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03YJK地鐵車站及石化框架設計 應用手冊-2017.11

發布時間:2017-11-27

該手冊介紹了如何用盈建科結構設計軟件實現地鐵車站、帶有石化設備框架如何建模、計算。

第一部分 地鐵車站設計



? ? ? ? ?一、地鐵車站建模?
? ? ? ? ?二、計算前處理?
? ? ? ? ? ? ??1、計算參數?
? ? ? ? ? ? ??2、各層樓板均設置為彈性板6?
? ? ? ? ? ? ??3、查看前處理的計算簡圖?
? ? ? ? ?三、計算結果查看?
? ? ? ? ? ? ??1、墻的水平和豎向分布鋼筋的計算結果?
? ? ? ? ? ? ??2、等值線菜單下的內力和變形圖?
? ? ? ? ? ? ??3、等值線菜單下的內力剖面圖?
? ? ? ? ? ? ??4、使用整體云圖功能顯示內力和變形結果?
? ? ? ? ?四、不需采用民用建筑控制指標時?
? ? ? ? ?五、小結?

第二部分 石化框架

? ? ? ? ?一、石化設備的建模?
? ? ? ? ?二、石化設備的布置參數
? ? ? ? ?三、立式設備轉成結構殼元參與整體結構計算?
? ? ? ? ? ? ? 1、立式設備布置參數?
? ? ? ? ? ? ??2、立式設備將被轉化成廣義層的多塔結構?
? ? ? ? ? ? ??3、立式設備計算體系?
? ? ? ? ? ? ??4、設備層下自動生成傳力給框架的轉換梁?
? ? ? ? ? ? ??5、立式設備可變截面?
? ? ? ? ?四、臥式設備力學計算模型?
? ? ? ? ?五、鏤空框架的風荷載計算?
? ? ? ? ?六、工程實例

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YJK地鐵車站設計

應用手冊

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一、地鐵車站建模

1、整體模型

2層建模,1層下布置筏板地基。各層層高為6560、5750,2層都為地下室樓層。注意樓層表中各層底標高的設置。

2、各層模型

1層,橫軸線各跨為7250、6600、7250,縱向輸入5跨,跨度11000。樓板厚400,設置了樓板加,縱梁截面1000×1000,柱截面700×1100,橫向梁高度取值和樓板厚度相同。兩邊墻厚700。

1層樓板面荷載恒載19、活載5。

在第1層下布置筏板,厚度1000,板兩側設置了加。還布置了地基梁,中間縱梁1400×2200,梁向上錯層1200。板上的面荷載為恒載10、活載20。

2層,樓板厚800,設置了樓板加,縱梁截面1400×1600,梁向上錯層800。橫向梁高取和樓板厚度相同。

2層樓板面荷載恒載62、活載30。

3、相關信息設置

各層板厚、樓面恒活面荷載、混凝土強度等級、鋼筋級別的設置如下表。

2層均為地下室。

二、計算前處理

1、計算參數

注意地下室信息中的地下水位標高的填寫,用來自動生成地下室外墻的水壓力和底板向上的水浮力。

2、各層樓板均設置為彈性板6

為了算出車站頂板、壁墻、底板之間相互作用,應在前處理的板屬性菜單中點取全樓彈性板6”菜單,將全樓的所有樓板設置為彈性板6即按殼單元計算。

對彈性板荷載計算方式要選擇有限元計算方式。這種計算方式將把板的支座彎矩傳到墻上,使墻承受較大的面外彎矩,在板較厚時這種面外彎矩不行忽略。而傳統的導荷方式不能考慮這種面外彎矩,會使得墻肢面外彎矩比實際情況偏小,不利于結構安全。

3、查看前處理的計算簡圖

生成計算數據后,使用軸測圖菜單查看全樓的計算模型,并打開浮動窗口中的選項墻面外荷載板面荷載,可以看到上面有用戶輸入的各層恒活面荷載、軟件自動生成的地下室外墻的土壓力和水壓力以及底板向上的水浮力。

軟件對于設置了地基剛度的彈性板可自動施加向上的水浮力。

三、計算結果查看

除了一般的內力配筋計算結果之外,對于外墻和底板的有限元計算結果還可通過以下方式查看和輸出。

1.墻的水平和豎向分布鋼筋的計算結果

由于地鐵站外墻受水壓力和土壓力這樣的墻的面外荷載,設計的重點是墻的橫向和豎向分布鋼筋。軟件在配筋結果菜單下設置了墻面外鋼筋菜單,對承受面外荷載的墻輸出分布鋼筋的12個數值,適應墻分布內外側不同、上下左右加密的布置狀況。

對每片墻的兩側分別輸出分布鋼筋,H代表水平分布鋼筋,給出上、中、下三個數值;V代表豎向分布鋼筋,給出左、中、右三個數值;

