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李云贵建筑建筑结结构构计计算机算机辅辅助助设计设计专题讨论专题讨论内容内容1 1、上部、上部结结构与地下室共同工作构与地下室共同工作 2 2、楼板在、楼板在结结构整体分析中的考构整体分析中的考虑虑3 3、异形柱和异形柱和短肢剪力短肢剪力墙结墙结构构4 4、转换层结转换层结构构5 5、多塔、多塔、错层错层及有伸及有伸缩缝结缩缝结构构6 6、梁的特殊考、梁的特殊考虑虑7 7、底框、底框结结构构8 8、边边框柱框柱 9 9、有关荷、有关荷载载作用作用计计算算1 1、上部、上部结结构与地下室共同工作构与地下室共同工作1.1 1.1 1.1 1.1 有地下室有地下室结结构的特点构的特点1 1.2.2.2.2 分析模型分析模型1 1.3.3.3.3 风风荷荷载载作用作用计计算算 1 1.4.4.4.4 地震作用地震作用计计算算 1 1.5.5.5.5 竖竖向荷向荷载载作用作用计计算算 1 1.6.6.6.6 地下室外地下室外墙墙平面外平面外设计设计1 1.7.7.7.7 地下室人防地下室人防设计设计1 1.8.8.8.8 地地层层柱底内力柱底内力调调整整1.1 1.1 有地下室有地下室结结构的特点构的特点v上部上部结结构与地下室构与地下室组组成一个承力体系，具有共成一个承力体系，具有共同的位移同的位移场场，相互，相互协调变协调变形；形；v地下室外的回填土地下室外的回填土对结对结构有一定的构有一定的约约束作用。束作用。1.2 1.2 分析模型分析模型v简简化分析化分析地下室地下室顶顶板作板作为为上部上部结结构嵌固端；构嵌固端；高高规规5.3.75.3.7条，地下室条，地下室结结构的楼构的楼层侧层侧向向刚刚度度不不应应小于相小于相邻邻上部上部结结构楼构楼层侧层侧向向刚刚度的度的2 2倍。倍。地下室某一地下室某一层顶层顶板作板作为为上部上部结结构嵌固端；构嵌固端；地下室地下室顶顶板作板作为为上部上部结结构嵌固端。构嵌固端。v共同工作分析共同工作分析通通过对过对地下室部分施加地下室部分施加弹弹簧簧约约束，考束，考虑虑地下地下室外的回填土室外的回填土对结对结构有一定的构有一定的约约束作用。束作用。1.3 1.3 风风荷荷载载作用作用计计算算v程序自动考虑下列因素地下室部分的基本风压为零；在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点；结构在风荷载作用下的反应（位移、内力）受地下室外的回填土约束。1.4 1.4 地震作用地震作用计计算算v结构在地震作用下的反应（周期、振型、位移、内力）受地下室外的回填土约束；v由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收；v在计算结构的“剪重比”时，不考虑地下室质量。1.5 1.5 竖竖向荷向荷载载作用作用计计算算v对于一般结构而言，地下室外的回填土约束对竖向荷载作用几乎没有影响。v对于悬挑结构而言，地下室外的回填土约束对竖向荷载作用有一定影响。1.6 1.6 地下室外地下室外墙墙平面外平面外设计设计v恒活荷载作用结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩v面外土、水侧作用按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩v配筋设计按压弯构件进行配筋计算1.7 1.7 地下室人防地下室人防设计设计v人防荷人防荷载计载计算的算的输输入参数入参数v地下室地下室层层数与人防地下室数与人防地下室层层数数v考考虑虑了哪些构件的人防了哪些构件的人防设计设计v人防作用效人防作用效应应分析模型分析模型v人防作用效人防作用效应组应组合合v地下室外地下室外墙墙的平面外的平面外设计设计v地下室构件的人防地下室构件的人防设计设计1.8 1.8 地地层层柱底内力柱底内力调调整整v底底层层柱柱墙墙内力的内力的调调整（在整（在.