框架结构建模
利用PKPM进行多层框架结构设计的主要步骤
一、执行PMCAD主菜单1，输入结构的整体模型
（一）根据建筑平、立、剖面图输入轴线
1、结构标准层“轴线输入”
1）结构图中尺寸是指中心线尺寸，而非建筑平面图中的外轮廓尺寸
2）根据上一层建筑平面的布置，在本层结构平面图中适当增设次梁
3）只有楼层板、梁、柱等构件布置完全一样（位置、截面、材料），并且层高相同时，才能归并为一个结构标准层
2、“网格生成”——轴线命名
（二）估算（主、次）梁、板、柱等构件截面尺寸，并进行“构件定义”
1、梁
1）抗震规范第6.3.6条规定：b≥200
2）主梁：h = (1/8～1/12) l ，b＝(1/3～1/2)h
3）次梁：h = (1/12～1/16) l ，b＝(1/3～1/2)h
2、框架柱：
1）抗震规范第6.3.1条规定：矩形柱bc、hc≥300，圆形柱d≥350
2）控制柱的轴压比
——柱的轴压比限值，抗震等级为一到四级时，分别为0.7～1.0
——柱轴力放大系数，考虑柱受弯曲影响，＝1.2～1.4
——楼面竖向荷载单位面积的折算值，＝13～15kN/m2
——柱计算截面以上的楼层数
——柱的负荷面积
3、板
楼板厚：h = l /40 ～l /45 (单向板) 且h≥60mm
h = l /50 ～l /45 (双向板) 且h≥80mm
（三）选择各标准层进行梁、柱构件布置，“楼层定义”
1、构件布置，柱只能布置在节点上，主梁只能布置在轴线上。
2、偏心，主要考虑外轮廓平齐。
3、本层修改，删除不需要的梁、柱等。
4、本层信息，给出本标准层板厚、材料等级、层高。
5、截面显示，查看本标准层梁、柱构件的布置及截面尺寸、偏心是否正确。
6、换标准层，进行下一标准层的构件布置，尽量用复制网格，以保证上下层节点对齐。
（四）定义各层楼、屋面恒、活荷载，“荷载定义”
1、荷载标准层，是指上下相邻且荷载布置完全相同的层。
2、此处定义的荷载是指楼、屋面统一的恒、活荷载，个别房间荷载不同的留在PM主菜单3局部修改
（五）根据建筑方案，将各结构标准层和荷载标准层进行组装，形成结构整体模型，“楼层组装”
1、楼层的组装就遵循自下而上的原则。
2、楼层组装完成后整个结构的层数必然等于几何层数。
3、确定“设计参数”，总信息、地震信息、风荷载信息等。
二、执行PMCAD主菜单2，布置次梁楼板
1、此处次梁是指未在主菜单1布置过的次梁，对于已将其当作主梁在主菜单1布置过的梁，
不得重复布置。
2、对楼梯间进行全房间开洞，“楼板开洞”
3、对个别房间板厚发生变化的，按照设计实际作局部修改，“修改板厚”
4、对有悬挑板的梁上布置悬挑板，“设悬挑板”
5、第1层布置好后，下一层的布置尽量利用“拷贝前层”避免重复工作，拷贝前层时可根据实际情况需要，决定是否拷贝前层的楼板开洞、修改板厚、设悬挑板、次梁布置等信息。
三、执行PMCAD主菜单3，输入荷载信息
1、“楼面荷载”对个别房间进行楼面荷载修改，如：板厚有变化的房间的楼面恒载、厕所的楼面恒载及门厅、走道、楼梯间的楼面活荷载等。
2、“梁间荷载”对梁承受的非板传来的荷载（如填充墙等）进行输入，注意，对梁承受填充墙荷载的需考虑窗洞、楼梯间全房间开洞的须根据实际情况计算梯段传至楼层梯梁的均布恒（活）载、梯段及休息平台经平台梯梁（、梯柱）传至下层框架梁的集中恒（活）载
3、“节点荷载”梯段及休息平台经平台梯梁（、梯柱）传至框架柱的集中恒（活）载
4、程序能对梁的自重、板的导荷进行自动计算，这些荷载都不能在此处重复计算，荷载的输入是指程序不能计算和导算的外加荷载，一定要根据实际情况进行计算输入，不得多输，更不能漏掉荷载。切记，楼梯间的荷载往往容易漏掉！
5、第1层布置好后，下一层的布置尽量利用“层间拷贝”避免重复工作，可根据实际情况选择前面已经布置好的任意一层作荷载拷贝，还可根据实际情况选择是否拷贝楼面荷载、梁间荷载、节点荷载等信息。
