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13ETABS楼板应力(壳面外刚度折减与膜对比) rz_百度文库
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某复杂工程楼板应力分析
某复杂工程楼板应力分析 某复杂工程楼板应力分析 张 齐* 黄聿莹 闫 锋 (华东建筑设计研究院有限公司,上海 200002) 摘 要:以上海某在建工程为背景,系统介绍了开洞较多的地下室顶板的嵌固能力、超长地下室温度应力控制及大开洞及多塔结构楼板计算分析及加强措施。利用 ETABS 有限元软件及YJK软件建立了相关模型,通过将地震作用简化为节点荷载作用在上部结构质心处,对首层楼板进行了应力分析,得到了楼板在多遇地震下和设防地震下的应力水平。分析结果表明,地下室顶板具有较好的嵌固能力,可不考虑该楼板对上部结构产生的多塔效应,设计时为了更好地保证安全性,将地下一层楼板作为结构嵌固端。而地下室楼板在温度应力作用下楼板应力分析及大开洞及多塔结构上部楼板地震作用下楼板应力分析结果表明可以通过设计中局部附加楼板受力钢筋满足结构受力要求。 关键词:楼板应力分析, 超长结构, 嵌固端, 温度应力 0 引言[1-4] 本工程位于上海,建筑场地200 m×200 m,共有5个结构单体,结构高42m,结构体系为钢筋混凝土框架体系,各个单体柱网较为规整,因而梁柱构件设计并不是本工程难点。由于本工程建筑使用功能要求,楼板存在首层大开洞、超长无伸缩缝地下室楼板、上部楼板缺失等复杂状况,因而复杂楼板的设计分析成为本工程设计过程中的难点及重点。 由于建筑功能的要求,结构首层楼板存在着较多的局部大开洞,各个板块之间仅依靠尺寸相对较小的连廊连接,首层楼板能否在地震作用下保持良好的工作状态并且有效的传递水平力是一个需要研究的问题。因而本文首先对于结构嵌固端的选取及首层楼板的嵌固作用进行了一定的研究工作。 图1 项目结构模型Fig.1 Structural models 5个结构单体中,1号、2号楼为多塔结构,而5号楼存在较多的中庭开洞及影院开洞,多塔结构由于存在着竖向刚度突变,因而分塔处楼板能否有效传递水平地震作用是一个需要研究的问题。对于大开洞楼板结构而言,水平力的传递同样是需要重点研究的问题。 而本工程地下室最长边尺寸达到200 m,超长结构在温度作用下会产生收缩应力及收缩裂缝,影响结构的正常使用功能,因而需对温度应力进行一定的分析,针对性提出裂缝控制方法。 本文主要对结构嵌固端的选取、超长地下室楼板温度应力及上部楼板地震作用下楼板应力分布做一定研究,提出针对性的应对措施,以提高结构的安全性和正常使用性能,并且为类似的工程设计提供一定的借鉴及参考。 1 结构嵌固端分析 结构嵌固端的确定是高层建筑结构设计分析的基础[4]。嵌固端的确定需要依据不同工程状况具体分析确定,地下室的埋深状况,首层楼板完整性等因素都会影响结构嵌固端的选择。嵌固端位置的选取的准确性会影响结构计算的准确性及结构设计的经济性。 一般而言,当结构满足下列条件时,可以将首层楼板作为结构的嵌固端:①室外地坪高度与首层楼板结构面标高相差不宜过大;②地下室首层楼板不宜出现大开洞。首层结构宜采用梁板结构,且楼板厚度与配筋需满足一定要求;③地下室外墙应该具有良好的侧向刚度,以起到传递水平力的作用。 本工程因为首层存在较大开洞,为了结构安全性,在结构设计时将结构嵌固端假定为地下一层楼面,则整个场地5个单体由于在首层相互连接,因而理论上来讲5个单体为以地下一层地下室为大底盘的多塔结构,应该以包含所有单体的大底盘模型进行各单体结构构件设计,这无疑为结构设计带来巨大的困难,因而本工程拟通过加强首层连廊处楼板,使得首层楼板也可以有效传递水平地震作用,有效起到嵌固作用。同时通过一定计算分析判断首层多塔效应对结构反应的影响,如果以包含所有单体的大底盘模型和分别包含各个单体的大底盘模型计算下首层结构反应差异不大,则各个单体可以分别以包含各个单体的大底盘模型为基准进行结构设计。 1.1 首层楼板应力分析 对于首层楼板应力分析,主要从两个角度入手:一是由于本建筑为地下室大底盘上部存在多个单体,因而需要考虑各个单体在地震作用下的相向运动,研究在此情况下存在大开洞的首层能否有效传递地震力;二是对于整体建筑模型进行反应谱分析。 1.1.1 小震作用下考虑单体相向运动楼板应力分析 分别对各个单体进行了计算,求得各个单体在水平地震作用下首层处竖向构件的楼层基底剪力,依据不同计算工况分别将求得的基底剪力施加到首层楼板各个单体质心处,验算首层连廊板带能否有效传递拉力。各个单体分界及连廊编号见图2。其中,连廊A、C、E、F板带厚度为400 mm,连廊B、D板带厚度为500 mm。 图2 单体分界及连廊编号示意图Fig.2 Numbering of buildings and corridors 图3 计算工况Fig.3 Load cases 共进行了两种考虑单体相向运动工况下的楼层应力分析,对于连廊A、B、C而言,最大拉应力出现在单体2#A,B与单体1#A,B相对振动的情况下,而对于连廊D、E、F,最大拉应力出现在单体2#C,单体2#A,B与5#楼互相背离振动的情况下。针对此两种不利工况分别进行楼板应力分析,工况荷载施加示意图如图3所示,其中各个单体基底剪力施加在各个单体楼层质心位置。结构模型采用YJK软件建立,楼板采用弹性膜单元。 图4、图5分别给出各个位置连廊在其最不利工况下楼板主拉应力分布图。可以看出,对于各个连廊楼板,除了局部拐角位置及尺寸突变处出现应力集中外,其余区域主拉应力值均小于混凝土的抗拉强度标准值(2.20 MPa)。表明首层楼板可以有效传递地震力。 