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特种结构设计2013年3月北京盈建科软件有限责任公司
(BeijingYJKBuildingSoftwareCo.,Ltd.)特种结构设计无梁楼盖现浇空心板筒仓水池工业建筑相关预应力钢结构2无梁楼盖设计精细的楼板有限元计算以柱上板带跨中板带为特征的的施工图设计3无梁楼盖设计（建模）建模中在柱之间布置虚梁布置柱帽不要将梁设成等代框架梁4无梁楼盖设计（结构整体计算）软件自动将柱帽处梁按照加腋梁计算配筋应将楼板设置为弹性板3或弹性板6（《高规》5.3.3要求）应选择弹性板上荷载传导方式为“板有限元计算”软件在柱配筋计算后补充柱对板的冲切计算567对柱帽冲切计算的人防荷载组合采用人防规范相关公式进行无梁楼盖设计（楼板配筋）在楼板施工图中完成无梁楼盖配筋设计按有限元方式计算楼板，软件考虑了柱帽影响设置为考虑梁的弹性变形，由于梁高与板厚一致重叠，为避免造成无梁板计算刚度被放大，板有限元计算时忽略了梁的截面刚度按照平法标准图的柱上板带、跨中板带方式出图，柱上和跨中板带都包含贯通钢筋和非贯通钢筋，经济合理，填补了这项应用空白。8板有限元计算结果（X向和Y向弯矩）9X向和Y向弯矩（黄色为负弯矩区）各单元X向弯矩1011设计流程楼板施工图中设置了无梁楼盖菜单；用户用多边形框选需要按照无梁楼盖设计的范围；软件对梁高小于板厚的梁，自动划分柱上板带；按楼板有限元计算全层楼板；分区域给出弯矩配筋：1、柱帽或柱上板带相交区域，这部分受力最大；2、柱上板带区域；3、跨中板带区域；12柱上板带的贯通钢筋和非贯通钢筋13跨中板带的贯通钢筋和非贯通钢筋1415无梁楼盖配筋结果简图无梁楼盖板施工图按照平法标准图的柱上板带、跨中板带方式出图分为3个区域配筋：1、柱上板带，沿各跨贯通连续配筋，并在第一跨标注2、柱帽或柱上板带相交处，根据减去柱上板带的剩余部分计算面积配置，钢筋长度为柱上板带宽度3、跨中板带，这部分包括2种钢筋，（1）扣除柱上板带的剩余部分，用集中标注方式画图和修改，和普通房间板方式相同，（2）在柱上板带垂直布置的非贯通钢筋，用原位标注方式画图和修改
1617无梁楼盖配筋参数18柱上板带配筋19跨中板带配筋2021按照平法标准图的柱上板带、跨中板带方式出图加腋板设计22对加腋板按变厚度有限元板计算2324实例25实例26实例27实例应用中的常见问题柱帽尺寸太小——自动生成的柱上板带宽度太小——跨中板带上部钢筋太大；贯通钢筋的比例（各跨贯通钢筋占各跨最大钢筋的比例），避免贯通钢筋按照各跨最大计算钢筋配置的浪费现象；28现浇空心板设计当前难点问题之一排块布置方便、精细楼板有限元计算、自动化的施工图设计2930现浇空心板地下车库和楼板实例现浇空心板设计在建模的楼板布置菜单下设置现浇空心板的布置菜单在上部结构计算中嵌入现浇空心板的计算（以楼层为单元）YJK使用细分的弹性板有限元（壳元）模型计算现浇空心板，对板元按考虑了空心部分的折算刚度计算，然后对弹性板计算结果积分成肋梁的弯矩和剪力，再对肋梁进行配筋设计;因此对现浇空心板最终的计算结果是肋梁的内力和配筋。31323334在上部结构计算的设计计算部分中同时进行了现浇空心板的计算软件自动将箱体之间的肋转化成工形截面或者T型截面的肋梁35设计结果中同时输出现浇空心板肋梁计算结果36配筋文本中注明现浇空心板肋梁工字型或T形截面尺寸37在梁的平法施工图上可同时画出空心板肋梁配筋38施工图上标注暗梁、肋梁、柱帽、上下板面筋等梁端部分配筋放在实心区分布筋软件对主梁支座负筋的计算面积取自实心板区边缘截面，实心板区内多出来的计算面积，由实心板区上配置的附加分布面筋承担。39柱上的实心部位自动标注了横向的28C18@100和竖向的28C20@100布置柱帽时的计算对布置柱帽的楼板自动按照有限元法计算
