YJK钢结构设计-上部结构.ppt
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1、YJK钢结构设计上部结构专题2017-4北京盈建科软件股份有限公司(Beijing YJK Building Software Co.,Ltd.)内容大纲钢构件截面布置及材料定义开口型、闭口型两种组合楼盖的应用高钢规JGJ99-2015相关菜单的选择钢结构重力二阶效应分析组合梁验算支持完全抗剪和部分抗剪连接计算钢构件的优化选截面设计空间属性的定义及执行的规范单拉杆在钢结构中的应用2程序执行新门式刚架规范(GB 51022-2015)新门刚规范柱长系数的计算抗风柱,纵向系杆及吊车荷载的分析牛腿、吊车梁的设计门刚风荷载定义3多、高层钢结构轴线网格布置轴线网格布置钢结构建模时,除了截面材质和截面类型
2、与钢筋混凝土构件有所区别以外,建模方法和钢筋混凝土结构基本相同。网格网格 三三种种输入输入方式方式 导入CAD;正交轴网和圆弧轴网;正交、圆弧轴网和画点画线配合使用;形成网点形成网点形成网点(建模时如果对模型有过修改尤其是对网格的删除修改、增加等最好形成网点,可以避免后面不知名的错误)修改修改旋转复制等修改命令是针对节点、网格、构件以及荷载等一起的旋转、复制等;4可处理钢结构设计所需的截面类型下拉框选择截面下拉框选择截面视图选择截面视图选择截面5梁、柱、支撑布置JGJ99-2015 JGJ99-2015 高钢规高钢规GB50011-2010 抗震规范抗震规范高钢规JGJ99-2015 第条调整
3、梁柱局部稳定计算,规定了梁柱板件宽厚比限值,非抗震设计时的限值与四级抗震一致,比钢结构规范严格;另外增加了抗震设计时圆管截面的径厚比限值;6JGJ99-2015 JGJ99-2015 高钢规高钢规GB50011-2010 GB50011-2010 抗震规范抗震规范7JGJ99-2015 JGJ99-2015 高钢规高钢规GB50011-2010 GB50011-2010 抗震规范抗震规范按照条调整中心支撑最大长细比,规定中心支撑拉杆非抗震设计时的最大长细比180,比钢结构规范限值300严格;按照条调整中心支撑局部稳定,规定了中心支撑的板件宽厚比限值,非抗震设计时的限值与四级抗震一致,比钢结构规
4、范严格;8当勾选时梁、柱、支撑的高厚比、宽当勾选时梁、柱、支撑的高厚比、宽厚比与长细比限值程序按厚比与长细比限值程序按高钢规高钢规控制。控制。不勾选时抗震按不勾选时抗震按抗震规范抗震规范控制,控制,非抗震按非抗震按钢结构规范钢结构规范控制。控制。JGJ99-2015 JGJ99-2015 高钢规高钢规程序执行规范选项9小结:1.对于钢结构梁、柱、支撑的截面的选择可以通过下拉框或视图框内的类型如工字形、箱型、圆管、十字工及钢管混凝土、型钢混凝土截面、型钢库截面、薄壁型钢、实腹式及格构式等组合截面定义。2.梁、柱、支撑布置时要考虑此结构是否为高层建筑,如果属于高层钢结构,此时勾选构件信息中的执行高
5、钢规JGJ99-2015规定的宽厚比、高厚比和长细比限值执行,超过限值时在设计结果-配筋简图上程序给予显红超限提示;如果属于多层钢结构可以不勾选执行高钢规JGJ99-2015,此时宽厚比、高厚比和长细比限值按抗规和钢结构规范执行,超过限值时程序给予显红超限提示;10钢构件材料强度钢构件材料强度高钢规高钢规 JGJ 99-2015 JGJ 99-2015程序程序按照按照4.2节要求调整节要求调整钢材钢材材料强度材料强度指标指标,与钢结构规范相比,对各种型号钢材,与钢结构规范相比,对各种型号钢材细化了厚度分组;增加了细化了厚度分组;增加了Q345GJ钢材钢材;而且该取值规则用于所有钢结构构件,而且