图4 计算工况1连廊楼板主拉应力值Fig.4 Principal tensile stress of load case 1 1.1.2 中震作用下楼板应力分析 采用反应谱分析,地震作用参数见表1。连廊编号示意图见图2。 图5 计算工况2楼板主拉应力值Fig.5 Principal tensile stress of load case 2 表1 地震作用参数Table 1 Seismic parameters中震水平地震影响系数最大值amax0.23特征周期Tg0.9阻尼比ζ0.05周期折减系数1 中震时,对楼板进行中震不屈服验算,按下式进行: S≤Rk 式中,S为荷载或作用效应标准值;R为结构构件承载力标准值,按材料强度标准值计算。 应力分布如图6所示,可以看出,局部压应力均小于抗压强度标准值,对于拉应力而言,在尺寸突变及建筑物拐角处存在一定程度应力集中,忽略应力集中作用的影响,得到各个走廊板带两个方向局部拉应力极值如表2所示。抗震验算时若楼板拉应力大于混凝土抗拉强度标准值的部分通过配置附加钢筋的方法以满足承载力要求,配置的附加钢筋面积见表2。 1.2 首层处多塔效应判别分析 为了判别首层处多塔效应的影响,下面将对比小震作用下多塔状态与各单塔状态的柱顶位移。采用YJK1.6计算程序,选取5#及1区单体与首层大底板多塔模型进行分析。多塔模型和单塔模型如下图所示。 多塔在小震作用下,首层楼板在X向和Y向的整体位移情况如图7所示。从图中可以看出,X向地震作用下整体沿X方向移动,约为3.5 mm,层间位移角约为7/11 600;Y向地震作用下的位移约为3.5 mm,层间位移角约为7/11 600。可知,首层楼板X向和Y向楼板的绝对位移值均较小。 表2 中震作用下局部应力及附加钢筋Table 2 Local stress and additionalrebars under moderate earthquakesX向拉应力/MPaY向拉力/MPa编号局部拉力局部附加配筋面积/(mm2/延米-1)层号局部拉力局部附加配筋面积/(mm2/延米-1)A1.4(局部)-A2.2(局部)-B1.5(局部)-B2.5(局部)417C1.5(局部)-C2.6(局部)444D2.3(局部)139D1.2(局部)-E2.8(局部)667E1.3(局部)-F2.0(局部)?F1.2(局部)- 图6 中震作用下应力分布Fig.6 Stress distribution under moderate earthquakes 为了定量对比小震作用下多塔状态与各单塔状态的柱顶位移,取如图8所示的7个柱顶处的位移值进行比较。位移对比情况如表3所示。从表中可以看出,5#单塔周边点(位置1,2,3,4)与多塔状态下X向位移的最大差值为0.39 mm,Y向位移的最大差值为0.401区单塔周边点(位置5,6,7,8)与多塔状态下X向位移的最大差值为1.29 mm,Y向位移的最大差值为0.65 mm。因此,可以证明结构在首层位置处的多塔效应不明显,可以忽略不计。 2 地下室楼板温度应力分析[5] 2.1 计算温差确定 对于建筑物而言,可能引起建筑温度应力的温度变化主要有以下四种:①季节温差,指由于季节变化引起的结构温差;②内外温差,指的是由于室内空调及建筑保温机制引起的结构内外温差;③骤然温差,指由于突然的气候变化引起的结构骤然温度变化;④日照温差,指由于日照差异(向阳面与背阴面)造成的结构区域性温差。对于地下室楼板结构而言,最主要的温差作用为季节温差。 混凝土的收缩徐变一般会在结构完工后很长一段时间内存在,混凝土的收缩会引起超长混凝土结构产生较大的收缩变形及收缩应力,因此在分析结构的温度应力时不但要考虑结构温度变化的影响,还要考虑混凝土收缩对结构的影响。一般将混凝土收缩的影响换算为等效温差作用,与季节温差进行叠加计算。 1) 季节温差 精确计算构件的季节温差有较大的难度,设计中一般综合考虑多方面因素共同作用,采用估算值,基本可以满足计算的精度要求。一般来说,设计时不知道混凝土浇筑时间,所以计算季节温差时一般偏于保守地取夏季作为混凝土浇筑的时间,本文季节温差ΔTt取为工程所在地区(上海)各月份的平均温度T中与混凝土终凝温度T凝的差值,即ΔTt=T中-T凝。其中,对于各月份的平均温度T中,根据《建筑结构荷载规范》(2012),上海地区,最低月平均气温为-4 ℃,最高月平均气温为36 ℃;对于混凝土终凝温度T凝,依据施工进度,取为10 ℃。 图7 多塔模型首层位移云图Fig.7 Displacement contour of 1st floor 图8 取值位置示意图Fig.8 Locations of columns 表3 柱顶位移Table 3 Displacement at top of columns序号多塔模型X向位移3.213.343.402.901.502.702.201.96单塔模型X向位移2.852.953.102.751.201.411.721.50差值0.360.390.300.150.301.290.480.46多塔模型Y向位移3.433.002.952.752.402.853.103.10单塔模型Y向位移3.202.602.802.602.502.203.052.80差值0.230.400.150.150.100.650.050.30 2) 混凝土收缩当量温差 根据王铁梦编著的《工程结构裂缝控制》第二章,混凝土收缩应变一般可表示为
