PKPM中钢结构的特点及分析控制教案.pptx
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1、会计学1PKPM中钢结构的特点及分析控制中钢结构的特点及分析控制1。钢结构的特点。钢结构的特点2。分析模型。分析模型3。钢结构的设计控。钢结构的设计控制制4。混合结构的设计。混合结构的设计控制控制5。总结。总结第1页/共69页1.11.1。一般钢结构的特点。一般钢结构的特点。一般钢结构的特点。一般钢结构的特点FF结结结结构构构构方方方方案案案案的的的的随随随随意意意意性性性性:结结结结构构构构没没没没有有有有明明明明显显显显的的的的楼楼楼楼层层层层概概概概念念念念,它它它它只只只只根根根根据据据据需要而设置钢梁、支撑、楼板等。需要而设置钢梁、支撑、楼板等。需要而设置钢梁、支撑、楼板等。需要而设
2、置钢梁、支撑、楼板等。FF建建建建模模模模时时时时,采采采采用用用用大大大大量量量量的的的的特特特特殊殊殊殊手手手手段段段段:如如如如层层层层间间间间梁梁梁梁、修修修修改改改改节节节节点点点点高高高高度度度度、错层梁、坡梁、斜柱、楼板开大洞,等等。错层梁、坡梁、斜柱、楼板开大洞,等等。错层梁、坡梁、斜柱、楼板开大洞,等等。错层梁、坡梁、斜柱、楼板开大洞,等等。FF建建建建筑筑筑筑设设设设计计计计只只只只满满满满足足足足功功功功能能能能的的的的需需需需要要要要:不不不不考考考考虑虑虑虑结结结结构构构构的的的的要要要要求求求求,如如如如层层层层、层层层层刚刚刚刚度度度度、薄薄薄薄弱弱弱弱层层层层、
3、位位位位移移移移比比比比、侧侧侧侧移移移移刚刚刚刚度度度度,等等等等等等等等的的的的概概概概念念念念。所所所所以以以以结结结结构构构构布布布布置置置置大大大大多多多多为为为为空空空空旷旷旷旷的的的的、不不不不规规规规则则则则的的的的、刚刚刚刚度度度度不不不不均均均均匀匀匀匀的的的的空空空空间间间间结结结结构。给分析带来一定的难度。构。给分析带来一定的难度。构。给分析带来一定的难度。构。给分析带来一定的难度。FF结结结结构构构构薄薄薄薄弱弱弱弱点点点点:由由由由于于于于结结结结构构构构存存存存在在在在较较较较多多多多的的的的不不不不规规规规则则则则、不不不不连连连连续续续续性性性性,多多多多层层
4、层层钢钢钢钢结结结结构构构构大大大大多多多多都都都都会会会会产产产产生生生生多多多多处处处处局局局局部部部部振振振振动动动动,造造造造成成成成多多多多处处处处薄薄薄薄弱弱弱弱部部部部位位位位。给结构设计带来难度。给结构设计带来难度。给结构设计带来难度。给结构设计带来难度。第2页/共69页水平支撑加变截面柱水平支撑加变截面柱水平支撑加变截面柱水平支撑加变截面柱第3页/共69页变截面梁柱变截面梁柱变截面梁柱变截面梁柱第4页/共69页多层钢结构工业厂房多层钢结构工业厂房多层钢结构工业厂房多层钢结构工业厂房第5页/共69页空间塔围结构空间塔围结构空间塔围结构空间塔围结构第6页/共69页普通多层钢结构普
5、通多层钢结构普通多层钢结构普通多层钢结构第7页/共69页普通多层钢结构普通多层钢结构普通多层钢结构普通多层钢结构第8页/共69页特殊工业钢结构特殊工业钢结构特殊工业钢结构特殊工业钢结构第9页/共69页1.21.2。高层钢结构的建模特点。高层钢结构的建模特点。高层钢结构的建模特点。高层钢结构的建模特点FF高高高高层层层层钢钢钢钢结结结结构构构构往往往往往往往往带带带带有有有有,型型型型钢钢钢钢构构构构件件件件、钢钢钢钢管管管管构构构构件件件件、钢钢钢钢板板板板剪剪剪剪力力力力墙墙墙墙等等等等等等等等特特特特殊殊殊殊的的的的结结结结构构构构形形形形式式式式,设设设设计计计计时时时时,应应应应分分分
