坡屋面及屋蓋結(jié)構(gòu)整體計算

坡屋面及屋蓋結(jié)構(gòu)整體計算工程實(shí)例解析目錄?

1、坡屋面建模的相關(guān)問題；?

2、不同坡度的坡屋面對于結(jié)構(gòu)整體剛度、內(nèi)力及整體指標(biāo)影響；?

3、不同坡度的坡屋面對與其相連梁柱內(nèi)力及配筋影響；?

4、平屋面或不考慮樓板與斜板參與對構(gòu)件計算結(jié)果的影響及對比；?

5、斜板的配筋正確設(shè)計及相關(guān)問題；目錄?

6、屋蓋結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)分離式設(shè)計存在的關(guān)鍵問題；?

7、分離式設(shè)計上部屋蓋結(jié)構(gòu)傳給下部的荷載輸入問題；?

8、整體分析反映出單獨(dú)分析無法反映的關(guān)鍵問題；?

9、單獨(dú)分析與整體分析同等的重要性；?

10、整體分析得到的結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)的把握一、坡屋面建模的相關(guān)問題幾種坡屋面建模?

1、頂層僅有坡屋面建模（上節(jié)點(diǎn)高）?

2、既有平板又有斜板坡屋面建模（層間板）?

3、有高低跨的坡屋面樓板建模（層間梁）?

4、斜坡屋面建模的共面問題（SATWE可能扔掉樓板，PMSAP可按曲面處理）?

5、坡屋面中的斜梁按照斜桿建模問題?

6、坡屋面恒活荷載的輸入問題（活荷投影）幾種坡屋面建模幾種坡屋面建模幾種坡屋面建模幾種坡屋面建模二、不同坡度的坡屋面對于結(jié)構(gòu)整體剛度、內(nèi)力及整體指標(biāo)影響五工程模型?

該工程為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其中框架梁的截面300mm*600mm，中間榀大梁截面為600mm*1200m，柱截面800mm*800mm，柱距8m，層高6m，斜坡屋面10度，布置板厚為0，恒載8kN/m2,活載4kN/m2，7度0.15g，Ⅲ類場地土。五工程模型?

模型1不考慮板作用，坡度10度模型；?

模型2幾何屬性與荷載同模型1，唯一不同布置100厚斜板，不考慮板重。?

模型3相比模型2，斜板坡度變?yōu)?0度，荷載情況一致。?

模型4相比模型2，3，斜板坡度為60度，荷載情況一致。?

模型5

100厚的平板模型，荷載與前面的幾個模型均一致，不考慮板重。工程三維模型模型

結(jié)構(gòu)總質(zhì)

結(jié)構(gòu)前三個周

剪力(kN)

選取榀恒載

選取榀恒載量（t）

期（s）

支座彎矩

跨中彎矩kN.mkN.m1

1593.5

1.2491

X向:994.5

左12390.5077

Y向:1193.8

右12350.4401-10912

1593.5

0.3793

X向:1868.1

左7070.3573

Y向:1760.9

右7110.32823

1606.4

0.3732

X向:1919.3

左4900.3554

Y向:1906.8

右4990.3338-2282754

1660.8

0.4173

X向:3744.9

左4210.3837

Y向:3966.5

右4380.35986015

1579.8

0.3713

X向:1734.9

左1090-12340.33970.3092Y向:1676.5

右1087結(jié)果對比分析?

程序?qū)π卑迥J(rèn)按彈性膜處理。斜板（彈性模）的平面內(nèi)剛度按照實(shí)際剛度考慮，其平面內(nèi)剛度在程序計算中被分解為世界坐標(biāo)系下X、Y兩個方向的分量，X分量具有水平板的屬性Y分量具有豎向墻的屬性。對整體指標(biāo)影響?

1、剛重比；?

2、位移比；?

3、周期比；?

4、剛度比；?

5、位移角；?