其中,标准状态下的混凝土极限收缩应变 考虑各种非标条件计算得到修正系数M1·M2···Mn=1.04,本工程后浇带60 d后合拢,设计基准期为50年,则从后浇带合拢到正常使用状态下的最大收缩应变为混凝土温差自由应变为εt=-αΔT(其中α=10-5为混凝土线膨胀系数),因此混凝土收缩当量温差为 ΔTs=-εt/α=-18.5 ℃ 3) 设计计算温差确定 设计计算负向温差为季节温差与收缩当量温差的叠加,即ΔT=ΔTt+ΔTs;而正向温差则不计入收缩当量温差,直接取ΔTt。因此,设计计算温差取值如表4所示。 表4 地下室楼板设计计算温差取值情况Table 4 Thermal effect楼层正向温差/℃负向温差/℃季节温差计算温差季节温差收缩温差计算温差地下室B2~F.5-32.5 2.2 结构计算模型说明 本工程采用ETABS-9.7.4对地下室结构进行整体建模来分析温差效应。其中,楼板用壳单元模拟,梁柱采用杆系单元模拟。因为季节温差和混凝土收缩都是一个长期的效应。结构实际应力会因混凝土徐变的存在而小于弹性分析结果。一般可通过考虑徐变应力松弛折减系数来考虑混凝土徐变对结构应力的影响,徐变应力松弛折减系数取为0.3。考虑微裂缝的存在造成的结构弹性刚度的折减,取刚度折减系数为0.85。温度荷载组合系数取0.6。第三部分的内力结果均同时考虑了应力松弛系数和组合系数。 2.3 地下室楼板应力分析结果 本文主要进行了升温工况及降温工况下楼板应力分析,升温工况下混凝土楼板应力以压应力为主,地下室三层楼板中,由于首层存在着较大开洞,不同单体间通过较小面积楼板连接,因而地下室应力峰值出现在首层。升温工况下首层应力分布见图9,可以看出升温工况下混凝土楼板压应力远小于混凝土抗压强度。 图9 升温工况下首层楼板X向温度应力分布Fig.9 Stress distribution in 1st floor along directionX under heating condition 对于降温工况而言,楼板应力以拉应力为主,应力极值同样出现在首层薄弱连接处,降温工况下首层应力分布见图10,局部拉应力达到2.08 MPa,大于混凝土抗拉强度设计值,对于此类局部拉应力大于混凝土抗拉强度的区域,采取局部加厚楼板及附加温度钢筋的方式满足承载力及正常使用要求。同时考虑地下室各层楼板温度应力平均值,整层附加楼板温度抗拉钢筋,按双面双向布置,钢筋采用HRB400,具体配筋及楼面平均应力取值如表5所示。 图10 降温工况下首层楼板X向温度应力分布Fig.10 Stress distribution in 1st floor along directionX under cooling condition 表5 地下室附加温度钢筋Table 5 Additional rebars of basement to resist thermal effect方向温度应力/MPa板厚/mm每延米宽所需钢筋面积/mm2F1C30X0..C30X0..C30X0.. 3 上部结构楼板应力分析 3.1 大开洞结构楼板应力分析 对于上部结构而言,存在着较多的中庭开洞,需要进行地震作用下楼板应力分析,以便找出薄弱部位进行局部加强。反应谱工况参数取值详见3.1节,中震下楼板拉应力较大值出现在6层到屋面层。给出开洞较为多的F8层楼板应力云图,如图11、图12所示。可以看出较大应力主要集中在开洞边缘处及结构平面转折处,大部分楼层的拉应力均小于混凝土的抗拉强度值,局部楼层的最大局部拉应力超出了混凝土抗拉承载力,可以通过局部配筋满足承载力要求,局部配筋附加原则同1.1.2节及2.3节。 3.2 多塔连体处结构楼板加强措施及应力分析[6-7] 对于1#及2#单体,为多塔结构,存在竖向刚度突变,对分塔处楼板加强:四层、五层及六层分塔处连接部位楼板加厚至180 mm,其余为150连接部位上下各一层楼板加厚至150 mm,见图13,对于分塔处加强后的楼板进行地震作用下的应力分析,可以满足小震下楼板的拉应力不超过混凝土的抗拉强度,满足中震下不屈服,大震下楼板抗剪截面满足要求。 图11 F8楼板X向拉力分布图Fig.11 Tensile stress distribution along directionX under moderate earthquakes 图12 F8楼板Y向拉力分布图Fig.12 Tensile stress distribution along directionY under moderate earthquakes 图13 二区主楼分塔区域楼板加强示意图Fig.13 Strengthened locations of slabs in 2nd block 4 结论 本工程地下室为超长结构,绝大部分区域温度应力小于混凝土抗拉强度设计值,局部区域通过加厚楼板及附加温度钢筋满足使用及设计要求,同时地下室楼板全楼适当面增设温度钢筋。 本工程因为首层存在较大开洞,为了结构安全性,在结构设计时将结构嵌固端假定为地下一层楼面,本工程通过加强首层连廊处楼板,使得首层楼板也可以有效传递水平地震作用,有效起到嵌固作用。计算分析判断首层多塔效应对结构反应影响较小,各个单体可以分别以包含相应单个单体的大底盘模型为基准进行结构设计。 商场(5#单体)上部结构楼板存在较多大开洞,通过局部附加钢筋的方法,可以满足楼板地震作用下的承载力要求。对于1#及2#单体,为多塔结构,存在竖向刚度突变,对分塔处楼板进行加厚处理,可以满足楼板地震作用下的承载力要求。 参考文献: [1] 扶长生,刘春明,李永双,等.高层建筑薄弱连接混凝土楼板应力分析及抗震设计[J].建筑结构,-110+37. Fu Changsheng,Liu Chunming,Li Yongshuang,et al.Structural seismic design and analysis of linking RC slab in tall-building[J].Journal of Building Structures,-110+37.