力調(diào)調(diào)節(jié)、并給出配配筋設(shè)計；箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計方法轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按照剪剪力墻輸入（PMSAP）PMSAP中把“按照剪力力墻輸入的水平平轉(zhuǎn)換構(gòu)件”稱稱作“轉(zhuǎn)換墻”。PMSAP對轉(zhuǎn)換墻按照細(xì)細(xì)分殼元作有限限元分析，可以以準(zhǔn)確模擬上下下層之間的連接接關(guān)系及盒子效效應(yīng)。不同于一般剪力力墻（積分出頂頂?shù)捉孛鎯?nèi)力）），轉(zhuǎn)換墻在內(nèi)內(nèi)力積分時，則則直接積分出左左右截面及中間間各截面的“梁梁式內(nèi)力”，再再按照轉(zhuǎn)換梁的的規(guī)范要求進(jìn)行行內(nèi)力調(diào)節(jié)、最最終給出配筋設(shè)設(shè)計。箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計箱形轉(zhuǎn)換按梁輸入箱形轉(zhuǎn)換按墻輸入箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計箱形轉(zhuǎn)換按墻輸入箱形轉(zhuǎn)換按梁輸入兩種輸入模型幾幾何形態(tài)上無區(qū)區(qū)別，但墻是二二維單元，梁是一維單元，，連接和傳力都都有較大區(qū)別箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按墻輸輸入并考慮彈性性樓板后形成的的“盒子”頂面面和底面轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按墻輸輸入時，PMSAP自動生成成的轉(zhuǎn)換墻和墻墻頂樓板的有限限元網(wǎng)格轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按墻輸輸入時，轉(zhuǎn)換墻墻和墻頂、墻底底樓板的有限元元網(wǎng)格箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計箱形轉(zhuǎn)換按墻輸入時，在這里查看配筋結(jié)果和控制內(nèi)內(nèi)力轉(zhuǎn)換墻配筋簡圖底部主筋B頂部主筋T和箍筋G（cm2）點(diǎn)開這個文本文件查查看轉(zhuǎn)換墻的詳詳細(xì)控制內(nèi)力和和設(shè)計結(jié)果轉(zhuǎn)換墻的梁式彎矩包絡(luò)圖轉(zhuǎn)換墻剪力包絡(luò)圖箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計:兩兩種模型比較項目轉(zhuǎn)換墻轉(zhuǎn)換梁誤差第一周期1.7261.96013.56%第二周期1.6471.7063.58%第三周期1.5911.6403.08%X風(fēng)位移角1/66431/64013.78%Y風(fēng)位移角1/66641/513529.78%X地震位移角1/18291/17922.06%Y地震位移角1/17521/136728.16%X地震力3.83%3.74%-2.35%Y地震力3.59%3.49%-2.79%

左截面中截面右截面恒載彎矩墻-22601433-2314梁-40242411-3555

78%68%53%包絡(luò)彎矩墻-43182413-4977梁-61214613-6611

42%91%33%恒載剪力墻2632215-3480梁178436-3006

-32%-83%-14%包絡(luò)剪力墻48029118755梁30798996862

-36%-1%-22%箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計:兩兩種模型比較箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分分析設(shè)計：結(jié)論論1相對于桿系系模型，轉(zhuǎn)換墻墻模型可以更準(zhǔn)準(zhǔn)確地分析箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)，理論上更為為先進(jìn)。2梁模型算得得的層間位移偏偏大[30%]，結(jié)構(gòu)偏柔柔。3梁模型計算算得到的轉(zhuǎn)換梁梁剪力普遍偏小小[-36%]，轉(zhuǎn)換梁彎矩則普普遍偏大[78%]，因而會會出現(xiàn)主筋過于保守而箍筋筋不足的現(xiàn)象，，不排除抗剪問問題隱患。4具體設(shè)計時：整體控制（位移移、周期等）宜采用轉(zhuǎn)換墻結(jié)結(jié)果；轉(zhuǎn)換構(gòu)件主筋設(shè)設(shè)計可以取梁模模型的結(jié)果；轉(zhuǎn)換構(gòu)件箍筋設(shè)設(shè)計則應(yīng)取轉(zhuǎn)換換墻模型的結(jié)果果；4.人防外墻和和頂板的

