关于结构分析几个问题的探讨

关于于结结构构分分析析几几个个问问题题的的探探讨讨结构构分分析析目目的的对建建筑筑结结构构设设计计而而言言，，结结构构分分析析是是一一种种用用数数学学模模型型对对拟拟建建结结构构物物理理模模型型进进行行仿仿真真模模拟拟，，量量化化物物理理模模型型在在各各种种荷荷载载（（作作用用））下下的的效效应应，，现现在在求求解解数数学学模模型型的的方方法法常常用用有有限限单单元元法法。。有有限限元元分分析析模模型型由由以以下下几几个个部部分分组组成成：：几几何何模模型型（（含含内内部部约约束束方方程程））、、荷荷载载作作用用和和约约束束边边界界条条件件。。既然然是是一一种种仿仿真真，，结结构构分分析析过过程程中中应应该该坚坚持持客客观观求求实实的的原原则则，，力力求求数数学学模模型型的的求求解解能能尽尽可可能能真真实实地地物物理理模模型型的的特特性性。。结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题分析析软软件件的的选选取取普通通建建筑筑结结构构通通常常有有水水平平刚刚度度较较大大（（平平面面内内变变形形很很小小））的的各各楼楼层层子子结结构构作作为为竖竖向向横横隔隔，，且且质质量量源源分分布布可可以以简简化化在在楼楼层层质质点点表表示示，，可可以以采采用用层层模模型型的的分分析析软软件件；；结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题对质质量量源源和和刚刚度度为为空空间间分分布布的的结结构构应应采采用用空空间间结结构构分分析析软软件件。。不不能能简简单单把把上上部部空空间间的的基基底底反反力力作作为为荷荷载载施施加加到到下下部部层层模模型型后后采采用用层层模模型型的的软软件件来来进进行行结结构构分分析析：：两两者者的的质质量量源源分分布布（（位位置置））和和整整体体刚刚度度不不能能等等效效结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题对影影院院和和体体育育馆馆、、游游泳泳馆馆等等建建筑筑结结构构，，由由于于建建筑筑功功能能的的要要求求，，楼楼层层的的概概念念已已经经非非常常弱弱化化，，应应该该采采用用空空间间模模型型软软件件进进行行结结构构分分析析。。个个人人认认为为：：甚甚至至其其常常规规的的抗抗震震分分析析指指标标（（如如层层间间位位移移角角、、扭扭转转位位移移比比等等)已经经难难以以衡衡量量结结构构的的抗抗震震性性能能，，应应以以抗抗震震性性能能化化设设计计的的方方法法进进行行抗抗震震设设计计。。结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题即使使对对内内部部子子结结构构的的简简化化处处理理也也慎慎重重：：难难以以做做到到真真实实全全面面的的等等效效处处理理。。建建议议按按实实际际情情况况建建立立分分析析模模型型，，既既可可以以获获得得较较为为准准确确的的分分析析结结果果，，也也能能从从建建模模和和分分析析过过程程中中验验证证结结构构布布置置的的正正确确性性。。结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题2、荷载载和和作作用用：：在结结构构分分析析中中经经常常出出现现人人为为放放大大材材料料容容重重和和竖竖向向荷荷载载以以期期达达到到增增大大安安全全储储备备的的现现象象，，造造成成分分析析模模型型的的质质量量源源失失真真，，进进而而导导致致结结构构的的动动力力特特性性偏偏离离实实际际情情况况，，无无法法到到达达仿仿真真的的目目的的。。考虑虑到到有有限限元元模模型型中中各各单单元元存存在在重重叠叠的的部部分分，，足足以以抵抵消消结结构构构构件件的的面面层层荷荷载载；；钢钢结结构构应应根根据据不不同同结结构构类类型型在在杆杆件件的的质质量量调调整整系系数数中中节节点点区区域域的的重重量量放放大大，，不不宜宜在在容容重重中中调调整整。。容重重和和竖竖向向荷荷载载的的人人为为放放大大并并不不能能达达到到增增大大安安全全储储备备的的目目的的，，特特别别是是超超高高层层风风荷荷载载为为控控制制工工况况时时：：抗抗浮浮、、偏偏心心受受拉拉构构件件、、风风荷荷载载或或中中大大震震作作用用下下的的受受拉拉墙墙肢肢和和柱柱等等等等。。结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题3、边边界界条条件件和和内内部部约约束束：：在结结构构分分析析中中通通常常采采用用绝绝对对的的嵌嵌固固端端假假定定，，嵌嵌固固端端节节点点的的6个自自由由度度不不允允许许有有任任何何位位移移。。该该假假定定忽忽略略基基础础刚刚度度对对上上部部结结构构抗抗震震、、抗抗风风、、温温度度作作用用效效应应及及整整体体稳稳定定性性能能等等各各方方面面影影响响，，不不符符合合实实际际情情况况。。