3.3.1高層鋼結構的計算軟件3.3.2武漢證券大廈高層鋼結構抗震分析第三講高層鋼結構分析(3)3.3高層鋼結構的計算軟件與實例分析

目前國內的設計軟件按使用的角度來分可以分為通用軟件和專用軟件。通用軟件特點：通用軟件技術成熟，計算過程中的假設與簡化要少，計算精度高，以研究為基本點

專用軟件特點：專用軟件前后處理優(yōu)越，使用簡單，適合工程的計算，精度基本滿足要求。3.3.1高層鋼結構的計算軟件

這類軟件用于科研，可探討結構模型，本構關系，多種形式的地震作用等等，但是和結構設計系統(tǒng)的配合不夠，較少用于實際設計工作。另一方面，由于簡化少，計算的耗時較大，特別是大規(guī)模建筑的彈塑性時程計算，在微機上還很難實現(xiàn)設計工作。主要介紹：ANSYS、SAP、ADINA、ABAQUS、

MIDAS、MSC系列（NASTRAN、MARC等）3.3.1.1通用軟件介紹

ANSYS是由美國ANSYS公司世界著名的力學分析專家Dr.Swanson率領科技人員多年研究開發(fā)大型通用有限元分析軟件,融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體近幾年在我國,以每年20%的增長率進入高等院校和科研單位適用面廣,支持多科操作系統(tǒng)和眾多的圖形設備,中間計算分析快捷3.3.1.1通用軟件介紹——ANSYS

ANSYS在建筑行業(yè)用到的功能主要有以下幾大塊組成：靜力分析模態(tài)分析諧波分析瞬態(tài)動力分析譜分析曲屈分析其中靜力分析用的比較多，相對比較成熟，相對而言用ANSYS計算工程的動力分析的案例還很少。

3.3.1.1通用軟件介紹——ANSYSE．L．Wilson等開發(fā)的SAP程序系列，在我國流行的有SAP5、SAP84、SAP90、SAP2000，功能相當強大，在SAP84的時候，已經開發(fā)的功能有：三維框架跨間的多種分布荷載可受扭矩的周對稱單元變截面直桿單元曲桿單元中厚板單元剪力墻單元8結點非協(xié)調三維單元8～21結點三維等參單元3.3.1.1通用軟件介紹——SAP

管道愿單元配筋添計算地震辱反應思譜Ri炕tz向量幫法和等分塊Ri蕉tz向量械法求子固有應振動La遵nc櫻zo渠s法固次有振好動振型慮疊加煙法求巨動力默響應逐步忙積分煙法求隱動力辰響應繪制管彩色芝結構洽圖、健彩色他振型統(tǒng)圖高層熔建筑教結構戲的地架震作撥用和限動力抽分析……3.曉3.會1.糠1通用醋軟件扇介紹——釋SA而PAD款IN兵A和AD落IN講AT是兩齡個可嫂相互蕉配合貢使用度的結譜構分半析和旬熱分撤析程儲序系欣統(tǒng)。蹈它是植在美干國麻屠省理鄙工學困院教詳授指群導下卻，總音結SA講P和NO瓜NS冶AP程序砌編制系經驗暖，并換結合負有限材元和捉計算江方法闊的發(fā)素展而暗研制介成功姓的大哄型結嗓構分習析程捕序系磚統(tǒng)。線性乘靜力諸、動鋒力問康題非線纖性靜辜力、致動力更問題穩(wěn)態(tài)泄、瞬怎態(tài)溫校度問際題3.劑3.聲1.明1通用被軟件把介紹——求AD架IN攔AAB放AQ疊US是一煤套功劑能強逝大的郊工程疼有限泛元軟窄件，匆其解闊決問泰題的翻范圍踢覆蓋膊了從檔相對部簡單案的線吃性分挎析到夠非常吉復雜網的非洋線性樣問題棄。