《結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)概要》PPT課件

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1、高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)要點(diǎn)編寫：趙新啟1、選擇合理的計(jì)算分析模型2、識(shí)別計(jì)算模型的局限性和適應(yīng)性3、計(jì)算結(jié)果的判斷與處理4、通過周期比及位移比判斷結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性1、選擇合理的計(jì)算分析模型分析模型由以下三部分組成：1）、建立模型（模型不同于原型）2）、施加載荷（載荷不可知）3）、使用材料抵抗外力（材料屬性是離散的）1.1、結(jié)構(gòu)的初始分析當(dāng)拿到一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，首先要分析結(jié)構(gòu)特殊性。特殊性往往是指結(jié)構(gòu)的薄弱部位，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意（或需要加強(qiáng)）的部位，特殊的結(jié)構(gòu)形式，如：大底盤多塔結(jié)構(gòu)；造成塔之間相互影響，且上下剛度突變。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)；造成大量的越層柱

2、，樓板錯(cuò)位使得水平荷載傳遞中斷，產(chǎn)生剛度突變以及薄弱部位。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；造成上下剛度突變，豎向荷載傳遞中斷，產(chǎn)生薄弱層；板柱結(jié)構(gòu)；形成框架的剛度很弱，不能抵抗較大的水平力，需要加剪力墻才能抵抗較大的水平荷載；樓板弱連接；樓板整體性差，水平力作用將產(chǎn)生弱連接處的應(yīng)力集中。特殊連接方式；偏心梁托柱、墻；大截面柱產(chǎn)生的剛性梁、上部大梁的向下的吊柱、懸臂梁抬柱、短肢墻的單元?jiǎng)澐?、洞口不對齊，等等。結(jié)構(gòu)的特殊性往往與結(jié)構(gòu)的剛度特征、傳力方式、荷載作用、受力變形等有關(guān)。結(jié)構(gòu)的特殊性反應(yīng)在結(jié)構(gòu)的分析模型，通過建模來合理地實(shí)現(xiàn)這種特殊性。結(jié)構(gòu)的特殊性大多也是結(jié)

3、構(gòu)的薄弱部位，所以需要合理的簡化、設(shè)計(jì)時(shí)需要特別的加強(qiáng)。有吊柱的結(jié)構(gòu)，在恒載計(jì)算時(shí)不能采用“模擬施工”的方法，只能用“一次性加載”。吊車廠房結(jié)構(gòu)附屬框架地震、風(fēng)可能的最不利作用方向1.2。計(jì)算模型的選擇對于常見的梁、柱、支撐構(gòu)件；一般選用桿系模型，即桿單元模型，或稱一維單元模型。對于剪力墻、樓板構(gòu)件；一般選用殼元模型，或稱二維單元模型。對于板柱結(jié)構(gòu)，在整體分析時(shí)；樓板可模擬成寬扁梁（即柱上板帶）模型；也可以按彈性樓板分析（彈性板6，殼元），但是要注意樓板的單元?jiǎng)澐?。對于頂部為平板網(wǎng)架的部分；網(wǎng)架部分可以按一個(gè)超大房間定義，并采用剛性樓板的分析

4、模型，整體計(jì)算不得輸入網(wǎng)架畫蛇添足。對于有斜坡梁的結(jié)構(gòu)；分析時(shí)，不能按“強(qiáng)制剛性樓板假定”來分析。且平面部分也最好考慮彈性樓板的分析模型。對于有超多小塔的多塔結(jié)構(gòu)；由于程序允許的剛性板數(shù)有限，可以采用定義彈性樓板的分析模型來避開這個(gè)限制。對于復(fù)雜錯(cuò)層結(jié)構(gòu)；宜采用全樓彈性樓板的分析模型。對于上連的多塔結(jié)構(gòu)；上部連體部分在整體分析時(shí)，宜采用彈性樓板的分析模型。復(fù)雜的連接部位：對于超短梁，或在柱截面范圍內(nèi)的梁；應(yīng)按剛性梁模型分析。對于框支轉(zhuǎn)換大梁；由于需要與上部剪力墻變形協(xié)調(diào)，所以單元?jiǎng)澐謶?yīng)盡量細(xì)。但即使如此，仍不能避免兩種模型協(xié)調(diào)上的差異，造成應(yīng)

