KM之结构讲稿SAWEA和MSA

2008结构分析讲稿

SATWE、TAT和PMSAP结构分析和设计的改进

（SATWE、TAT和PMSAP）

1中震弹性、中震不屈服设计，和组合分项系数的控制2墙梁刚度模型的转换（SATWE、PMSAP）3托墙梁刚度的放大选择（SATWE、PMSAP）4格构截面的输入分析和设计5位于柱截面内的刚性梁的处理6分段、分塔方式的0.2Q0、0.25Q0调整7用户自定义地震设计谱8时程分析增加了“三向地震波库”及相应计算9混凝土规范（7.3.11-3）条关于砼柱长度系数的计算中震弹性、中震不屈服设计对于中(大)震弹性，程序主要考虑两条：1）地震影响系数最大值ALPHAmax按中震(2.8倍小震)或大震(4.5-6倍小震)取值；2)取消组合内力调整（取消强柱弱梁，强剪弱弯调整）。程序使用时，需要用户：1）按中震或大震输入ALPHAmax；2)构件抗震等级指定为4级。对于中(大)震不屈服，程序主要考虑五条：1）地震影响系数最大值ALPHAmax按中震(2.8倍小震)或大震(4.5-6倍小震)取值；2)取消组合内力调整（取消强柱弱梁，强剪弱弯调整）；3）荷载作用分项系数取1.0（组合值系数不变）；4)材料强度取标准值；5）抗震承载力调整系数

