《KPM常见问题》PPT课件.ppt

建模问题悬空梁、悬臂梁,由于采用不等高梁的不当造成。如下图所示：,悬空梁,悬臂梁,建模问题斜梁的上下层连接,由于建模、分析数据的局限性，坡梁的上下层连接需要附加端柱才能实现。,斜梁直接与下层节点相连,实际计算时没有连接造成斜向悬臂梁,在端头加柱，但柱高要大于200，才能保证计算正确，该柱的设计可以不考虑。,注意：如果采用空间建模SPASCAD，则不受此影响。,建模问题墙节点抬高无效,在计算程序SATWE、TAT、PMSAP中，只承认柱节点和梁梁交点的上下变化，不考虑墙节点高度的变化。因为分析时，不能考虑异形墙。,想要分析的图形,实际产生的图形,建模问题错层、错层梁、层间梁的合并、简化,当结构产生错层、错层梁、层间梁时，如果错层在梁高的范围内，则最好合并，简化为同一标高的梁分析、设计。,简化为3层,层间梁,小体量夹层,梁的刚度合并,简化为荷载,错层梁,错层,建模问题多塔层高不同的输入,当多塔的层高不同时，一般不能按错层处理，应以同一层高建模，再到后面的计算软件SATWE、TAT、PMSAP中修改各塔层高即可。 要保证连梁的正确高度，所以只能调节洞口的高度。 对上连多塔，则要具体分析结构的实际情况，如果比较复杂，最好采用空间建模SPASCAD。,错误的简化,正确的简化按层数多的塔定义层高,修改该塔的层高,注意：当然可以采用更先进的建模空间建模。这样可以随心所欲。无须考虑简化的问题。可以采用SPASCADPMSAP来建模、分析。,建模问题两根梁与柱大偏心连接,当柱范围内有两根梁偏心相连时，应加柱内小梁，以封闭房间。该小梁程序自动定义为刚性梁。,应定义小梁，以封闭房间程序自动确认为刚性梁,建模问题一根柱抬两根柱,此时，需要加刚性梁。,加两根刚性梁,加一根刚性梁,牛腿,建模问题一根梁抬两片墙,此时，只能简化处理。转换大梁上建三根轴线，如下图所示：,中轴线定义宽转换梁,上下两根轴线定义上部剪力墙,建若干竖向轴线定义刚性梁,上部墙与下部刚性梁交点,刚性梁与转换梁的交点,建模问题复连通域的导荷,复连通域的导荷载是有问题的，应避免房间彼此之间产生复连通域的形状。此外，计算时“弹性楼板”的定义也不能是复连通域。,绿色区域的荷载导算有问题，应避免。,建模问题铰接梁的定义,在“特殊构件”定义中，要求梁梁交点不能都是铰接。也不能产生机构。,程序不能处理零自由度结构,结构产生机构,结构产生机构,PMSAP可以处理零自由度结构,建模问题越层钢支撑,SATWE在处理越层钢支撑时，仍按层分段考虑，这样由于钢支撑默认是两端铰接，造成支撑越层节点产生机构。,SATWE节点产生机构，需要改为两端刚接,TAT是连接越层支撑为一根，所以不会产生机构,建模问题钢柱底铰接,当底层柱底都设定为铰接后，结构也将产生机构。应至少有一根柱底是刚接。,底部结构产生机构,应至少有一个节点是刚接。,变形问题主次梁的共同工作,当次梁当主梁输入后，次梁与主梁共同产生交叉梁系的体系承担竖向荷载。竖向荷载将在主次梁之间，按刚度传递、分配。,变形问题梁抬柱的传力,梁抬柱的传力，是由梁柱协调变形完成的，柱的轴力由梁的剪力平衡，所以，可以通过查看梁剪力来确认上部柱传来的集中力（即柱轴力）。,梁柱位移协调点，也是柱轴力、梁剪力的平衡点,变形问题避免短梁的方法,结构产生短梁后，短梁局部将会超限，因为其相对刚度很大，把局部荷载都吸收在自己身上。短梁的超限往往是剪扭截面不够或斜截面抗剪不够等。