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10包絡設計 -2016.6

發布時間:2016-06-27

  

包絡設計

包絡設計在這里指的是構件配筋的包絡設計,即構件配筋時需要在兩個或者多個計算模型中取大值的設計。如下是若干規范要求的取包絡設計的例子。

1多塔結構按照合塔與分塔模型分別計算并結果選大;

2少墻框架結構中框架部分的地震剪力取框架、框剪兩種結構計算較大值;

3考慮樓梯的計算:其整體內力分析的計算模型應考慮樓梯構件的影響,并宜與不計樓梯構件影響的計算模型進行比較,按最不利內力進行配筋;

4抗震性能設計:多遇地震計算和中震(或大震)彈性或中震(或大震)不屈服設計結果取大值設計;

5剛性連接的上連體結構,當連接體樓板較弱時,進行帶連體的完整模型和不帶連體的分塔模型分別計算,然后包絡取大。

由此可以看出,完整的結構設計,需要進行多種計算模型的計算,不同桿件在不同計算模型下的反應不同、設計結果不同。包絡設計就是結構中的所有桿件在所有可能的計算條件下都應是安全的,因此必須取所有可能的計算條件下的最大值,即取包絡的結果。這里講的多種計算模型,可能是模型拆分的計算,或者考慮某些因素的計算,或者取用不同計算參數或者計算方法的計算等。在實際設計中需要考慮包絡設計的情況還遠不止這些。

包絡設計的過程是個工作量很大、非常繁瑣的過程,靠人工做包絡設計需要耗費大量工時。在實際的設計實踐中,很多規范要求的包絡設計,由于人實現困難而不能得到落實,由此極可能造成安全隱患。即便人工勉強做的包絡設計,也需要大量校對工作,否則將不可避免的出現差錯。

YJK依靠全新的編程技術,實現了解決以上各種包絡設計問題的解決方案。同時,根據不同包絡設計的特點,可以給用戶提供兩種包絡設計模式:自動包絡設計模式和半自動包絡設計模式,半自動包絡設計模式又可稱為手動包絡設計模式,參數設置如圖3.8.1所示。

3.8.1 包絡設計參數

、自動包絡設計

YJK可對多塔結構和少墻框架結構提供自動包絡設計方式。

1、少墻框架

《抗震規范》6.2.13-4條規定:設置少量抗震墻的框架結構,其框架部分的地震剪力值,宜采用框架結構模型和框架-抗震墻結構模型二者計算結果的較大值。

軟件提供少墻框架配筋包絡設計功能,對應參數有2個:

1)自動取框架和框架-抗震墻模型計算大值

2)按純框架計算時墻彈模折減系數

選擇自動取框架和框架-抗震墻模型計算大值,軟件自動生成不考慮抗震墻的框架模型,生成方法為在原模型基礎上對墻彈性模量乘以按純框架計算時墻彈模折減系數,降低墻對整體剛度的貢獻來近似考慮純框架模型。考慮到實際工程中常有梁搭在墻上,為了避免對墻剛度折減過低造成計算模型失真,軟件不折減墻軸向剛度。同時考慮到計算分析的需要,不宜將墻彈膜折減系數填的過小。

軟件不自動判斷模型是否為少墻框架模型,勾選自動取框架和框架-抗震墻模型計算大值參數后,軟件即進行包絡設計。

勾選自動取框架和框架-抗震墻模型計算大值后,軟件在設計結果菜單下提供少墻菜單,用來查看軟件內部自動生成的近似純框架模型的計算結果。

2、多塔取大

《高規》5.1.14條規定:對多塔結構,宜按整體模型和各塔樓分開的模型分別計算,并采用較不利的結果進行結構設計。

《高規》10.6.3.4條規定:大底盤多塔結構,可按本規程第5.1.14條規定的整體和分塔樓計算模型分別驗算整體結構和各塔樓結構扭轉為主的第一周期與平動為主的第一周期的比值,并應符合本規程第3.4.5條的有關要求。