Rre取1.0程序使用时，需要用户：1）按中震或大震输入ALPHAmax2)点开“按中震不屈服或大震不屈服做结构设计”的按钮。中震弹性、中震不屈服设计(SATWE)中震弹性、中震不屈服设计(PMSAP)墙梁刚度模型的转换一个输入模型，两种计算方式墙梁刚度模型的转换（SATWE）墙梁刚度模型的转换（PMSAP）墙梁刚度模型的转换程序对于建模时输入的剪力墙洞口进行自动判断，对于跨高比大于该值的墙梁自动转换为框架梁，采用梁元进行分析，否则仍按墙元分析，如果输入零值则不进行转换。该参数的目的主要是方便用户建模输入，可直接按照剪力墙洞口输入，无需手工转换为墙+框架梁。但目前程序自动判断局限于规则对齐的洞口，对于上下层洞口不对齐、墙厚变化等特殊情况不进行转换，应通过平面图查看转换后的结果。托墙梁刚度放大修复（转换梁-墙）之间的协调性；会使转换构件及上部楼层内力和配筋减小；托墙梁刚刚度放大大（SATWE）托墙梁刚刚度放大大(PMSAP)托墙梁刚刚度放大大实际工程程中常常常会出现现“转换换大梁上上面托剪剪力墙””的情况况，当用用户使用用梁单元元模拟转转换大梁梁，用壳壳元模式式的墙单单元模拟拟剪力墙墙时，墙与梁之之间的实实际的协协调工作作关系在在计算模模型中就就不能得得到充分分体现，存在近近似性。。实际的情情况是，，剪力墙墙的下边边缘与转转换大梁梁的上表表面变形形协调；；计算模模型的情情况是，，剪力墙墙的下边边缘与转转换大梁梁的中性性轴变形形协调；；于是计计算模型型中的转转换大梁梁的上表表面在荷荷载作用用下将会会与剪力力墙脱开开，失去去本应存存在的变变形协调调性。换换言之，，与实际际情况相相比，计计算模型型的刚度度偏柔了了。这就就是软件件提供托托墙梁刚刚度放大大系数的的原因。。托墙梁刚刚度放大大为了再现现真实的的刚度，根据我我们的经经验，托墙梁刚刚度放大大系数一一般可以以取为100左右。当考虑虑托墙梁梁刚度放放大时，，转换层层附近的的超筋情情况（若若有）通通常可以以缓解，，当然，，为了使使设计保保持一定定的裕度度，也可可以不考考虑或少少考虑托托墙梁刚刚度放大大。使用该功功能时，，用户只只须指定定托墙梁梁刚度放放大系数数，托墙墙梁段的的搜索由由软件自自动完成成。最后后指出一一点，这这里所说说的“托托墙梁段段”在概概念上不不同于规规范中的的“转换换梁”，，“托墙墙梁段””特指转转换梁与与剪力墙墙“墙柱柱”部分分直接相相接、共共同工作作的部分分，比如如说转换换梁上托托开门洞洞或窗洞洞的剪力力墙，对对洞口下下的梁段段，程序序就不看看作“托托墙梁段段”，不不作刚度度放大，，可参见见示意图图。增加格构构截面的的输入分分析和设设计新增了格格构截面面的内力力分析和和设计功功能。在STS中定义了了格构截截面后，，计算程程序可接接力计算算和验算算格构柱常常用于重重型工业业厂房。。由于它它是一种种组合截截面，计计算刚度度和设计计验算都都需是专专门的公公式。格构柱在在结构整整体分析析时，还还是按照照杆件模模型。这这样其位位移、内内力等，，与普通通柱没有有差别。。当在PMCAD或STS中定义了了“任意意截面””（kind=99,kind=305），则计计算程序序只能进进行刚度度、内力力的计算算，不能能进行截截面设计计。增加格构构截面的的输入分分析和设设计格构柱平平面图增加格构构截面的的输入分分析和设设计格构柱结结果输出出：图形形和文本本位于柱截截面内的的刚性梁梁的处理理主梁主梁柱节点刚性梁正确搜索索主梁；；正确形成成节点；；减小刚度度阵的病病态，提提高计算算精度。。柱布置在在该节点点上该梁仍当当框架梁梁处理适应性加加强实例例：柱内梁不不再当作作刚性梁梁，大大大减少SATWE计算失真真状况适应性加加强实例例：同一柱内内包含的的多个节节点上布布置梁，，尽管柱柱只能布布在其中中一个节节点上，，程序对对其他节节点上的的梁仍当当作框架架梁处理理柱布置在在该节点点上该梁仍当当框架梁梁处理位于柱截截面内的的刚性梁梁的处理理老版本的的软件对对于位于于柱截面面内的短短梁，一一律按照照刚性梁梁计算，，这主要要是从正正确模拟拟刚度的的角度考考虑。当当多根梁梁同时搭搭在一根根大截面面柱上时时，由于于偏心等等原因，，这些梁梁通常并并不交于于一点，，那么为为了做到到在该节节点处梁梁、柱之之间能够够正确传传力，就就需要用用短梁来来连接梁梁端和柱柱节点，，于是就就形成一一根或数数根位于于柱截面面内的所所谓刚性性梁。这这个办法法从计算算原理上上讲是正正确的，，但在实实际应用用中存在在一定的的缺陷，，归纳起起来有这这么几点点：位于柱截截面内的的刚性梁梁的处理理1）连接接梁端与与柱节点点的刚性性梁通常常不再与与梁位于于同一条条轴线上上，这样样就会造造成主梁梁搜索失失败（找找不到端端部的柱柱支座）），误将将主梁判判为次梁梁，那么么竖向力力作用下下主梁的的负弯矩矩调幅就就不能正正确进行行；2）基于类似似的原因，由由于刚性梁的的存在，当以以柱节点为基基础，搜索梁梁柱交接关系系、形成梁柱柱节点时，也也不能正确地地进行。故相相应的节点核核心区验算也也存在问题；；3）由于位于于同一柱节点点处的刚性梁梁可能较多、、也可能很短短(比如几厘厘米)，这有有可能造成刚刚度矩阵的过过分病态，从从而显著降低低结构分析的的精度，这种种情况因工程程而异。总之之刚性梁越多多、越短，就就越不利。位于柱截面内内的刚性梁的的处理新版软件针对对上述问题进进行了改进：：A）自动搜索索位于柱截面面内的节点，，记录这些节节点与柱之间间存在的这种种包含关系或或关联关系。。这样在主梁梁搜索时，就就可以利用这这种关联关系系，正确地找找到柱支座，，从而正确地地形成主梁并并进行负弯矩矩调幅。B)类似地，，通过柱截面面内的节点与与柱之间的关关联关系，可可以正确形成成梁柱节点。。C)对于柱截截面内的短梁梁的计算方法法作了调整，，改用矩阵变变换算法代替替刚性梁算法法。该方法通通过直接将梁梁端力在刚臂臂上平移来模模拟梁柱间的的传力，避免免了刚性梁计计算带来的大大刚度，从而而改善刚度矩矩阵的性态，，提高计算精精度。分段、分塔方方式的0.2Q0、0.25Q0调调整老版本的软件无论对对于单塔结构构还是多塔结结构、立面规规则的结构还还是立面不规规则的结构，，在做0.2Q0调整时，均看看作一个塔楼楼，且在立面面上不分段(认为是一段)，应该说这样样的调整方式式对立面规则则的单塔楼结结构是合适的的，但对于多多塔结构（尤尤其是各塔的的结构形式差差异较大时））、或立面有有突变的结构构就不是很准准确了。新版软件增加加了“分段、、分塔方式的的0.2Q0调整”，程序可以自动动通过用户定义义的多塔信息息，将整个结结构拆分成数数段，在每段段之中，Q0取为本段底层层的地震剪力力，1.5Vfmax取为本段框架架最大楼层剪剪力的1.5倍，从而最终终确定出0.2Q0调整系数。(完全类似地，，在钢框架-支撑结构中，，程序将自动动作0.25Q0-1.8Vfmax调整)比如一个双塔塔结构，三层层底盘，底盘盘以上左塔10层，右塔15层，则结构将将被分作三段段进行调整：：三层底盘、、左塔10层和右塔15层。分段、分塔方方式的0.2Q0、0.25Q0调调整底盘和左右塔塔各为独立的的一段用户自定义地地震设计谱新版软件允许用户输入入任意形状的的地震设计谱谱，以考虑来自自安评报告或或其他情形的的比规范设计计谱更贴切的的反应谱曲线线。用户自定义地地震设计谱在此菜单逐点点输入地震影影响系数！时程分析增加加了“三向地地震波库”及及相应计算算定义地震波的的主分量，次次分量和竖向向分量加速度度峰值时程分析增加加了“三向地地震波库”及及相应计算算九个特征周期期，三向天然然波和三向人人工波各36条可供选择混凝土规范（（7.3.11-3）条条