标标高高处处）部分地下室人防部分地下室人防设计设计；门门框框墙墙；地下室地下室顶顶板的配筋板的配筋计计算在算在SLABCADSLABCAD中；中；地下室底板配筋地下室底板配筋计计算；算；传给传给基基础础的的设计设计荷荷载载中不包括人防中不包括人防设计设计荷荷载载。暂暂未考未考虑虑的因素的因素 2 2、楼板在、楼板在结结构整体分析中的考构整体分析中的考虑虑2.1 2.1 楼板楼板刚刚度的特点度的特点2.2 2.2 刚刚性楼板假定性楼板假定2.3 2.3 弹弹性楼板性楼板6 62.4 2.4 弹弹性楼板性楼板3 32.5 2.5 弹弹性膜性膜2.6 2.6 板柱板柱结结构构2.7 2.7 空空旷结旷结构构2.8 2.8 楼板开大洞楼板开大洞2.1 2.1 楼板楼板刚刚度的特点度的特点v楼板刚度由面内刚度和面外刚度两部分组成面内刚度膜剪切单元面外刚度板弯曲单元v对对楼板的假定楼板的假定刚性楼板假定弹性楼板6弹性楼板3弹性膜2.2 2.2 刚刚性楼板假定性楼板假定v刚刚性楼板假定性楼板假定面内刚度无限大，面外刚度为零v适用范适用范围围楼板不特殊的绝大多数工程v梁梁刚刚度放大度放大变相地考虑楼板的面外刚度2.3 2.3 弹弹性楼板性楼板6 6v弹弹性楼板性楼板6 6考虑楼板的面内刚度和面外刚度采用壳单元v适用范适用范围围所有工程v缺点缺点计算量大，影响梁配筋结果2.4 2.4 弹弹性楼板性楼板3 3v弹弹性楼板性楼板3 3面内刚度无限大，考虑楼板的面外刚度采用板弯曲单元v适用范适用范围围面内刚度很大，不可忽略面外刚度的结构2.5 2.5 弹弹性膜性膜v弹弹性膜性膜考虑楼板的面内刚度，面外刚度为零采用膜剪切单元v适用情况适用情况要考虑面内刚度，可以忽略面外刚度的结构2.6 2.6 板柱板柱结结构构v等代梁法等代梁法等代梁截面定等代梁截面定义义：等代框架方向：等代框架方向板跨板跨3/43/4，及垂直方向板跨，及垂直方向板跨1/21/2v弹弹性楼板性楼板需梁布置2.7 2.7 工工业业厂房、体育厂房、体育馆馆所等空所等空旷结旷结构构v不与楼板相不与楼板相连连的构件特性的考的构件特性的考虑虑 v楼板楼板刚刚度度的合理考的合理考虑虑2.8 2.8 楼板开大洞楼板开大洞G55G55v弹弹性楼板或板性楼板或板带带定定义义3 3、异形柱和异形柱和短肢剪力短肢剪力墙结墙结构构3.1 3.1 3.1 3.1 异形柱和异形柱和短肢剪力短肢剪力墙墙特点特点3 3.2.2.2.2 异形柱异形柱的有关的有关规规定定3 3.3.3.3.3 短肢剪力短肢剪力墙墙的有关的有关规规定定3 3.4.4.4.4 结结构分析中的考构分析中的考虑虑3 3.5.5.5.5 配筋配筋设计时设计时的考的考虑虑3.1 3.1 异形柱和异形柱和短肢剪力短肢剪力墙结墙结构的特点构的特点v在建筑使用上的优点v受力特点v截面尺寸v柱 H/B 3v异形柱 H/B 5v短肢剪力墙 5H/B 83.2 3.2 异形柱异形柱的有关的有关规规定定v轴压比(0.05)v配筋v构造3.3 3.3 短肢剪力短肢剪力墙墙的有关的有关规规定定v地震倾覆力矩(0.3m;0.3m;取取刚刚域域长长 DbiDbi=DetDet-H/4-H/4；荷荷载载按梁两端按梁两端节节点点长长度度计计算；算；自重按梁扣除自重按梁扣除刚刚域后的域后的长长度度计计算；算；截面截面设计设计按梁扣除按梁扣除刚刚域后的域后的长长度度进进行。行。