AB葬AQ勒US擁有匪豐富蠅可模圈擬任給意形逗狀的暈單元上庫和貪與之挨對應濃的各燥種類科型的課材料窗模型挽庫，散可以厭模擬擦大多數(shù)數(shù)典穿型工銜程材捉料的吉性能拼，其愿中包夏括金疼屬、貢橡膠帶、高輩分子蘆材料沖、復牌合材套料、粗鋼筋水混凝外土、配可壓擋縮高碑彈性頂?shù)呐菔崮谋肆弦源导邦惙空\似于習土和出巖石粥等地惑質材少料。自目前凈的最欣新版暗本是6.章4-跡2。3.拼3.乏1.問1通用逐軟件扯介紹——鉛AB宗AQ兔USMI治DA弓S估Fa金mi各ly飾P差ro也gr向am是以植將結牛構設搏計各缺項工瞧作的晴全過沉程自黎動化王為目自的而塵開發(fā)衡的軟需件包噸，包烤含：MI殼DA暗S/逃Ci番vi確l土木慣結構筋專用稅結構稀分析塵以及文優(yōu)化塞設MI春DA朱S/雁Ge造n土木灑、建食筑部涼門通罰用結攏構分謎析以猴及優(yōu)畢化設漁計MI牛DA梁S/鋒FE伴mo態(tài)de芬le皮r迅速財建模爪以及肅自動財生成霞有限丟元網屬格的完軟件MI被DA基S/屯BD饅S建筑芝物專候用結撇構分母析以貨及優(yōu)純化設遮計MI筒DA典S/禾SD理S樓板睜、筏童式基守礎的厘結構級分析匆以及方優(yōu)化精設計MI演DA府S/服SE使T單體甲結構旁設計谷軟件MI俘DA雖S/鉛AD可S剪力居墻結凡構住兆宅樓符的分牧析以灰及優(yōu)駱化設原計系覺統(tǒng)3.答3.嫩1.哨1通用同軟件鎮(zhèn)介紹——慶MI飾DA擾SMS懼C公司索自19徐63年開碧始從山事計徑算機喝輔助朱工程繭領域CA蝦E產品典的開抵發(fā)和暮研究青。19冒69年推姜出了麻其第謙一個NA窯ST病RA舅N版本,即我止們所送知的NA瘡ST踩RA叨N闊Le生ve隊l挖12。靜力街分析屈曲姿分析動力錯學分燥析非線曬性分臂析熱傳郵導分頂析空氣彎動力怕彈性稅及顫狹振分眾析流-固耦朽合分儀析喉等3.讀3.引1.躲1通用杏軟件球介紹——追NA添ST鞋RA技N同樣牲由MS雜C公司幅開發(fā)撤研究船推出加。MSC碎.M常AR暑C是功惹能齊慶全的援高級至非線畜性有緣瑞限元闊軟件癥，具趟有極緞強的娛結構女分析政能力酬。線性/非線鈴性靜聰力分陡析模態(tài)想分析簡諧進響應疼分析頻譜擇分析雪、隨沙機振粱動分薯析、肥動力喪響應越分析宇、自傭動的喬靜/動力遷接觸敘、屈熔曲/失穩(wěn)瘋、失怒效和號破壞拌分析肉等為滿賄足工贏業(yè)界姻和學袍術界都的各鞋種需澡求，坊提供炒了層搖次豐采富、才適應濤性強起、能物夠在暢多種簡硬件您平臺邀上運看行的凍系列其產品鐘。3.療3.俊1.療1通用低軟件難介紹——傾MA院RC這類笛軟件赴基本故上是征凝聚睜在層池模型悉的基乘礎上繪進行奔簡化脹的設雹計計達算的否，其炭優(yōu)點估是與帝設計扁程序食配合熔密切特，動瞇力分哨析上怖簡單律實用嫩，但衰是因士為其親中有鞏較大肺簡化巷，對惕于立岸面復停雜的尿結構餃計算示時存么在出戴入。槽程序也由于亞版權火問題宗，核勞心技吳術上淘“黑世箱”孕，不卡適合坑科研圖，很籠難把培握其么中個慌別構仇件的愚性能績。主要婚介紹被：TB內SA細&T蝦AT、ET件AB蘭S、SA葛TW庭E&炸EP姥DA3D譽3S3.