有限限元整體分析和和配筋設(shè)計人防外墻和頂板板的設(shè)計簡化算法（SATWE）中間墻段計算模型1頂部墻段計算模模型2程序取4倍墻高高作為計算寬度度，左右下三面面嵌固，頂部取嵌固與簡支兩兩種邊條件，按按照雙向板計算算，取兩種模型計算彎矩的的平均值作為設(shè)設(shè)計彎矩，設(shè)計計軸力取為重力荷載代表值值產(chǎn)生的軸力。。按模型1得到的的面外彎矩按模型2得到的的面外彎矩驗算時采用的面面外彎矩面內(nèi)墻長取4倍倍的墻高人防外墻和頂板板的設(shè)計H4H簡化算法(SATWE)三維有限元算法法（PMSAP）人防外墻和頂板板的設(shè)計PMSAP采用用”同時考慮頂頂板和外墻的整整體計算模型””三維有限元算法法(PMSAP)人防外墻和頂板板的設(shè)計PMSAP會自自動剖分頂板和和外墻的有限元元網(wǎng)格三維有限元算法法(PMSAP)人防外墻和頂板板的設(shè)計PMSAP:頂頂板和外墻的有有限元網(wǎng)格圖的的局部放大用PMSAP做人防外墻和頂頂板的設(shè)計首先在此處定義義人防參數(shù)及水水土壓力信息如何應(yīng)用PMSAP進(jìn)行人防外墻和和頂板的整體有有限元分析如需設(shè)計人防頂頂板，則要在PMSAP的補(bǔ)充建模菜單單中交互定義人人防板為彈性板板6如何應(yīng)用PMSAP進(jìn)行人防外墻和和頂板的整體有有限元分析做墻的面外計算算時（包括人防防、水土壓力）），應(yīng)選細(xì)分模模型；墻側(cè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)按照出口處理理；細(xì)分尺寸不不宜太大，建議議取為1M如何應(yīng)用PMSAP進(jìn)行人防外墻和和頂板的整體有有限元分析人防外墻和頂板板的設(shè)計用PMSAP進(jìn)行人防外墻和和頂板的整體有限元分析和配配筋設(shè)計總結(jié)：：按照實(shí)際情況定定義人防頂板為為彈性板6定義人防等級、、層數(shù)、荷載等等信息以及水土土壓力信息定義墻模型為細(xì)細(xì)分模型，并選選墻側(cè)節(jié)點(diǎn)做出出口，同時指定樓板與墻的細(xì)細(xì)分尺寸（建議議取為1M）做完了前面三步步，PMSAP即可對人防頂板板和地下室外墻墻進(jìn)行全自動的網(wǎng)網(wǎng)格剖分，做準(zhǔn)準(zhǔn)確的有限元分分析。5.依據(jù)人防規(guī)范對對人防層的梁、、板、柱、墻給給出配筋設(shè)計PMSAP程序中考慮人防防組合及水土壓壓力組合：351.00*DL0.50*LL1.00*ADV361.20*DL0.60*LL1.00*ADV371.00*DL0.50*LL1.00*WSP1.00*ADV1.00*ADH381.20*DL0.60*LL1.20*WSP1.00*ADV1.00*ADH391.00*DL0.50*LL1.00*WSP1.20*DL0.60*LL1.20*WSPDL:恒荷載LL:活荷載ADV:頂板人防荷載QE1ADH:外墻人防荷載QE2WSP:水土壓力荷載人防外墻和頂板板的設(shè)計人防外墻和頂板板的設(shè)計PMSAP人防荷載與水土土壓力的作用方方式PMSAP地下室構(gòu)件的人人防設(shè)計技術(shù)條條件(1)材料動動力設(shè)計強(qiáng)度的的調(diào)整砼、鋼筋和鋼材材的動力強(qiáng)度設(shè)設(shè)計值取靜荷載載作用下的強(qiáng)度設(shè)計值乘乘以強(qiáng)度綜合調(diào)調(diào)整系數(shù)rd，rd按第4.6.3條條和表4.6.3取值。(2)砼強(qiáng)度度的修正①進(jìn)行鋼筋砼砼梁斜截面承載載力驗算時，考考慮了砼強(qiáng)度等等級影響的修正（有有關(guān)公式見4.6.7條）。。②進(jìn)行梁、柱柱斜截面承載力力驗算時，砼的的動力強(qiáng)度設(shè)計計值乘以折減系數(shù)0.8（見4.6.8條）。。③進(jìn)行墻、柱柱受壓構(gòu)件正截截面承載力驗算算時，砼軸心抗抗壓動力強(qiáng)度設(shè)計值值乘以折減系數(shù)數(shù)0.8（見4.6.9條））。(3)鋼筋砼砼構(gòu)件縱向鋼筋筋的最小配筋率率鋼筋砼構(gòu)件縱向向鋼筋的配筋率率最小值按4.7.7表取值值（見4.7.7條）。人防外墻和頂板板的設(shè)計PMSAP整體有限元法給給出的人防墻在在側(cè)向人防荷載載作用下的變形形圖PMSAP整體有限元法給給出的人防墻在側(cè)向人防荷載載作用下的變形形圖：局部在這個菜單查看看人防墻的面外外配筋人防外墻的配筋筋簡圖人防外墻的配筋筋簡圖：局部H4.1:Sw范圍內(nèi)的水平鋼鋼筋雙側(cè)總面