四、执行PMCAD主菜单C ，平面荷载显示校核
1、显示各层输入的楼面荷载、梁间荷载、节点荷载，以供校核
2、如要保留各荷载文件，必须为每个文件另取文件名，“指定图名”
3、荷载文件格式为*.T，可用主菜单9“图形编辑、打印及转换”打开文件，或转换为DWG 文件用CAD打开。
五、执行TAT-8主菜单1，接PM生成TAT数据
1、一般选择“生成荷载文件”，否则，没有TAT荷载；
2、一般选择“考虑风荷载”，否则，荷载组合中没有风荷载；
3、一般选择“不保留”以前的TAT计算参数，特别是当在PMCAD中对结构模型作过改变时（如增删构件等），必须对TAT参数重新定义，以避免PM与TAT矛盾；
4、在执行本菜单以前，必须执行过PMCAD主菜单1、2、3，且在当前工作目录中存在PMCAD 主菜单2生成的文件TATDA1.PM和LAYDATN.PM，以及PMCAD主菜单3生成的荷载文件DAT*.PM。
5、执行完本菜单后，将生成TAT计算格式的几何数据文件DATA.TAT和荷载数据文件LOAD.TAT。
六、执行TAT-8主菜单2，数据检查和图形检查
1、执行“1.数据检查”检查几何文件DATA.TAT和荷载文件LOAD.TAT。如果有错误或警告信息，屏幕会有提示，此时应进入“9.文本文件查看”打开出错信息文件TAT-C.ERR查看产生错误的原因，并作出相应修改。然后依次执行PM主菜单1、
2、3，并重新进行数据检查，直到没有错误提示为止。
2、执行“3.参数修正”对TAT计算参数进行定义，除根据结构的实际情况选择外，几个重要参数按如下原则选取：
1）总信息：
结构类型，按实际选取；
结构材料及特征，按实际选取；
地震力计算信息，一般选“计算水平地震”；
竖向力计算信息，一般选“模拟施工加载1”；
砼柱长度系数，一般多层房屋梁柱为刚接的框架结构，选择“不打勾”，即按第7.3.11-2条规定，底层柱取1.0，上层柱取1.25；
是否考虑P-Δ效应，一般多层房屋可选不考虑；
是否考虑梁柱重叠的影响，一般可选不考虑；
2）地震信息：
是否考虑扭转耦连，一般需要考虑，对称的结构，可以选择不考虑；
计算振型个数，当地震力计算采用算法1（侧刚计算法），不考虑耦连的振型数不大于结构的层数，考虑耦连的振型数不大于3倍的层数；当地震力计算采用算法2（总刚计算法），振型数一般大于12；
周期折减系数，视填充墙的多少取0.7～1.0，填充墙越多，取值越小；
结构的阻尼比，仅对钢结构、混合结构需要相应地减小，钢结构取0.02，混合结构取0.03；
5％的偶然偏心，对高层应考虑由质量偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用；
楼层最小地震剪力系数，选择“打勾”，程序取规范值为默认值；
3）调整信息
0.2Q0，对高层框架剪力墙结构中框架部分地震剪力的调整；
梁刚度放大系数，考虑楼板对梁刚度的影响，中梁取1～2，连梁取1～1.5；
梁端负弯矩调幅系数，取0.7～1对主梁进行负弯矩折减，正弯矩相应增大，一般取0.85；
梁弯矩放大系数，考虑活荷载最不利布置时取1.0，不考虑活荷载最不利布置时常取1.2；
梁扭转折减系数，考虑楼板对梁的扭转效应的影响，当结构没有楼板或有弧梁时，应取1；
4）材料信息
砼容重，考虑抹灰等影响，取26～28；
梁箍筋间距，应填入加密区的间距，并满足规范要求；
柱箍筋间距，应填入加密区的间距，并满足规范要求；
5）设计信息
柱墙活荷载折减，一般选“按规范折减”；
梁、柱配筋保护层厚度，满足规范要求；
6）风荷载信息
是否重算风荷载，如在TAT中定义了多塔、弹性节点等，应选择“重新计算”。
其他参数按实际或取默认值。
3、执行“6.检查和绘各层几何平面图FP*.T”，生成各层结构构件几何平面图。
4、执行“9.文本文件查看”，数检报告TAT-C.OUT。
七、执行TAT-8主菜单3，结构内力和配筋计算