关于砼柱柱长度系数的的计算当在老版程序序中点取“混混凝土柱长度度系数执行混混凝土规范(7.3.11-3)”时，程序将将无条件地对对结构中的所所有混凝土柱柱的长度系数数按照混凝土土规范(7.3.11-3)条进行计算和和采用，并不不判断该柱水水平荷载产生生的设计弯矩矩是否超过其其总设计弯矩矩的75%；新版程序完完善了该条的的实现：1）当不钩选““混凝土柱长长度系数执行行混凝土规范范(7.3.11-3)”时，混凝土土柱的长度系系数将按照混混凝土规范(7.3.11-2)的现浇楼盖情情况进行考虑虑，即底层取取为1.0，其余楼层取取为1.25。2）当钩选“混混凝土柱长度度系数执行混混凝土规范(7.3.11-3)”时，程序将将对每一个柱柱截面的每一一组基本组合合内力，计算算其水平荷载载产生的设计计弯矩与总设设计弯矩的比比值，如果该该比值大于75%，则按照(7.3.11-3)计算其计算长长度系数，否否则，仍旧按按照混凝土规规范(7.3.11-2)的现浇楼盖情情况考虑，即即底层取为1.0，其余楼层取取为1.25。老版本不判断断75%;新版本判断75%！PMSAP的特有改进除了与SATWE类似的改进，，PMSAP还新增了下列列功能：1竖向地震的振振型叠加反应应谱计算方法法2增加整体屈曲曲分析（BUCKLING），增加用户户自定义组合合3地下室回填土土计算改进4新增剪力墙和和楼板的偏心心考虑5用温度效应模模拟预应力和和混凝土收缩缩6自动考虑屋面面风荷载7风荷载计算时时的“双向周周期指定”8读入SATWE特殊构件定义义数据及参数数定义数据9增加平面/空间方式的荷荷载图形检查查及楼面荷载载检查竖向地震的振振型叠加反应应谱计算方法(PMSAP)规则高层建筑筑的竖向地震震作用一般可可以按照抗震震规范给出的的简化方法进进行分析，这这也是老版本本PMSAP提供的方法；；但对于结构构中的长悬臂臂、多塔之间间的连廊、网网架屋顶以及及各种空间大大跨结构，其其竖向地震作作用分布往往往比较复杂，，简化方法有有可能与实际际情况出入较较大。基于此此，除了依旧旧提供“抗震震规范的简化化方法”，新新版PMSAP还提供了““竖向地震震的振型叠叠加反应谱谱计算方法法”，该方方法在理论论上较为严严密，可以以更好地适适应大跨结结构等复杂杂情形的竖竖向地震分分析。当用户选用用“振型叠叠加反应谱谱法”计算算竖向地震震作用时，，PMSAP会自动计算算、考虑结结构的竖向向振动振型型；竖向地地震的最大大影响系数数取为相应应水平地震震的65%，同时依据据规范进行行了1.5倍的放大。。尤其需要要注意的是是，当选用用“振型叠叠加反应谱谱法”计算算竖向地震震作用时，，参与振型型数一定要要取得足够够多，以使使得水平和和竖向地震震的有效质质量系数都都超过90%.竖向地震的的振型叠加加反应谱计计算方法(PMSAP)竖向地震的的振型叠加加反应谱计算方法（（PMSAP）竖向振动振振型增加整体屈屈曲分析（（BUCKLING）和