6、该取值规则用于所有钢结构构件,还包括型钢混凝土、劲性混凝土、钢管混凝土中的钢的材料取值;还包括型钢混凝土、劲性混凝土、钢管混凝土中的钢的材料取值;11钢构件材料强度的修改:1.构件布置-本层信息和材料中修改;2.楼层组装中-各层信息;3.前处理-特殊构件定义中-材料强度;前处理-楼层属性中-材料表。(注:目前版本钢结构施工图材料接的是建模材料信息,建议钢构件材料强度在建模信息中定义和修改)优先级最高优先级最高12压型钢板组合楼盖 按模式分为按模式分为“组合型组合型”和和“非组合型非组合型”压型钢板压型钢板.1.非组合型,压型钢板作为永久模板,不考虑钢板和混凝土的共同作用,仅对压型钢板进行施工阶
7、段验算;在建模-布置压型钢板的同时,软件自动进行施工阶段验算,并以不同的颜色显示压型钢板线。2.组合型,还需在使用阶段考虑混凝土和压型钢板的共同作用,按照组合楼盖进行使用阶段验算。对于组合型压型钢板验算,程序将在板施工图中完成,按照组合楼盖进行使用阶段的承载力和变形验算包括剪力、扰度以及自振频率的计算。13 按板型分为按板型分为“开口型开口型”和和“闭口型闭口型”压型钢板。压型钢板。按照图集要求,组合楼板中压型钢板的选型要求:对非组合型的压型钢板选材不要求采用特殊波槽、压痕的板型。对组合型压型钢板选材宜采用带有特殊波槽、压痕的开口扳、缩口板及闭口板。高钢规JGJ99-2015 条,钢结构楼盖采
8、用压型钢板组合楼板时,宜采用闭口型压型钢板,其材质和材料性能应符合现行国家标准建筑用压型钢板GB/T12775的相关规定。14程序程序压型钢板组合楼盖压型钢板组合楼盖布置界面界面类型选择类型选择常见的标准板库及自定义库的选择常见的标准板库及自定义库的选择读取楼层组装的各层信息中板厚,读取楼层组装的各层信息中板厚,自动计算最大跨度自动计算最大跨度15YJK软件依据最新标准组合楼板设计与施工规范(CECS 273:2010)进行压型钢板组合楼盖施工阶段及使用阶段的承载力、变形验算。在施工阶段,压型钢板按沿顺肋方向单向板考虑,按其有效截面特性验算承载力及变形。布置压型钢板的同时,软件自动进行施工阶段
9、验算,并以不同的颜色显示压型钢板线,红色:承载力超限,黄色:挠度超限,蓝色:满足。16当压型钢板为组合型时,按照组合楼盖进行使用阶段的承载力和变形验算包括剪力、扰度以及自振频率的计算,在板施工图中输出相应结果。在板施工图中通过在板施工图中通过“扰度扰度”和和“计算书计算书”菜单查看压型钢板计算书菜单查看压型钢板计算书17注意:对于压型钢板组合楼盖,建模中输入的板厚为压型钢板肋顶混凝土厚度,软件仅在施工阶段软件自动考虑肋间混凝土及压型钢板重量,故用户需将肋间混凝土及压型钢板重量作为恒载输入.压型重量取含镀锌层板重,肋间混凝土的换算高度 可按下式确定:压型钢板肋顶压型钢板肋顶混凝土厚度混凝土厚度为
10、修改板厚中为修改板厚中的混凝土自重的混凝土自重需将肋间混凝土需将肋间混凝土及压型钢板重量及压型钢板重量作为恒载输入作为恒载输入18小结:小结:压型钢板操作流程,1.生成楼板,修改肋顶以上混凝土厚度;2.布置压型钢板,根据布置时左下角命令栏结果提示调整板库;3.修改荷载输入中的恒载数值将肋间混凝土及压型钢板重量作为恒载输入。4.到板施工图中绘制压型钢板模板图,如果是组合型在板施工图中查看使用阶段验算计算书。参数相关信息的设置20按照按照高钢规高钢规JGJ99-2015 JGJ99-2015 第第条对筒体结构、框筒结构、筒中筒结构中的条对筒体结构、框筒结构、筒中筒结构中的钢柱验算柱轴压比;钢柱验算
