复杂结构指南

1、复杂结构分析指南例说例说PMSAPPMSAP 编写：黄吉锋中国建筑科学研究院软件所目录1.斜板对主体结构分析的影响2.普通楼板、斜板的整体式分析及设计3.箱型转换结构分析和设计(转换墙)4.人防顶板和外墙的整体分析设计5.剪力墙和连梁的准确分析6.分层刚度施工模拟（算法3）7.温度荷载的分析及设计8.弹性时程分析9.屋面风荷载的计算10.中震/大震不屈服计算11.吊车荷载分析12.底框结构的有限元分析13.如何计算结构整体刚心14.读取satwe的特殊构件定义及参数设置15.补充定义内力组合和整体屈曲分析组合1.斜板对主体结构分析的影响斜板结构分析概要 斜屋面结构、含斜板看台的体育场馆结构 斜

2、板的双重特征：面外抗弯特征（普通水平楼板）面内抗侧力特征（剪力墙） 斜板的面内刚度具有很大的抗侧力作用和对周边构件的支持作用，设计中必须予以考虑，若忽略，结构的整体振动特性及斜板周边构件的受力情况都可能失真。这是斜板与平板很大的不同之处。PMSAP分析斜板结构 在PMSAP计算时，斜板有下列几种计算方式（在“补充建模”中指定）：定义成弹性膜（忽略面外抗弯刚度）定义成弹性板6（考虑面外抗弯刚度）定义成弹性板3（基本等同于弹性板6）如果用户不做任何定义，PMSAP将自动把斜板考虑为弹性膜。该处理使得用户不做任何额外的工作，即可对斜板结构进行合理的分析和设计两种计算模型不考虑斜板的计算模型考虑斜板的

3、计算模型PMSAP自动生成的斜板有限元网格考虑斜板时梁的弯矩图不考虑斜板时梁的弯矩图考虑斜板时的梁端、柱端弯矩不考虑斜板时的梁端、柱端弯矩不考虑斜板时的周期、位移误差 项目项目考虑斜板考虑斜板不考虑不考虑 斜板斜板误差误差第一周期第一周期1.1551.1993.81 %第二周期第二周期1.0811.1849.53 %第三周期第三周期0.9120.9443.51 %X风位移角风位移角1/22171/159538.99 %Y风位移角风位移角1/19961/159625.06 %X地震位移角地震位移角1/18401/161513.93 %Y地震位移角地震位移角1/17341/16872.78 % 2

4、.普通楼板和斜板的 整体式分析及设计楼板整体分析、设计步骤在PMSAP的第一项菜单“补充建模”中，将需要做整体分析及设计的楼板，定义为弹性板6或者弹性板3 通常，下列情况的楼板有必要定义成 弹性板做整体分析和设计： 弹性板楼板局部大开洞造成的明显的薄弱部位宜定义成弹性板并做整体式分析和设计宜做整体分析设计的楼板宜做整体分析设计的楼板弹性板楼板开洞较多或较复杂时应整层整层定义弹性板，并作整体式分析设计弹性板多塔楼之间的连廊应定义成弹性板并作整体分析设计宜做整体分析设计的楼板宜做整体分析设计的楼板斜板应定义成弹性板并作整体分析设计宜做整体分析设计的楼板大底盘多塔结构的底盘顶层及相邻楼层宜定义成弹性

5、板并作整体分析设计宜做整体分析设计的楼板板柱体系或板柱抗震墙体系中的楼板宜定义成弹性板并作整体分析设计宜做整体分析设计的楼板转换层及转换层以上2层的楼板厚板转换层中的厚板2.在PMSAP第三项菜单“参数补充及修改”中，指定板分析、设计的控制参数对板做整体分析设计时，板细分尺寸建议取为1米3.自动计算完毕查看板的分析设计结果有关板的整体分析和设计结果，都在这个菜单里查看国家体育馆：SPASCAD建模，PMSAP分析、设计国家体育馆由北京院和城建设计院联合设计；PMSAP作为主要设计程序，韩国的MIDAS作为校核程序；PMSAP提供了结构中梁、柱、剪力墙及所有楼板和看台 斜板的配筋结果；工程实例：