1、“质量、质心坐标和刚度计算”，一般选择“打勾”，生成计算书文件TAT-M.OUT。
2、“结构周期、地震力计算”，一般选择“打勾”，算法一般采用“侧刚”，但空旷结构由于没有楼板，不能采用刚性楼板定义，必须用“总刚”模型。总刚模型一定是耦连的，振型数大于等于6。
3、“结构位移计算和输出”，一般选择“打勾”，输出一般选择“简化”。
周期、位移计算完成后，生成楼层位移文件，TAT-4.OUT。
4、“梁活荷载不利布置计算”，一般选择“打勾”。
5、“基础上刚度计算”，在基础计算时是否考虑上、下部结构协同工作，只有在用JCCAD时，才可以实现。
6、“构件内力标准值计算”，一般选择“打勾”。
7、“配筋及验算”，一般选择“打勾”。
8、“12层以下框架薄弱层计算”，对7～9度纯框架结构，应该选择“打勾”，进行罕遇地震作用下薄弱层的抗震变形验算。
八、执行TAT-8主菜单5，分析结果图形和文本显示
1、执行“3 绘各层柱、梁、墙配筋验算图PJ*.T”，查看和输出结构各层柱、梁、墙的配筋简图，红字表示超筋。
2、进入“9 文本文件查看”打开“超配筋信息文件GCPJ.OUT”，查看是否有超限，及什么原因引起超限：
1）对钢筋砼柱，有以下3种超限提示：
**（NUc）N，Uc＝N/Ac/fc，表示轴压比超限；
** Rs > Rsmax，表示柱配筋率超限；
**（NVx）Vx，Vx > Fvx=Ax*fc*B*H0，表示柱抗剪截面不够；
**（NVy）Vy，Vy > Fvy=Ay*fc*B*H0，表示柱抗剪截面不够；
2）对钢筋砼梁，有以下4种超限提示：
**（Ns）X > 0.25H0，表示梁受压区高度超限；
**（Ns）Rs > Rsmax，表示梁主筋配筋率超限；
**（NTv）V，V > Fv=Av*fc*B*H0，表示梁抗剪截面不够；
**（NTv）V，T，V/(BH0)+T/Wt >0.25fc，表示梁剪扭截面不够；
3、针对具体情况，返回PM主菜单1进行构件截面的修改，重复上面的步骤，直至不出现超限信息。
4、执行“6 梁挠度、柱节点验算和墙边缘构件图PD*.T”，查看和输出梁的挠度图，红字表示超限。
5、如要作基础设计，执行“7 汇底层柱墙最大组合内力图DCNL*.T”
6、执行“9 文本文件查看”，主要有：
1）TAT-M.OUT，结构控制参数、各层质量和质心坐标、各层风荷载输出文件
2）TAT-4.OUT，楼层位移文件
3）GCPJ.OUT，各层构件超配筋信息输出文件
九、执行TAT-8主菜单6，梁归并（全楼归并）
1、输入归并层数。
2、输入适当的归并系数，一般取0.2～0.3。
3、生成各层梁归并图，LGB-*.T。
十、执行TAT-8主菜单A，梁平面图画法
1、输入需要画的层号。
2、选择“重新生成配筋”。
3、执行“修改参数”，选择合适的“施工图纸规格”，“是否根据允许裂缝宽度自动选筋”选择“打勾”。
4、执行“继续”，查看“挠度图”、“裂缝图”，并执行“次梁加筋”，计算并布置次梁处附加筋。
5、对图面做相应调整，“存图退出”，生成该层梁平面施工图PL*.T。
6、其他层梁平面施工图依次重复上述步骤。
十一、执行TAT-8主菜单C，柱归并（全楼归并）
1、输入适当的归并系数，一般取0.2。
2、生成各层梁归并图，ZGB-*.T。
十二、执行TAT-8主菜单E，接PK绘制柱施工图->平面图柱大样画法
1、选择“重新选筋”。
2、选择合适的“图纸号”，“结构平面图绘图比例”、“柱剖面大样绘图比例”。
3、执行“4 绘制施工图”，“选择楼层”进行各层柱平面施工图ZPM*.T的绘制。
十三、执行PMCAD主菜单5，画结构平面图
首先确定要画的楼层号
1、选择“1修改楼板配筋参数”，对各项参数进行确认和修改。
支座受力钢筋最小直径：8
板分布钢筋的最大间距：250
双向板计算方法：弹性算法
边缘梁支座算法：梁截面刚度相对楼板较大时“按固端计算”，否则“按简支计算”
