sap2000樓板荷載傳導(dǎo)方式驗證

1、<p>　　SAP2000樓板荷載傳導(dǎo)方式驗證</p><p>　　摘要：在混凝土結(jié)構(gòu)計算中，應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時，模型建立不合理分析結(jié)果一定不合理。因此，驗證有限元軟件是否按照我們所理解的形式進(jìn)行分析是一項重要的工作。本文基于SAP2000有限元軟件，與手算結(jié)果進(jìn)行對比分別驗證。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：SAP2000、雙向板、彎矩、驗證 </p>

2、<p>　　中圖分類號： TU225 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　SAP2000有限元軟件在進(jìn)行樓板荷載傳導(dǎo)時是否按照所學(xué)理論，即雙向板時按照三角形或梯形進(jìn)行荷載等效，單向板時按照梁長邊承受矩形荷載，短跨方向不承受面荷載（包括面恒載和活載）進(jìn)行等效計算的。從而判斷結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模的合理性、正確性

3、。 </p><p>　　算例內(nèi)容：混凝土框架結(jié)構(gòu)（一），一層混凝土框架結(jié)構(gòu)，跨度6m×6m，板厚160mm， </p><p>　　柱截面500cm×500cm，梁截面500cm×300cm，面活荷載10kN/m2，手算時樓板面荷載傳導(dǎo)按雙向板計算轉(zhuǎn)化到梁上?；炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)（二），一層混凝土框架結(jié)構(gòu)，跨度2m×8m,板厚160mm, 柱截面500c

4、m×500cm,梁截面500cm×300cm，面活荷載10kN/m2板計算，手算時樓板面荷載按矩形分別傳遞到長跨梁上計算。計算簡圖如圖1所示。在分別進(jìn)行分SAP2000建模計算梁端彎矩。并且與手算結(jié)果對比梁端和梁跨中彎矩是否相等或相近。從而驗證SAP2000模型分析時面荷載傳導(dǎo)的正確性。 </p><p>　　圖1單向板、雙向板荷載傳導(dǎo)簡圖 </p><p><b

5、>　　1結(jié)構(gòu)彎矩手算 </b></p><p>　　1.1雙向板梁彎矩計算： </p><p>　　統(tǒng)計面荷載（包括樓板自重）：10KN/m2+25 KN/m3×0.16m=14 kN/m2 </p><p>　　計算跨度：5.5m </p><p>　　三角形荷載:為計算跨度 </p><p&

6、gt;　　==30 kN/m </p><p><b>　　kN·m </b></p><p>　　經(jīng)過調(diào)幅修正兩端彎矩乘以0.8~0.9的條幅系數(shù)M=(60~68) kN·m </p><p>　　1.2 SAP2000建模計算梁彎矩 </p><p>　　建立單層SAP2000有限元模型。進(jìn)行分析

7、計算。圖2為工況1即樓板上作用10 kN/m2的面荷載分析后梁柱的彎矩圖；圖3 為工況2即將樓面上作用的10 kN/m2的面荷載按三角 </p><p>　　形傳遞由公式轉(zhuǎn)化為18.75 kN/m的均布線荷載作用在梁上分析產(chǎn)生的梁柱彎矩圖。 </p><p>　　圖2工況1梁柱彎矩圖圖3 工況2梁柱彎矩圖 </p><p>　　由圖2、3可知，兩種情況梁端產(chǎn)生的彎矩

8、值相差不大，具體對比結(jié)果如下表1所示： </p><p>　　表1 電算與手算梁端彎矩對比結(jié)果 </p><p>　　有表1 可知：工況2彎矩略小于工況1，但是結(jié)果接近相差不大?？梢宰C明當(dāng)結(jié)構(gòu)存在等跨度雙向板時且計算梁端彎矩時，SAP2000面荷載的傳導(dǎo)模式按照三角形荷載轉(zhuǎn)化成均布荷載作用在梁上進(jìn)行等效計算的。并且，電算結(jié)果與調(diào)幅后手算結(jié)果接近可以認(rèn)為SAP2000在計算梁端彎矩時已經(jīng)考慮

9、了調(diào)幅作用，可以正常使用。 </p><p><b>　　2 單向板計算 </b></p><p>　　2.1單向板梁彎矩手算 </p><p>　　長跨方向面荷載（包括樓板自重）轉(zhuǎn)化到梁上為均布荷載： </p><p>　　統(tǒng)計面荷載（包括樓板自重）：10kN/m2+25 kN/m3×0.16m=14 kN/