(in Chinese) [2] 练贤荣,黄俊海,王卫忠.某工程的楼板应力分析[J].建筑结构,-660. Lian Xianrong,Huang Junhai,Wang Weizhong.Stress analysis of floors in a project [J].Journal of Building Structures,-660.(in Chinese) [3] 谢移爱,徐其功,郑美如.倾斜结构的大开洞楼板应力分析[J].工业建筑,-235+273. Xie Yiai,Xu Qigong,Zheng Meiru.The huge opening floor slabs stress analysis of the oblique structure[J].Industrial Construction.-235+273.(in Chinese) [4] 陈晨杰,巢斯,林建萍,等.高层建筑大开洞地下室顶板的应力分析[J].结构工程师,-45. Chen Chenjie,Chao Si,Lin Jianping,et al.Stress analysis of the high-rise building basement top slab with large openings[J].Structural Engineers,-45.(in Chinese) [5] 赵楠,马凯.超长混凝土结构温度应力分析与设计措施[J].结构工程师,-18. Zhao Nan,Ma Kai.Temperature stress analysis and control practice on a long span concrete structure[J].Structural Engineers,-18.(in Chinese) [6] 方晓铭.多层连体的高层建筑结构设计[J].结构工程师,-6. Fang Xiaoming.Structural design of a multiple connected tall building[J].Structural Engineers,-6.(in Chinese) [7] 刘文燕.某楼板薄弱连接的塔楼结构设计[J].结构工程师,-5. Liu Wenyan.Structural design of a commercial office building[J].Structural Engineers,-6.(in Chinese) Stress Analysis of Slabs in A Complex Project ZHANG Qi* HUANG Yuying YAN Feng (East China Architectural Design and Research Institute Co.,Ltd., Shanghai 200002, China) Abstract:This paper presents anchoring capacity of a basement top slab with a large proportion of openings,thermal stress control of ultra-long basement, analyses of slabs with large opening and buildings with multipleannexes.Numerical models are respectively established using the ETABS and YJK software,and stress analysis is conducted for the top floor slab,where the seismic action is simplified as node load at the centroid of the upper structure.The stress distribution of the floor slab under frequent earthquakes and moderate earthquakes is obtained.The analysis results indicate that the basement top slab has favourable anchoring capacity,and the effect of the basement slab on the upper structures due to the multiple annexes can be neglected.To ensure structural safty during design,the bottom slab of the first basement floor should be considered as fixed.The analysis results of the thermal stress in the ultra-long basement,of slabs with large opening and buildings with multiple annexes imply that the structural performance can be fulfilled through using localized reinforcing rebars. Keywords:slab stress analysis, ultra-long structure, fixed end, thermal effect 收稿日期: *联系作者, Email:zhangqi2.