韻3.圓1.你2專用證軟件瞞介紹TS差BA是分跟析多觸層和井高層喪鋼筋汪混凝劇土結詢構的逮專用乏程序蘿。采乒用空殖間桿浸－薄卵壁桿槐系模怕型模工擬高慨層建暗筑結要構的著各種微構件賠，樓鐘板采頭用面周內無招限剛當性的殊假定解，震門動分殺析采接用空狡間多宿質點鬧串模瘦型。TA簡T不但副可以閉計算幸鋼筋鍬混凝平土，搶而且源針對宗高層早鋼結孫構特普點，醒對水疤平支芝撐、遇垂直交支撐亦、斜內柱以釘及節(jié)列點域節(jié)的剪推切變輝形等遣均作帽了考柱慮。敬可以抓直接正進行密動力丟時程舊分析質和幾蚊何非頁線性懲分析穩(wěn)。3.偽3.舟1.跨2專業(yè)途軟件哀介紹——加TB浙SA君&T殼ATET然AB這S程序建是高烈層建日筑結伶構空悉間計煙算的餐專用鉗程序已，是貿在TA睛BS程序濁的基郊礎上常，增旺加了傲求解躬空間詞框架反和剪稠力墻匠的功宮能，娘能在昆靜載狠和地鵲震荷叨載作榆用下罷對高蹲層建環(huán)筑做相彈性米計算桑的程歪序。符但是亞有明妄顯的摸缺陷肉，比訊如沒忽有考挪慮P－△效應必，也董不能愚將計正算結椒構的握總反緣瑞應量聽的輸巧出，續(xù)但是賤這些做缺陷奪在ET童AB啊S的微玻機版Su袋pe慕r－ET引AB欠S上得寧以改充進。3.緣瑞3.取1.捆2專業(yè)扁軟件輸介紹——聽ET擠AB祥S中國慶建筑格科學攔研究爆院CA掌D工程觀部推夠出了融“高察層建襪筑結夢構空換間有喜限元盼分析幟與設幸計軟歡件SA才TW屢E”，它蘋們均潛為含戚有新慘型高渾精度律剪力低墻單江元的曬任意宿空間逆結構鍬設計顯程序踢。在SA死TW約E的基絹礎上建，又兩開發(fā)搬了一刻套簡杏單實本用的鋸建筑去結構蹈彈塑亞性動顛力、璃靜力費分析啄軟件EP鬧DA。EP海DA軟件灶是我冷國第礎一套訪商品繪化的啊彈塑票性分勤析軟鐮件，機可以呢按任送意給音定方份向計木算結驅構的段彈塑曠性時母程響集應，躬適用微于各焰種材倚料的湖高層氣及超起高層蜂建筑俘結構食，包刺括鋼逝筋混職凝土晉結構皆、鋼困結構銳和鋼塞與混亞凝土幼混合它結構瀉，同插時，項程序騙中還推考慮竟了多打塔、胸轉換沫層等躲結構國特性竭。為用提高員效率享，EP佛DA軟件邀中采窄用了反改進彎的PC放G法，遇提高婆計算脂效率杰十倍斧左右怒，這符樣，惠使EP趙DA的空軋間模姨型方斗法具挑有了區(qū)更好紗的實釋用性蘇，其少動力啦時程頁分析巖采用崖的是Wi窄ls伙on祝-θ法。3.遠3.淚1.千2專業(yè)雄軟件纏介紹——忍SA考TW細E樹&E蛾PD痕A3D犁3S鋼結刑構CA禾D軟件章是同淹濟大蜜學獨厭立開趁發(fā)的狡一套六建筑赤鋼結介構CA司D軟件在，同安濟大念學擁亦有完膨全知節(jié)識產予權。取該軟生件在雄建筑扭鋼結溜構設宜計領鵝域具淘有獨鄰創(chuàng)性螺，填然補了敬國內退建筑墾鋼結添構設稿計工深具軟角件的負一個遺空白湖。截兵止20木04年12月31日，3D此3S的注柏冊用勉戶總嶼數(shù)為14勻80家，淡基本緒覆蓋暈了從魄事鋼軍結構汪設計樣的專法業(yè)設鹽計院仍和國庫內知腰名鋼熔結構尤企業(yè)淺。主要楚面向君工業(yè)濃、民呀用建胞筑設灘計院菌、鋼慰結構鄙設計瓶制作鍬企業(yè)飾、晴膜結釀構設墳計企榮業(yè)、寸幕墻寫制作泄企業(yè)斑、建奏筑科門學研脅究單往位、買高等悟院校立等單燙位。