常用结构计算软件与结构概念设计探讨

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
f 林润 , l 罗振彪 . 常用结构计算 软件 与 构概念设 计. 业建 筑, 0 ,5 ) 6 5 . 结 _ [ 2 5 (: —9 0 3 55
【吴 赢信, 凤阁, 纲.U 程 序 中的墙 板元及 其计算 精度. 结构,04 . 2 】 刘 张士 T S 建筑 20 , 6
[ Wi o D S t &D n mi A a s f t c r . 0 . 3 l nE . ai ] s t c y a c n l i o Sr Байду номын сангаас e 2 4 ys u u s 0 [ 北 京金 土木软件技 术有 限公 司 E A S 4 】 T B 中文版使 用指南 . 京: 北 中国建筑 工业
夺功 能进i 制述 『 中图分 类号 T, I 3
视 慨念设 汁对 建筑结构设 i至关 煎要 ,足一 种综合 没计能 的 体现 ,能较好 地提高建 筑结构 的设 计质量 : _ 卜 J 文献 标 识码 A 文章 编 号 17—6 1( 1) 103— 1 63 97一2 0 4— 190 0 0
关键 词 建筑结 构设 汁;结构软件彳 限 j分析 F、B 剪 力墙单 元 丁 1 S A
本 文基于对软件 的 用体会 ,提m一些观 点与广大 程师进行 讨 论 内容涉及 奉的有限死分机技术和辑i 关软件 的技术要点 讨论。 1 剪力墙 的单 元 形式 在高层结构分析和设 计中 ,剪力墙 所使用 的单无形式以及计算结果 的精度是个关键问题 ,也是我¨最为父注的问题 ,呵以说这 技术 要点 的不断进步也伴随着结构软件的不断史新及发展 。 在国内最早 的剪力墙单元模 型足 基于薄壁柱理论 ,它仃也 用于早 J 期T S 和T 国内较早的结构分析软件中,日日这些程序仍然在结构分 BA A 析设计工程实践 [ } j l ,因此 , 使片 现在 程师 一 般不使用此类程序计算带有 剪力墙的结构。另一种处理方法 为墙板元体系, 墙板元单元模型主要是 f } 1 ( 核心端栅 ,边柱和平 面刚性 )几种不同杼 } 生的 元 ,共同组成的剪 力墙单元模型,它能够同时考虑 【l 平面外刚度 ,其未知量较少,汁 0~肃I 『 算 的精度比较高。目前清华大学建筑没计研究院编写的_J通过增加 内部 rs I 点 的方 式形 成 了一种 改进 型墙 板 元 ,并 在 日 的 程序 版本 中使川 另外 … 种处 方法是 以中围建筑科学研究院P P K M1 程部S I A’ WE 宇为代 表的墙元模 型 ,它是基 l子 结构基本思想和静 力凝聚原卵所 形 f 成 的剪力墒单元模型 ,能够较好地模拟剪力墙的受 力状态 与墙板元棚 比,对于洞 口的大小和位置处理也 比较灵活 ,因为凝 聚了自由度 ,计算 速度提高很 多。但是墙元模型内部进行 了程序默认 的单元简化处理 . 此必须有特定 的内力输出和输入端 口,在某些情况下存在单元精度不足 的缺陷 ,且剪力墙 开边洞等一螳情况处理得不够准确 从剪力储今身的几何特征和受力特性分析 ,与 最接近 ,壳元 既 有平面内刚懂 .又具有 衙外 刚度 ,并 可以进 f 意的剖分 ,这 都 F 是 为剪力墙模型订利的特性 ,也是合理的模 型形式 。 址用壳冗模 拟 剪力墙用 实 际 程的结构设计存在 一定的困难一 1精确细分模 型得 于 二 : 到准确分析结果 的基础上 ,设计 的进行和设 计结果 的输 Ⅲ,也就是后处 理问题。因为如果使刚壳j来模拟剪力墙 ,为了得到较好的分析精度 , 必须对其进行剖分 ,而不同的 [ 程师及不同的工程类型的精度需求 可能 需要不同的剖分细度 分析完成之后 ,如果程序输 出的是剪力墒每个 元的内力结果和配筋结果是很复杂的 ,也不可能住 际工程中使用 另 外的问题是 因为采用单 元剖分精确模拟结构 的受力和变形特性 ,与墙元 相比需要较长的计算时间。 目前 ,E A S T B 在处理 结果被众多 T程师接受的有限元软件之一 。在 EA S  ̄ B 中剪力墙使用真实的壳元模型, 程师可以根据需要按个数或最大 F 尺 寸方 式进 行壳 元 的 有 限元 划分 ,E A S 提 出 了剪 力墙 标 签 和连 粱标 签 T B还 的概念 ,也就是在单元划 分的基础 f,剪力墙 的内力输出和设计的执干及 『 输出都是基于标签来做的, 1程师可以通过标签的指定和修改任意控制剪 : 力墙设计的单个对象范 陶,这就解决了壳元剪力墙模型后处理方面 的不 足。E AB 可以对剪力墙璃于各种规范及理沧的设计 ,E A S ' S T T B 中文版在保 留了大部分剪力墙设计方法的基础上 ,将中国规范的剪力墙设计力_ 完整 法 ’ 地贯入到了原程序 中,并 且在剪力墙开洞方法等方面都作了很多的改进 。 基于有 限元分析理论 ,单纯 的膜元本身不能够 单独作 为剪力墙单元 模 型在有限元结构分析软件中进行使用 ,适用范围是不考虑空 间整体性 的手算方式 。膜冗 只具有平面内刚度 ,不具有平面外刚度 ,这对于剪力 墙 的受 力特性显然是 不科 学的 。对 于膜 元来做剪力墙 ,因为膜冗 没有 平面外刚度 ,因此其在平面外一定会发生非常的变形 。因此 ,膜元是不 能独立作 为剪力墙模型的 ,除非象墙板元模型一样 与其他单元来配合使 用 ,由其他单元来来补充考虑剪力墙对 于平面外作用 的抵抗能力 。 目前建筑设计 中平面布局要求 ,大面积的楼 板开洞 ,或复杂平面布 局 ,多塔联体结构 中,刚性楼板 的假定 已经不再满足结构有限元分析的 实际需要 , 因此越来越多的结构需要采用真实 的弹性楼板验算。E A S T B