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ETABS 结构分析软件 有关分析的常见问题解答九隆祥
官方公共微信ETABS常见问题;1、问:使用膜楼板和壳楼板,在导荷载和内力传递方;2、问:为什么反应谱工况下显示的构件内力均是正值;答:在ETABS中,反映谱工况下显示的杆件内力为;3、问:定义时程工况时,比例系数一项是否考虑单位;答:要考虑;4、问:反应谱分析中要考虑偏心时,需要按正、负偏;5、问:ETABS是如何考虑质量参与系数及扭转因;答:ETABS给出了结构全面
ETABS常见问题
1、问:使用膜楼板和壳楼板,在导荷载和内力传递方面有什么区别?答:在ETABS中,膜楼板可以起到传递荷载的作用,将楼面荷载传递到与之相连的梁上。壳楼板是以点荷载的方式,将楼面荷载通过与梁相连的剖分点传递到梁上。下图是相同的模型,采用不同楼板类型时,梁的内力结果图。左图是膜楼板的情况,右图是壳楼板的情况。通过图中梁上的等效荷载和梁的内力分布可以看出两者的区别。
2、问:为什么反应谱工况下显示的构件内力均是正值?
答:在ETABS中,反映谱工况下显示的杆件内力为包络值。在荷载组合时,对于有反应谱工况参与的每种组合,程序会自动考虑反应谱分析结果的正、负两种情况来参与组合。
3、问:定义时程工况时,比例系数一项是否考虑单位的换算?
答:要考虑。从文件中调用的时程波数据是没有单位的。但在定义时程工况时,时程波数据的单位是按ETABS的当前单位给定的。可以利用比例系数来实现对时程波的调幅,同时要注意调幅后的单位(比如规范上地震加速度时程曲线的最大值单位为cm/s2)要与ETABS的当前单位一致。
4、问:反应谱分析中要考虑偏心时,需要按正、负偏心情况设两个工况吗? 答:不需要。给定偏心率后,ETABS会自动考虑正负两种情况。
5、问:ETABS是如何考虑质量参与系数及扭转因子问题的?
答:ETABS给出了结构全面的模态信息,并给出了模态质量参与系数,静力和动力荷载参与系数。通过模态质量参与系数可以了解平动与扭转振型的基本状态,并控制振型截取数量以获得足够的质量参与系数。静力荷载参与系数描述了静力响应计算的效率;动力荷载参与系数是质量参与系数的延伸,它反映了模态分析对于高阶振型捕捉情况。6、问:ETABS的如何设置质量来源的? 答:ETABS中通过设置质量源以获得结构计算地震响应的基本质量信息。质量源的选项中给出了实际工程中质量定义足够多的灵活选择,给出了质量源的三种定义方式:
1)来自自重及指定的质量
这是默认的质量源选项。采用这种方法时,所有外加的荷载不会转换为结构质量。此时,结构的质量由结构的构件体积乘以构件材料的密度(材料属性数据对话框中的密度一项)。利用这一选项,不能直接满足中国规范要求的重力荷载代表值要求。
2)来自荷载
此方法定义的质量来源于荷载,可以在此处抗震规范的重力荷载代表值组合方式,然后将其按比例转化为质量信息。按抗震规范第5.1.3条的规定,自重、附加恒荷载的系数为1.0,活荷载的系数是0.5。结构的质量等于组合后求得的荷载除以重力加速度g。注意,此方法
的概念是将荷载转化为质量。所以它的准确度是基于参与荷载的准确度,如果施加的荷载有误,则通过这种方法求得的结构质量也是错误的。
3)来自自重及指定的质量和荷载
此方法计算的质量是按第一、二种方法求得的质量之和。在实际工程中采用此方法时,为了构建中国规范要求的重力荷载代表值,在定义荷载的质量乘数一栏中的一般只需要定义可变荷载的质量乘数,质量乘数值为抗震规范表5.1.3中的组合系数,而不应包括恒荷载。如果用户使用此方法时在定义荷载的质量乘数一栏指定了恒荷载,结构自身的质量将被计算两遍而出现错误。
7、问:怎样求解振形,用什么方法?