板有限元计算时对于柱帽部分的单元可以考虑柱帽的实际厚度。由于柱帽是实心板，对这部分单元的刚度不作考虑空心板的折减。柱帽处肋梁的配筋给到柱帽边缘处和柱帽相交的肋梁，其配筋结果将只给到柱帽边缘处，不再给出柱帽内部的部分柱帽本身的配筋查看板有限元结果对于柱帽本身的配筋，可以在设计结果的等值线菜单下查看空心板内力和配筋的等值线4041实例42实例43实例44筒仓的建模和计算漏斗、仓顶盖、贮料荷载、仓间荷载不利布置、精细仓体结构有限元计算墙上面外梯形荷载的输入和计算从而适应筒仓、水池、地下坑道竖井等的设计46建模增加了墙上面外梯形荷载的输入
适应筒仓、水池、地下坑道竖井等的设计筒仓和承受水平堆载力后的位移49全楼模型建了8个标准层，中间煤仓部分建了5个层筒仓结构一般由仓上建筑物、仓壁、筒壁、漏斗、仓下建筑物等组成筒仓结构的建模按照分层建模的方式分层建模，即对仓下建筑、筒壁、仓体、仓上建筑等分层建模，最后全楼组装成筒仓结构；对仓体的仓壁采用圆弧墙或者直墙建模，对高大的深仓结构应分为几层建模，为的是准确计算筒仓侧壁的贮料荷载，一般每层层高控制在3-4米；对漏斗部分可以按照斜墙建模。软件提供漏斗的参数化建模方式，可通过几个参数快速生成各种形式的漏斗；贮料产生的荷载主要有三种，作用在仓壁上的水平压力和竖向摩擦力，作用于仓底或漏斗顶面单位面积上的竖向压力。这些荷载可当做活荷载输入。软件设置了“贮料荷载”菜单可以通过参数自动生成作用在仓壁和仓底的这三种荷载；50511层7层3-6层2层带漏斗漏斗用斜墙输入8层对漏斗可参数化快速布置软件在构件布置菜单下设置了“漏斗”菜单，可通过输入几个漏斗布置参数方便地布置漏斗5253各煤仓层按活荷载输入的墙上水平荷载54贮料荷载的参数输入方式荷载布置菜单下设置了“筒仓荷载”菜单，可以通过参数自动生成作用在仓壁上的两种荷载和仓底的均布面荷载；55计算简图5657计算简图配筋结果简图58仓体墙的配筋在配筋简图中，重点应查看仓体墙的内力和配筋计算结果，仓体墙由于承受面外荷载，软件将据此计算出墙的水平和竖向分布钢筋。同时在配筋结果文件中，可以看到墙在环向拉力和两个方向面外弯矩作用下求出的墙的水平和竖向分布钢筋。59可通过等值线图和云图表现墙体受力状态6061可通过等值线图和云图表现墙体受力状态62自定义荷载工况组合按活荷载输入仓1和仓2同时满仓自定义活荷1为仓1满，自定义活荷2为仓2满对活荷、仓1满、仓2满按照包络计算63考虑不同仓满载或者空仓的状况进行活荷载不利布置组合以3仓筒仓为例说明64使用自定义荷载工况组合考虑不同仓满载或者空仓的状况进行活荷载不利布置组合65自定义活荷1为仓1满自定义活荷2为仓2满自定义活荷3为仓3满自定义荷载工况组合选择全组合66煤仓受水平堆载力的位移动画67园仓的顶盖和圆形漏斗6869水池的建模和计算70上部结构与基础协同计算、地震动水荷载、地震动土荷载水池承受水压力的计算简图71某1500M3环保矩形蓄水池72蓄水池的建模和力学模型：无梁板、墙、筏板、带柱帽柱墩的柱7374突出板单元、墙单元的有限元分析75重点：无梁楼盖设计；墙的分布钢筋和裂缝控制设计；筏板设计有限元方式可计算出板对墙的面外弯矩76在板较厚时这种面外弯矩不应忽略。