一 科 技 与 生
, 1 第期 2( 7 L 0) 年
应 雳 科 学
1 3 9
常用结构计算软件与结构概念设计探讨
姚 精
f 佛山j 岛艺 建筑 没汁院有限公 司,广 东佛 山 5 8 0 2 3 0)
摘 要 近 』 鼬 … 心 , 软¨ } 盔苦 技n 分天 ,结构分析 和 没汁的软 件也有所增 加 设 计人员 只需作必要 的数据输 入 .汁算机就 会 L I ; 0 给 出计 算分 析结 果。设 汁师 的设 汁 I 作对结 构计鳟: 软件的依 赖性 血越米越 大 ,从而 忽略结 构概念设 计 的重要性 ,就几利 F前使 用的软件 的 l
2 网格不 匹配时 自动 线约 束 的作 用
正如我们前面所谈到的 , 通用有限无程序在结构分析中使用时,为了 保证结果的精确性必须进行一定程度的单元细分,特别足对于面单元和实 体 单元。在单元细分过程中 ,同为面单 元的剪力墙 、 连梁及楼板副分过程 中,由于一程实际的几何复杂 陛,很难保证削分之后单元节点之间的精确 T : 对位连接,此时在结构分析过程中便会产生节点不匹配处的变形不协调。 由于节点的不 匹配 ,相关节点处也不会有 内力传递 ,为 了避免这一 点 ,在一般通用有限元程序 中.1程师必须对剪 力墙和连梁进行进一步 : 剖分 以便获得节点匹配的结果 ,如果模 型中使用壳元楼板模 型,那么考 虑楼板与剪力墙间的剖分匹配问题将是更复杂耗时的问题 。 基于这一 问题 ,在E A S 8 T B V 版本中 ,引入 了面 单元 自动线约束的概 念 ,自动线约束 的含义是在结 构单 元剖分不 匹配时 ,在不匹 配的节点 自 生成一 个过 渡的线约束 ,保证单兀节点 的变形协调及 内力 传递 动 E AB  ̄决 了单元剖分的节点匹配问题 ,也解决 了通用有限元程序用于 T S 结构分析设计实践 作 中的第 二个障碍 ,因为人] 解决这一 问题是繁杂 I : 耗时的丁作 ,是不被工程实践所接受的。也正 因为很好地解决 了剪力墙 后处理问题和单元 削分的节点 匹配问题 ,E A S T B 才成为建筑结构设计领 域最为 工程师接受 的通用有限冗分析 设计软件 ,在全球得到 了最广泛 的应用和推J 。
出版社 , 0 . 2 4 0
4 E A S 同于 T T T B 等 A 对有 限元发展及结构有 限元辅助分析程序 的发展 ,S P A 程序是 上第一套结构 三维有 限元分析程序。而E A S T B 程序是为了方便建筑结 构 分析和设计 的使用而在S 系列程序 的基础 级而来的 ,其基本理论 AP 和核心 汁算部分与S 是完全一 致 的。 与s P 序相比 ,E A S AP 一 A程 T B 程序在 保持结构空 间三维分析的基础上 ,为了便于建筑结构分析设计的使用 , 作了很多操 作方面和数据结 果输 出方 面的改进 。比如s P A 中没有楼层概 念 ,E A S T B 中则具有 清晰的楼层概念 ;E A S  ̄ T B q 具有梁和柱不同的线对 象 , A 中统一作为线对象来处理 ;S P 在S P A 只对剪力墙作分析 ,不对其进 行设计 ,在E A S T B 中具有详细 的剪力墙设计等后处理功能。 参考 文 献
3 E .B 中连 梁采 用梁 单元 1 S A
对 于结构模型中连梁 的处理 ,E A S 8 T B V 版本保留 按壳元模拟连梁 和按粱元模 拟连梁两种方式 ,=程师可以根据实际工程的需求来进行选 L = 择 ,但一般情况下程序还是建议使 用壳元模拟连梁单元。因为线单元模 拟连梁 时 ,连梁 与剪力 墙的平 面内刚度差距较大 ,内 力分配会 出现 问 题 ,相交节点位置也会H 现应力集 中。壳元模拟的连 真实反映 _连粱 { r 的高度儿何特性 ,符合连粱 的受 力特性 , 与剪力墙 惴肢间至少有4 " 其 4 节点相连 ,内力分配会更为合理 。
程序提供 r多种需求情况下真实的弹性楼板儆型 ,可以仅考虑平面内刚 度 ,最人限度地减少单元的数冕 ;也可 以仅考虑 而外 刚度 ,需要时可 以考 虑剪 切 变形 的影 响 ;还 可以 同 R考 虑 平 面 内和平 面外 的 刚 度 ,进 行 f 真实的壳 元弹性楼板分析 ,不同单元形式 的楼板真实参 结构的整体 分 卡 。在E A S 斤 T B 中如果需要也可 以进行刚性楼板的假定 ,并且可以在同… 楼层中指定 多块刚性隔板 ,不同的刚性隔板问保持弹性连接 ,这样可 以 满足更复杂的多塔及联体结构 的需要。
相关文档
最新文档