v梁与柱重叠部分是否作梁与柱重叠部分是否作为刚为刚域的差域的差别别“是是”刚刚度大，自重小，梁端度大，自重小，梁端负负弯矩小弯矩小“否否”刚刚度小，自重大，梁端度小，自重大，梁端负负弯矩大弯矩大6.3 6.3 刚刚性梁性梁v程序程序隐隐含定含定义刚义刚性梁性梁 两端两端节节点都在柱截面范点都在柱截面范围围内的梁内的梁为刚为刚性梁；性梁；v刚刚性梁的技性梁的技术术要点如下要点如下刚刚性梁无自重，但可以有外荷性梁无自重，但可以有外荷载载；刚刚性梁自身无性梁自身无变变形，只有形，只有刚刚体平体平动动或或转动转动；刚刚性梁的作用是正确的性梁的作用是正确的传递传递力。力。v刚刚性梁在平面性梁在平面简图简图上上为红为红色色线线条。条。6.5 6.5 次梁次梁v 输输入入v 端部端部约约束束v 与与 PK PK 计计算算结结果的比果的比较较6.4 6.4 变变截面梁截面梁v在在STSSTS中可以中可以输输入入变变截面构件；截面构件；变变截面：矩形、工字形截面：矩形、工字形v在在单单元元库库中配置了中配置了变变截面截面单单元，可以准确地分元，可以准确地分析析变变截面构件的内力；截面构件的内力；v在构件性能在构件性能验验算中，按平均截面近似算中，按平均截面近似计计算。算。7 7、底框、底框结结构构7.1 7.1 接接PMPM主菜主菜单单8 8的的简简化算法化算法7.2 7.2 有限元整体算法有限元整体算法 7.1 7.1 接接PMPM主菜主菜单单8 8的的简简化算法化算法v计计算模型算模型 仅对底框部分进行三维分析；考虑上部的恒、活、风、地震作用，忽略上部的刚度v上部各种作用的考上部各种作用的考虑虑 恒、活荷载 风荷载 地震作用附加附加轴轴力力计计算算简图简图7.2 7.2 有限元整体算法有限元整体算法v计计算原理算原理 假定砌假定砌块墙为块墙为均均质质材料材料 用砌用砌块块的容重的容重计计算砌算砌块墙块墙的自重的自重 用砌用砌块块的的弹弹模模计计算砌算砌块墙块墙的的刚刚度度 采用震型分解法采用震型分解法计计算地震力算地震力v砌砌块墙块墙的抗震的抗震验验算算对对每片每片墙墙和每根和每根轴线轴线上的上的墙墙分分别别作抗震作抗震验验算算v复复杂杂砌体砌体结结构构 多多层层底框；部分框架，部分砌底框；部分框架，部分砌块墙块墙；内内浇浇外砌；部分外砌；部分砼砼剪力剪力墙墙，部分砌，部分砌块墙块墙；8 8、边边框柱框柱8.1 8.1 8.1 8.1 刚刚度、内力度、内力计计算算8.2 8.2 8.2 8.2 偏心考偏心考虑虑8.3 8.3 8.3 8.3 配筋配筋计计算算8.4 8.4 8.4 8.4 与与TATTAT的差异的差异 9 9、有关荷、有关荷载载作用作用计计算算9.1 9.1 9.1 9.1 模模拟拟施工加施工加载计载计算算9.2 9.2 9.2 9.2 活荷活荷载载的的计计算算9.3 9.3 9.3 9.3 风风荷荷载计载计算算9.4 9.4 9.4 9.4 地震力地震力计计算算 9.1 9.1 模模拟拟施工加施工加载计载计算算v在在软软件中提供的模件中提供的模拟拟施工加施工加载计载计算方式有算方式有一次性加一次性加载载模模拟拟施工加施工加载载1 1模模拟拟施工加施工加载载2 2v应应清楚的清楚的问题问题模模拟拟施工加施工加载载的机理的机理软软件中考件中考虑虑到了哪些因素到了哪些因素三种加三种加载载方式的差异方式的差异恒恒载载作用下作用下结结构构变变形形成示意形形成示意图图 n=n恒恒载载作用下作用下结结构构变变形形成近似示意形形成近似示意图图 n=n9.2 9.2 活荷活荷载载的的计计算算v梁的活荷不利布置梁的活荷不利布置计计算算v活荷活荷质质量折减量折减v活荷作用折减活荷作用折减v 板活荷作用折减板活荷作用折减v 梁活荷作用折减梁活荷作用折减v 柱、柱、墙墙的活荷作用折减的活荷作用折减v 传给传给基基础设计础设计荷荷载载的折减的折减9.3 9.3 风风荷荷载计载计算算v取本取本层层的迎的迎风风面面积积；v风压风压高度高度变变化系数取本化系数取本层层楼板的楼板的标标高高处处的的值值；v竖竖向加向加载载点：点：本本层层楼板的楼板的标标高高处处；v当无当无刚刚性楼板假定性楼板假定时时，按，按本本层层楼板楼板标标高高处处的的节节点数平均分配。