而传统的导荷方式不能考虑这种面外弯矩，会使得墙肢面外弯矩比实际情况偏小，不利于结构安全水池底板按筏板基础设计-可考虑墙的面外弯矩77某综合水泵房设计7879输入水池内对墙的水压力将第一层设置为地下室层，水土压力可自动施加在外墙上悬挂吊车用移动荷载输入80软件采用和吊车荷载类似的计算框图处理移动荷载81北京市政院水池基础部分上部结构和基础的协同计算是对原有的上部结构计算时底部只能按照固定端计算模式的突破82在上部结构计算参数中选择考虑基础结构8384北京市政院水池上部结构基础上部和基础协同计算85上部结构计算时可考虑基础模型操作步骤：1、上部结构建模、计算2、基础建模计算，并考虑上部结构刚度3、上部结构计算，选择读入基础模型，可使上部结构考虑基础和地基刚度变形的影响8687上部和基础协同计算模型上部结构基础88不考虑基础协同计算考虑基础协同计算基础变形的不均匀性考虑基础土共同后上部结构周期增大地震作用减少不动支座阵型动画弹性支座（考虑基础、桩土）阵型动画考虑基础土共同后上部结构恒活工况考虑支座位移差内力增加不动支座位移动画弹性支座（考虑基础、桩土）位移动画实际工程的应用及数据对比分析平筏基础对上部的影响上部基础一体化模型红色为土弹簧黄色为筏板计算时间增加有限基本周期增加10%内剪重比剪重比底层计算配筋比较-影响较大（支座位移）其他层配筋变化-很快影响变小其他层配筋变化-很快影响变小其他层配筋变化-很快影响变小其他层配筋变化-很快影响变小桩筏基础对上部影响的工程实例上部基础一体化模型红色为桩弹簧黄色为筏板时间对比周期对比剪重比剪重比首层配筋-影响较大（支座位移）其他层配筋-很快影响变小其他层配筋-很快影响变小其他层配筋-很快影响变小考虑基础变形对上部结构的影响计算耗时增加很少，操作简单功能实用；对上部结构计算结果的影响：周期增加，地震作用有増有减；考虑地基变形不均匀影响，竖向工况下底层部分构件内力增大，往上层这种影响很快变得很小；总结：为重大、复杂工程设计提供了新的分析手段，
能考虑地基对上部的不利影响；地上及地下贮水结构的抗震设计自身结构的地震力计算由振型分解反应谱法给出动水、动土压力由人工按相关公式计算求出，按照“自定义地震作用工况”输入在组合设置中设置常规地震作用计算与自定义地震作用工况为“叠加”关系，或“叠加+包络”关系116117118动水、动土压力按照自定义地震作用工况输入119地下建筑的抗震设计按照《抗规》14章设计；设置结构类型为“地下建筑”；自身结构的地震力计算由振型分解反应谱法给出；动土压力由人工按《抗规》14.2相关公式计算求出，并按照“自定义地震作用工况”输入；在组合设置中设置常规地震作用计算与自定义地震作用工况为“叠加”关系，或“叠加+包络”关系；120杆件的力学模型和设计模型的互相适应设计模型：柱、梁、墙、楼板力学模型：杆单元、壳单元121122123124125126127128129130131132133对剪力墙按梁配筋对整层高的转换层大梁也可以按剪力墙输入此时剪力墙的壳单元力学模型满足要求，但设计模型按一般墙，不满足要求在计算前处理的“特殊墙”定义下，可将墙设置为“梁配筋墙”，即将他们按照梁的模式配筋；134钢管混凝土叠合柱设计常用于轴压比不满足要求而不能采用更大的截面尺寸时柱截面定义中输入钢管内和钢管不同