,在梁宽度范围内，应简化为一点输入,对柱边的短梁，也可以采用定义刚性梁的方法,超过梁宽范围产生短梁，此时才是真正的短梁，应尽量避免，因为应力过于集中。对柱边短梁可以采用加宽、加掖等方法。,柱边短梁加宽,柱边短梁加掖,变形问题从主梁伸出的悬挑梁,从主梁伸出的悬挑梁，与从柱伸出的悬挑梁，其变形协调是不同的。它将受到主梁大变形（相对于柱）的影响，从而降低了刚度，把自身的荷载卸向两边刚度大的挑梁。,柱的轴向变形小,梁的弯曲变形大,卸载方向,变形问题恒载模拟施工算法的平衡,由于恒载模拟施工算法的特殊性，不能直接用模拟施工算法计算出的内力，去做节点的剪力、弯矩平衡。 要验算节点剪力、弯矩的平衡，应采用“一次性加载”的计算模式。,第3层加载形式,第2层加载形式,第1层加载形式,节点平衡需要上下层的内力，而它们却是在不同加载条件下产生的，所以不满足平衡。,恒载模拟施工的加载方式,一次性加载可以满足节点平衡,变形问题框剪结构中，竖向荷载的传力,框架剪力墙结构中，由于柱轴向刚度要远小于墙的轴向刚度，在竖向荷载作用下，柱与墙之间的连梁将调节两者的位移差，使得柱的轴力减少，墙的轴力增大。高层建筑的层层调整，将可能造成顶部框架柱在竖向荷载作用下受拉。 实际情况是：结构变形是在逐层找平、逐层变形的情况下产生的，到结构顶部时，由于大部分变形已经完成，连梁的调节作用就不会很大。程序采用“模拟施工1”就是体现了这种施工过程。另外：地基变形也会调整柱、墙的位移差。,即使考虑了模拟施工1，连梁也会起到相当的调节作用,模拟施工1，只对上部结构起作用，对底部传基础荷载，并没有起到调节作用。所以框剪结构传基础荷载还是会出现黑洞现象，即剪力墙下的轴力很大，柱下轴力很小，造成地基沉降、承载力等验算误差。 可以采用“模拟施工2”的计算方法解决这个问题，它是把柱的轴向刚度提高10倍，以减少柱、墙的刚度差异，从而起到调整传基础的荷载。,变形问题连梁的计算模型,连梁作为一种重要的、敏感的结构刚度调节器，其分析模型的合理性会影响到整个结构的分析结果。 连梁按壳元进行划分单元方式的有限元分析模型，如果单元划分可以很细，则连梁跨高比再大，计算结果也是正确的。 当单元划分受到限制，对跨高比较大的连梁，由于单元划分不够细，将造成较大的分析误差。为此，可以按以下方式处理： 当跨高比大于5时，连梁按框架梁输入、分析。 当跨高比小于2.5时，连梁按壳元（洞口）输入、分析。 当跨高比介于5和2.5之间时，按壳元（洞口）分析，应细化单元划分；按框架梁分析，结构刚度将偏柔。,连梁的单元划分,连梁与墙的协调节点,框架梁与墙的协调节点,变形问题越层柱的计算模型,越层柱的特点是：在越层点不受楼板的约束。 越层柱的计算模型可以是整根接起来的模型，也可以是每层逐根的计算模型。只要保证越层柱的变形特点，这两种模型的计算结果是可以一致的。,越层柱,TAT越层柱模型，把柱连接起来，自重作用在柱顶,SATWE越层柱模型，柱不连接，自重各自作用在各层的柱顶,地震力、风力,地震力、风力,越层柱的长度系数： 对单边越层柱，长度系数中含有柱的折算长度； 对全越层柱，SATWE的长度系数中含有柱的折算长度。,Lo3,Lo,Lo2,Lo1,3,2,1,各段柱长度和总长度,各段柱长度系数和按全长计算的长度系数,长度系数应满足：Lo1*1 = Lo2* 2 = Lo3* 3 = Lo* ,变形问题梁柱偏心的计算模型,当梁柱偏心时，程序自动加刚域，来考虑偏心产生的附加弯矩。 也可以通过人工设置刚性梁来实现。