結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)主要參數(shù)解析答疑
1.“考慮梁板頂面對齊”選項(xiàng)對樓板厚度是否有要求？100mm厚的樓面是否可以勾選這個(gè)選項(xiàng)，同時(shí)不再考慮梁剛度放大系數(shù)，然后彈性板按照有限元方法計(jì)算？
通常在設(shè)計(jì)中，對于內(nèi)力計(jì)算及配筋設(shè)計(jì)中，假定樓板為分塊剛性板，實(shí)際樓板并沒有參與計(jì)算，計(jì)算時(shí)采用的是梁與板中對中的模型，為了反映樓板對梁的約束作用，設(shè)計(jì)中按照混凝土規(guī)范考慮樓板有效翼緣對梁的約束，因此需要對梁的剛度進(jìn)行放大，就引入了混凝土梁的剛度放大系數(shù)，同時(shí)考慮剛性板和梁的協(xié)調(diào)，梁與剛性板不產(chǎn)生平面內(nèi)的相對變形，因此，剛性板下梁也不會存在軸力。
為了在計(jì)算階段模擬梁與板真實(shí)的頂對頂?shù)膮f(xié)調(diào)關(guān)系，軟件中提供了參數(shù)“考慮梁板頂面平齊”，如圖1所示，該參數(shù)的選擇與否與樓板板厚沒有關(guān)系。但是需要注意的是，如果選擇了該參數(shù)，就代表該樓板必須要按照彈性板進(jìn)行考慮，這樣梁板才能一起參與協(xié)調(diào)變形，并且此時(shí)樓板是按照正常的板構(gòu)件參與結(jié)構(gòu)整體分析的。相當(dāng)于考慮梁板共同承擔(dān)荷載，因此，如果在設(shè)計(jì)中勾選了該參數(shù)，程序自動會將梁、板向下偏移至上表面與柱頂平齊，但是需要注意的是：
（1）此時(shí)由于是真實(shí)的模型，就不再有梁的剛度放大系數(shù)了，軟件會默認(rèn)梁剛度放大系數(shù)為1；
（2）需要設(shè)置全樓為彈性�；蛘邚椥园�6。
（3）如果對于該樓板要進(jìn)行設(shè)計(jì)，就應(yīng)采用有限元進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮板中的拉壓變形，板應(yīng)該按照有限元計(jì)算的彎矩及軸力按拉彎構(gòu)件進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。
（4）由于已經(jīng)考慮梁板頂面平齊，板已經(jīng)按照正常構(gòu)件參與了整體分析，需要人為將梁的扭矩折減系數(shù)修改為1。
圖1 選擇“考慮梁板頂面平齊”
考慮梁板頂面對齊前后的模型對比如圖2所示，圖3為考慮梁板頂面對齊的計(jì)算模型。
圖2 考慮梁板頂面對齊前后模型對比
圖3 考慮梁板頂面對齊的計(jì)算模型
同時(shí)需要注意：如果僅僅定義了彈性板6或者彈性模，此時(shí)不應(yīng)該畫蛇添足的將混凝土梁剛度放大系數(shù)修改為1.0，修改剛度系數(shù)為1.0是錯(cuò)誤的�；炷亮旱膭偠确糯笙禂�(shù)不僅僅考慮有效翼緣的慣性矩，更重要的是要考慮由于中性軸移動后，由有效翼緣產(chǎn)生的附加慣性矩，示意圖如圖4所示。
圖4 梁板中對中截面示意與T型截面慣性矩示意圖
問2.剪力墻的連梁建模，有洞口輸入形成連梁和按照直接輸入框架梁形成連梁兩種建模方式，為什么在計(jì)算中點(diǎn)選參數(shù)框架梁自動轉(zhuǎn)換殼元和墻開洞形成的殼元兩者計(jì)算結(jié)果不同？
答剪力墻的連梁在建模時(shí)，通常有兩種情況，一種方式是直接按照開洞方式形成連梁，另外一種方式是直接再洞口的兩端加節(jié)點(diǎn)，然后連梁按照框架梁輸入。對應(yīng)兩種連梁建模方式，SATWE中默認(rèn)分別采用桿單元和殼元進(jìn)行分析。但對于跨高比較小的連梁，再按照桿單元進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況會有較大差異。
