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13多模型聯合串行計算模式 -2016.6

發布時間:2016-06-27


 

  多模型聯合串行計算模式應對規范不同計算條件要求

多模型聯合串行計算模式應對規范不同計算條件要求

規范對于不同的計算指標常常給出不同的計算條件要求,最典型的是2010《高規》5.2.1:高層建筑結構地震作用效用計算時,可對剪力墻連梁剛度予以折減,折減系數不宜小于0.5。這里明確對剪力墻連梁剛度的折減僅用于地震作用效應計算工況,而在恒活風等其它荷載工況計算時,連梁剛度不宜折減。正如在條文說明中明確的:本次修訂進一步明確了僅在計算地震作用效應時可以對連梁剛度進行折減,對如重力荷載、風荷載作用效應計算不宜考慮連梁剛度折減。

但是在2010規范以前版本的結構計算時,連梁剛度折減對所有的荷載工況都起作用。那時的軟件編程環節簡單,按照連梁剛度折減的單元組成總剛一次后,即可依次完成恒活風以及地震作用計算。為了適應2010規范這一條要求,各家結構設計軟件都做了較大的改動,它需要進行兩次結構總剛的計算,首先按照連梁剛度不折減模型組成總剛,進行恒活風等非地震作用荷載工況的計算,再按照連梁剛度折減模型組成總剛,進行地震作用荷載工況的計算。這就是一種串行計算模式。

在實際工程設計中還有很多情況需要按照多模型聯合串行計算模式完成,如以下內容:

整體指標可在強制剛性板假定下進行,一般的內力、位移、配筋設計計算需在非剛性板假定下完成;

對層間受剪承載力突變形成的薄弱層由程序判斷出后,自動按薄弱層做出放大調整。

地震內力計算可采用連梁剛度折減模型,地震位移計算時可采用連梁剛度不折減模型;

最不利地震方向由程序算出后,自動增加該方向地震作用工況計算;

可以看出,采用多模型聯合串行計算模式可以大大減少設計人員的工作量,并避免規范相關要求的漏判誤判,從而提高計算設計質量。

YJK在結構計算中安排了大量的多模型串行計算,他們通過用戶參數的設置自動執行。

下面各節詳細說明各種情況下的串行計算的應用。

強剛模型與非強剛模型可集成計算

規范要求的一些重要指標,如周期比、位移比等是基于樓層布置比較規則的情況下提出的。對于某些樓層布置不規則的狀況,如帶有坡屋面樓層、錯層結構、開大洞口樓層、躍層柱或者躍層支撐較多的樓層等,直接計算周期比、位移比有時得不到合理的結果。按照強制剛性樓板假定的計算模型計算周期比、位移比常??梢缘玫礁硐氲慕Y果。

強制剛性板假定模型就是認為樓層整個平面為一個剛性平面,樓層平面位移為整體平面的位移,層內各桿件之間只有整體的平動和轉角。滿布混凝土樓板的規則平面時,是否強制剛性板假定模型對計算結果影響不大,但是對于帶有坡屋面樓層、錯層結構、開大洞口樓層、躍層柱或者躍層支撐較多的不規則樓層布置時,樓層強剛模型失真較大,只能用于規范整體指標計算,不能用于結構內力和配筋計算。

在結構計算軟件中,強剛模型作為一個計算選項,如在SATWE計算參數中設置了參數對所有樓層強制采用剛性樓板假定。在計算周期比、位移比等項時,用戶可以勾選這個參數,但是在結構的內力計算、配筋計算時不應勾選這個參數,而應去掉勾選剛性板假定重新計算。由于整體指標和內力配筋是由不同的計算模型計算完成的,用戶必須自己整理結果,比如在送審報告中,把整體指標取用強剛模型計算結果,把內力配筋取用非強剛計算結果。

但是在實際工作中,我們常見有用戶不能區分這個參數的正確應用,甚至在送審的內力配筋報告中采用了墻肢剛性樓板假定,從而導致錯誤的計算結果。

YJK對于強剛樓板參數,給出了新的選項:整體指標計算采用強剛,其它計算非強剛。

YJK執行這個新參數時,采用了多模型串行計算管理,即計算兩遍,第一遍采用強制剛性板假定模型,在周期比、位移比的結果輸出中給出強剛模型計算結果;第二遍采用非強制剛性板假定模型,內力配筋等其它計算結果采用非強剛的計算結果。

可以看出,YJK這個新參數的應用,大大簡化了用戶處理是否強制剛性板計算的操作,省去人工兩遍分別的計算為一次連續的計算,省去人工整體計算結果為程序自動按不同模型給出合理結果,同時避免了用戶采用錯誤計算模型造成的失誤。