配筋結果文件給出這12個數值的詳細計算過程。

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2、等值線菜單下的內力和變形圖

可查看樓板和外墻各工況以及組合的內力和位移。

3、等值線菜單下的內力剖面圖

使用切割線菜單,用戶可對計算模型畫出需要的剖面,可即時畫出樓板和外墻各工況以及組合的彎矩和剪力圖。

4、使用整體云圖功能顯示內力和變形結果

軟件計算以后同時輸出了可用整體云圖菜單顯示的有限元結果,其后綴為.vtk。

四、不需采用民用建筑控制指標時

如果用戶不想考慮民用建筑中薄弱層調整、剪重比調整、0.2V0調整時,可不勾選以下參數。

對于結構體系的選擇如果需要考慮工業廠房中的長細比,寬厚比,請選擇單層工業廠房,或多層工業廠房;如果不考慮工業廠房中的長細比,寬厚比,請選擇框架結構。

、小結

對地鐵車站底板按基礎筏板輸入,對各層設置為彈性板6,這種全有限元模式可算出車站頂板、壁墻、底板之間相互作用;

通過地下室參數定義可自動生成外部的土壓力和地下水壓力,地下水壓力中對底板向上的水浮力也自動生成;

也可將外部的土壓力和地下水壓力當作自定義荷載工況輸入,以便控制多個荷載之間的不利布置;

可對地鐵車站以及上的各種附屬建筑按照多層的分層建模方式搭建,適應結構復雜車站的設計;

計算結果中,除了內力、位移、配筋結果按常規方式查看外,還可使用等值線菜單的 整體云圖菜單查看地鐵整體在各個荷載工況下的變形和內力云圖;使用切割線功能可得到車站任意剖面的彎矩剪力圖;

由于地鐵站外墻受水壓力和土壓力這樣的墻的面外荷載,設計的重點是墻的橫向和豎向分布鋼筋。軟件在配筋結果菜單下設置了墻面外鋼筋菜單,對承受面外荷載的墻輸出分布鋼筋的12個數值,適應墻分布內外側不同、上下左右加密的布置狀況。

可進行抗震計算中池水的動水壓力和動土壓力計算;

在基礎軟件中對車站基礎作補充設計。

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YJK考慮石化框架設備的計算

應用手冊

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一、石化設備的建模

可在建模中輸入石油化工框架上的設備,軟件可以自動生成作用在設備上的風荷載及地震作用,并將這些作用通過設備支座傳導到框架上,軟件把立式設備轉成結構殼元參與整體計算。

、石化設備的布置參數

建模的構件布置項下設置了石化設備菜單,用戶定義設備類型及參數,并布置到設備支座所處的樓層框架上。設備類型分為立式設備、臥式設備、空冷設備三種。設備按房間布置,可以由用戶定義設備中心距房間角點的距離,也可自動布置在房間的中心位置。例如鼠標尋找到某個房間后,設備自動布置到該房間的中心位置,并自動該房間的四個角點作為設備支座,設備傳來的風荷載及地震作用就傳導到該四個角點上。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML15f19b96.PNG

對定義好的設備按照房間進行布置,布置參數是相對于房間角點的偏移和轉角,如果勾選布置框上的設備形心與樓板形心重合項,則設備自動布置在房間的形心位置。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML1bf60dd.PNG

設備荷載作為節點荷載將自動傳到設備所在房間的角點,也就是說軟件自動將設備支座放到房間的角點,目前還不支持人工自定義設備傳力點,還不能將設備荷載作為梁間荷載處理,因此當房間角點作為設備荷載傳力點誤差過大時,可通過布置次梁使房間角點接近設備支座的位置。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML15f4ea32.PNG

、立式設備轉成結構殼元參與整體結構計算

1、立式設備布置參數

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML18d0729.PNG

軟件將自動把立式設備轉成廣義層的多層結構,每層由鋼剪力墻圓弧墻組成。立式設備輸入參數主要有:設備直徑、高度、壁厚度、恒活載;可以設置立式設備為上下2階,每階直徑不同;設備還可從布置的平臺往下探,設置了下探高度;輸入每階劃分層數,即把立式設備轉換成幾層(默認4層)。

2、立式設備將被轉化成廣義層的多塔結構

立式設備將被轉化成廣義層的多塔結構,其中每個立式設備轉化成幾層4層)的塔結構,該塔與原有樓層形成廣義層的多塔結構。如圖4個立式設備形成4個塔,每塔有4層,1-7層為原有框架結構,從層號看是廣義層的多塔。

從樓層組裝表可以看出,1-7層為原有的框架結構,布置了立式設備后自動增加到23層,增加了4個標準層,即每個立式設備由1個標準層組成,并被組裝成4層的一個塔,4個設備被組裝成廣義層的4個塔。

8-11標準層為立式設備轉成的標準層,可見他由鋼板墻組成,設備參數的恒活荷載轉成了1恒活均布荷載。

如果設備上還需輸入其他荷載,可由相關恒活菜單繼續輸入,如果新的荷載只需布置在4層中的某一層,還需用戶進行標準層的復制以增加新的標準層。

3、立式設備計算體系

由于立式設備轉成了多塔樓層,并且是廣義層,就形成了一種新的計算體系。

雖然豎向設備常被包含在框架內,但在風荷載和地震作用的計算中,每個設備都單獨計算各自的風荷載和地震作用,在計算風荷載時僅根據設備外徑和高度計算風壓,不考慮框架的相關影響,計算地震作用時僅考慮設備本身的重力代表值質量和位置,也不考慮框架的相關影響。廣義層的建模方式就可以實現這樣的框架和設備各自計算自己的風荷載和地震作用。