,梁的计算模型,梁的刚域,梁端剪力,转换为柱端轴力和弯矩,变形问题上下柱偏心的计算模型,当上下柱形心偏心连接时，程序自动加刚域，来考虑偏心产生的附加弯矩。,柱水平刚域,上柱轴力,转换为下柱的轴力和弯矩,变形问题梁抬墙的偏心问题,当转换梁抬偏心墙时，一般认为在竖向力作用下，墙对下部转换梁作用一个大的扭矩。但事实上扭矩并不大，因为扭矩是由梁两端转角不协调所产生，上部墙体虽然偏心，但它给下部的梁柱作用的是一个同向的弯曲，所以，偏心的效果都转化为两边柱的附加弯矩了。,上部墙偏心将主要产生下部柱的附加弯矩,变形问题刚性梁的作用,刚性梁主要起到传递位移、作用力的作用。刚性梁本身不变形，只做刚体移动。刚性梁与刚域的作用是一样的。,局部转角增加，弯矩增加,变形问题剪力墙单元的划分,剪力墙采用二维有限元模型，则单元划分不可避免。 单元划分的粗细均匀性、对称性、合理性等，都会影响到分析结果。 单元划分的特征，也与二维单元的协调性则有关。不同的协调原则，可以认为是不同的分析模型。 SATWE采用节点协调的单元划分原则，对划分合理性依赖强，划分难度较大。 PMSAP采用节点广义协调的单元划分原则，对划分合理性依赖不强，划分比较容易控制。目前一些国外软件也采用这种拟协调的单元划分原则。 单元划分目前不能人工调整，都由程序自动进行，当出现由于单元划分造成局部分析不合理、不对称时，需要调整分析结果，最好采用多种分析模型计算，以增加设计依据。如用TAT来避开这个问题。,SATWE上下墙节点要求协调,PMSAP上下墙可以采用附加位移函数作为约束条件的广义协调,广义协调位移函数曲线,对于复杂高层结构也要使用两种不同的计算模型进行分析,变形问题梁的轴力,一般梁与楼板相连，且在同一标高，楼板平面内的刚度很大，面内相对位移很小，所以，梁的轴力是可以忽略的，刚性楼板假定就是这样考虑的。 考虑楼板的面内变形，或没有楼板，梁会有轴力。 混凝土梁的轴压力一般不考虑，轴拉力与弯矩一起按偏拉构件设计。 钢梁产生轴力，梁应按钢柱的方式验算应力比。 斜梁、坡梁一般都有轴力。 框支转换梁一般应考虑轴拉力，应按偏拉构件设计。,框支梁上部墙体内力的起拱作用,起拱对下部墙、梁产生拉力,设计问题柱墙活荷载折减,较多的用户理解这个折减系数存在问题。这里关键是要理解“计算截面以上层”这句话。当一个10层的结构，按这句话的理解，各层的“柱墙或荷载折减系数”将是如下。 层号 折减系数 层号 折减系数 10 1.0 9 1.0 8 0.85 7 0.85 6 0.70 5 0.70 4 0.65 3 0.65 2 0.65 1 0.60 从折减系数来看，说明从1到10层满布活荷载的概率为60%，对第6层来说6到10层满布活荷载的概率为70%，而顶层满布活荷载的概率则为100%。这说明活荷载折减的科学性、合理性。,1.0 1.0 0.85 0.85 0.7 0.7 0.65 0.65 0.65 0.6,各层柱墙活荷载折减系数,设计问题梁活荷载折减,梁活荷载折减是根据梁的承受荷载面积而确定的，这样就会造成比较复杂的折减方式，且可能每根梁不同。 PMCAD在处理这个问题时，采用了折减楼面荷载的方式，这样就把搂面的外荷载折减了，同时，它也就把结构的整体质量、地震作用、所有构件的内力都折减了。鉴于这样的处理方式，建议在选择梁活荷载折减时，应慎重考虑。 所以，在使用PKPM系列的软件中，活荷载折减最好不要重复使用，如考虑了梁的活荷载折减，则在SATWE、TAT中最好不要选择“柱墙活荷载折减”，以避免活荷载折减过多。反之亦然。