3.心3.賀1.待2專業(yè)本軟件遍介紹——硬3D我3S3.辰3.軋1.鑼3國內殖工程夜軟件秒應用喘分析堡實例3.幣3.貼2武漢貢證券蓄大廈本高層鵲鋼結因構抗甩震分蛇析工程澇概況焰：武漢洗國際眼證券士大廈猴是武苗漢香銹利房索地產瓜開發(fā)眨公司扶投資彼開發(fā)怒的超鏟高層闖鋼結箭構綜棉合建宿筑,為武炊漢第箏一高偏樓,是華杰中地帳區(qū)首曾家鋼秘結構酬大樓,也是熄武漢攏的標貨志性羊建筑甲。結構物主體推高度裕為28喜1.鮮3朱m,建筑推頂部繁設置50寨m高的滑通訊唐天線,建筑綢最大桶高度標為33到1.哨3烘m。結訪構地磁下3層,地上68層,高寬孝比為5.育9。建亞筑面見積12萬平龍方米。3.參3.底2武漢導證券披大廈衣高層玻鋼結駐構抗脫震分獵析建筑趙平面累圖建筑逐剖面兼圖3.寧3.休2武漢益證券竿大廈狀高層諸鋼結蝴構抗率震分渾析工程燒特點驕：本工盆程原攀設計買為48層的隙鋼筋愛混凝它土筒省中筒聽結構,混凝孫土結濫構施脆工至肆第7層時,按業(yè)傾主要損求,調整吐為68層的論框架-支撐伙鋼結乘構,為滿淘足高描層鋼釋結構徹設計獸原則,對已奶經施灑工的蹄混凝貞土結案構進戰(zhàn)行過會渡處充理,妄8層到12層為晌過渡系區(qū)域思。12層以尤上為膀鋼結開構部濃分,采用估外框泊鋼管幣混凝你土柱,內筒導鋼柱-中心敵支撐般和偏油心支潛撐體庫系,樓板劍為壓管型鋼獅板組兆合樓乳蓋。建筑既的1～40層為添辦公木樓(首層形層高燥為10篇.8便m德,標準航層高3.旺6復m)禽,羞4竟1～67層為丈酒店(標準押層高3.竊2彎m)腫,撫68層為習觀光卷層。麻在25、43、65層設五有水臥平加賓強層樣。截面鴨尺寸設計睜條件抗震間設防主烈度:冬7度。墓建筑旱抗震獎設防獅類別:丙類澡。結幸構安蓋全等裁級一奪級。Ⅱ類場慘地;場地至土類蛇型:中軟氧場地真土。計算促假定如下:(1勇)材料谷模型切取理耳想彈奏塑性戚模型;(2暑)考慮聯(lián)到地滑下室恐為箱觸型結眉構,剛度澡大,地基上的嵌庭固作絹用也躬較強,所以延視基夠礎底義面和盲三層尚地下?lián)p室的替周邊非為完卻全嵌界固;(3狼)鋼管橋混凝絲式土和揀鋼骨喪混凝添土按臭照剛臉度等在效原帝則進衰行折獲算;(4半)加強酸層上繳下樓貿面按疏彈性攜樓板告、薄求殼單作元來版考慮,其他符簡化篩為平喘面內盾無限稅剛性曉。單元證選擇佳與模劑型規(guī)恒模單元涌選擇AN套SY績S有限超元建薯模采齡用be悅am腿4單元(梁柱)、sh湊el爽l4祖3俯(樓板)和ma扭ss雜21青(質量互塊)模型稍規(guī)模71巨29膏4個單玻元,冷48悄74奮1個節(jié)魚點。周期再計算煙（前30階）振型梳圖地震冶響應媽分析計算拆方法：(1再)振型逮分解柳反應鏈譜法中國扒地震血局地餡震研衫究所預對武營漢國浙際證奴券大休廈建敞筑場勤地提算供設罰計反先應譜益,蓬阻尼騾比ζ艇=節(jié)0.渠02(2蠶)時程京分析蛋方法7屋度抗甩震，根據(jù)行場地幟條件捷,河分別就豬El沒-C訪en除tr余o波接,興Ta處ft仰波舊和兩噸條人工波櫻擬合米地震鼠波(專中急國地夕震動鵲研究所提倡供)價進頸行單渴向輸固入計比算。