……三、不同坡度的坡屋面對與其相連梁柱內(nèi)力及配筋影響選取的模型1研究榀恒載下彎矩圖選取的模型2研究榀恒載下彎矩圖選取的模型3研究榀恒載下彎矩圖選取的模型4研究榀恒載下彎矩圖選取的模型5研究榀恒載下彎矩圖研究榀梁柱恒載下軸力對比研究榀梁、柱底恒載作用下軸力表模型

左柱軸

左柱軸力

梁跨中軸

梁支座軸力kN

kN力kN力kN1

-857

-871

-341

-4522

-674

-671

-681

-2893

-619

-608

-519

-2844

-669

-667

-203

-384研究榀梁柱在恒載下剪力對比研究榀梁恒載軸力、柱恒載下剪力表模型

左柱剪

左柱剪力

梁跨中軸

梁支座軸力kN

kN力kN

力kN1

329.3

264.7

-341

-4522

184.2

185.8

-681

-2893

131.1

-134.7

-519

-2844

112.4

126.9

-203

-3845

265.5

264.7

00研究榀在地震下彎矩對比研究榀梁地震作用下彎矩對比表模型

梁左端彎矩

梁跨中彎矩

梁右端彎矩kN.m

kN.mkN.m1

-2772.9277.82

-3273.33213

-333.5

-1.84

601

-3.7-332.5663.3研究榀梁、柱配筋結(jié)果對比研究榀梁、柱配筋結(jié)果對比模型左柱Y向

右柱Y向

梁左支

梁跨中

梁右支配筋配筋

座配筋

配筋

座配筋cm2cm2

cm2

cm2

cm21

81

80

頂57

頂0底

頂57底底22

62

222

49

49

頂35

頂0底

頂35底底22

40

223

43

44

頂24

頂18底

頂24底底22

18

224

77

90

頂29

頂26底

頂32底底22

18

225

70

70

頂53

頂0底

頂53底底22

88

22四、平屋面或不考慮樓板與斜板參與對構(gòu)件計算結(jié)果的影響及對比研究榀梁、柱配筋結(jié)果對比模型

左柱Y向配

右柱Y向配

梁左支座

梁跨中配

梁右支座筋cm2筋cm2

配筋cm2

筋cm2

配筋cm2不考

81慮樓板807049頂57底22頂0底62頂57底22平屋

70頂53底22頂0底88頂53底22面考慮

49斜板頂35底22頂0底40頂35底22研究榀梁、柱配筋結(jié)果對比?

通過配筋可以看到，一般情況下，按照平屋面建模計算的梁柱配筋是過于保守的。五、斜板的配筋正確設(shè)計及相關(guān)問題斜板計算軟件及計算結(jié)果分析?

對樓板的計算：?

PMCAD（簡化算法）?

SLABCAD（考慮板的真實(shí)邊界及變形）?

PMSAP

（同時考慮豎向荷載與水平荷載按照拉彎最不利計算的準(zhǔn)確配筋）模型4按照投影計算的板配筋模型4按照PMSAP準(zhǔn)確計算的板配筋模型4按PMSAP準(zhǔn)確計算的板主拉應(yīng)力模型4按PMSAP準(zhǔn)確計算的板配筋文本六、屋蓋結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)分離式設(shè)計存在的關(guān)鍵問題常見工程常見工程分離式設(shè)計存在的問題?

1、無法真實(shí)反映上部網(wǎng)架剛度?

2、無法真實(shí)反映結(jié)構(gòu)整體振動效應(yīng)?

3、無法準(zhǔn)確輸入上部網(wǎng)架荷載傳給下部的荷載?

4、無法準(zhǔn)確計算不同材料的阻尼比?

5、無法準(zhǔn)確反映下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件對網(wǎng)架的真實(shí)約束?

6、無法真實(shí)反映下部結(jié)構(gòu)傳遞給網(wǎng)架的水平力下部結(jié)構(gòu)單獨(dú)設(shè)計對上部網(wǎng)架模擬?

對于不考慮整體計算，上部網(wǎng)架單獨(dú)模擬時，網(wǎng)架的輸入設(shè)計師按照以下幾種方式模擬：?