答:ETABS模态分析中同时给出了特征向量法和瑞兹向量法两种求解方法,工程师可以根据工程需要选择合适的方法。总体上瑞兹向量法在模态分析中考虑了荷载的空间分布状态,因此是更为准确的方法。当需要在模态分析中使用较少的振型数目而获得足够的质量参与系数时,建议使用瑞兹向量法进行模态分析。
8、问:ETABS怎样考虑竖向地震及设计组合的?
答:新规范对于结构设计考虑竖向荷载给出了明确的说明。在ETABS我们可以使用等效静荷载法、直接使用地震竖向静荷载法、以及振型叠加法等多种方法来实现竖向地震的计算。在构件设计阶段,工程师可以根据结构整体属性或构件属性选择竖向地震的设计组合是否参与其设计。
9、问:竖向地震荷载怎么加不上?
答:请注意在质量源的定义中有一个复选项“仅包括侧向质量”,默认情况下,该项是勾选的。若定义了竖向地震荷载,要去掉这个勾。另外,设计时需要添加自定义组合来考虑有竖向荷载参与的组合。
10、问:ETABS能否引入任意的地震波数据?能进行多水准动力分析的控制吗?
答:ETABS允许将任意的地震波数据引入时程分析验算,这些地震波可以是:实际采集地震波、人工构建地震波、通过修改或其它形式得到的人工波。
根据新规范的要求,结构不同水准的抗震设计需要不同的地震波峰值选取,ETABS可以自由的设置地震波峰值来满足规范的要求。
11、问:ETABS是如何进行单元剖分的?
答:在ETABS中为了获得足够精度的分析结果,各类单元需要进行剖分,对此工程师所需要的工作量是很小的。程序中,剪力墙和壳元楼板只需要工程师指定相关的剖分网格属性和大小,膜元楼板和梁柱框架单元不需要指定,程序自动处理。
12、问:在实际工程中,ETABS是如何解决面剖分引起的节点不匹配问题?
答:面单元的剖分在实际工程中很容易产生不匹配节点,这是通用有限元程序用于实际工程很大的
困难,ETABS中自动线束缚功能可以在不匹配单元的位置处自动生成线束缚,高效而准确的解决了这一技术难题。默认情况下,ETABS对所有面对象之间施加了自动线约束。因此,在进行面对象的剖分时,不需要考虑剖分后单元需要匹配的问题,使用十分方便。
13、问:ETABS能给出框架梁的轴力吗?能否进行考虑轴力的设计?
答:ETABS可以给出框架梁的轴力,这对于一些实际工程设计是很有帮助。ETABS对于钢框架梁采用更为合理的压弯构件设计,如果梁中轴力为零,设计公式将自动退化为纯弯构件设计。在钢框架梁设计中可根据需要选择构造条件的属性。
14问:工业建筑中设备波动荷载是如何输入的?
答:在工业建筑和一些构筑物的分析和设计中,往往需要考虑设备波动荷载或其它形式的冲击荷载形式,这些荷载形式都需要一个特定数据进行描述,并作用于结构进行动力分析。ETABS允许使用自由的时程数据准确的描述这些荷载,并可以将其以需要的形式作用于结构相关部位进行动力分析。
15问:用表格的形式输出构件的内力时,对于有反应谱参与的组合,比如DCON5,出现DCON5-1、DCON5-2、DCON5-3?,为什么一种组合会出现几组内力结果?
答:对于有反应谱参与的组合,程序会对反应谱分析的正负两种情况的所有可能的结果进行计算。比如,反应谱分析得到的构件内力有P、Mx、My。程序自动考虑以下八种方式组合方式:P, Mx,
My;P, Mx, -My;P, -Mx, My;P, -Mx, -My;-P, Mx, My;-P, Mx, -My;-P, -Mx, My;-P, -Mx, -My。所以一种组合就出现八组结果,程序会选取其中的包络值来进行设计。
1、问:ETABS中文版都贯入了哪些设计规范?
答:ETABS已经贯入的规范有:UBC94、UBC97、IBC2000、ACI、ASCE(美国规范系列),欧洲规范以及其他国家和地区的规范;包含的中国规范主要有:《建筑结构荷载规范》(GB)、《混凝土结构设计规范》(GB)、《建筑抗震设计规范》(GB)、《钢结构设计规范》(GB)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002,J186-2002)、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)等。
2、问:ETABS中文版能自动生成规范的荷载组合么?
