計算分析建筑結構論文范文

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1剪力墻計算模型

本工程采用SATWE軟件進行設計分析。基于組合有限元法建立空間組合結構計算模型，梁、柱仍采用空間桿單元，由于采用薄壁桿件代表剪力墻遇到上下洞口錯位大、框支剪力墻等問題，采用墻元模型是將剪力墻視為若干墻體組成墻組，以節點支撐傳遞上下的內力，分析精度提高。薄壁桿件模型將剪力墻視為桿件，墻元模型以豎向位移為未知量，多點傳力，變形協調。高層建筑結構考慮樓板變形，采用空間板殼單元模擬。計算模型考慮空間扭轉變形的同時也要考慮樓板變形，對計算條件要求更高，適用于樓板開有大洞口結構和復雜剪力墻結構等。本工程為剪力墻結構采用墻元模型計算分析。

2軟件計算參數選取分析

2.1地震信息輸入

①考慮偶然偏心和雙向地震作用。對于高層建筑結構，考慮偶然偏心計算出位移比大于1.2，說明結構質量和剛度分布不均勻，抗扭能力較差，此時應該計入偶然偏心的影響。②高層建筑振型計算個數。振型組合數如果取值小不能全面反映整體結構地震響應導致計算結果失真，如果計算個數過多會增加計算時間，消耗計算機資源,具體取值根據工程規模、結構規則性等因素確定。振型數太少不能正確考慮模型最大地震作用情況，本工程計算振型個數取15個。③周期折減系數。框架結構中填充墻數量較多，故折減系數較小，剪力墻結構中填充墻較少，通常折減系數取0.9-1.0之間，具體取值多少需要根據實際結構中填充墻多少及對結構剛度影響程度來確定。綜合考慮上述因素本工程為落地剪力墻結構，填充墻較少取0.98。④結構阻尼比。阻尼存在延緩結構破壞，延性得到提高。在設計地震反應譜時假定普通結構阻尼比為0.05，軟件默認值也為0.05。本工程結構阻尼比取0.05。

2.2設計信息

①梁剛度放大系數。采用剛性樓板假定計算樓板自身剛度沒有考慮到主體結構中，規范規定通過采用放大梁剛度方法來近似考慮樓板剛度對結構貢獻。在計算時梁按未考慮剛度放大前數值計算，如果不乘剛度放大系數梁承載力仍能滿足荷載組合作用下設計要求，說明梁不存在安全隱患。本工程梁剛度放大系數取1.5。②連梁剛度折減系數。為保證連梁在正常使用狀態下不發生開裂或開裂變形在一定范圍內，該參數取值不宜小于0.5，實際工程設計時取0.7。此項系數大小對于以墻體開洞方式形成連梁和以普通梁方式輸入連梁都起作用。本工程取0.7。③梁扭矩折減系數。若現澆樓板按樓板剛性假定計算，考慮到受力過程中樓板和梁共同抵抗扭矩而對梁扭矩值進行折減，參數取值范圍一般為0.4-1.0。定義彈性樓板，在計算時考慮樓板和梁抗扭作用，所以梁扭矩值無需再折減。本工程取0.4。

3計算結果分析

3.1周期和周期比計算結果分析

結構自振周期主要與自身質量、剛度有關，質量越大周期越大，剛度越大周期越小。本工程周期比為1.9794/2.4460=0.81滿足要求。如果計算結果超出規范規定范圍，說明結構扭轉效應明顯，通過增加結構外圍主要構件剛度，減小內部主要構件剛度來提高整體抗扭能力。

3.2位移計算結果分析

本工程樓層位移和層間位移比計算結果豎向均勻布置，沒有非常明顯剛度和質量突變，經軟件計算后輸出位移圖形光滑，沒有嚴重畸變點。由于建筑平面呈一字型布置，在確定設計方案時有一定處理，X方向抗側剛度還是大于Y方向，結構X方向最大位移值和層問位移比計算值均比Y方向小。經軟件計算發現最大位移或層間位移比超過限值，考慮適當加強結構抗側能力，采取結構方案適當調整，加大主要抗側構件尺寸等措施。

3.3側移剛度計算結果分析

規范規定高層建筑結構層間側向剛度不宜小于相鄰樓層70％或其上部三層相鄰樓層80％；對于計算分析存在薄弱層則按規定將樓層剪力計算值再乘以1.15增大系數，計算結果仍然要滿足剪重比規定以保證薄弱樓層抗震能力。為保證結構豎向均勻布置，避免剛度有突變存在，突變處由于在地震作用下變形一致容易破壞。由于本工程結構豎向布置均勻，未形成薄弱層。

3.4剪重比計算結果分析

采用振型分解反應譜法計算自振周期長結構時，由于地震影響系數取值偏小，相應地震作用計算值偏低，按照規范規定本工程剪重比最小值為0.024。若軟件計算剪重比結果小于規范要求時說明結構剛度相對于水平地震剪力過小，結構不安全；但剪重比過分大，雖然結構剛度好但經濟指標較高宜適當減少墻、柱等豎向構件截面面積達到節省工程造價目的。本工程地上主體結構一層為第4層，剪重比計算結果滿足相應要求。X方向有效質量系數99.49％，Y方向有效質量系數99.47％。

3.5剛重比計算結果分析

高層鋼筋混凝土結構自身重量很大，如果沒有側向荷載作用，結構穩定性良好不會發生失穩破壞，但在風或地震等水平荷載作用下結構一旦發生側移，由于自身強大慣性產生明顯二階效應。為保證結構良好抗震抗風性能，需要控制二階效應影響，避免結構發生整體側向位移變形時失穩倒塌。本工程X向剛重比EJd/GH**2=6.47，Y向剛重比EJd/GH**2=6.42，二者都大于1.4，能夠通過結構整體地穩定性驗算，都大于2.7，可以不考慮重力二階效應。

4結論

本章結合實際工程，通過PKPM系列軟件中的PM－CAD對結構建立模型，并在軟件中進行計算分析，結合實際工程詳細說明軟件計算參數的選取，得到結構設計結果分析數據，通過分析軟件計算數據準確性來推測結構方案中存在問題，更好地為設計者提供參數。

作者：張慧琦梅長騫單位：撫順市建筑設計研究院有限公司