工程師將各塔樓離散開、分別計算稱之為分塔模型計算,將各個塔樓連同底盤建模成一個整體模型計算稱之為整體模型計算。這兩種計算方式都要采用,缺一不可,因為分塔模型與整體模型有著不同的計算目標或內容,且它們之間互相補充

1對于各個塔的周期比、位移比、剪重比、層間剛度比、層抗剪承載力比等采用分塔模型計算的結果;

2對于處于底盤的地下室、裙房部分及基礎設計應采用整體模型的計算結果;

3對于各個塔樓的構件配筋設計,應采用整體模型和分塔模型兩者中較大的結果進行設計。

工程師可將全部多塔連在一起整體建模,軟件可自動實現按整體模型和各塔樓分開的模型分別計算,并采用較不利的結果進行結構設計。軟件可對其中的每個塔按照規范的要求自動切分成單個塔,然后連續地分別進行各塔的單塔計算和全部多塔連在一起的整體計算,最終對各個單塔配筋設計時采用整體計算和個單塔計算的較大值。

具體操作步驟如下:

1)參數設置

3.8.2 多塔取大參數設置

選擇自動劃分多塔,劃分多塔即定義多塔,這是分塔計算的前提。如果結構復雜不易實現多塔定義的自動進行,也可以在多塔菜單中人工劃分多塔。

選擇自動劃分多塔后應繼續填寫參數自動劃分多塔的起算層號。軟件隱含取裙房或者地下室的上一層為自動劃分多塔的參考層號,該層號可由用戶修改。軟件以該層自動劃分的塔數作為該結構最終劃分的塔數。如果該層以上的某層中又出現了某個塔分離成多個塔的情況,軟件仍將這些分離部分當做一個塔來對待。

選擇各分塔與整體分別計算,配筋取各分塔與整體計算結果較大值,如圖3.8.2所示。這樣軟件將進行各個塔的離散化處理,軟件可對其中的每個塔按照規范的要求自動切分成單個塔,每個分塔各包含底部模型,切分底部模型的范圍是裙房頂層往下45°范圍。

如果不選擇該項,則軟件只進行整體模型的計算,不作各塔的拆分,也不做各分塔的分別計算。

2)分塔模型查看與修改

多塔定義菜單下查看拆分單塔模型,如圖3.8.3所示。

3.8.3 分塔模型查看

如果自動拆分的邊界不滿足要求或不合理,可以對拆分單塔模型進行拆分范圍的重新定義和修改,如圖3.8.4所示。

3.8.4 分塔模型交互修改

3)計算與設計

點取計算菜單。此后軟件逐個進行各個分塔模型的計算,再進行整體模型的計算,最后對各個塔樓部分的每個構件選取分塔模型和整體模型計算結果的較大值。

軟件計算的時間較長,屏幕隨時提示正在計算的內容。

4查看計算結果

整體計算結果存放在該工程主目錄下,各分塔的計算結果存放在該目錄的各個分塔的子目錄下。軟件提供菜單選擇查看整體計算結果或者各個分塔的計算結果。

對于各個塔的周期比、位移比、剪重比、層間剛度比、層抗剪承載力比等應查看各分塔模型計算的結果;

對于處于底盤的地下室、裙房部分應查看整體模型的計算結果;

對于各個塔樓的構件配筋設計,需要在整體模型中查看,因為整體模型的計算結果是與分塔模型取大后的。

、半自動包絡設計

這里包絡設計的思路是對兩個不同子目錄下工程的配筋計算結果取大設計,用戶可在其中一個子目錄下進行包絡設計的操作,可以對全樓所有構件按包絡設計,也可僅對某些層或者某些構件進行包絡設計。

包絡設計操作步驟如下:

1、在兩個或多個子目錄下完成不同情況的計算

兩個工程應是互相可以關聯的的工程,即可以實現各個構件自動進行對比的工程,如同樣的工程采用不同的計算方法計算時,可以先進行第一種方法的計算,然后拷貝整個工程到另一個子目錄,再在新的目錄下進行另一個計算方法的計算,最后在其中一個子目錄下進行包絡設計。