5、力集中，此時(shí)可以采用平面有限元的計(jì)算模型，補(bǔ)充分析。對于墻與轉(zhuǎn)換梁偏心連接；可以加剛性梁來考慮偏心傳力對托梁產(chǎn)生的整體扭矩。對于超短柱；應(yīng)盡量避免，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。214356789101112131415161718剛性板塊或塔數(shù)太多定義彈性板，避開剛性板數(shù)的限制屋架的模型簡化。剛性桿或采用剛性樓板假定柱頂鉸接屋蓋計(jì)算模型簡化平板網(wǎng)架的模型簡化。定義超大房間按剛性樓板假定分析網(wǎng)架荷載按均布作用到四周網(wǎng)殼的模型簡化。網(wǎng)殼荷載按集中力作用到四周超大房間按板厚為0考慮，忽略水平剛度注意網(wǎng)殼傳給四周的水平推力合理的計(jì)算模型，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程的情況確

6、定。（不一定有統(tǒng)一的模式）合理的計(jì)算模型，主要要滿足結(jié)構(gòu)剛度、傳力特點(diǎn)。并能較好地反映結(jié)構(gòu)的變形特征。即使有簡化誤差，也應(yīng)該限制在局部的范圍。計(jì)算模型的正確與否，是結(jié)構(gòu)分析的前提。在建模時(shí)就時(shí)時(shí)體現(xiàn)貫徹這點(diǎn)，建模不是幾何模型（搭積木），而是力學(xué)計(jì)算模型，力學(xué)模型講求簡單明了。如果計(jì)算模型簡化錯(cuò)誤，則后面的分析均失效。力學(xué)模型是由：點(diǎn)（連接點(diǎn)）、線（線剛度）、面（殼剛度）所組成。連接、傳力均以節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)。1.3。連梁、剛性梁、轉(zhuǎn)換大梁的分析模型由剪力墻開洞產(chǎn)生的連梁梁剛度模型采用殼元、剛度與單元?jiǎng)澐钟嘘P(guān)、剛度只能折減不能放大、不做負(fù)彎矩調(diào)幅和扭矩

7、的折減。這種采用二維單元模型的連梁，與兩端的剪力墻協(xié)調(diào)性較好，剛度的準(zhǔn)確性很依賴于單元的劃分，所以，當(dāng)其跨高比較大時(shí)，應(yīng)加細(xì)單元的劃分。如果單元加密有限制，則可以采用框架梁單元較為合理。連梁的單元?jiǎng)澐忠矔?huì)影響到兩端墻體的單元?jiǎng)澐帧Ｓ每蚣芰憾x的連梁梁剛度采用一維桿模型，連梁的屬性可以修改。按連梁則剛度只可以折減；按框架梁則剛度可以放大、可以做負(fù)彎矩調(diào)幅以及扭矩的折減。與兩端剪力墻協(xié)調(diào)性較差，只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)跨高比較小時(shí)，剛度估計(jì)偏小。連梁的計(jì)算模型連梁作為一種重要的、敏感的結(jié)構(gòu)剛度調(diào)節(jié)器，其分析模型的合理性會(huì)影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果。連梁按殼

8、元進(jìn)行劃分單元方式的有限元分析模型，如果單元?jiǎng)澐挚梢院芗?xì)，則連梁跨高比再大，計(jì)算結(jié)果也是正確的。當(dāng)單元?jiǎng)澐质艿较拗?，對跨高比較大的連梁，由于單元?jiǎng)澐植粔蚣?xì)，將造成較