的混凝土强度等级135由截面中部钢管混凝土和钢管外钢筋混凝土叠合而成的柱136《钢管混凝土叠合柱设计规程》叠合柱中钢管混凝土承受的轴压力设计值：Ncc=NEccAcc（1+1.8Θ）/[EcoAco+EccAcc（1+1.8Θ）]叠合柱中钢管外混凝土承受的轴压力设计值：Nco=N-Ncc钢管外钢筋混凝土的轴压比限值：n=Nco/（fcoAco）137在修改构件材料强度菜单下定义叠合柱的钢管内、外不同的混凝土强度等级138上海市《建筑抗震设计规程》2013当轴压比不满足表6.3.6的规定而不能采用更大截面尺寸的柱时，。。。可采用钢管与混凝土双重组合柱轴压比按：
α=（N-N钢管混凝土）/AcfcN钢管混凝土——按钢管混凝土规范计算139钢管混凝土叠合柱主要优点钢管的约束作用使钢管内混凝土的抗压强度大幅度提高，且不会发生脆性破坏；管内、外混凝土强度差别越大，钢管混凝土的套箍指标越大，钢筋混凝土部分轴压比低、容易实现延性的大偏心受压状态；截面中部的钢管混凝土提高了柱的抗剪承载力，实现强剪弱弯；节点核心区抗剪能力强；抗火性能好140温度荷载计算改进1、经改进的壳元NQ6Star使墙和楼板单元的结果与Etabs、SAP2000核对结果一致；2、只在包含温度荷载的组合时才考虑温度荷载引起的构件拉力，不应在所有组合下都让温度荷载产生的拉力参与计算141温度荷载常使构件出现较大拉力142143计算前处理中的温度荷载定义144温度荷载下的位移动画注意：考虑温度荷载时应设置成弹性板，否则梁轴力特别大
石化设备框架设计145146自动计算空旷钢结构构件上的设备风荷载、地震作用以及设备重、充水重、操作介质重等及荷载组合147148石化设备的布置参数149建模中输入设备——立式设备石化设备的布置参数150建模中输入设备——卧式设备151自动生成作用在设备上的风荷载，以及设备的风荷载、地震作用计算模型152镂空框架的风荷载计算这种方式下软件对迎风方向上的每根构件按照它的截面尺寸计算风荷载，生成每根构件上的均布风荷载，不区分构件的前后遮挡关系153镂空框架的风荷载计算154预应力混凝土梁设计155预应力梁的设计流程在上部结构计算完成后进行预应力设计菜单放在上部结构计算最后一项用户交互指定需设置预应力的梁或连续梁构件，布置预应力钢筋的线型和面积逐根进行预应力梁的设计156157158159预应力线型定义和编辑160预应力根数可自动算，也可人工输单根预应力梁的设计按照连续梁或框架梁模型（用户选的局部模型）进行预应力的综合弯矩、次内力计算读取上部结构计算得出的这部分梁的各个荷载工况的的内力增加考虑预应力的因素重新组合配置梁的非预应力钢筋进行梁的裂缝、挠度等相关计算结果输出按单根梁进行161可以看出，梁预应力设计是接力建模和上部结构计算结果进行的，对于预应力梁来说，上部结构计算结果只是它的一个中间结果，它们最终的结果需要在预应力菜单中补充完成162163预应力筋计算结果结果输出按单根梁进行164预应力梁计算结果结果输出按单根梁进行165预应力梁计算结果钢结构设计166可处理STS所有的截面类型建模和计算包括钢结构设计内容建模和计算的截面类型包括STS所有的截面类型167168格构式组合截面定义实腹式组合截面定义169
各种型式的格构式组合截面柱170
工形和箱型变截面梁171