6、分别别别别满满满满足足足足相相相相应应应应的的的的设设设设计计计计规规规规范、规程。对一些特殊工程,还应作模型试验。范、规程。对一些特殊工程,还应作模型试验。范、规程。对一些特殊工程,还应作模型试验。范、规程。对一些特殊工程,还应作模型试验。FF高高高高层层层层钢钢钢钢结结结结构构构构的的的的建建建建模模模模,与与与与高高高高层层层层混混混混凝凝凝凝土土土土结结结结构构构构的的的的要要要要求求求求基基基基本本本本上上上上符符符符合合合合,尽量避免错层、楼板不连续、平立面不规则、扭转不规则。尽量避免错层、楼板不连续、平立面不规则、扭转不规则。尽量避免错层、楼板不连续、平立面不规则、扭转不规则。尽
7、量避免错层、楼板不连续、平立面不规则、扭转不规则。FF高高高高层层层层钢钢钢钢结结结结构构构构往往往往往往往往采采采采用用用用大大大大量量量量的的的的支支支支撑撑撑撑,超超超超高高高高层层层层钢钢钢钢结结结结构构构构大大大大量量量量采采采采用用用用支撑转换层、刚性层。建模时应尽量避免越层支撑。支撑转换层、刚性层。建模时应尽量避免越层支撑。支撑转换层、刚性层。建模时应尽量避免越层支撑。支撑转换层、刚性层。建模时应尽量避免越层支撑。FF在在在在高高高高层层层层混混混混凝凝凝凝土土土土结结结结构构构构的的的的顶顶顶顶部部部部加加加加有有有有钢钢钢钢塔塔塔塔时时时时,建建建建模模模模要要要要根根根根据
8、据据据这这这这类类类类结结结结构构构构合合合合理理理理分分分分析析析析的的的的需需需需要要要要。如如如如:整整整整体体体体建建建建模模模模分分分分析析析析、分分分分开开开开建建建建模模模模分分分分析析析析等等等等等。更要考虑等效质量、荷载的合理作用。等。更要考虑等效质量、荷载的合理作用。等。更要考虑等效质量、荷载的合理作用。等。更要考虑等效质量、荷载的合理作用。FF应特别注意混合结构的建模方法。如剪立墙与钢梁的连接。应特别注意混合结构的建模方法。如剪立墙与钢梁的连接。应特别注意混合结构的建模方法。如剪立墙与钢梁的连接。应特别注意混合结构的建模方法。如剪立墙与钢梁的连接。第10页/共69页高层钢
9、结构高层钢结构高层钢结构高层钢结构支撑为主要抗侧力结构支撑为主要抗侧力结构支撑为主要抗侧力结构支撑为主要抗侧力结构第11页/共69页第12页/共69页2.12.1。钢结构的局部振动。钢结构的局部振动。钢结构的局部振动。钢结构的局部振动FF结构分析应满足相应的设计规范、规程。结构分析应满足相应的设计规范、规程。结构分析应满足相应的设计规范、规程。结构分析应满足相应的设计规范、规程。FF结结结结构构构构分分分分析析析析一一一一般般般般可可可可以以以以选选选选择择择择:弹弹弹弹性性性性楼楼楼楼板板板板、P-P-效效效效应应应应、总总总总刚刚刚刚模模模模型型型型计计计计算算算算结结结结构构构构的的的的
10、振振振振型型型型、振振振振型型型型数数数数应应应应取取取取得得得得足足足足够够够够多多多多满满满满足足足足有有有有效效效效质质质质量量量量系系系系数数数数,等等。等等。等等。等等。FF结结结结构构构构的的的的振振振振型型型型分分分分析析析析,可可可可以以以以观观观观察察察察到到到到结结结结构构构构的的的的薄薄薄薄弱弱弱弱部部部部位位位位,应应应应尽尽尽尽量量量量减减减减少结构的面外振动、局部振动。少结构的面外振动、局部振动。少结构的面外振动、局部振动。少结构的面外振动、局部振动。FF采用面外加强的方式,减少局部振动和薄弱部位。采用面外加强的方式,减少局部振动和薄弱部位。采用面外加强的方式,减少
