底部框架顶层门刚的建模及计算总结.pdfVIP

底部框架顶层门刚结构的建模及计算总结 （本文以PKPM 为例，使用其他软件应自行解决相关问题，本文只做一个启发。） 建模方法：建议使用“门式刚架三维设计”建模，模型中建立各个刚架立面， 下部框架可按夹层或直接绘制网格线建立。立面建完之后，将系杆建入 （纵向框 架梁可以按系杆输入），纵向的次梁不建。屋面水平支撑、柱间支撑可在此建模。 设计方法：三维建模完成后，加载荷载并计算，按设计结果调整截面至合适 的截面。每一个立面都要进行设计，直到所有立面都完成。参数设置里面，设计 规范应选择 《钢 构规范》， 构类型可以选“门式刚架轻型房屋钢结构”如果 只有局部夹层的话）或者“多层钢 构厂房”如果层数较多的话）。屋面梁建议 设置为按门规验算并按压弯构件复核。 （题外话：关于规范和结构类型的选择，和结构本身的特点以及抗震均有关系，不能简 单地认为按上面的说法设置一定是正确的，需要更加深入的探讨。） 框架补充建模：转到框架的“三维模型与荷载输入”，仍进入刚才的模型目 录，可以看到程序自动生成了各个标准层，顶层的坡屋面也自动设置了“上节点 高”。这也是我建议先使用门式刚架建模的原因，这样可以方便的生成顶层的 梁及变截面梁。 注：1、建议保留原模型，复制一个目录来进行以下步骤。2、使用其他的设计软件， 可能更容易建立空间模型。总之大家可以适当选择设计软件和建模方法，不可拘泥于此。） 在这里，需要补充布置框架部分的纵向钢梁，以及尚未布置的支撑等必要构 件。最后生成楼板和布置荷载。楼板和屋面板可按实际需要设置弹性板或刚性板。 一般来说，我们不考虑楼板对钢梁的作用，建议不考虑面外刚度，可以选择刚性 板或弹性膜。如果要考虑楼板对钢梁的作用，使用“钢与混凝土组合梁”会比较 好。屋面板一般是使用彩色压型钢板，结构计算时，不考虑板的刚度。因此可以 输入0 厚度板来导荷载，同时不会对构件提供额外的刚度。但是这样做有个问题， 顶层刚度相对于下部框架要小很多，振型及平动或扭转计算结果会比较糟糕，个 人认为可以将屋面板设置为较小的厚度，比如10 厚，有限地考虑屋面板的面内 刚度作用，结果会比较好。当然这样得到的计算 果和门式刚架模块的结果差异 较大。 构上布置的荷载，应该和门式刚架模块里设置的荷载相当。否则计算结果 不具有可对比性。压型钢板楼盖，一般按单向板考虑，应设置导荷载方式为单向。 计算分析：补充建模完成后，使用SATWE 分析即可（使用PMSAP 也是可以的）， 各个参数的设置就不多说了，详见相关的资料。关键的几点：顶层的钢梁钢柱应 设置为“门式钢梁”或“门式钢柱”，系杆设置为“两端铰接”。梁柱的刚接或铰 接，也应该和门式刚架模块的设置相一致。坡屋面需要设置特殊风荷载。 使用SATWE 分析后，下部框架模型应按设计结果，进行调整。一般问题可能 集中在框架柱沿纵向的方向，因为之前的门刚设计时，是不考虑框架在纵向作用 力下的反应。钢梁的设计结果，应该和门式刚架模块的结果相一致的，如果相差 太大，应检 模型和荷载。 顶层门刚的分析结果，两个模块差异是比较大的，原因除了上文的原因，还 在于门规和钢规对屋面 梁的计算方式略有不同，而且SATWE 计算时会将变截面 梁简化为截面相当的等截面梁。顶层的设计，笔者建议仍然按照门式刚架模块的 设计结果，比较准确。当然，应该在门刚模块中将下部框架按SATWE 验算的结果 重新修改后再计算、出图。 注：这就是前面保留原门刚模型的作用，可以用来完成顶层门刚的设计。） 下面总 几个问题。 一、既然顶层的结果不准确，是否可以不建入模型中？ 答：否。因为需要使用顶层结构对下部框架提供准确的结构刚度和荷载。如 果不建，刚度不准确，且荷载设置麻烦 需要输入结构自重、恒荷载、屋面活荷 载、雪荷载、风荷载等）。 二、有的资料中，在使用SATWE 计算时，有修改顶层钢柱计算长度系数的步 骤，是否有必要？ 答：可以不修改，毕竟顶层的结果对我们来说并不重要。而且据笔者已有的 设计结果，在门刚平面内，柱的计算长度系数，在两个模块中相差并不大。在平 面外，门刚模块默认为1.0，框架模块则按纵向刚度计算，实际上更加准确。如 果认为需要修改，有的资料中是将顶层门刚放置到地面后计算柱的计算长度系 数，但笔者建议直接按门刚三维模型里面的结果填入即可，因为底部框架的刚度， 达不到地面的无限大刚度，对计算 果有一定影响。 注：问题二中所说的“有的资料”指的是：PKPM CAD