4特种结构及施工图.pptx
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1、特种结构设计,特种结构设计,无梁楼盖现浇空心板筒仓水池工业建筑相关预应力钢结构,2,无梁楼盖设计,精细的楼板有限元计算以柱上板带跨中板带为特征的的施工图设计,3,无梁楼盖设计(建模),建模中在柱之间布置虚梁布置柱帽不要将梁设成等代框架梁,4,无梁楼盖设计(结构整体计算),软件自动将柱帽处梁按照加腋梁计算配筋应将楼板设置为弹性板3或弹性板6(高规5.3.3要求)应选择弹性板上荷载传导方式为“板有限元计算”软件在柱配筋计算后补充柱对板的冲切计算,5,6,7,对柱帽冲切计算的人防荷载组合采用人防规范相关公式进行,无梁楼盖设计(楼板配筋),在楼板施工图中完成无梁楼盖配筋设计按有限元方式计算楼板,软件考
2、虑了柱帽影响设置为考虑梁的弹性变形,由于梁高与板厚一致重叠,为避免造成无梁板计算刚度被放大,板有限元计算时忽略了梁的截面刚度按照平法标准图的柱上板带、跨中板带方式出图,柱上和跨中板带都包含贯通钢筋和非贯通钢筋,经济合理,填补了这项应用空白。,8,板有限元计算结果(X向和Y向弯矩),9,X向和Y向弯矩(黄色为负弯矩区),各单元X向弯矩,10,11,设计流程楼板施工图中设置了无梁楼盖菜单;用户用多边形框选需要按照无梁楼盖设计的范围;软件对梁高小于板厚的梁,自动划分柱上板带;按楼板有限元计算全层楼板;分区域给出弯矩配筋:1、柱帽或柱上板带相交区域,这部分受力最大;2、柱上板带区域;3、跨中板带区域;
3、,12,柱上板带的贯通钢筋和非贯通钢筋,13,跨中板带的贯通钢筋和非贯通钢筋,14,15,无梁楼盖配筋结果简图,无梁楼盖板施工图,按照平法标准图的柱上板带、跨中板带方式出图分为3个区域配筋:1、柱上板带,沿各跨贯通连续配筋,并在第一跨标注 2、柱帽或柱上板带相交处,根据减去柱上板带的剩余部分计算面积配置,钢筋长度为柱上板带宽度 3、跨中板带,这部分包括2种钢筋,(1)扣除柱上板带的剩余部分,用集中标注方式画图和修改,和普通房间板方式相同,(2)在柱上板带垂直布置的非贯通钢筋,用原位标注方式画图和修改,16,17,无梁楼盖配筋参数,18,柱上板带配筋,19,跨中板带配筋,20,21,按照平法标准
4、图的柱上板带、跨中板带方式出图,加腋板设计,22,对加腋板按变厚度有限元板计算,23,24,实例,25,实例,26,实例,27,实例,应用中的常见问题,柱帽尺寸太小自动生成的柱上板带宽度太小跨中板带上部钢筋太大;贯通钢筋的比例(各跨贯通钢筋占各跨最大钢筋的比例),避免贯通钢筋按照各跨最大计算钢筋配置的浪费现象;,28,现浇空心板设计,当前难点问题之一排块布置方便、精细楼板有限元计算、自动化的施工图设计,29,30,现浇空心板地下车库和楼板实例,现浇空心板设计,在建模的楼板布置菜单下设置现浇空心板的布置菜单在上部结构计算中嵌入现浇空心板的计算(以楼层为单元)YJK使用细分的弹性板有限元(壳元)模
5、型计算现浇空心板,对板元按考虑了空心部分的折算刚度计算,然后对弹性板计算结果积分成肋梁的弯矩和剪力,再对肋梁进行配筋设计;因此对现浇空心板最终的计算结果是肋梁的内力和配筋。,31,32,33,34,在上部结构计算的设计计算部分中同时进行了现浇空心板的计算,软件自动将箱体之间的肋转化成工形截面或者T型截面的肋梁,35,设计结果中同时输出现浇空心板肋梁计算结果,36,配筋文本中注明现浇空心板肋梁工字型或T形截面尺寸,37,在梁的平法施工图上可同时画出空心板肋梁配筋,38,施工图上标注暗梁、肋梁、柱帽、上下板面筋等,梁端部分配筋放在实心区分布筋,软件对主梁支座负筋的计算面积取自实心板区边缘截面,实心