建模中的门式刚架快速输入按《钢规》作强支撑、弱支撑判断《钢规》5.3.3条：当支撑结构（支撑框架、剪力墙、电梯井等）的侧移刚度（产生单位侧倾角的水平力）Sb满足公式5.3.3-1的要求时为强支撑框架，计算长度系数µ按本规范无侧移框架柱的计算长度系数确定。Sb≥3（1.2∑Nbi-∑Noi）（5.3.3-1）
不满足公式5.3.3-1时，为弱支撑框架，框架柱的轴压杆稳定系数ψ按公式5.3.3-2计算173钢结构格构柱厂房钢框架和门式刚架174钢结构框架钢结构电厂厂房钢结构施工图按照大样加表格方式按照01SG519等国标图的方式；对节点大样作二级归并，并按二级编号方式：第一级为大样类型号，大样形式相同的归为同一种大样类型；第二级为该大样类型下的归并号，即对同类型节点下的多个要素（如螺栓、焊缝、节点板、截面尺寸等）都相同的归并于同一编号。施工图对同类型节点只出一个大样图，它包含的每个二级节点号的具体尺寸注写在表格中；表达清晰，出图量比传统软件大幅减少175176177178整层或全楼三维节点查看179随时用三维节点菜单查看节点构造180181182对在平面图上同时画出相关节点大样图183184185186187全节点大样详图画法188也可对用户选择的任意节点进行全节点的详细标注189也可对用户选择的任意节点进行全节点的详细标注190也可对用户选择的任意节点进行全节点的详细标注191对用户选择的任一榀框架自动完成立面详图和节点大样详图自定义荷载工况组合192多层工业厂房可考虑《抗规》附录H多层工业厂房抗震设计要求193结构体系中增加“竖向框排架”194《抗规》附录H多层工业厂房抗震设计要求H.1.6
竖向框排架厂房的地震作用调整和抗震验算，应符合下列规定：2竖向框排架结构与排架柱相连的顶层框架节点处，柱端组合的弯矩设计值应按第6.2.2条进行调整，其他顶层框架节点处的梁端、柱端弯矩设计值可不调整。3顶层框排架设置纵向柱间支撑时，与柱间支撑相连排架柱的下部框架柱，一、二级框架柱由地震引起的附加轴力应分别乘以调整系数1.5、1.2；计算轴压比时，附加轴力可不乘以调整系数。H.1.7竖向框排架厂房的基本抗震构造措施尚应符合下列要求：3竖向框排架结构顶层排架设置纵向柱间支撑时，与柱间支撑相连排架柱的下部框架柱，纵向钢筋配筋率、箍筋的配置应满足本规范6.3.7条中对于框支柱的要求；箍筋加密区取柱全高。4框架柱的剪跨比不大于1.5时，应符合些下列规定：1）箍筋应按提高一级抗震等级配置。。。。。。。195对于定义了竖向框排架的结构，软件自动执行1）对处于最上一层的所有柱的上节点，对其柱端组合的弯矩设计值按《抗规》第6.2.2条进行调整（墙柱弱梁调整）。2）对所有与柱间支撑相连的柱的下部框架柱，一、二级框架柱由地震引起的附加轴力应分别乘以调整系数1.5、1.2；计算轴压比时，附加轴力不乘以调整系数。3）对所有与柱间支撑相连的柱的下部框架柱，其纵向钢筋配筋率、箍筋的配置满足《抗规》6.3.7条中对于框支柱的要求；箍筋加密区取柱全高。4）框架柱的剪跨比不大于1.5时，对箍筋按提高一级抗震等级配置。196在特殊柱中定义中增加“贮仓支柱”定义197H.1.6竖向框排架厂房的地震作用调整和抗震验算，应符合下列规定1一、二、三、四级支承贮仓壁的框架柱，按本规范第6.2.2、6.2.3、6.2.5条调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值尚应乘以增大系数，增大系数不应小于1.1。。。。。。。H.1.7竖向框排架厂房的基本抗震构造措施尚应符合下列要求：1支承贮仓的框架柱轴压比不宜超过本规范表6.3.6中框架结构的规定数值减少0.05。