2、包絡設計總參數

需要做半自動包絡設計時首先【計算參數】-【包絡設計】中勾選與其他模型進行包絡設計,并輸入另一個或幾個作為包絡設計對象的子目錄。

兩個對比子目錄的工程可以允許平面位置和轉角的偏差,如果存在這種偏差可以在包絡工程相對當前工程位置下輸入相對X、Y、Z坐標的偏差和轉角。

兩個目錄中的工程,其中一個可以和另一個的一部分對應,比如第一個是多塔的合塔模型,而第二個是其中某一個單塔的模型。

3、前處理中可設置需做包絡設計的樓層

如果只需對個別樓層做包絡設計,可在計算前處理的樓層屬性菜單下補充定義,在樓層屬性菜單下設置了包絡設計樓層菜單,點取后彈出如3.8.5所示樓層列表,從中勾選需要作包絡設計的樓層即可。

3.8.5 指定包絡設計樓層

在這里還可對作包絡設計的構件分類選擇,如在柱、梁、墻、支撐中按照類別指定。

4、前處理中可設置需做包絡設計的構件

3.8.6 指定包絡設計構件

可在需做包絡設計的樓層上進一步指定需做包絡設計的構件,比如結構性能設計中,只需對關鍵構件按照中震(或大震)不屈服設計。在樓層屬性菜單下設置了包絡設計構件菜單,此時可點開該菜單,鼠標選擇需做包絡設計的構件即可,如圖3.8.6所示。

5、結構計算的操作

如果本工程需要重新進行結構計算,則執行生成數據+全部計算,軟件在完成通常的結構計算之后,再進行包絡設計。

如果以前進行過上部結構計算,僅需要進行包絡設計計算,則可直接點取計算菜單下的只包絡設計菜單即可,如圖3.8.7所示。如果重新定義了包絡設計樓層、包絡實際構件,則需重新生成數據。

3.8.7 只包絡設計計算菜單

如果需要重新得到非包絡設計的結果,可在計算參數中把包絡設計參數中原來的勾選包絡設計取消,再直接執行如上計算選項中的只設計即可。

6、包絡設計結果查看

采用包絡設計后主要體現在配筋計算結果發生了增大的變化,即某些構件采用的是另一項子目錄中的對應構件的配筋計算結果。

執行配筋簡圖菜單時,點取右側對話框顯示取大按鈕,如圖3.8.8所示,當前層的配筋簡圖中凡是采用了取大的包絡設計結果的構件會自動粉色加亮,即粉色加亮的構件說明該構件的配筋是采用的是另一項子目錄中的對應構件的較大的配筋計算結果。

如果沒有進行包絡設計,顯示取大菜單將會變灰。

3.8.8 顯示取大

當兩個子目錄中的構件不能一一對應時,點取右側對話框顯示無對應按鈕,可以加亮顯示與另一子目錄沒有找到對應構件的構件。

7、同時在多個模型間進行包絡設計

包絡設計可同時在多個模型間進行包絡設計,計算參數的包絡設計部分的設置如3.8.9所示,通過每次增行按鈕的操作增加設置一個包絡設計對象,設置多個對象時,軟件對每個構件自動在多個模型間尋找配筋的最大值。

3.8.9 與其它工程包絡取大

可選擇僅對構件的正截面或者斜截面進行包絡設計,框中數字為1時為進行包絡設計,為0時不進行包絡設計。

8、包絡設計的對象必須是用YJK1.4及以后版本計算過的工程

由于包絡設計需要讀取其它工程專門輸出的信息,因此需要YJK1.4及以后的軟件版本。

、配筋簡圖下的鋼筋標準層

設計結果】菜單增加了【標準層配筋菜單,可人工設置合并樓層的輸出,彈出如3.8.10所示對話框,和在施工圖菜單下設置鋼筋標準層的操作方式相同。

3.8.10 鋼筋標準層設置

使用該功能,工程師可以直接獲得各樓層取大后的按配筋簡圖方式顯示的配筋結果,對于習慣對照配筋簡圖繪制施工圖的工程師很有幫助。

需要注意的是,在本菜單中進行的鋼筋標準層配筋取大操作不影響原配筋結果,取大后的配筋簡圖只能在本菜單下查看,切換到其它菜單后,顯示的是原計算結果。

、工程對比

軟件在設計結果菜單下提供了工程對比菜單,可以對比兩個工程的配筋結果,如圖3.8.11所示,并可以按文本或圖形方式輸出對比結果,并提供了一系列輔助功能,詳細介紹如下:

1、文本方式

3.8.11 工程對比對話框

文本方式的對比內容分三個層次:

1)計算參數

2)整體指標

3)構件設計

工程師在使用時可以按照上面的次序進行對比。比如要先對比計算參數,如果參數設置不同,則后續的計算結果將直接受影響,因而對比結果將無參考意義;如果整體指標有差異,比如層地震剪力,則后續的構件配筋可以先不對比。只有將整體指標的差異原因找出,才宜進行后續的構件設計結果對比。

1)計算參數

主要為對比wmass.out文件輸出的控制參數設置是否一致。

2)整體指標

主要為對比計算結果的整體指標的差別,主要包括以下內容:

?      質量信息

?      風荷載信息

?      剛心、質心、偏心率

?      相鄰層側移剛度比

?      薄弱層地震剪力放大系數

?      結構整體抗傾覆驗算信息

?      結構整體穩定驗算

?      樓層抗剪承載力驗算

?      內外力平衡驗算(僅對YJK輸出)

?      振型周期、平扭系數

?      振型作用下的基底剪力

?      地震作用下結構的剪力、剪重比

?      各樓層地震剪力系數調整

?      各層各塔的規定水平力

?      框架柱地震剪力百分比

?      0.2V0調整系數

?      位移指標、最大位移比層間位移角

3)構件內力

主要為對比柱、梁、支撐、墻梁、墻柱在各荷載工況下的內力差別,如圖3.8.12所示。

3.8.12 對比構件內力對話框

內力差值的絕對值不小于下面數值時不比較誤差:此時誤差對應項為空,不輸出百分比,過濾輸出兩個較小值的相差百分比很大的情況。

當某工況對應內力誤差在限制之內時不輸出:此時若對應的構件各內力均在控制誤差范圍內,該工況內力比較不輸出,方便瀏覽差別較大部分。

4)單構件配筋

主要為對比柱、梁、支撐、墻梁、墻柱wpj.out文件輸出的配筋差別,如圖3.8.13所示。

3.8.13 對比構件配筋對話框

5)按構件類型進行配筋量統計對比

主要為對比混凝土構件(柱、梁、支撐、墻梁、墻柱、邊緣構件)截面計算配筋面積的差別,如圖3.8.14所示。

3.8.14 對比構件配筋量對話框

2、圖形方式

與文本方式比較,圖形方式更直觀,因而更受工程師的歡迎,如圖3.8.15所示。

3.8.15 圖形對比對話框

首先需設定對比對象工程所在的子目錄,如果對比工程和本工程之間存在平面位置和轉角的偏差,可以在原點在本工程中的位置下輸入相對X、Y、Z坐標的偏差和轉角。

對比內容可以選擇3種:

1)混凝土構件配筋和鋼構件應力比

2)軸壓比

3)超限信息

對比結果可以兩種方式顯示

1是軟件采用不同顏色顯示對比的差別,如在對比控制選項中輸入絕對差值2,即2cm2,則當比對比工程大2cm2以上時,該構件粉紅色加亮,當比對比工程小2cm2以上時,該構件綠色加亮。

2是直接把對應構件的配筋量標注在旁邊,即每根構件既標注本工程計算結果,又同時標注對比工程的計算結果。如上圖中的某根梁構件,括號中數值是對比工程對應構件的計算值。由于它們之間的差別大于2cm2(比對比工程大于2cm2以上),數值以粉紅色顯示。

配筋簡圖自動對比的對象必須是用YJK1.4及以后版本計算過的工程。

 

 

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