11、柱轴压比;21按照条对钢转换梁的地震作用产生的内力乘以增大系数按照条对钢转换梁的地震作用产生的内力乘以增大系数1.51.5,按条对钢转换柱的地震作用产生的内力也乘以增大系数按条对钢转换柱的地震作用产生的内力也乘以增大系数1.51.5;22按照高钢规JGJ99-2015 第3.8节考虑钢构件的性能设计计算;根据性能水准按照第3.8.3-1 公式程序自动确定材料强度值,结果在构件信息中输出。23总结:第总结:第1性能水准材料取设计值;性能水准材料取设计值;第第2性能水准关键构件及普通竖向构件材料取设计值,耗能构件材料取标准值;性能水准关键构件及普通竖向构件材料取设计值,耗能构件材料取标准值;第第3
12、、4、5性能水准材料取标准值。性能水准材料取标准值。关键构件、竖向构件及耗能构件程序自动读取前处理默认类型,同时可以进行交互修改。关键构件、竖向构件及耗能构件程序自动读取前处理默认类型,同时可以进行交互修改。24钢结构可按屈曲分析模态考虑整体缺陷25ETABS2015也新提供了以最大位移控制的也新提供了以最大位移控制的屈曲模态作为结构模型初始状态的计算屈曲模态作为结构模型初始状态的计算262728WmassWmass中输出屈曲因子和二阶效应系数中输出屈曲因子和二阶效应系数29是否考虑P-效应对计算结果有影响,但影响不应太大。考虑P-效应的模型自振周期比普通模型大,并且风载、地震作用下的水平位移
13、均有一定程度的增大(5%以内),说明结构整体刚度有所减弱。30对比3层角柱和中柱的内力,考虑P-效应时,构件在水平荷载下的内力均有所增大。下图中左侧为普通模型结果,右侧为考虑P-效应的模型结果。31323334小结:小结:随着高层结构(尤其是高层钢结构)的普及,越来越多的工程需要考虑重力二阶效应。YJK按照钢规报批稿的要求,使用第1阶屈曲模态在计算中考虑结构整体的初始缺陷,此时计算长度系数可以设为1。对于钢框架结构,软件在wmass.out中输出二阶效应系数,供用户判断是否需要考虑重力二阶效应。对于其他类型的钢结构,用户需要通过计算第1阶屈曲因子判断是否考虑重力二阶效应。需要注意的是,设计完善
14、的建筑不应有明显的P-效应,如果考虑P-效应前后,结构在同一个侧向荷载工况的位移相差超过5%,则基本可以判定结构刚度过柔,建议考虑重新设计。35组合梁支持完全抗剪和部分抗剪连接36程序设置菜单先指定组合梁再定义抗剪连接件信息先指定组合梁再定义抗剪连接件信息37程序结果输出程序结果输出38根据规范要求,组合梁验算包括组合梁承载力验算、抗剪栓钉验算、施工阶段钢梁抗弯抗剪强度验算和组合梁局部稳定的验算。施工阶段验算读取施工荷载施工阶段验算读取施工荷载配筋简图中:配筋简图中:R1:R1:组合梁负弯矩区段弯矩与组合梁承载力的比值;组合梁负弯矩区段弯矩与组合梁承载力的比值;R2:R2:组合梁正弯矩区段弯矩
15、与组合梁承载力的比值;组合梁正弯矩区段弯矩与组合梁承载力的比值;R3:R3:梁最大作用剪力与抗剪承载力的比值。梁最大作用剪力与抗剪承载力的比值。执行规范相关公式完全抗剪连接正弯矩区段验算完全抗剪连接正弯矩区段验算40完全完全/部分抗剪连接部分抗剪连接负弯矩区段验算负弯矩区段验算部分抗剪连接部分抗剪连接正弯矩区段验算正弯矩区段验算41栓钉承载力验算栓钉承载力验算42压型钢板捕设方向自动读取建模楼板布置的方向程序读取楼板布置中压型钢板捕设方向自动对栓钉抗剪承载力设计值进行折减。程序读取楼板布置中压型钢板捕设方向自动对栓钉抗剪承载力设计值进行折减。43钢构件的优化选截面设计钢构件的优化选截面设计在“