11、局部振动和薄弱部位。采用面外加强的方式,减少局部振动和薄弱部位。FF当当当当梁梁梁梁的的的的高高高高差差差差较较较较小小小小(在在在在梁梁梁梁高高高高范范范范围围围围内内内内)时时时时,应应应应简简简简化化化化成成成成同同同同一一一一标标标标高高高高,这样可避免短柱的应力突变,造成设计超限。这样可避免短柱的应力突变,造成设计超限。这样可避免短柱的应力突变,造成设计超限。这样可避免短柱的应力突变,造成设计超限。FF当当当当结结结结构构构构为为为为抗抗抗抗震震震震控控控控制制制制,应应应应尽尽尽尽量量量量减减减减少少少少结结结结构构构构的的的的刚刚刚刚度度度度突突突突变变变变,减减减减少少少少薄薄
12、薄薄弱层。弱层。弱层。弱层。第13页/共69页板厚为板厚为板厚为板厚为0 0,产生大量的空旷结构,产生大量的空旷结构,产生大量的空旷结构,产生大量的空旷结构第14页/共69页第15页/共69页振型数要多取振型数要多取振型数要多取振型数要多取第16页/共69页第17页/共69页第18页/共69页第19页/共69页第20页/共69页第21页/共69页第22页/共69页第23页/共69页第24页/共69页第25页/共69页振型需要取到振型需要取到6060个才能满足要求个才能满足要求第26页/共69页振型需要取到振型需要取到6060个才能满足要求个才能满足要求第27页/共69页局部振动的处理局部振动的
13、处理局部振动的处理局部振动的处理vv当局部振型靠前,说明在此处形成薄弱部位的可能性越当局部振型靠前,说明在此处形成薄弱部位的可能性越当局部振型靠前,说明在此处形成薄弱部位的可能性越当局部振型靠前,说明在此处形成薄弱部位的可能性越大。当第大。当第大。当第大。当第1 1 1 1振型就是局部振动时,可以肯定该部位是薄弱振型就是局部振动时,可以肯定该部位是薄弱振型就是局部振动时,可以肯定该部位是薄弱振型就是局部振动时,可以肯定该部位是薄弱部位,在地震作用下,将首当其冲遭到破坏。部位,在地震作用下,将首当其冲遭到破坏。部位,在地震作用下,将首当其冲遭到破坏。部位,在地震作用下,将首当其冲遭到破坏。vv局
14、部振动产生的薄弱部位,往往是局部的刚度失却。如:局部振动产生的薄弱部位,往往是局部的刚度失却。如:局部振动产生的薄弱部位,往往是局部的刚度失却。如:局部振动产生的薄弱部位,往往是局部的刚度失却。如:楼板开洞太多;只有平面内支撑,没有平面外支撑;或楼板开洞太多;只有平面内支撑,没有平面外支撑;或楼板开洞太多;只有平面内支撑,没有平面外支撑;或楼板开洞太多;只有平面内支撑,没有平面外支撑;或两个方向的刚度差异太大造成。等等。两个方向的刚度差异太大造成。等等。两个方向的刚度差异太大造成。等等。两个方向的刚度差异太大造成。等等。vv改善结构的刚度,使之均衡,以避免局部振动。如:增改善结构的刚度,使之均
15、衡,以避免局部振动。如:增改善结构的刚度,使之均衡,以避免局部振动。如:增改善结构的刚度,使之均衡,以避免局部振动。如:增加平面外的刚度等。加平面外的刚度等。加平面外的刚度等。加平面外的刚度等。vv建模的不当或计算模型的不合理,也会造成局部振动。建模的不当或计算模型的不合理,也会造成局部振动。建模的不当或计算模型的不合理,也会造成局部振动。建模的不当或计算模型的不合理,也会造成局部振动。vv通过增大振型数、保证有效质量系数等,产生局部振动通过增大振型数、保证有效质量系数等,产生局部振动通过增大振型数、保证有效质量系数等,产生局部振动通过增大振型数、保证有效质量系数等,产生局部振动的结构虽然是可