6、板区内多出来的计算面积,由实心板区上配置的附加分布面筋承担。,39,柱上的实心部位自动标注了横向的28C18100和竖向的28C20100,布置柱帽时的计算,对布置柱帽的楼板自动按照有限元法计算 板有限元计算时对于柱帽部分的单元可以考虑柱帽的实际厚度。由于柱帽是实心板,对这部分单元的刚度不作考虑空心板的折减。柱帽处肋梁的配筋给到柱帽边缘处 和柱帽相交的肋梁,其配筋结果将只给到柱帽边缘处,不再给出柱帽内部的部分柱帽本身的配筋查看板有限元结果 对于柱帽本身的配筋,可以在设计结果的等值线菜单下查看空心板内力和配筋的等值线,40,41,实例,42,实例,43,实例,44,筒仓的建模和计算,漏斗、仓顶盖
7、、贮料荷载、仓间荷载不利布置、精细仓体结构有限元计算,墙上面外梯形荷载的输入和计算,从而适应筒仓、水池、地下坑道竖井等的设计,46,建模增加了墙上面外梯形荷载的输入适应筒仓、水池、地下坑道竖井等的设计,筒仓和承受水平堆载力后的位移,49,全楼模型建了8个标准层,中间煤仓部分建了5个层,筒仓结构一般由仓上建筑物、仓壁、筒壁、漏斗、仓下建筑物等组成,筒仓结构的建模按照分层建模的方式,分层建模,即对仓下建筑、筒壁、仓体、仓上建筑等分层建模,最后全楼组装成筒仓结构;对仓体的仓壁采用圆弧墙或者直墙建模,对高大的深仓结构应分为几层建模,为的是准确计算筒仓侧壁的贮料荷载,一般每层层高控制在3-4米;对漏斗部
8、分可以按照斜墙建模。软件提供漏斗的参数化建模方式,可通过几个参数快速生成各种形式的漏斗;贮料产生的荷载主要有三种,作用在仓壁上的水平压力和竖向摩擦力,作用于仓底或漏斗顶面单位面积上的竖向压力。这些荷载可当做活荷载输入。软件设置了“贮料荷载”菜单可以通过参数自动生成作用在仓壁和仓底的这三种荷载;,50,51,1层,7层,3-6层,2层带漏斗,漏斗用斜墙输入,8层,对漏斗可参数化快速布置,软件在构件布置菜单下设置了“漏斗”菜单,可通过输入几个漏斗布置参数方便地布置漏斗,52,53,各煤仓层按活荷载输入的墙上水平荷载,54,贮料荷载的参数输入方式,荷载布置菜单下设置了“筒仓荷载”菜单,可以通过参数自
9、动生成作用在仓壁上的两种荷载和仓底的均布面荷载;,55,计算简图,56,57,计算简图,配筋结果简图,58,仓体墙的配筋,在配筋简图中,重点应查看仓体墙的内力和配筋计算结果,仓体墙由于承受面外荷载,软件将据此计算出墙的水平和竖向分布钢筋。同时在配筋结果文件中,可以看到墙在环向拉力和两个方向面外弯矩作用下求出的墙的水平和竖向分布钢筋。,59,可通过等值线图和云图表现墙体受力状态,60,61,可通过等值线图和云图表现墙体受力状态,62,自定义荷载工况组合,按活荷载输入仓1和仓2同时满仓自定义活荷1为仓1满,自定义活荷2为仓2满对活荷、仓1满、仓2满按照包络计算,63,考虑不同仓满载或者空仓的状况进
10、行活荷载不利布置组合,以3仓筒仓为例说明,64,使用自定义荷载工况组合,考虑不同仓满载或者空仓的状况进行活荷载不利布置组合,65,自定义活荷1为仓1满,自定义活荷2为仓2满,自定义活荷3为仓3满,自定义荷载工况组合选择全组合,66,煤仓受水平堆载力的位移动画,67,园仓的顶盖和圆形漏斗,68,69,水池的建模和计算,70,上部结构与基础协同计算、地震动水荷载、地震动土荷载,水池承受水压力的计算简图,71,某1500M3环保矩形蓄水池,72,蓄水池的建模和力学模型:无梁板、墙、筏板、带柱帽柱墩的柱,73,74,突出板单元、墙单元的有限元分析,75,重点:无梁楼盖设计;墙的分布钢筋和裂缝控制设计;
11、筏板设计,有限元方式可计算出板对墙的面外弯矩,76,在板较厚时这种面外弯矩不应忽略。而传统的导荷方式不能考虑这种面外弯矩,会使得墙肢面外弯矩比实际情况偏小,不利于结构安全,水池底板按筏板基础设计-可考虑墙的面外弯矩,77,某综合水泵房设计,78,79,输入水池内对墙的水压力,将第一层设置为地下室层,水土压力可自动施加在外墙上,悬挂吊车用移动荷载输入,80,软件采用和吊车荷载类似的计算框图处理移动荷载,81,北京市政院水池,基础部分,上部结构和基础的协同计算,是对原有的上部结构计算时底部只能按照固定端计算模式的突破,82,在上部结构计算参数中选择考虑基础结构,83,84,北京市政院水池,上部结构