6、国家体育馆国家体育馆全貌：SPASCAD建模，PMSAP分析、设计国家体育馆：PMSAP计算的扭转振型国家体育馆：PMSAP给出的梁、柱、剪力墙配筋简图国家体育馆：PMSAP自动生成的楼板、斜看台板的有限元网格国家体育馆：PMSAP输出的楼板、斜看台板的挠度云斑图国家体育馆：PMSAP输出的楼板、斜看台板的弯矩云斑图国家体育馆：PMSAP给出的楼板、斜看台板的配筋简图楼板配筋图局部（形心，边界，cm2/m）配筋面积（cm2 /m）配筋走向(度)3.箱形转换结构分析设计(转换墙)箱形转换结构分析设计 在PMSAP中箱形转换结构 可以有两种分析方法：1.转换结构按照大梁输入 按照杆系计算，与上下层

7、之间连接关系的模拟较粗略，不能考虑盒子效应。按照转换梁进行内力调节、给出配筋设计。 2.转换结构按照剪力墙输入 按照细分壳元分析，可以准确模拟上下层之间连接关系及盒子效应。并按照转换梁进行内力调节、给出配筋设计。箱形转换结构分析设计箱形转换按梁输入箱形转换按墙输入箱形转换结构分析设计箱形转换按墙输入箱形转换按梁输入箱形转换结构分析设计转换结构按墙输入并考虑弹性楼板后形成的“盒子”顶面和底面箱形转换结构分析设计转换结构按墙输入时：转换墙和墙顶楼板的有限元网格箱形转换结构分析设计转换结构按墙输入时：转换墙和墙顶、墙底楼板的有限元网格箱形转换结构分析设计箱形转换按墙输入时，在这里查看配筋结果和控制内

8、力箱形转换结构分析设计转换墙配筋简图底部主筋B顶部主筋T和箍筋G（cm2）箱形转换结构分析设计箱形转换结构分析设计点开这个文本文件查看转换墙的详细控制内力和设计结果箱形转换结构分析设计转换墙弯矩包络图箱形转换结构分析设计转换墙剪力包络图箱形转换结构分析设计:两种模型比较项目项目转换墙转换墙转换梁转换梁误差误差第一周期第一周期1.7261.96013.56 %第二周期第二周期1.6471.7063.58 %第三周期第三周期1.5911.6403.08 %X风位移角风位移角1/66431/64013.78 %Y风位移角风位移角1/66641/513529.78 %X地震位移角地震位移角1/1829

9、1/17922.06 %Y地震位移角地震位移角1/17521/136728.16 %X地震力地震力3.83%3.74%-2.35%Y地震力地震力3.59%3.49%-2.79% 左截面中截面右截面恒载弯矩墙-22601433-2314梁-40242411-3555 78%68%53%包络弯矩墙-43182413-4977梁-61214613-6611 42%91%33%恒载剪力墙2632215-3480梁178436-3006 -32%-83%-14%包络剪力墙48029118755梁30798996862 -36%-1%-22%箱形转换结构分析设计:两种模型比较箱形转换结构分析设计：结论1.

10、转换墙模型可以比较准确地分析箱形转 换结构2.梁模型算得的层间位移偏大 30%3.梁模型计算的剪力偏小-36%， 弯矩则偏大78%4.具体设计时： 整体控制（位移、周期等）宜采用转换 墙结果 转换墙设计可以取两种模型的保守结果。4.人防外墙和顶板的整体分析设计人防外墙和顶板的设计 简化算法计算模型计算模型11适用于中间墙段适用于中间墙段计算模型计算模型22适用于顶部墙段适用于顶部墙段程序取4倍墙高作为计算宽度，左右下三面嵌固，顶部取嵌固与简支两种边条件，按照双向板计算，取两种模型计算弯矩的平均值作为设计弯矩，设计轴力取为重力荷载代表值产生的轴力。按模型按模型1得到的得到的面外弯矩面外弯矩按模型

11、按模型2得到的得到的面外弯矩面外弯矩验算时采用的面验算时采用的面外弯矩外弯矩面内墙长取面内墙长取4倍的墙高倍的墙高人防外墙和顶板的设计H4H 简化算法准确算法：三维有限元算法人防外墙和顶板的设计PMSAP同时考虑顶板和外墙的整体计算模型准确算法：三维有限元算法人防外墙和顶板的设计PMSAP同时考虑顶板和外墙的整体计算模型的有限元网格图准确算法：三维有限元算法人防外墙和顶板的设计PMSAP:顶板和外墙的有限元网格图局部人防外墙和顶板的设计如果是整层人防板，可以在此直接填入板厚和材料,PMSAP会自动搜索形成人防顶板如何应用PMSAP进行人防外墙和顶板的整体有限元分析如果人防板是局部的，则需要在P