10、m2 </p><p>　　kN/m kN·m </p><p>　　經(jīng)過調(diào)幅修正梁端彎矩乘以0.8~0.9 的條幅系數(shù)M=（66.56~74.88）kN·m </p><p>　　2.2 SAP2000建模計算梁彎矩 </p><p>　　建立單層SAP2000有限元模型。進(jìn)行分析計算。圖4為工況1即樓板上作用10 kN

11、/m2的面荷載分析后梁柱的彎矩圖；圖5 為工況2即將樓面上作用的10 kN/m2的面荷載按矩形荷載傳遞轉(zhuǎn)化為10 kN/m的均布線荷載作用在長跨梁上分析產(chǎn)生的梁柱彎矩圖。工況3雖然是單向板但是按照雙向板傳導(dǎo)荷載，即長跨梁上作用梯形荷載的等效值，端跨梁上作用三角形何在的等效值，電算長跨梁梁端彎矩值。等效荷載計算值如下： </p><p>　　梯形荷載：===9.67 kN/m2 </p><p&

12、gt;　　三角形荷載： ==6.25 kN/m2 </p><p>　　經(jīng)SAP2000計算三種工況彎矩圖如下： </p><p>　　圖4 工況1梁柱彎矩圖圖5工況2梁柱彎矩圖 </p><p>　　圖6工況3梁柱彎矩圖 </p><p>　　由圖4、5、6可知，兩種情況梁端產(chǎn)生的彎矩值相差不大，具體對比結(jié)果如下表2所示： </p&g

13、t;<p>　　表2 電算與手算彎矩對比結(jié)果 </p><p>　　由表2 可知：工況2彎矩略大于工況1，工況3的彎矩略大于工況1，但是結(jié)果接近相差不大。可以證明當(dāng)結(jié)構(gòu)為單向板時,兩種荷載傳導(dǎo)方式計算結(jié)果均可應(yīng)用，并且，與手算結(jié)果接近可以正常使用。但是在多層結(jié)構(gòu)中那種荷載傳導(dǎo)方式更為合理還要繼續(xù)研究。 </p><p>　　3 梁跨中彎矩比較 </p><

14、p>　　手算求得雙向板、單向板跨中彎矩與電算結(jié)果進(jìn)行對比如下表3所示： </p><p>　　表3手算與電算梁跨中彎矩對比 </p><p>　　由表3可知，雙向板電算，跨中彎矩均大于彎矩調(diào)幅后的手算結(jié)果而且雙向板工況1偏大較多，單向板電算結(jié)果與手算相差不多比較精確。所以，對于單層框架結(jié)構(gòu)的單向板雙向板，SAP2000在計算存在單向板的結(jié)構(gòu)時，梁跨中彎矩與手算理論更為貼近。對于多層結(jié)

15、構(gòu)是否滿足此結(jié)果還要繼續(xù)研究。 </p><p><b>　　4結(jié)論 </b></p><p>　　經(jīng)過對比SAP2000與手算梁端彎矩和跨中彎矩可知，在計算雙向板和單向板梁端彎矩上SAP2000與手算理論結(jié)果相近，而且可以認(rèn)為SAP2000按照強(qiáng)柱弱梁的原則對梁端彎矩進(jìn)行了一定的調(diào)幅修正，結(jié)果比較合理，因此其能夠正確模擬結(jié)構(gòu)梁端彎矩分析結(jié)果。但是在梁的跨中彎矩計算時

16、雙向板計算與手算結(jié)果相差較大，單向板計算跨中彎矩計算比較接近。計算結(jié)果的合理性有待繼續(xù)研究。因此，在進(jìn)行配筋結(jié)果分析時，建議SAP2000結(jié)構(gòu)的配筋由其他軟件如PKPM計算確定，不建議利用SAP2000進(jìn)行配筋計算。但是，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行其他方面的分析如推覆分析時，可以使用梁端彎矩值進(jìn)行必要的對比，并具有一定的合理性。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>&l

17、t;p>　　[1] 中華人民共和國建設(shè)部.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2010)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010. </p><p>　　[2] 中華人民共和國建設(shè)部.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2012)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012. </p><p>　　[3] 閆冬. SAP2000結(jié)構(gòu)工程分析及實例詳解[M].中國建筑工業(yè)出版社，2009