潛采用買AN趕SY轎S低軟件啟的瞬烤態(tài)結醋構分飛析技魂術,牲根帥據(jù)計杰算速戚度和睛對計匠算機殘硬件劫的需含求,談取孝迭代聯(lián)求解立方式傭為PC偉G主方式。振型獎分解農反應線譜法魚計算巧結果結構解底部家剪力枕計算少結果腔：SA叨TW成E的計槐算結貿果,歇X與Y方向意均以喂規(guī)范粉要求首的最堆小剪真重比1.凱2%為控乏制要倒求,結構諷的基改底剪希力為20杯64宏0.竿60草k破N,與AN繪SY隱S比較,計算默結果藥吻合妥良好摟。振型湊分解級反應渡譜法愉計算念結果振型據(jù)分解其反應墨譜法螞得出攪的結哭構在妻單向礦地震渡作用鄰下的昌層間訊位移振型距分解襖反應煩譜法勵結論(復1)結構紅的X方向秧底部鎮(zhèn)剪力菠和Y方向度底部冠剪力閑數(shù)值步相差霞小,表明蛛結構老在兩脊個水慶平主判軸方單向的抹剛度能大致幸相同,其相擠應的撐地震恢作用奪計算槽結果形也大線致接劑近。(悟2)結構兆的基娛底剪材力系征數(shù)值腎在結舊構的吸正常某范圍惱內,結構苦設計奏合理島。(遠3)一維慣和二害維地懂震作撓用下取的計鼠算結質果相感差42巴%,而二爬維和蘆三維監(jiān)地震黎的結鼻果相馬差9%沿,可見坊豎向滿地震霧對結夢構的金作用可較小手。(產4)結構渠在7度地敘震作向用下,最大矮層間黃位移蟻為1/略61仗1,側向左剛度騙滿足沾抗震種規(guī)范營的要落求;(勇5)在水邁平加捐強層日的位燦置,結構漆剛度菊大,水平婦位移利明顯聽減小;(吊6)結構狼的下辱部7層為擇鋼筋背混凝格土筒嚷中筒智結構,除首腥層層夫高大,側向集位移弄較大下外,結構若呈現(xiàn)嘩彎曲蘋變形王特性,隨著慮高度頂增大,剪切社變形眼成分樂加大;(擁7)自3傾8他~墳39層區(qū)悉域,是辦倍公樓醬向酒誤店的米過渡違區(qū)域,為結姥構的愚薄弱孔區(qū),該位櫻置層句間位軍移角世達到倉最大骨值。時程宗分析傻法計牛算結檔果計算卻El灘-C吵en秤to穴r銳波得腫到的夏基底著剪力扎為9捏80挖4.迎5持kN宵,是型反應膛譜方昆法得久到的丈數(shù)值奔的一社半,扁結迅構安沙全,房誠由逐其他棉地震耍波可期以計溉算得滲到相窯同的行結論。彈性午時程僵分析耐時,皆在緩不同陷的地拉震波氣作用概下,哥樓文層水剖平位馳移的育包絡趨圖響頭應曲弓線如下扎頁圖縮慧。時程挑分析齊法計連算結嗓果時程畝分析洪法計綿算結德果樓層彎水平鈔加速飽度放描大系惡數(shù)曲氏線時程脹分析混法計平算結右果X向地劃震波僵作用預下時潔程分兵析結棕果時程貿分析莫法計腫算結謠果Y向地沈震波止作用濫下時勉程分都析結灣果時程蠶分析顫法結結論(1恐)結構殃的時古程分介析可伏以得課到結纖構隨腹著時積間變苦化的意樓層國位移撈曲線娛。結察構在忌單向蔽地震撕波作承用下飾的表藥現(xiàn)反籠映出昌地震虧波的蹦隨機產性,統(tǒng)計洗規(guī)律要表明X方向炊的側今向位浙移要射大于Y方向植的側除向位值移。(董2)時程饞計算申在整阿體特汪征方伸面,與振誕型分標解反煩應譜菊法接猴近,且揭遣示了顛振型秘分解智反應業(yè)譜法妖無法弊反映虧的局竹部地護震反賭應特餐征,如局頓部反拼應力慨的異慌常,結構衫頂層罷的反奶應增唱大,鞭梢濁作用逐明顯警。(寒3