12、MSAP的补充建模菜单中交互定义人防板为弹性板6或者弹性板3如何应用PMSAP进行人防外墙和顶板的整体有限元分析做墙的面外计算时（包括人防、水土压力），应选细分模型；墙侧节点按照出口处理；细分尺寸不宜太大，建议取为1M如何应用PMSAP进行人防外墙和顶板的整体有限元分析人防外墙和顶板的设计 如何应用PMSAP进行人防外墙和 顶板的整体有限元分析：总结按照实际情况定义人防顶板为弹性板6或者弹性板3定义人防等级、层数、荷载等信息以及水土压力信息 （如果人防顶板为连续整层的，可以利用程序的自动 搜索功能自动形成弹性楼板6）定义墙模型为细分模型，并选墙侧节点做出口，同时指 定楼板与墙的细分尺寸（建议取

13、为1M）做完了前面三步，PMSAP即可对人防顶板和地下室外墙 进行全自动的网格剖分，做准确的有限元分析。5. 依据人防规范对人防层的梁、板、柱、墙给出配筋设计PMSAP程序中考虑人防组合及水土压力组合：35 1.00*DL 0.50*LL 1.00*ADV36 1.20*DL 0.60*LL 1.00*ADV37 1.00*DL 0.50*LL 1.00*WSP 1.00*ADV 1.00*ADH38 1.20*DL 0.60*LL 1.20*WSP 1.00*ADV 1.00*ADH39 1.00*DL 0.50*LL 1.00*WSP1.20*DL 0.60*LL 1.20*WSPDL:恒

14、荷载LL:活荷载 ADV:顶板人防荷载QE1ADH:外墙人防荷载QE240 WSP:水土压力荷载人防外墙和顶板的设计人防外墙和顶板的设计PMSAP人防荷载与水土压力的作用方式人防荷载与水土压力的作用方式PMSAP地下室构件的人防设计技术条件地下室构件的人防设计技术条件(1) 材料动力设计强度的调整 砼、钢筋和钢材的动力强度设计值取静荷载作用下 的强度设计值乘以强度综合调整系数rd，rd按 第4.6.3条和表4.6.3取值。(2) 砼强度的修正 进行钢筋砼梁斜截面承载力验算时，考虑了砼强度等级 影响的修正（有关公式见4.6.7条）。 进行梁、柱斜截面承载力验算时，砼的动力强度设计值 乘以折减系数

15、0.8（见4.6.8条）。 进行墙、柱受压构件正截面承载力验算时，砼轴心抗压 动力强度设计值乘以折减系数0.8（见4.6.9条）。(3) 钢筋砼构件纵向钢筋的最小配筋率 钢筋砼构件纵向钢筋的配筋率最小值按4.7.7表取值 （见4.7.7条）。人防外墙和顶板的设计人防外墙和顶板的设计PMSAP整体有限元法给出的人防墙在侧向人防荷载作用下的变形图人防外墙和顶板的设计PMSAP整体有限元法给出的人防墙在侧向人防荷载作用下的变形图：局部人防外墙和顶板的设计在这个菜单查看人防墙的面外配筋人防外墙和顶板的设计人防外墙的配筋简图人防外墙和顶板的设计人防外墙的配筋简图：局部H4.1:Sw范围内的水平钢筋双侧总

16、面积4.1cm2V12: Sw范围内的竖向钢筋双侧总面积12.0cm2人防外墙和顶板的设计在文本文件ADD_WREI.OUT中查看人防墙详细的设计信息： 面外竖向筋设计(墙的顶底截面设计) B,H= 6000. 300. NC,NGH=45 1 IEW= 3 DS= 32.5 WGUJM= 200. AS= 406. M,N= 34.3 1889.1 ICOM= 1 IERR=0 IGZ=1 面外水平筋设计(墙的左右截面设计) B,H= 1200. 300. NC,NGH=45 1 IEW= 3 DS= 32.5 WGUJM= 200. AS= 404. M,N= 2.2 61.5 ICOM= 1 IERR=0 IGZ=1人防外墙和顶板的设计在这个菜单查看人防顶板的配筋结果人防外墙和顶板的设计PMSAP给出的人防顶板有限元网格自动剖分图人防外墙和顶板的设计PMSAP给出的人防顶板有限元网格自动剖分图：局部人防外墙和顶板的设计PMSAP给出的人防顶板挠度等值线图人防外墙和顶板的设计PMSAP给出的人防顶板弯