start空心板技巧1..doc

STRAT软件空心板楼盖建模方法和技巧(1) 谢靖中 上海交通大学土木工程系 STRAT软件针对现浇空心板楼盖结构，构造了当前最为精确、有效的计算模型。如准确区分柱帽、柱间实心板带，通过附加梁方法模拟板柱节点的面支撑作用，等等。 空心板建模的最重要的一环，是对楼板进行网格剖分。由于柱帽、板带、附加梁边界的存在，使得剖分边界极度不均匀，对网格剖分提出了更高的要求。 STRAT软件提供了很多便捷工具，极大地方便了空心板的建模。熟悉这些工具，掌握使用技巧，将使空心板的建模变得很容易。 1.一般建模过程 1.1 第一步： 柱帽：通过板单元输入。板单元放在特定的图层“Ban-ZhuMao”中，厚度与柱帽厚度一致。对于简单的平板柱帽，只需一个四边形板单元即可；对于锥体柱帽，用四个变厚度三角形板单元。 柱间实心板带：通过梁单元输入。梁单元放在特定的图层“Ban-AnLiang”中，梁宽度、高度与板带宽度、厚度一致。如果梁有偏心，按实际情况设置偏心。 其它边梁、墙按实际情况输入，注意不要放在上述两个特定图层中。输入的模型如图1。其中，中柱柱帽为变厚度锥体。 图1图2、网格剖分设置 图、 图、”命令，因此可以网格剖分前可以不进行交点分图处理。反之，如不选择处理空心板，则需要事先进行“交点分图”操作，否则导致错误。 2、由于第5步与普通的网格剖分命令完全相同，可以在上述输入方式基础上，对特别复杂的部分，仍用直线(Line)划分柱帽、暗梁的边界，将几种方式混合使用。 1.3 第三步：加荷载 楼盖的自重，应选择程序自动计算。程序精确计算不同部位空心板、实心板、变厚度的自重，考虑空心板的空腔、肋梁。 楼面恒、活分布荷载，通过“面单元荷载”施加(菜单:荷载\面单元加载；命令:LoadPlain, Lp)。注意选择“面均布”类型。楼面恒、活荷载都是重力荷载，荷载方向选择“Z向”，荷载值输入负值，表示荷载方向与Z轴方向相反。 楼面隔墙，也通过“面单元荷载”施加，选择面荷载中的边类型。 空心板剖分后的板单元，一般不通过“网格荷载”加载。网格荷载加载效果相同，但需要增加数据量。 2.网格剖分的实用处理方法 由于需要处理柱帽、柱间实心板带(暗梁)、柱截面，空心板楼盖的网格剖分难度非常大。需要处理尺寸极小的区域、狭长的区域。不同于普通的板柱结构的网格剖分(在梁格之间的大区域内剖分，STRAT软件不需要本文的处理方法)。 对这种小尺寸、狭长区域的剖分，基本上是单行单元排列的网格，因此得到的单元网格与边界直接相关。规则的边界得到规则的单元，不规则的边界得到不规则的网格。因此，设置较好的边界非常关键，下面是一些实用的处理方法。 2.1暗梁与柱不等宽的处理方法 放置在“Ban-AnLiang”中标记暗梁的梁，一般贯穿柱。当暗梁与柱不等宽，而又需要设置柱截面附加梁时，会形成边长很短、且形状狭长的小区域，给网格剖分造成困难。且形成不规则的、狭长板单元，使计算不准确。对这类问题，有两种处理方法。 暗梁与柱不等宽 暂时调整柱截面， 暗梁仅到柱帽边， 使与暗梁等宽 中间加线连接 图5、暗梁与柱不等宽的处理方法 (a) (b) (c) (d) 图6、斜交暗梁 Ban-AnLiang中的梁取边界线、轴线，对柱取周边边界线，对墙取轴线。这样得到的边界线如图8(b)。很明显，梁的边界线与柱的边界线没有相交，没有形成封闭区域，将不能有效网格剖分。同时，由于柱的边界线与梁边界距离很小，增大了网格剖分的难度。 (a) (b) (c) 图8、暗梁、墙相连 图9、分区域剖分在柱支承板式楼盖中，柱截面对板是一个面状支承。但在有限元计算模型中，柱用杆件单元计算，柱对板的支承退化成一个点。如果在计算中不进行处理，直接按点支承计算，会存在如下问题： 首先，支承点对板而言是个奇异点，产生很大的内力突变(如图1)，配筋量也异常大，给设计造成很大困惑。 其次，点支承改变了柱对实际的面支承条件，使结构侧向刚度偏小。 研究表明，柱截面对板是弹性的面支承(非完全刚性)。柱截面内板的内力分布，与板厚度、柱截面宽度有关，与板跨度、柱高度无关。 STRAT软件首次采用设置“附加梁”的方式处理板柱截面支承问题，这是STRAT软件特有的处理方法： 1) 首先从柱中心到各边中点设十字交叉梁L1，再沿柱截面周边加环形梁L2，图2(a)。 2) 附加梁宽度为柱截面同方向宽度的1/6，高度根据板厚度确定，L1高度取板厚度的1.5倍，L2高度为L1高度的3倍(板厚的4.5倍)。 3) 释放所有附加梁的扭矩，并释放各梁在悬臂端的弯矩。图2(b)中的空心圈位置仅扭矩释放，