点数平均分配。9.4 9.4 地震力地震力计计算算v软软件中提供了两种算法：算法件中提供了两种算法：算法1 1和算法和算法2 2v（1 1）算法）算法1 1与算法与算法2 2的区的区别别v（2 2）应应用范用范围围、应应注意些什么注意些什么v（3 3）与地震）与地震计计算有关的参数算有关的参数1010、层刚层刚度比度比10.1 10.1 10.1 10.1 层刚层刚度比控制度比控制 10.2 10.2 10.2 10.2 层刚层刚度比度比计计算算 10.1 10.1 层刚层刚度比控制度比控制 F新新抗抗震震规规范范附附录录E2.1规规定定，筒筒体体结结构构转转换换层层上上下下层层的的侧侧向向刚刚度比不宜大于度比不宜大于2。F新新高高规规的的4.4.3条条规规定定，抗抗震震设设计计的的高高层层建建筑筑结结构构，其其楼楼层层侧侧向向刚刚度度不不宜宜小小于于相相临临上上部部楼楼层层侧侧向向刚刚度度的的70%或或其其上上相相临临三三层层侧侧向向刚刚度度平平均均值值的的80%。F新高新高规规的的5.3.75.3.7条条规规定，高定，高层层建筑建筑结结构构计计算中，算中，当地下室的当地下室的顶顶板作板作为为上部上部结结构嵌固端构嵌固端时时，地下，地下室室结结构的楼构的楼层侧层侧向向刚刚度不度不应应小于相小于相邻邻上部上部结结构构楼楼层侧层侧向向刚刚度的度的2 2倍。倍。F新新高高规规的的10.2.6条条规规定定，底底部部大大空空间间剪剪力力墙墙结结构构，转转换换层层上上部部结结构构与与下下部部结结构构的的侧侧向向刚刚度度，应应符符合合高高规规附附录录D的的规规定。定。FE.0.1底底部部大大空空间间为为一一层层的的部部分分框框支支剪剪力力墙墙结结构构，可可近近似似采采用用转转换换层层上上、下下层层结结构构等等效效刚刚度度比比表表示示转转换换层层上上、下下层层结结构构刚刚度度的的变变化化，非非抗抗震震设设计计时时不不应应大大于于3，抗震，抗震设计时设计时不不应应大于大于2。FE.0.2底底部部为为25层层大大空空间间的的部部分分框框支支剪剪力力墙墙结结构构，其其转转换换层层下下部部框框加加-剪剪力力墙墙结结构构的的等等效效侧侧向向刚刚度度与与相相同同或或相相近近高高度度的的上上部部剪剪力力墙墙结结构构的的等等效效侧侧向向刚刚度度比比e宜宜接接近近1，非非抗抗震震设设计计时时不不应应大大于于2，抗抗震震设设计计时时不不应应大大于于1.3。10.2 10.2 层刚层刚度度计计算算 F高规附录E.0.1建议的方法剪切刚度Ki=Gi Ai/hiF高规附录E.0.2建议的方法剪弯刚度Ki=Fi/i F抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明中建议的计算方法：Ki=Vi/Ui层号剪切刚度剪弯刚度刚度（E1）刚度（均布）刚度（集中）100.50.1560.3340.3020.46291.01.00.8300.7610.94381.01.00.9120.9040.95971.01.00.9520.9360.96461.01.00.9500.9370.95551.01.00.9330.9140.93141.01.00.8830.8570.87731.01.00.7660.7370.75721.01.00.4320.4150.42911.01.01.0001.0001.0001层刚度1.47E72.68E74.27E64.76E64.032E61111、其它其它10.1 10.1 10.1 10.1 不等高嵌固不等高嵌固10.2 10.2 10.2 10.2 轴压轴压比比