东南大学丁幼工程结构抗震分析-.结构抗震分析模型.ppt

由于假定楼板平面内无限刚性，每个楼层只有三个自由度，梁柱的独立自由度都减少，可大大减少计算自由度及未知量。 本文观看结束！！！ 高层建筑结构分析的三维空间模型（2） 剪力墙 采用的有限单元主要有： 开口薄壁杆元 板壳单元 墙元 镶边膜元 墙组元 高层建筑结构分析的三维空间模型（3） 普通楼板 在高层建筑结构分析的三维空间模型中，有4种模型： 楼板整体平面内无限刚 弹性楼板 楼板分块平面内无限刚 楼板分块平面内无限刚并带有弹性连接带 高层建筑结构分析的三维空间模型（4） 普通楼板 楼板的作用除了承受竖向荷载外(楼板产生竖向挠度和受弯)，在水平荷载作用下，楼板把各个抗侧力结构联系在一起，共同受力。这里所说的刚性楼板和弹性楼板，是指在水平荷载作用下楼板在其自身平面内的性质，因此也是计算的假定。 高层建筑结构分析的三维空间模型（5） 普通楼板 在水平荷载作用下，楼板相当于一个水平放置的梁，它具有有限刚度，它会有水平方向的弯曲变形(楼板平面内)，称为弹性楼板。弹性楼板假定下，在同一楼板平面内的杆件两端有相对位移，节点的计算自由度(或未知量)都是独立的。 高层建筑结构分析的三维空间模型（6） 普通楼板 为了简化计算，通常把楼板看成在平面内无限刚性，楼板在其自身平面内没有任何变形，就称为刚性楼板假定。由于这个假定，在同一楼板平面内的杆件没有相对位移，即平移自由度不独立，可大大减少计算未知量。由于通常房屋的面积很大，楼板实际变形很小，这种假定是符合实际的。 高层建筑结构分析的三维空间模型（7） 普通楼板 刚性楼板又有两种情况： 1)楼板只能在其平面内发生刚体平移，即每个楼层平面只有一个自由度x(或y)； 2)楼板在其平面内发生刚体转动，即在每个楼层平面有三个自由度x、y、 θ 。 通常都同时假定在水平荷载作用下，楼板平面外没有刚度。 高层建筑结构分析的三维空间模型（8） 普通楼板 高层建筑结构分析的三维空间模型（9） 普通楼板 空间结构计算与空间协同计算不同，空间结构是整体计算的，凡是相交的各个杆件都互相关联，由于要求结点位移连续，在水平荷载作用下无论哪个方向的杆件在结点变形必须一致，杆端竖向位移也必须协调。不过，由于刚性楼板假定，在楼板平面内的杆件两端仍然没有相对位移，无法计算这些杆件的轴向变形和内力。 高层建筑结构分析的三维空间模型（10） 普通楼板 应当说明的是，在大多数建筑结构中，楼板平面内无限刚性假定是符合实际的，计算结果的误差很小，楼板平面内梁的轴向力也很小，可以忽略。这种空间结构计算应用十分广泛，基本符合实际，可以满足需要。只在下列两种情况下需要考虑更精确的弹性楼板假定的计算方法： 普通楼板 (1)结构平面布置狭长，或楼板开洞或局部凸出造成楼板有狭长部分，在水平荷载下楼板作为水平梁会有较大变形，这时必须采用弹性楼板假定进行计算。 高层建筑结构分析的三维空间模型（11） 普通楼板 (2)结构中有转换层，或有伸臂结构，必须得到转换结构及伸臂结构上、下弦杆轴向力，而上、下弦杆都在楼板平面内，忽略其轴向变形将造成较大误差。对于这种情况，方法之一是，不采用楼板无限刚性假定，按计算类型4进行计算，此时计算工作量将大大增加；方法之二是，在用本方法作整体计算后，再采用局部计算方法对转换结构或伸臂结构做补充计算。 高层建筑结构分析的三维空间模型（12） 普通楼板 弹性楼板假定：空间杆件，每个节点有独立的6个自由度，楼板在其平面内有变形。这种计算方法既可得到梁、柱构件的所有变形和内力，又可以计算结构扭转和楼板变形，是相对更为精确的一种计算方法，但是，计算自由度及未知量大大增加，这种计算方法并不是在所有商用程序中都有。 高层建筑结构分析的三维空间模型（13） 转换层厚板 当剪力墙采用板壳单元、墙元等有限元模型时，转换层结构的厚板采用Mindlin板理论及中厚板单元。 当剪力墙简化为开口薄壁杆元时，结构为三维杆系模型，厚板不能直接考虑，须将实体厚板转化为等效交叉梁系。 高层建筑结构分析的三维空间模型（14） 平面结构空间协同工作模型 80年代以前国内高层建筑结构最常用的结构分析模型。 两个基本假定：（1）结构被分成若干榀平面框架和平面剪力墙，并把它们作为壁式框架处理；（2）楼板在自身平面内无限刚，楼面上任一榀框架或剪力墙的位移都可以由座标原点的三个位移来表示。 计算步骤：（1）按位移协调条件，分配水平力；（2）用矩阵位移法计算单榀平面框架杆件内力。 剪力墙平面有限元分析模型（1） 剪力墙是平面结构，又往往被门窗洞口划分成框架支墙或带连梁的肢墙，其实际受力状态与前述计算模型有不同程度的差异。剪力墙