各規(guī)范對連梁計(jì)算時(shí)采用桿元還是殼元均出了相關(guān)要求：在廣東高規(guī)5.1.4條要求，連梁可用桿單元或者殼單元模擬，當(dāng)連梁的跨高比小于2時(shí)，宜用殼單元模擬。高規(guī)7.1.3條要求，跨高比小于5的連梁應(yīng)按第7章有關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)，跨高比不小于5的連梁宜按框架梁設(shè)計(jì)。
由于設(shè)計(jì)人員的建模習(xí)慣不同，設(shè)計(jì)師對跨高比在2.5-5之間的連梁，可能按照框架梁建模也可能按照開洞建模，設(shè)計(jì)師希望按照桿系輸入的連梁能夠按照殼元分析，與墻肢更好地協(xié)調(diào)工作，通過程序提供的控制參數(shù)“自動將≤該跨高比限值條件的框架連梁按殼元分析”，程序默認(rèn)為0，即不考慮，如圖5所示。
圖5 框架梁轉(zhuǎn)殼的跨高比設(shè)置
框架連梁按殼元分析，程序直接將框架連梁轉(zhuǎn)為開洞墻梁，框架連梁按殼元分析的計(jì)算簡圖與按照開洞方式形成的連梁的計(jì)算簡圖一致，如圖6為按照框架梁輸入的連梁轉(zhuǎn)換為殼元分析模型。
圖6 框架梁方式的連梁轉(zhuǎn)換為殼
為了讓設(shè)計(jì)師清楚的看到按照開洞形成的連梁與按照框架梁輸入的連梁指定為殼進(jìn)行計(jì)算，對比兩者之間的差異，建立如圖7所示的模型。圖中兩個(gè)連梁的情況完全一致。
圖7 模型中有開洞連梁和框架梁輸入的連梁
計(jì)算完畢之后查看網(wǎng)格劃分情況，如圖8所示，從網(wǎng)格劃分上來看，兩種情況的網(wǎng)格是有區(qū)別的，對于出口節(jié)點(diǎn)有別。
圖8 按開洞形成的殼元和按照框架梁指定為殼元網(wǎng)格剖分圖
圖9為計(jì)算完畢之后，這兩根連梁的配筋結(jié)果。從結(jié)果中可以看到按照框架梁輸入轉(zhuǎn)換為殼元的連梁配筋大。
圖9 計(jì)算完畢連梁配筋結(jié)果
再查看對應(yīng)的恒載下的計(jì)算簡圖，如圖10所示，可以看到如果按照直接開洞的方式處理，恒載、活載等豎向荷載是直接按照整個(gè)墻肢長度均分處理的，但是如果按照框架梁方式輸入，荷載分布是考慮為在連梁長度范圍內(nèi)分布與在墻肢上分布不同，這就導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果有差異。
圖10 恒載計(jì)算簡圖
另外對于地震作用分析的質(zhì)量，SATWE中地震作用是以節(jié)點(diǎn)力的形式作用在結(jié)構(gòu)上，其具體的分布位置與質(zhì)量分布一致，對于梁是在兩端，對柱是在上端，對墻則是分布在墻的兩個(gè)頂角點(diǎn)，這就導(dǎo)致按照開洞輸入時(shí)，實(shí)際上質(zhì)量加載只加載到對應(yīng)的墻的兩個(gè)端點(diǎn)，并不加載到連梁的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，導(dǎo)致與按照框架梁輸入的連梁地震作用個(gè)計(jì)算結(jié)果有差異。豎向荷載分布不同，各質(zhì)量點(diǎn)質(zhì)量不同，結(jié)構(gòu)模態(tài)不同，地震作用的節(jié)點(diǎn)力也不同。風(fēng)荷載也會有類似情況，彈性板時(shí)會平均分配到層高位置各彈性節(jié)點(diǎn)上，因此內(nèi)力也存在差異。
如圖11為連梁在地震作用下的彎矩圖，可以看到按照框架梁輸入的連梁轉(zhuǎn)殼計(jì)算的地震作用下的彎矩比按照開洞方式形成的連梁彎矩大，這與前面的分析是一致的
圖11 按照開洞和按照桿系轉(zhuǎn)殼形成的連梁地震作用內(nèi)力對比
通過上述的分析，發(fā)現(xiàn)按照開洞方式形成的殼元與按照框架梁方式建模連梁轉(zhuǎn)換為殼在計(jì)算時(shí)由于荷載及出口節(jié)點(diǎn)處理上不同，結(jié)果有一定的區(qū)別，不過這種差別一般比較小，設(shè)計(jì)中可以忽略。