12、,基础,上部和基础协同计算,85,上部结构计算时可考虑基础模型,操作步骤:1、上部结构建模、计算2、基础建模计算,并考虑上部结构刚度3、上部结构计算,选择读入基础模型,可使上部结构考虑基础和地基刚度变形的影响,86,87,上部和基础协同计算模型,上部结构,基础,88,不考虑基础协同计算,考虑基础协同计算,基础变形的不均匀性,考虑基础土共同后 上部结构周期增大 地震作用减少,不动支座阵型动画,弹性支座(考虑基础、桩土)阵型动画,考虑基础土共同后 上部结构恒活工况考虑支座位移差 内力增加,不动支座位移动画,弹性支座(考虑基础、桩土)位移动画,实际工程的应用及数据对比分析,平筏基础对上部的影响,上部
13、基础一体化模型,红色为土弹簧,黄色为筏板,计算时间增加有限,基本周期增加10%内,剪重比,剪重比,底层计算配筋比较-影响较大(支座位移),其他层配筋变化-很快影响变小,其他层配筋变化-很快影响变小,其他层配筋变化-很快影响变小,其他层配筋变化-很快影响变小,桩筏基础对上部影响的工程实例,上部基础一体化模型,红色为桩弹簧,黄色为筏板,时间对比,周期对比,剪重比,剪重比,首层配筋-影响较大(支座位移),其他层配筋-很快影响变小,其他层配筋-很快影响变小,其他层配筋-很快影响变小,考虑基础变形对上部结构的影响,计算耗时增加很少,操作简单功能实用;对上部结构计算结果的影响:周期增加,地震作用有増有减;
14、考虑地基变形不均匀影响,竖向工况下底层部分构件内力增大,往上层这种影响很快变得很小;总结:为重大、复杂工程设计提供了新的分析手段,能考虑地基对上部的不利影响;,地上及地下贮水结构的抗震设计,自身结构的地震力计算由振型分解反应谱法给出动水、动土压力由人工按相关公式计算求出,按照“自定义地震作用工况”输入在组合设置中设置常规地震作用计算与自定义地震作用工况为“叠加”关系,或“叠加+包络”关系,116,117,118,动水、动土压力按照自定义地震作用工况输入,119,地下建筑的抗震设计,按照抗规14章设计;设置结构类型为“地下建筑”;自身结构的地震力计算由振型分解反应谱法给出;动土压力由人工按抗规1
15、4.2相关公式计算求出,并按照“自定义地震作用工况”输入;在组合设置中设置常规地震作用计算与自定义地震作用工况为“叠加”关系,或“叠加+包络”关系;,120,杆件的力学模型和设计模型的互相适应,设计模型:柱、梁、墙、楼板力学模型:杆单元、壳单元,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,对剪力墙按梁配筋,对整层高的转换层大梁也可以按剪力墙输入此时剪力墙的壳单元力学模型满足要求,但设计模型按一般墙,不满足要求在计算前处理的“特殊墙”定义下,可将墙设置为“梁配筋墙”,即将他们按照梁的模式配筋;,134,钢管混凝土叠合柱设计,常用于轴压比
16、不满足要求而不能采用更大的截面尺寸时柱截面定义中输入钢管内和钢管不同的混凝土强度等级,135,由截面中部钢管混凝土和钢管外钢筋混凝土叠合而成的柱,136,钢管混凝土叠合柱设计规程,叠合柱中钢管混凝土承受的轴压力设计值:Ncc=NEccAcc(1+1.8)/EcoAco+EccAcc(1+1.8)叠合柱中钢管外混凝土承受的轴压力设计值:Nco=N-Ncc钢管外钢筋混凝土的轴压比限值:n=Nco/(fcoAco),137,在修改构件材料强度菜单下定义叠合柱的钢管内、外不同的混凝土强度等级,138,上海市建筑抗震设计规程2013,当轴压比不满足表6.3.6的规定而不能采用更大截面尺寸的柱时,。可采用
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