结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题绝对对的的嵌嵌固固端端假假定定计计算算模模型型弹性性嵌嵌固固端端假假定定计计算算模模型型结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题规范范中中对对基基础础的的沉沉降降差差异异、、偏偏心心荷荷载载下下基基础础的的验验算算、、桩桩基基水水平平位位移移的的限限制制和和水水平平承承载载力力的的验验算算等等要要求求都都说说明明基基础础或或地地下下室室顶顶板板都都存存在在位位移移。。在在结结构构分分析析中中采采用用绝绝对对嵌嵌固固的的粗粗略略假假定定是是由由于于计计算算能能力力和和现现有有理理论论不不成成熟熟的的限限制制。。基础础或或地地下下室室顶顶板板绝绝对对嵌嵌固固的的假假定定，，不不符符合合实实际际情情况况：：高高估估了了结结构构抗抗侧侧刚刚度度，，低低估估了了结结构构自自振振周周期期、、放放大大了了地地震震作作用用和和温温度度作作用用效效应应，，误误导导了了结结构构分分析析中中水水平平荷荷载载和和作作用用产产生生的的效效应应问问题题。。结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题地基基、、基基础础和和上上部部结结构构是是一一个个统统一一不不可可分分割割的的整整体体，，在在结结构构设设计计和和分分析析中中应应该该统统一一考考虑虑，，否否则则容容易易出出现现偏偏差差甚甚至至危危险险：：A、对对超超长长结结构构温温度度作作用用而而言言，，采采取取绝绝对对嵌嵌固固的的计计算算假假定定会会导导致致嵌嵌固固端端以以上上结结构构温温度度作作用用效效应应的的严严重重高高估估，，而而忽忽略略了了嵌嵌固固端端以以下下的的桩桩基基由由于于水水平平位位移移导导致致的的弯弯矩矩，，可可能能会会出出现现桩桩身身配配筋筋不不足足的的情情况况；；结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题B、对基基础础周周边边地地基基为为填填土土、、流流塑塑状状淤淤泥泥等等软软弱弱土土层层时时，，采采取取绝绝对对嵌嵌固固计计算算假假定定会会导导致致嵌嵌固固端端以以上上结结构构稳稳定定性性、、柱柱计计算算长长度度系系数数等等偏偏于于不不安安全全。。例例如如：：高高铁铁桥桥下下式式站站房房室室外外楼楼梯梯梯梯柱柱在在平平面面外外近近似似为为悬悬臂臂柱柱，，在在计计算算中中假假定定为为柱柱底底为为绝绝对对嵌嵌固固，，而而实实际际基基础础设设计计中中采采用用直直径径很很小小的的单单桩桩且且平平面面外外无无基基础础梁梁拉拉接接。。结构构分分析析中中几几个个常常见见问问题题土壤壤是是一一种种非非线线性性度度非非常常高高的的材材料料，，不不仅仅是是一一种种只只承承受受压压力力、、不不承承受受拉拉力力的的单单元元，，而而且且在在缓缓慢慢持持续续加加载载的的静静力力和和快快速速往往复复的的动动力力作作用用有有不不同同的的刚刚度度（（对对静静力力作作用用，，土土壤壤的的水水平平刚刚度度根根据据其其水水平平抗抗力力系系数数m确定；；对动动力作作用，，土壤壤的水水平刚刚度根根据其其剪切切波速速确定定），，这对对结构构分析析提出出了更更高的的要求求，甚甚至需需要两两个不不同的的计算算模型型分别别对静静力和和动力力荷载载或作作用进进行结结构分分析。。基础础刚度度对高高层建建筑结结构抗抗震设设计的的影响响可以以参考考傅雪雪怡大大师的的文章章《基于有有限基基础刚刚度的的高层层建筑筑抗震震性能能研究究与应应用》，比较较详细细地介介绍了了欧美美各国国规范范对此此方面面的规规定。。http://chuansong.me/n/505441345396结构分分析中中几个个常见见问题题4、施工工过程程模拟拟：结构的的刚度度和质质量源源是随随着建建造过过程中中结构构单元元和荷荷载的的施加加而逐逐步形形成的的。因因此施施工过过程模模拟是是结构构分析析不可可或缺缺的组组成部部分，，特别别是对对超高高层结结构、、大跨跨度结结构或或索穹穹顶之之类的的张拉拉结构构，有有必要要在结结构分分析中中进行行全过过程的的施工工过程程模拟拟，以以建造造过程程的终终止状状态的的结构构刚度度作为为后续续荷载载或作作用的的分析析的初初始刚刚度。。不同的的施工工模拟拟步骤骤会导导致不不同的的结构构分析析结果果，因因此在在设计计文件件中应应注明明结构构分析析中拟拟定的的施工工方案案（即即施工工模拟拟的步步骤））。结构分分析中中几个个常见见问题题亦可以以指定定某些些施工工步骤骤，以以解决决结构构设计计中的的问题题。例例如：：高架架站房房候车车层以以上的的两侧侧商业业夹层层框架架结构构，往往往