2支承贮仓的框架柱纵向钢筋最小总配筋率应不小于本规范表6.3.7条中对角柱的要求。。。。。。。198对于用户定义了贮仓支柱的柱，软件自动执行1）一、二、三、四级支承贮仓壁的框架柱，按《抗规》第6.2.2、6.2.3、6.2.5条调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值乘以增大系数1.1；2）支承贮仓的框架柱轴压比按《抗规》表6.3.6中框架结构的规定数值减少0.05控制是否超限；3）支承贮仓的框架柱纵向钢筋最小总配筋率按照《抗规》表6.3.7条中对角柱的要求；199结构体系中增加“多层钢结构厂房”类型《抗规》附录H.2多层钢结构厂房H.2.8多层钢结构厂房的基本抗震构造措施，尚应符合下列规定：1框架柱的长细比不宜大于150；当轴压比大于0.2时，不宜大于125（1-0.8N/Af）√（235/fy）。2厂房框架柱、梁的板件宽厚比，应符合下列要求：1）单层部分和总高度不大于40m的多层部分，可按本规范第9.2节规定执行；2）多层部分总高度大于40m时，可按本规范第8.3节规定执行。4柱间支撑构件宜符合下列要求：1）多层框架部分的柱间支撑，宜与框架横梁组成X形或其他有利于抗震的形式，其长细比不宜大于150；2）支撑杆件的板件宽厚比应符合本规范第9.2节的要求。对于定义了多层钢结构厂房的结构，软件自动执行：200施工图设计功能的提升201202做得更好的平法施工图—操作简便、自动成图如增加了楼板和基础的平法施工图203楼板支座负钢筋的连续相同画法204楼板支座负钢筋的连续相同画法梁平法施工图205形文件标注文字图面效果大大改善206同时提供楼板钢筋的传统画法可将全层所有楼板都按照有限元算法计算设置了“有限元方法”选项，勾选此项程序将把全层的所有楼板板块都按照有限元算法计算。有限元算法是楼板的准确算法，由于本程序具有较强的有限元计算分析能力基础，对楼板也提供了这种算法。有限元算法计算时保持相邻楼板计算协调，因此能准确计算相邻板块不等跨、不同荷载、不同板厚的影响；还可考虑斜板等情况对楼板采用分块计算，速度快、容量不受限207208209有限元法计算后可给出板内力等值线图楼板施工图人工设置板顶钢筋厚度较大的楼板应配置双层钢筋，考虑温度影响的顶层屋面楼板也常需配置双层钢筋用户可对板顶钢筋进行贯通房间的设置，可按照构造配筋设置，此后软件在房间周边支座上配置的钢筋将只作补强的配置210211可将井字梁部分按照平法规则表示212柱截面注写图213标注避让，自动生成的施工图字符重叠处少214柱的列表注写方式柱的列表剖面画法216梁平法图作标注避让梁的挠度计算可以考虑相交梁相互约束的影响考虑有限元程序计算各节点处各工况的竖向位移；考虑相交梁相互约束后，不同方向的梁在节点处的位移是彼此协调的，得到的结果更为合理，基本不会出现一个方向梁挠度很小而另一方向挠度超限的情况。217梁的挠度计算可以考虑相交梁相互约束影响218以前算法的梁挠度新算法的梁挠度219剪力墙截面注写图设置了自动避让功能，字符重叠少220剪力墙列表注写图国家标准图集12G101-4新增的墙边缘构件的表示方法：平面整体法221222连续墙的自动标注223对所有墙梁进行定位标注对约束边缘
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