有错层楼板算法：错层较大时“按简支计算”，错层较小时“按固端计算”
是否根据裂缝宽度自动选筋：选择“打勾”，允许裂缝宽度取默认0.3mm
使用矩形连续板跨中弯矩算法：选择“打勾”
钢筋级别：全部选用一级钢
钢筋放大系数：取默认值
钢筋强度设计值：取默认值
钢筋级配表：根据工程情况增（删）级配表，给出合适的钢筋级配。
2、选择“2修改边界条件”，先显示边界条件，再按照工程实际情况，对楼板边界条件逐个进行调整。
主要是不符合在楼板配筋参数中定义的边缘梁支座算法的地方，要在此修改边界条件。
3、执行“4 画平面图参数修改”，确定合适的图纸号、比例尺。
“板钢筋要编号”：此项控制楼板钢筋标注方式。选择“打勾”，相同的钢筋编同一个号，只在其中的一根上标注钢筋级配及尺寸；选择“不打勾”，图上的每根钢筋均要标注钢筋的级配及尺寸。
本工程要求不画钢筋表，板钢筋均不编号，钢筋不用简化标注，柱“涂黑”，梁线选择“虚线”。
4、执行“0 继续”，查看楼板计算结果图形。
1）执行“2 现浇板计算配筋图”，生成板计算配筋图BAS*.T。
2）执行“6 现浇板裂缝宽度图”，查看有否裂缝宽度超限。满足，则进行下一步绘施工图；否则，应选择“返回PM主菜单”修改板厚，按上述步骤重新计算。
5、执行“0 进入绘图”，绘制楼板施工图PM*.T。
1）执行“画板钢筋”，选择“自动布筋”。此时可有2种选择：“按楼板归并结果配筋”，则只在样板间内布筋，其余与之编号一样的房间均采用相同配筋；若不归并，则每个房间的配筋均按实际配筋在图上表达。
选择“通长配筋”->“板底配筋”，对相邻几个配筋相同的连续房间实现板底贯通配筋，即钢筋不在中间支座断开并锚固。
选择“改板钢筋”->“移动钢筋”，对钢筋标注位置重叠的钢筋作适当调整，保证图面清晰。
2）执行“标注轴线”，选择“自动标注”，标注轴线并命名。
3）执行“存图退出”，“插入图框”
6、依次键入其他要画的楼层号，重复上述步骤。
十四、执行PMCAD主菜单9，图形编辑、打印及转换
1、执行“图形拼接”，将多个*.T文件合并成一个文件以方便对比查看，如可将输入的各层楼（屋）面恒（活）荷载、梁间荷载、节点荷载等拼接形成一个荷载文件，各层结构构件几何平面图FP*.T拼接形成一个构件布置文件，各层柱、梁配筋验算图PJ*.T拼接形成一个文件，各层梁平面施工图PL*.T拼接形成一个文件，各层柱平面施工图ZPM*.T拼接形成一个文件，各层楼板施工图PM*.T拼接形成一个文件，等。
4、2、执行“T转DWG”，将T格式的文件转换为DWG格式的文件，以便在AutoCAD中对各文件作进一步地编辑、修改、打印
利用PK计算原教学楼算例中某一榀框架的主要步骤
一、执行PMCAD主菜单4，形成PK文件
7、选择“1框架生成”，否则，没有TAT荷载；
8、单击“风荷载”项的“×”形标记，在随之弹出的“风荷载信息”中将“风荷载计算标志”改为“1”，即计算风荷载，检查其他项无误后“确定”退出；
9、程序自动计算“风荷载体形系数”，若正确，则回车，“风荷载”项的“×”形标记将变为“√”；
10、在屏幕右侧键入“要输出框架的名称”，如pk-3
5、输入“要计算框架的轴线号”，如3；
6、程序自动计算“各层迎风面宽度”，若正确，则回车；
7、选择“0结束”，程序将生成一个接力PK建模的特定格式的数据文件，文件即上面第4步给出的输出框架名，pk-3。
二、执行PK主菜单1，PK数据交互输入和数检
5、选择“打开已有数据文件”，单击“文件类型”下拉框，选择“空间建模形成的平面框
架文件（pk-*）”，找到前面生成的框架数据文件pk-3，打开。
6、单击“参数输入”对PK计算参数进行修改或确认：
1）总信息参数：
自重自动计算IA，选“算柱和梁”；
其他各项按实际情况或规范要求确定。
2）地震计算参数：
地震力计算方式IS，选“振型分解法”；
其他同TAT中地震参数的确定。
3）结构类型
按实际选择，框架；