答:ETABS可以自动生成中国规范要求的荷载组合,也可以自定义荷载组合形式。
3、问:什么是ETABS的交互式设计?
答:在ETABS中,交互式设计是指工程师可以在设计过程中修改构件设计的中间参数,并即时查看修改后的设计结果。交互式设计可减小循环反复的时间,大大提高效率。交互式设计的主要访问途径是,位于构件设计信息对话框中的覆盖项按钮,修改覆盖项即可基于原有的分
析内力和新的设计参数对选定的构件即时进行设计。
4、问:怎样输出结构的总体信息?
答:进行结构分析后,点击文件&打印表格&结构总体信息命令,输出结构总体信息的文本文件,包括首选项中定义的结构总体信息、中国规范需要的结构总体分析参数以及结构抗震设计相关调整信息等内容。另外,这些信息也可通过表格输出,点击显示&设置输出表样式命令。
5、问:所设计结构的重要性系数为1.1,在ETABS中该怎么输入?个别构件的抗震设计等级与其他构件的抗震设计等级不同该怎么办?
答:在设计首选项中有“结构重要性系数”一项。以混凝土框架结构为例,点击“选项&首选项&混凝土框架设计”命令,在弹出的对话框中可定义结构重要性系数。构件的抗震设计等级可以在其覆盖项中进行修改。
6、问:ETABS是如何对剪力墙底部加强区进行判断的?
答:ETABS会根据《抗震规范》第6.1.10及条文说明自动判断剪力墙底部加强区,判断结果在覆盖项中进行输出,还可以进行交互式设计,并且可以对结果进行修改。此外,结构总信息对话框中对嵌固层层号的设定,也是为了帮助程序判断剪力墙底部加强区的位置。
7、问:ETABS如何考虑连梁的折减?
答:根据《高规》规定,在抗震设计时可以对连梁的刚度予以折减。设防烈度为6、7度时折减系数可取0.7,8、9度时可取0.5。在ETABS中,此系数需要在建模时对连梁的属性进行修正。
8、问:ETABS能考虑翼缘作用楼面梁的刚度增大么?
答:根据《高规》第5.2.2条,楼面梁刚度增大系数可取1.3-2.0。在ETABS中,当楼板的单元类型选择为“膜”时,没有平面外刚度,因此需要进行梁刚度调整,即对梁的属性进行修正;当楼板的单元类型选择为“壳”时,壳元既有平面内刚度,又具有平面外刚度,因此计算时真实的考虑了楼板平面外抗弯的贡献,可以不进行楼面梁的刚度修正。
9、问:ETABS如何考虑竖向荷载下梁端弯矩调幅的?答:根据《高规》第5.2.3条,需要对竖向荷载下梁的弯矩进行调整,这个系数在覆盖项中指定,其默认值是0.85。此调整是针对竖向荷载作用下梁端负弯矩进行的,梁跨中弯矩根据内力平衡条件进行相应的调整。并且ETABS能够自动执行《高规》中本条要求的:梁跨中正弯矩设计值不小于竖向荷载作用下的按剪支梁计算的跨中
弯矩设计值的50%。
10、问:ETABS如何实现框剪结构中框架承担的最小剪力的调整?
答:对于框架剪力墙结构,结构总信息对话框中将出现“结构竖向分段数”一项,在此基于结构竖向刚度变化对结构进行竖向分段。ETABS遵循《高规》8.1.4条的规定,自动对每一段结
构进行框架结构承担的最小地震剪力比进行校核,当不满足规范要求时,程序自动按规范对框架部分承担的剪力作出相应调整。校核及调整信息可以在结构总体信息中输出。
11、问:对于框架-剪力墙结构,设计覆盖项中的SMF项指的是什么?
答:该项是执行高规8.1.4条计算得到的调整系数。即关于框架结构承担最小地震剪力的调整。
12、问:ETABS如何判断薄弱层?能否输出薄弱层的相关信息?
答:ETABS可根据规范规定自动判断结构薄弱层。关于层刚度的计算,ETABS是按照GB.2及其条文说明的方法进行。另外,程序也允许对薄弱层进行自定义。也就是在结构总信息对话框中对“结构不规则层”的定义,当此项定义为零时,代表结构薄弱层由程序自动判断,若此项定义为某自然数,对话框中将出现相应数量的不规则层层号定义项,这时程序将不会自动判断薄弱层。关于薄弱层判断及其地震剪力调整的信息可以在结构总体信息中输出。
1、问:计算看不到结果,运行好像没有完成?
答:检查一下所存盘的文件名和路径是否出现了中文,那么把其改成英文字母或者数字就可以了。对v9来说已经支持中文路径和文件名。
2、问:无法打开ETABS文件时该怎么办?