16、以分析的,但是在设计时,还是应该尽的结构虽然是可以分析的,但是在设计时,还是应该尽的结构虽然是可以分析的,但是在设计时,还是应该尽的结构虽然是可以分析的,但是在设计时,还是应该尽量避免。量避免。量避免。量避免。第28页/共69页2.22.2。钢结构的非线性分析。钢结构的非线性分析。钢结构的非线性分析。钢结构的非线性分析vv在钢结构分析时,应考虑在钢结构分析时,应考虑在钢结构分析时,应考虑在钢结构分析时,应考虑P-P-效应,即简化的几何非线性。效应,即简化的几何非线性。效应,即简化的几何非线性。效应,即简化的几何非线性。vv当结构受力特殊时,还应考虑材料非线性,即弹塑性分当结构受力特殊时,还应考
17、虑材料非线性,即弹塑性分当结构受力特殊时,还应考虑材料非线性,即弹塑性分当结构受力特殊时,还应考虑材料非线性,即弹塑性分析。析。析。析。vv钢结构由于其材料的一致性、各向同性性、均匀性等,钢结构由于其材料的一致性、各向同性性、均匀性等,钢结构由于其材料的一致性、各向同性性、均匀性等,钢结构由于其材料的一致性、各向同性性、均匀性等,其材料非线性性能是比较容易模拟的,分析结果的真实其材料非线性性能是比较容易模拟的,分析结果的真实其材料非线性性能是比较容易模拟的,分析结果的真实其材料非线性性能是比较容易模拟的,分析结果的真实性较高。所以,一些特殊钢结构工程(如:体育场馆、性较高。所以,一些特殊钢结构
18、工程(如:体育场馆、性较高。所以,一些特殊钢结构工程(如:体育场馆、性较高。所以,一些特殊钢结构工程(如:体育场馆、重要的构筑物等)都应考虑弹塑性分析。重要的构筑物等)都应考虑弹塑性分析。重要的构筑物等)都应考虑弹塑性分析。重要的构筑物等)都应考虑弹塑性分析。vv非线性分析也可以找到结构的薄弱部位。可以确定结构非线性分析也可以找到结构的薄弱部位。可以确定结构非线性分析也可以找到结构的薄弱部位。可以确定结构非线性分析也可以找到结构的薄弱部位。可以确定结构在大震下的承载能力。是目前普遍采用的方法。在大震下的承载能力。是目前普遍采用的方法。在大震下的承载能力。是目前普遍采用的方法。在大震下的承载能力
19、。是目前普遍采用的方法。第29页/共69页P-P-效应的计算选择效应的计算选择效应的计算选择效应的计算选择第30页/共69页软件采用的计算方法软件采用的计算方法软件采用的计算方法软件采用的计算方法vv软件采用软件采用软件采用软件采用等效几何刚度的有限元法等效几何刚度的有限元法等效几何刚度的有限元法等效几何刚度的有限元法 来考虑来考虑来考虑来考虑P-P-P-P-效应。效应。效应。效应。vvP-P-P-P-效应是一种简化的几何非线性计算方法。一般结构效应是一种简化的几何非线性计算方法。一般结构效应是一种简化的几何非线性计算方法。一般结构效应是一种简化的几何非线性计算方法。一般结构还是还是还是还是属
20、于小变形属于小变形属于小变形属于小变形,所以,所以,所以,所以P-P-P-P-效应是可以满足设计需要的。效应是可以满足设计需要的。效应是可以满足设计需要的。效应是可以满足设计需要的。vv当需要考虑材料非线性时,应采用当需要考虑材料非线性时,应采用当需要考虑材料非线性时,应采用当需要考虑材料非线性时,应采用弹塑性分析弹塑性分析弹塑性分析弹塑性分析,即弹塑,即弹塑,即弹塑,即弹塑性静力分析(性静力分析(性静力分析(性静力分析(PUSHPUSHPUSHPUSH)或弹塑性动力分析()或弹塑性动力分析()或弹塑性动力分析()或弹塑性动力分析(EPDAEPDAEPDAEPDA)。以)。以)。以)。以得到结