,梁承受面荷载的面积,设计问题梁设计弯矩放大系数的合理使用,梁弯矩放大系数起源于梁的活荷载不利布置，当不考虑活荷载不利布置时，梁活荷载弯矩偏小，程序试图通过这个参数来调整梁的弯矩。 过去这个参数只乘在梁的跨中正弯矩上，但是实际上活荷载不利布置不但对梁的正弯矩有影响，对负弯矩也有影响，所以，目前这个参数在梁正负弯矩上都乘。 当考虑活荷载不利布置时，梁弯矩放大系数宜取1.0。如果活荷载较小，则即使不考虑活荷载不利布置，该系数也不要取得过大，宜取1.1以下。只有当活荷载较大时，该系数需要取得大些。 梁弯矩放大系数是最后乘在组合设计弯矩上（弯矩包络图上），所以它把恒、活、地震、风的荷载都放大了。,放大前的设计包络,放大后的设计包络,放大后的设计包络,放大前的设计包络,设计问题剪力墙加强区起算层号的合理应用,这个参数主要是针对有地下室结构、多层带剪力墙结构、底框剪力墙结构而设置的。起算层号是指建模输入的结构自然层号。 当有多层地下室时，地下1层以下可以不按加强区设计，此时该参数可以起到抬高起算层号的目的。 多层带剪力墙结构或底框剪力墙结构，由于剪力墙的轴压比很小，按照抗震规范可以不设加强区，可以把“剪力墙加强区起算层号”定义为大于结构层，则结构分析时将没有剪力墙的加强区。,地下一层以下可以不作为加强区,底框和多层剪力墙结构可以不作为加强区,剪力墙加强起算层号填 3,剪力墙加强起算层号填 4,设计问题振型数的合理选取,结构可以求得到的特征值是有限的。即结构的周期、振型数是有限的。结构的特征值数与结构有质量贡献的自由度数有关。 有质量贡献的自由度数： 对一块刚性楼板有3个。对一个弹性节点有2个。 结构分析时，统计刚性板数和弹性节点数，即可得出可能计算出的最大特征值数。 当结构的有质量贡献的自由度数较多时，求出所有的特征值会消耗很多时间，而对结构影响大的特征参数往往是前面的特征值，所以没有必要把所有的特征值都求出来。 特征值数的合理数量可以由“有效质量系数”来判定,刚性楼板3个带质量的自由度Dx、Dy、z,弹性节点有2个带质量的自由度dx、dy,设计问题梁刚度放大系数的合理应用,梁刚度放大是基于楼板而设置的，在分析时，程序对梁只考虑了矩形截面，刚度偏小。 目前程序的设置及处理方式比较粗糙，整个结构只设两个（分中梁、边梁）。严格说来，应根据每层每根梁的楼板情况而定。 程序下一步将增加这种细化的功能。,楼板和梁共同工作,设计问题铰接梁的合理设置,混凝土梁应该都是刚接，没有严格意义上的铰接，所以设置铰接是有问题的。 铰接梁定义的太多，导致内力的重分布，内力分配不合理因数加大，计算结果不合理。结构分析应真实可信。 剪力墙面外的约束程序可以比较真实的刚度比来表现，不应通过铰接的方式调整梁端弯矩。 梁的超限应具体情况具体分析，切勿通过盲目设置梁的铰接，来达到梁不超限的目的。,墙面外刚度小，约束小，梁端负弯矩自然就小,设计问题柱非加密区箍筋,柱承受的剪力，在全长度上是不变的。 柱非加密区的箍筋面积，就是柱实际受剪的计算箍筋面积。当该面积较大时，该柱箍筋将全长加密，即没有非加密区了。 由于柱剪力一般较小，往往小于构造要求，所以柱加密区箍筋往往是构造配箍。,柱剪力全长不变,非加密区柱实际计算的箍筋面积,加密区柱构造箍筋面积,加密区柱构造箍筋面积,设计问题梁非加密区箍筋,梁非加密区的箍筋，是根据剪力实际计算出来的。梁箍筋是否有非加密区，应根据剪力的变化而定。,梁全长度上剪力的变化,（1.52）Ho,这个位置的剪力配箍就是非加密区配箍的依据,设计问题超配系数的作用,当结构设计为9