如果按這個新參數計算,YJK在計算結果輸出的周期、地震力與振型結果文件Wzq.out中,將輸出兩組周期值,第一組為按照強制剛性板假定模型的周期,第二組為按照非強制剛性板假定的普通模型計算出的周期值。

可對層間受剪承載力突變形成的薄弱層自動放大調整

傳統軟件(注:以下文中所提傳統軟件、以前軟件、流行軟件等均指目前應用較多的結構設計軟件,并非單指某一軟件)只能對層間突變形成的薄弱層自動放大調整,但是不能對層間受剪承載力突變形成的薄弱層自動放大調整。

層間受剪承載力需要根據構件截面配筋設計的結果來判斷,但構件配筋設計是在結構軟件的最后階段完成的。傳統軟件可根據截面配筋設計結果計算出各層受剪承載力,但是沒有給出薄弱層的判斷,更沒有按照規范要求,對受剪承載力薄弱層放大調整。因為它需要返回到結構計算的前期階段,重新啟動內力計算程序。對于用戶來說,使用傳統軟件必須認真讀寫承載力薄弱層計算結果,人工根據規范條文判斷那一層屬于薄弱層,如果存在這樣的薄弱層,則需要在計算前處理的計算參數中填寫薄弱層的層號,重新進行結構計算。

為了避免對受剪承載力薄弱層的漏判或者誤判,YJK可有軟件自動進行受剪承載力薄弱層的判斷和自動放大調整,YJK在計算參數中設置了參數:自動對層間受剪承載力突變薄弱層放大調整。

YJK執行這個參數時,采用了多模型串行計算管理,即計算兩遍,首先按照正常順序結構計算,根據構件配筋設計結果完成受剪承載力的計算,判斷是否屬于薄弱層,如果存在這樣的薄弱層則返回到前階段的計算,放大調整地震作用后重新進行內力計算和配筋計算。

如果出現受剪承載力薄弱層,用戶可在計算過程對話框上看到軟件重新啟動進行的各層統計和配筋計算的各個步驟。

位移計算時可采用連梁剛度不折減模型

《抗規》第6.2.13的條文說明中提到,計算地震內力時,抗震墻連梁剛度可折減;計算位移時,連梁剛度可不折減。

《高規》5.2.1條文說明:由于剪力墻連梁剛度相對墻體較小,而承受的彎矩和剪力很大,配筋設計困難,因此,可考慮在不影響承受豎向荷載能力的前提下,允許其適當開裂(降低剛度)而把內力轉移到墻體上。

因此,用戶一般都對剪力墻連梁設置剛度折減系數,用于地震周期內力的計算截面配筋計算。但是在地震作用下常出現位移相關指標要求超限的情況,如果剪力墻的連梁剛度不折減,可以有效提高結構整體的剛度,減少地震作用下的位移。

當地震作用下位移超限時,根據《抗規》6.2.13的條文說明,很多用戶重新設置剪力墻連梁的折減系數為1后重新計算,并取出其中地震位移相關的計算結果送審。

為了簡化用戶這樣的兩步操作,YJK設置了參數:增加計算連梁剛度不折減模型下的地震位移。

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML1d094bd.PNG

YJK執行這個參數時,采用了多模型串行計算管理,即計算兩遍,首先按照連梁剛度不折減模型計算地震作用并輸出地震位移的相關結果,然后再按照正常順序計算恒活風,并按照用戶輸入的連梁剛度折減系數重新組織總剛,計算地震作用效應并進行內力配筋計算。

YJK執行這個參數時,用戶可在屏幕上顯示的計算流程圖上看出如上所講的計算步驟。

自動計算最不利地震方向的地震作用

最不利的地震作用方向是由軟件計算出的。使用傳統軟件時,需要用戶查看計算計算結果輸出的最不利地震方向,如果它與0度或者90度夾角大于10度,應把該角度填寫在地震參數的斜交抗側力方向角度中,并重新計算。

為了避免用戶對這種情況的復雜操作并避免遺漏相關計算,YJK在地震計算參數中設置了參數:自動計算最不利地震方向的地震作用。

C:\DOCUME~1\陳岱林\LOCALS~1\Temp\SNAGHTML1d7b1b9.PNG

YJK執行這個參數時,也采用了多模型串行計算管理,過程是自動查看計算計算結果輸出的最不利地震方向,如果它與0度或者90度夾角大于10度,則自動增加該角度方向的地震作用工況計算。它的效果和用戶手工填入斜交抗側力構件方向角度相同。

在計算結果的地震各工況中,自動增加了按照該角度方向的地震工況結果,如下是在WWNL*.OUT文件中的結果。

 

 

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