21、构大震下的承载能力。得到结构大震下的承载能力。得到结构大震下的承载能力。得到结构大震下的承载能力。第31页/共69页第32页/共69页不考虑不考虑P-效应效应第33页/共69页不考虑不考虑P-效应效应第34页/共69页考虑考虑P-效应效应第35页/共69页考虑考虑P-效应效应第36页/共69页2.32.3。钢结构分析模型的简化。钢结构分析模型的简化。钢结构分析模型的简化。钢结构分析模型的简化vv屋架的模型简化屋架的模型简化屋架的模型简化屋架的模型简化。刚性杆或采用刚性杆或采用刚性楼板假定刚性楼板假定柱顶铰接柱顶铰接屋盖计算模屋盖计算模型简化型简化第37页/共69页vv平板网架的模型简化平板网架
22、的模型简化平板网架的模型简化平板网架的模型简化。定义超大房间按刚性楼板假定分析定义超大房间按刚性楼板假定分析网架荷载按集中网架荷载按集中力作用到四周力作用到四周第38页/共69页vv网壳的模型简化网壳的模型简化网壳的模型简化网壳的模型简化。网壳荷载按集中网壳荷载按集中力作用到四周力作用到四周超大房间按板厚为超大房间按板厚为0 0考虑考虑注意网壳传给四注意网壳传给四周的水平推力周的水平推力第39页/共69页vv柱脚连接刚度的简化。柱脚连接刚度的简化。柱脚连接刚度的简化。柱脚连接刚度的简化。vv一般上面两种柱脚连接,都按刚接处理。但是,实际情一般上面两种柱脚连接,都按刚接处理。但是,实际情一般上面
23、两种柱脚连接,都按刚接处理。但是,实际情一般上面两种柱脚连接,都按刚接处理。但是,实际情况却有出入。因为高强螺栓不能完全约束柱脚的位移,况却有出入。因为高强螺栓不能完全约束柱脚的位移,况却有出入。因为高强螺栓不能完全约束柱脚的位移,况却有出入。因为高强螺栓不能完全约束柱脚的位移,计算时按刚接处理,柱底约束偏刚,结构位移计算偏小,计算时按刚接处理,柱底约束偏刚,结构位移计算偏小,计算时按刚接处理,柱底约束偏刚,结构位移计算偏小,计算时按刚接处理,柱底约束偏刚,结构位移计算偏小,柱底内力偏大、柱顶内力偏小。柱底内力偏大、柱顶内力偏小。柱底内力偏大、柱顶内力偏小。柱底内力偏大、柱顶内力偏小。箱形刚接
24、柱脚连接箱形刚接柱脚连接H H形刚接柱脚连接形刚接柱脚连接第40页/共69页vv梁腹板高强螺栓连接刚度的简化。梁腹板高强螺栓连接刚度的简化。梁腹板高强螺栓连接刚度的简化。梁腹板高强螺栓连接刚度的简化。vv梁柱刚接的连接方式:翼缘焊接、腹板用高强螺栓连接。在梁柱刚接的连接方式:翼缘焊接、腹板用高强螺栓连接。在梁柱刚接的连接方式:翼缘焊接、腹板用高强螺栓连接。在梁柱刚接的连接方式:翼缘焊接、腹板用高强螺栓连接。在计算时按刚接处理是合理的。计算时按刚接处理是合理的。计算时按刚接处理是合理的。计算时按刚接处理是合理的。vv柱梁铰接的连接方式:腹板用高强螺栓连接。这种连接实际柱梁铰接的连接方式:腹板用高
25、强螺栓连接。这种连接实际柱梁铰接的连接方式:腹板用高强螺栓连接。这种连接实际柱梁铰接的连接方式:腹板用高强螺栓连接。这种连接实际上腹板还是有承载能力的(约是刚接的上腹板还是有承载能力的(约是刚接的上腹板还是有承载能力的(约是刚接的上腹板还是有承载能力的(约是刚接的40%40%),按铰接处理),按铰接处理),按铰接处理),按铰接处理梁的跨中弯矩将偏大,梁支座处截面(腹板)没有进行强度梁的跨中弯矩将偏大,梁支座处截面(腹板)没有进行强度梁的跨中弯矩将偏大,梁支座处截面(腹板)没有进行强度梁的跨中弯矩将偏大,梁支座处截面(腹板)没有进行强度验算,存在隐患。验算,存在隐患。验算,存在隐患。验算,存在隐
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