答:由于某种特殊原因导致ETABS模型文件(.edb文件)受损,无法打开。此时,可以导入相应的.$et文件。点击“文件&导入&ETABS.e2k文本文件”命令可以完成该操作,生成新的.edb文件。也可以直接打开.ebk文件,该文件是运行分析时程序自动生成的备份文件。
3、问:低版本ETABS程序能打开高版本ETABS模型吗?
答:无法直接打开高版本的.edb文件。需要通过导入相应的.$et文件来打开。用文本编辑器将该.$et文件打开,在版本注释位置将ETABS的版本号改为低版ETABS的版本号。另外也可以在高版ETABS中导出.e2k文件,再在低版ETABS中导入该文件。注意,高版本模型中含有低版本ETABS中所不具有的信息,这些信息在转化后将会被忽略或修改。
4、问:为什么有时打开ETABS程序后首选项里结构总信息没有了?
答:先退出ETABS程序,进入操作系统安装盘(例如:Windows2000为C:\WINNT,Windows XP为C:\Windows)删除*.tb2文件,再运行ETABS即可。
1、钢结构设计覆盖项中各个参数的含义
前面9项的含义没有什么好整理的,只要按照自己的实际工程来确定就可以了。
无支撑长度比(主)/ 无支撑长度比(次,LTB)
此项功能主要是用于钢梁设计。由于钢梁强轴(major axis)受弯时,一侧的翼板受压,另一侧受拉。受压侧的翼板可能发生LTB(Lateral torsional buckling),故有必要将其束制,降低钢梁此类破坏。程序所提及的minor LTB
指的就是计算钢梁强度时的侧向无支撑长度系数,计算侧向无支撑长度
时,是以杆件全长为基准,再乘以LTB系数。)
至于LTB系数的大小取值必须视钢梁受压侧束制条件而定,一般钢梁(次梁)若与RC楼板或Deck板由shear stud 接合一起时,由于此类钢梁一般是剪力接头,故受压侧于上缘,因此shear stud的设置将可有效避免LTB,所以在程序中可设一个合理值,一般可以取0.1~0.2。但若是主梁,则必须视次梁配置的状况而定,程序中主梁的LTB系数是其支撑的次梁最大间距与主梁全长的比值。
(2) 有效长度系数(Mue主)/ 有效长度系数(Mue次)
该参数用于确定构件的计算长度系数,由于程序自动计算的计算长度系数有时候不太准确,因此需要我们自己根据钢结构设计规范中附录D手算计算长度系数,作以调整。
(3) ignore b/t slenderness?
该参数用于验算构件局部稳定的构造要求。
(4) 轧制截面、翼缘焰切、两端铰接、净截面与全截面比可以根据自己的实际情况输入。
(5) 弯矩系数(beta_m主)、弯矩系数(beta_m次):
该系数按弯矩作用平面内稳定的有关规定采用(等效弯矩系数),部分说明如下:
有端弯矩和横向荷载同时作用时,使构件产生同向曲率时,=1.0,使构件产生反向曲率时,=0.85。程序默认0.85
弯矩系数(beta_t主)、弯矩系数(beta_t次):
该系数按弯矩作用平面外稳定时采用的等效弯矩系数(等效弯矩系数)。
所考虑的构件断内有端弯矩和横向荷载同时作用时,使构件产生同向曲率时,=1.0,使构件产生反向曲率时,=0.85。程序默认1.0
弯矩作用在两个主平面内的双轴对称实腹式工字型压弯构件稳定性验算公式(双向弯曲): 、体现在程序中的弯曲稳定系数(phib主)和弯曲稳定系数(phib次),对于双轴对称工字型截面和H型钢,根据压弯构件的长细比通过附录5的公式计算,=1.0,对于箱型截面==1.0。(整体稳定)
:截面影响系数,闭口截面0.7,其它截面1.0,程序中有截面影响系数(Eta),默认值1.0。 、:截面塑性发展系数,对应程序中塑性系数(Gamma主)、塑性系数(Gamma次)。
、分别对应与Euler弯矩系数(Delta主)和Euler弯矩系数(Delta次),由ETABS计算获得的,这样才符合规范的意思。
(6) 屈服应力和允许的法向应力
如果填0,则程序按定义材料属性时定义的数值进行计算。
2、钢结构设计首选项中各个参数的含义
(1) 设计规范
选择设计所采用的规范,选择chiness2002时,包含的中国规范主要有:《建筑结构荷载规范》(GB)、《混凝土结构设计规范》(GB)、《建筑抗震设计规范》(GB)、《钢结构设计规范
》(GB)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002,J186-2002)、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)等。
(2) 时程设计
确定时程设计是采用包络设计还是逐步设计。
(3) Gamma0
结构重要性系数,按规范输入。
(4) ignore b/t slenderness?
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