自定定义组合(PMSAP)补充定义基基本组合：：除了程序内内部按规范范自动确定定的基本荷荷载组合以以外，新版版PMSAP还允许用户户增加自定定义的基本本荷载组合合，只要在在下列交互互菜单中填填写自己的的组合系数数即可。对对于新增的的荷载组合合，组合名名称可以为为空，也可可以指定一一个名称，，但该名称称不能是““BUCKLING””.补充定义屈屈曲分析组组合：当用户增加加一个或多多个名称为为“BUCKLING””的组合时，，这些组合合将被看作作是用于屈屈曲分析的的组合，而而不作为补补充的基本本荷载组合合。如果PMSAP检测到用户户定义了名名称为“BUCKLING””的组合，就就将自动针针对这些组组合，对结结构作屈曲曲分析。屈曲分析的的结果在““详细摘要要”文件中中输出，用用于判断结结构在指定定组合下是是否会发生生失稳；屈屈曲模态可可以在后处处理程序3DP中以图形方方式察看，，以确定结结构的稳定定薄弱部位位。自定义BUCKLING组合和基本本组合（PMSAP）地下室回填填土计算改改进(PMSAP)新版PMSAP改进了回填填土刚度的的考虑方式式：1)可通过“室室外地面到到结构最底底部的距离离H”调整回填土土的高度，使得回填填土约束在在竖向的分分布范围不不再限于整整层高，比比如说可以以是2.8层；2)通过“地面面处回填土土刚度折减减系数r”调整刚度分分布形式,如果用户填填写的回填填土刚度（（X向或Y向）为K,则结构最底底部的回填填土刚度即即取为K,而室外地面面处的回填填土刚度即即为r*K,也就是说，，X向或Y向的回填土土刚度的分分布均允许许为矩形(r=1)、梯形(0<r<1)或三角形(r=0)；3）增加了“刚刚度填写负负值”表示示完全嵌固固的功能，也即X向回填土刚刚度填为-k,表示底部k层在X向嵌固，Y向回填土刚刚度填为-k,表示底部k层在Y向嵌固；4）在菜单上给给出了不同同类型回填填土的刚度度值的估算算公式，方方便用户的的具体填写写。地下室回填填土计算改改进(PMSAP)地下室回填填土计算改改进(PMSAP)新增剪力墙墙和楼板的的偏心考虑虑(PMSAP)新版PMSAP增加了剪力力墙偏心的的自动考虑虑，这在老老版本中是是被忽略的的。由于剪剪力墙的偏偏心输入，，在平面上上看，墙的的长度会发发生改变，，因而会影影响其抗侧侧力刚度；；在立面上上看，偏心心会造成剪剪力墙面外外的附加弯弯矩；新版版PMSAP准确地考虑虑了这两个个效应。旧版PMSAP在计算弹性性楼板时，，认为楼板板的中性面面与梁的中中性轴重合合，这是不不准确的。。新版PMSAP提供了“梁梁板向下相相对偏移(0-0.5)”参数，比如如0.5对板指半个个板厚，对对梁指半个个梁高。如如果填写0.5,意味着梁、、板的上表表面及柱顶顶，三者对对齐，一般般而言，这这是准确的的计算模型型。但考虑虑到过去的的计算习惯惯问题以及及计算结果果的连续性性，该参数数的缺省值值取为零。。新增剪力墙墙和楼板的的偏心考虑虑(PMSAP)新增剪力墙墙和楼板的的偏心考虑虑(PMSAP)用温度效应应模拟预应应力和混凝凝土收缩(PMSAP)新版PMSAP中的温度效效应计算提提供了模拟拟预应力和和混凝土收收缩的功能能，也即每每个温度工工况允许为为“温度””，“预应应力”和““砼收缩””三个属性性之一。在进行“预预应力”和和“砼收缩缩”计算时时，需要用用户自己算算出等效温温差，在““补充建模模”中进行行输入。如果温度工工况的属性性为预应力力，程序将将自动设定定温度场的的类型为““间断型””；如果温度工工况的属性性为砼收缩缩，程序将将自动忽略略钢构件上上的等效温温度荷载。。用温度效应应模拟预应应力和混凝凝土收缩(PMSAP)自动考虑屋屋面风荷载载(PMSAP)新版PMSAP能够根据楼楼板的布置置情况自动动搜索出屋屋面平板和和屋面斜板板，从而自自动确定出出屋面风荷荷载（包括括水平分量量和竖向分分量），并并自动形成成相应的竖竖向风工况况、考虑其其荷载组合合。此时需要用用户输入““屋面体型型系数”，，它指的是是屋面板的的切向风的的体型系数数，应为负负值。屋面面风荷载形形成的风工工况名称为为“W01,W02,……”，相应的位位移、内力力分析结果果，均可在在后处理程程序3DP中查看。自动考虑屋屋面风荷载载(PMSAP)自动