1、剛性桿模擬?

2、實(shí)腹等效鋼梁模擬?

3、混凝土梁模擬?

4、虛梁模擬?

5、剛性板模擬?

……七、分離式設(shè)計上部屋蓋結(jié)構(gòu)傳給下部的荷載輸入問題上部網(wǎng)架傳給下部的荷載輸入問題?

單獨(dú)分離式設(shè)計時，從網(wǎng)架傳給下部結(jié)構(gòu)的荷載有以下幾種：?

1、恒載?

2、活荷載?

3、溫度荷載?

4、地震作用（水平+豎向，豎向更突出）?

5、風(fēng)荷載八、整體分析反映出單獨(dú)分析無法反映的關(guān)鍵問題大屋蓋與下部結(jié)構(gòu)整體建模大屋蓋與下部結(jié)構(gòu)整體建模大屋蓋與下部結(jié)構(gòu)整體建模大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析規(guī)范要求大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析規(guī)范要求大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析規(guī)范要求大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析規(guī)范要求大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題?

1、整體分析可以真實(shí)的反映出網(wǎng)架剛度與下部結(jié)構(gòu)的剛度，真實(shí)的反映出內(nèi)力的分配。（該實(shí)例工程中整體計算，大跨度網(wǎng)架強(qiáng)度應(yīng)力比較單獨(dú)網(wǎng)架計算大幅度上升）大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題?

2、整體分析可以準(zhǔn)確的計算混合結(jié)構(gòu)的阻尼比。大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題SATWE采用“抗規(guī)”第10.2.8條條文說明提供的“振型阻尼比法”方法計算此類混合結(jié)構(gòu)；PMSAP提供了計算混合結(jié)構(gòu)阻尼比的“CCQC”法。SATWE計算混合阻尼比PMSAP計算混合阻尼比大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題?

3、整體分析可以準(zhǔn)確反映上部網(wǎng)架與下部結(jié)構(gòu)的整體振動效應(yīng)，單獨(dú)計算網(wǎng)架的陣型與整體計算的結(jié)構(gòu)陣型差異很大。并且很難滿足有效質(zhì)量系數(shù)90%要求（如果計算豎向地震更不容易滿足）大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題大規(guī)模的多塔結(jié)構(gòu)、大跨結(jié)構(gòu)，特別是豎向地震作用計算時，采用子空間迭代算法，常需要計算數(shù)百個振型才能滿足要求，耗時較長。采用多重里茲向量法僅需較少的振型數(shù)即滿足有效質(zhì)量系數(shù)要求，同時計算精度與子空間迭代法相當(dāng)，穩(wěn)定高效。大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題PMSAP中“剔除無效參與振型”大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題?

4、整體分析可以準(zhǔn)確反映豎向地震引起的錯動效應(yīng)和二次共振效應(yīng)?

（1）豎向錯動效應(yīng)：剪力墻、框架柱等豎向構(gòu)件之間由于上部網(wǎng)架面外振動可能存在明顯豎向相互錯動，導(dǎo)致豎向構(gòu)件自身的內(nèi)力重分配。?

（2）二次共振效應(yīng)：對于帶有屋蓋系統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)，不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計方案，可能導(dǎo)致二次共振；當(dāng)二次共振發(fā)生時，結(jié)構(gòu)反應(yīng)急劇增大。大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題?

二次共振大屋蓋與底部結(jié)構(gòu)整體分析關(guān)鍵問題?

5、上部網(wǎng)架與下部結(jié)構(gòu)之間的支座模擬?

一般均需布置支座短柱層模擬連接鋼支座，短柱截面一般不小于下柱，高度取支座實(shí)際高度取整。常規(guī)小型網(wǎng)架，支座短柱頂直接點(diǎn)鉸，減隔震支座按圖例說明填入剛度，阻尼系數(shù)需要先算一遍觀察前幾個主振型方向確定X還是Y方向，按公式計算。大