4）分项及组合系数
各项取缺省值；
5）补充参数
剪力墙结构或有吊车时需要输入；
7、单击“计算简图”，首先生成框架立面图（KLM.T），检查无误，单击“正确”；然后生成恒载图（D-L.T），检查无误，单击“正确”；接着生成活载图（L-L.T），检查无误，单击“正确”；接着生成左风载图（L-W.T），检查无误，单击“正确”；最后生成右风载图（R-W.T），检查无误，单击“正确”；。
8、单击“退出程序”，退出主菜单1，完成PK计算模型的输入，程序生成PK内力计算所需的数据文件PK-3.SJ和PK0.PK。
三、执行PK主菜单2，框、排架结构计算
1、输入“计算结果文件名”，如PK-3.OUT，生成计算书文件（包含前面模型输入中所有的参数定义、结构几何数据及荷载信息）。若此处不指定文件名，则对所有工程取缺省文件名PK11.OUT。
2、选择“1显示计算结果文件”，可打开计算书文件PK-3.OUT或PK11.OUT（未指定计算结
果文件名时），查看参数定义、结构几何数据及荷载信息等。
3、依次选择“2弯矩包络图”——“B右地震弯矩图”，分别生成弯矩包络图M.T、配筋包络图AS.T、轴力包络图N.T、剪力包络图Q.T、恒载内力图（D-M.T，D-N.T，D-V.T）、活载内力图（L-M.T，L-N.T，L-V.T）、左风载弯矩图WL.T、右风载弯矩图WR.T、左地震弯矩图EL.T、右地震弯矩图ER.T。
4、选择“D图形拼接”，从计算简图、计算结果图中选择需要的拼接成一个图形文件，文件名为PK1.T。
5、最后，选择“0退出”。
四、执行PK主菜单3，框架绘图
1、执行“1 人机交互方式建立绘图数据文件”，输入绘图参数：
框架顶角处配筋方式，选择“梁筋伸入柱”；
柱钢筋搭接或连接方式，一般选“一次搭接”，当柱筋直径超过25时应选择“机械连接或对接焊接”；
梁支座连续梁端部箍筋，选择“加密”；
柱箍筋形式，选择“井字箍”；
是否根据允许裂缝宽度自动选筋，选择“打勾”；
其他未作说明的参数，根据实际需要确定或取程序缺省值。
2、输入“框架绘图数据文件名”，如PK-3，该文件名即为下面要绘制的框架施工图文件名，全名为PK-3.T：
依次选择“1改柱纵向钢筋”——“4改梁柱箍筋”，查看梁柱配筋；
选择“7框架梁的裂缝宽度计算”，查看梁的裂缝宽度是否满足规范要求；
选择“D钢筋砼梁的挠度计算”，查看梁的挠度是否满足规范要求；
最后，选择“0继续”。
3、是否将相同的层归并，选择“归并”；
最后需提交的文件为：
计算书文件：PK-3.OUT或PK11.OUT（未指定计算结果文件名时）计算简图及内力结果图：PK1.T及PK1.DWG（由PK1.T转换）
框架施工图：PK-3.T及PK-3. DWG（由PK-3.T转换）
abaqus复合材料
复合材料不只是几种材料的混合物。它具有普通材料所没有的一些特性。它在潮湿和高温环境，冲击，电化学腐蚀，雷电和电磁屏蔽环境中具有与普通材料不同的特性。 复合材料的结构形式包括层压板，三明治结构，微模型，编织预成型件等。 复合材料的结构和材料具有同一性，并且可以在结构形成时同时确定材料分布。它的性能与制造过程密切相关，但是制造过程很复杂。由于复合结构不同层的材料特性不同，复合结构在复杂载荷作用下的破坏模式和破坏准则是多种多样的。 在ABAQUS中，复合材料的分析方法如下 1，造型 它的结构形式决定了它的建模方法，并且可以使用基于连续体的壳单元和常规壳单元。复合材料被广泛使用，但是复合材料的建模是一个困难。铺设复杂的结构光需要一个月 2，材料
