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根据 RYTEİE2019(危险建筑规范)可分析的结构体系

StatiCAD 可根据 RYTEİE2019 对以下结构体系进行危险建筑评估分析

1-砌体建筑(含钢筋混凝土楼板)(内部分析)(墙体采用框架有限元,楼板采用壳单元): 程序为结构三维分析建立有限元模型。砌体墙采用位于截面形心处的框架(杆)有限元建模,楼板采用壳有限元建模。楼板传递至墙体及其他承重构件的荷载采用有限元法计算。

程序中,墙体、圈梁(水平圈梁)和构造柱(构造柱参与系统刚度为可选项)采用框架有限元进行分析。楼板划分为三角形网格,可采用两种不同的三角剖分方法。默认优先采用"楼板三角网格仅包含楼板节点"的方法,将楼板划分为 8 份(网格)。另一种方法为不规则三角网(TIN)法。在 TIN 法中,支承于楼板上的墙体荷载也可在不绘制梁的情况下传递至下层楼板。但该方法(从程序用户角度而言)需要耗费更多时间和精力。

通过有限元将楼板荷载传递至墙体时,楼板荷载作为恒荷载(G)施加于工况 0 的楼板节点,作为活荷载(Q)施加于工况 1 的楼板节点。楼板单元的刚度矩阵元素置入整体刚度矩阵对应位置后,系统内的荷载传递自动完成。程序通过比较传递荷载与施加荷载,向用户告知楼板至墙体荷载传递是否存在误差。

工况 2 和工况 4 分别为 X 方向和 Y 方向的地震工况。由于 RYTEİE 2019 规范不施加偶然偏心,工况 3 和工况 5(基于移位质心的荷载)不予施加。

选择 RYTEİE2019 时,程序自动设置有限元求解选项,并将用户对分析方法的干预限制在规范规定的范围内,不允许修改。而选择 TBDY2018 方法时,项目可采用经典方法或有限元方法求解,便于轻松测试不同参数和结果。

2-混合建筑:(若砌体部分为非危险,则须在技术报告中单独按公式 8.1 进行验算)(内部分析): 框架有限元求解中同时考虑钢筋混凝土构件。程序对作用于柱和墙体的内力进行分解。由于砌体部分为危险,仅凭钢筋混凝土部分合格不能根据公式 8.1 判定建筑为非危险。但若砌体部分为非危险,则须采用能够分析钢筋混凝土的程序对钢筋混凝土部分进行风险分析,并在综合考虑砌体部分缺陷比率的基础上,单独按公式 8.1 进行风险评估。

3-木楼板或无刚性楼板砌体建筑(SAP2000 壳有限元): StatiCAD 内部分析中,刚性楼板约束在有限元求解和模态分析求解中均已施加(当前版本)。但对于木楼板体系,RYTEİE2019 要求不设刚性楼板进行求解(RYTEİE2019 附录 C.4 及 7.2.5)。

在结构分析软件中,进行无刚性楼板分析时,采用模态数=倍数×3 的公式无法达到模态质量参与系数 100%,因此须考虑更多模态进行求解。例如,单层项目需采用 300 个模态而非 3 个模态进行计算。如有必要,增加模态数量,确保有效质量与楼层质量之比超过 90%。

判断某软件在模态分析中是否使用刚性楼板,可通过检查其采用的模态数是否超过楼层数×3 来确定。其他声称可对木楼板砌体结构进行分析的软件,也应检查项目中模态数是否超过楼层数×3。

StatiCAD 需借助 SAP2000 有限元软件进行无刚性楼板分析。在已安装 SAP2000 的计算机上,StatiCAD 启动 SAP2000,使用壳有限元传递结构模型。在 SAP2000 中,通过 Define > Functions > Response Spectrum 命令传递地震反应谱曲线,同时考虑 SS、S1 及场地类别。程序指示 SAP2000 在不创建任何刚性楼板的情况下分析建筑。

程序根据 StatiCAD 中输入的墙体模型及其分段,自动在 SAP2000 中创建截面割缝(Section Cut)。SAP2000 的截面割缝功能通过对划分网格的面(壳)单元进行分组,以单一数值获取每片墙体的截面内力(轴力、剪力(V2、V3)、弯矩(M1、M2、M3))。若未进行截面割缝设置,则需分别获取每个壳网格和每个节点的结果后再进行组合。截面割缝功能使 SAP2000 能够自动完成该操作。

在 StatiCAD 中点击"获取 SAP2000 计算结果"按钮后,SAP2000 无刚性楼板反应谱分析所得的 P、V2、V3、T、M2、M3 结果将自动载入 StatiCAD 内存。程序随后依据 RYTEİE2019 设计准则及 SAP2000 静力分析结果完成建筑危险性分析。

通过 StatiCAD 计算报告,可查看 SAP2000 无刚性楼板模态分析结果、SAP2000 计算的墙体截面内力,以及采用危险建筑公式进行的验算计算。

4-带钢筋混凝土楼板的砌体建筑(SAP2000 壳有限元,含刚性楼板): 该方法中,模态分析和地震力在 StatiCAD 中确定。结构模型传递至 SAP2000 并施加刚性楼板约束后,地震力作用于刚性楼板。SAP2000 分析结果自动载入 StatiCAD 内存并进行危险性分析。

5-部分钢筋混凝土楼板与部分木楼板混合建筑(SAP2000:创建楼板约束、将所选构件连接至楼板约束、执行反应谱分析): StatiCAD 通过 Define > Functions > Response Spectrum 命令在 SAP2000 中传递地震反应谱曲线,同时考虑 SS、S1 及场地类别。在反应谱分析法中,结构体系可有刚性楼板约束或无刚性楼板约束进行求解。通过在模型中定义刚性楼板约束,可将部分构件连接至刚性楼板,其余构件保持不连接。用户选定的墙体、楼板和构造柱连接至刚性楼板。门窗洞口上方梁段(过梁)和墙段与刚性楼板的连接状态,依据相邻墙体的连接状态确定。StatiCAD 依据 SAP2000 截面内力结果,并按照 RYTEİE2019 规定进行危险性评估。