16、设计结果”的“设计工具”菜单下,增加了钢构件优化设计功能,建议该功能与钢构件应力比分布图配合使用。优化设计菜单优化设计菜单44 钢构件应力比分布图钢构件应力比分布图这个功能可以直观地显示模型中所有指定类别、截面构件的应力比分布情况。这样设计人员可以查看到该截面的利用率,进而进行设计优化。下面的数字如下面的数字如B1-32表示为表示为1层层 构件编号为构件编号为32左侧为应力比分布图左侧为应力比分布图45 截面优化截面优化截面优化截面优化构件类别构件类别选择选择46网架例题网架例题以网架例题说明优化操作流程如下:以网架例题说明优化操作流程如下:47建模中对所有的网架上弦杆件按预估的较大圆管截面建
17、模中对所有的网架上弦杆件按预估的较大圆管截面160*144160*144输入,但是同时在建模中定义输入,但是同时在建模中定义了直径从了直径从150-70150-70的一批圆管备选截面。的一批圆管备选截面。对网架上弦杆布置对网架上弦杆布置初始截面初始截面160*144截面定义时定义一批截面定义时定义一批可供优化选择的截面可供优化选择的截面48结构计算完成后,在设计结果的设计工具菜单下用结构计算完成后,在设计结果的设计工具菜单下用“结构应力比分布图结构应力比分布图”查看网架上弦杆件查看网架上弦杆件的应力比,操作时选择支撑类别,选择的应力比,操作时选择支撑类别,选择160*144160*144的圆管
18、截面,从应力比分布图可见该上弦杆的圆管截面,从应力比分布图可见该上弦杆件的应力比分布在件的应力比分布在1.11.10.10.1的范围,很大一批杆件应力比很小,具有很大的优化空间。的范围,很大一批杆件应力比很小,具有很大的优化空间。49使用设计工具下的使用设计工具下的“截面优化截面优化”菜单进行上弦杆件的优化。在弹出的截面优化设置对话框上,菜单进行上弦杆件的优化。在弹出的截面优化设置对话框上,选择支撑类型,指定圆管截面选择支撑类型,指定圆管截面160*144160*144为优化对象,点对话框中间的为优化对象,点对话框中间的“将建模截面作为备选将建模截面作为备选”后,后,在右侧的备选截面列表中排列
19、出建模中事先定义的一批优化备选截面。在右侧的备选截面列表中排列出建模中事先定义的一批优化备选截面。对话框下是优化选项,如设置最大应力比为0.9等。最后点取右下的“开始优化”项启动优化计算。50优化计算完成后屏幕上弹出提示:优化计算完成后屏幕上弹出提示:“优化设计完成,是否建模数据?优化设计完成,是否建模数据?”,如果选择,如果选择“是是”,经优化选择的新的截面将写入建模数据,将改变原有网架上弦杆件的截面定义,同时自动切经优化选择的新的截面将写入建模数据,将改变原有网架上弦杆件的截面定义,同时自动切换到换到“模型荷载输入模型荷载输入”菜单。菜单。51改变的截面布置可以回到建模菜单查看,用选择显示
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- YJK 钢结构 设计 上部 结构
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