立式設備的總的風荷載和地震作用將自動傳導到設備底部的框架層,而框架部分的風荷載和地震計算時僅考慮框架本身各層的情況,沒有考慮設備的影響。

為了避免這種機制下風荷載的重復計算,計算參數風荷載要選擇按構件擋風面積計算,這樣框架本身和其中的設備都將按照各自的擋風面積計算。

在計算參數的控制信息勾選自動劃分多塔,因為是按照廣義層的多塔結構計算。

由于設備已經成為由鋼板墻組成的樓層結構,結構計算中自動按照剪力墻殼單元計算。在計算簡圖中可見4個設備轉成按殼元計算的鋼板墻結構

計算完成后在計算結果的Wmass.out中查看各層風荷載,可見各設備塔風荷載均獨立計算,未考慮之間的遮擋關系。

Wzq.out文件中可見設備各層的地震作用。

在等值線菜單下的整體云圖菜單,可見豎向設備隨同框架的整體變形。

4、設備層下自動生成傳力給框架的轉換梁

立式設備建模時,在立式設備轉成樓層的同時,自動在設備下生成傳力給框架的圓弧形轉換梁;轉換梁在框架層生成,轉換梁與框架梁之間自動生成連接梁;可人工修改連接梁,以便進一步控制設備在框架上的受力點。

注意設備轉換梁和框架梁之間的聯系梁是軟件自動生成的??扇斯ば薷倪B接梁控制設備在框架上的受力點。

5、立式設備可變截面

對立式設備可輸入上下兩段不同直徑的部分;

立式設備與框架相接部分可以下延一部分;

、臥式設備力學計算模型

在生成計算數據時,軟件將臥式設備自動轉化為四根桿件,桿件下方是設備支座點,上方匯聚于一點,上方點是用戶定義設備時輸入的點。

臥式設備的恒載、活載都作用在這點上。設備風荷載總值是軟件根據設備的擋風面算出的,也作用在這點上。地震計算時,設備的重力荷載代表值作用于這點,也就是說,設備的地震作用也加到這一點上。

模擬石化設備的四根桿件在計算結果并不輸出,他們的作用是將各荷載工況產生的力傳到桿件下方的支座處,傳到設備所在層的框架上。

可以看出,臥式設備的計算方式和立式設備不同,臥式設備簡化成四根桿件,且不在計算結果顯示,立式設備轉化成殼單元成為整個結構體系的一部分;臥式設備的桿件直接和設備層關聯,立式設備轉換成多個樓層的廣義層結構;在地震計算上,每個臥式設備質量集中在一個節點上,而立式設備的質量分布在多個由立式設備轉化的樓層上。

、鏤空框架的風荷載計算

考慮到有些工業廠房框架需要框架構件的擋風面積計算風荷載,而不是按照一般的框架外圍的迎風面計算風載。比如軟件已經對框架上的設備計算了風荷載后,再按照框架外圍作為迎風面計算風荷載就將造成風荷載的重復計算。

為此軟件在風荷載計算信息中增加了按構件擋風面積計算的新的風荷載計算方式。這種方式下軟件對迎風方向上的每根構件按照它的截面尺寸計算風荷載,生成每根構件上的均布風荷載,不區分構件的前后遮擋關系。

由程序自動計算框架上的設備風荷載常常和按構件擋風面積計算風荷載配合使用。

在計算前處理的風荷載下可以查看按照構件擋風面積計算風荷載的結果。先點自動計算菜單生成各個風向的風荷載,圖示為+X向風荷載的結果。

按照構件擋風面積計算風荷載后,軟件對迎風方向上的每根構件按照它的截面尺寸計算風荷載,并以桿件均布荷載的方式加到每根構件上。從上圖可見每根構件上都注明了該構件的均布風荷載值。

在圖中設備所在處標注的FX、FY為設備承受的風荷載總值。

點屏幕右下的三維方式菜單,可以通過軸測計算簡圖的方式查看構件風荷載,如上圖為Y向風荷載的分布狀況。

、工程實例

1、43086

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2、34133

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3、41105

上下變徑立式設備,下探1500。

4、43098

5、27058

  • 北京群: 212816819
    天津群: 158293947
    山東群: 264356107
    濟南群: 84178739
    上海群: 137304688
    西北群: 307978548
    深圳群: 152239327
    湖北群: 426324028
    福建群: 228305842
    湖南群: 228305842
    廣東群: 205955153
    江蘇群: 379018799
    山西群: 819946442
    河北群: 
    369240994  
    河南群: 399287354
    新疆群: 325473696
    廣西群:
    310964293 
    貴州群:
    338109771 
    云南群:
    291834191 
    江西群:
    436751940 
    安徽群:
    204493842 
    重慶、成都群: 178715252
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