使用薄片类型（层材料）建立材料参数。材料参数可以工程参数的形式给出，或者材料强度数据可以通过子选项给出。这种材料仅使用平面应力问题。 ABAQUS可以通过两种方式定义层压板：复合截面定义和复合层压板定义 复合截面定义对每个区域使用相同的图层属性。这样，我们只需要建立壳体组合即可将截面属性分配给二维（在网格中定义的常规壳体元素）或三维（三维的大小应与壳体中给定的厚度一致）。基于网格中定义的连续体的壳单元） ABAQUS复合材料分析方法介绍 复合叠加定义是由复合布局管理器定义的，它主要用于在模型的不同区域中构造不同的层。因此，应在定义之前对区域进行划分，并且应将不同的层分配给不同的区域。可以根据常规外壳的元素和属性进行定义。 传统的壳单元定义了每个层的厚度，并将其分配给二维模型。应该给基于连续体的壳单元或实体单元提供3D模型（厚度是相对于单元长度的系数，因此厚度方向可以分为一层单元）。
abaqus复合材料薄壁圆筒建模流程
1,建立模型Part Module :类型三维，solid，旋转；按尺寸绘图，done,设置旋转角此处为360度。 2,建立参考面，将圆筒分成两半 3，Assembly Module :类型Independent 分区partition截面 4，Mesh module : 点击remove空二，选择cells消隐分区 X Select entities to remove: Cells Undo 撒种子时，需要分几层就在边缘上撒多少个种子，在每条边上尽量都撒相同数量的种子, 生成结构网格，生成的网格才比较规整。 （注意，此处的mesh,对象为assembly，而不是part） 生成网格后，Mesh: Create Mesh Part Module I- Mesh * Model：j Model-1 abject: * Awembly Part「 4,Job Module : Create Job,例如job-007-01，运行生成job-007-01.inp 文件，保存成007-01.cae 文件。 5,File: New打开新窗口
6,File: Import : Model 选择job-007-01.inp 打开 7,Mesh Module: Tools: Surface manager: create: by angle 定义surface 集合 Tools: Set manager: create: Element: by angle 定义Element 集合 用以下三个命令操作，选择恰当的面。 丄i Select the Entity Closest to the Screen, ---- Select From Exterior En tities '包i 一 J Select From Interior Entities （左键点击第二个图标不放拖出即可） 注：定义Element集合时，可以从外到内，定以一层后，在display中--- -:把定义的那层remove掉再定义下面一层。 8,Mesh: Edit :Mesh : Mesh Offset （create solid layers）: Surfaces （选择相应的面）：Total thickness定义厚度，生成cohesive单元，把其之前定义的几层surface，都生成cohesive单丿元。 9，Mesh: Element type :对cohesive 单元，Family 选择Cohesive，对其他单元，Family 选择3D Stress；对于静态运算，Element Library选择Standard,对于动态（显式）运算，Element Library 选择Explicit。 10，Property: Create Material: jiti （材料名字）：Mechanical : Elastic: Type: Isotropic =tdrt Matetial 邑 M＜）terial-jiti Description; NLrnnb?r of field v-arid4）l?:0 ' Moduli tme scale [forvi&ctwlKlicrty^ Long-term No compr-eision 3 Nc Datia Voungi'i P鈕1刖n1* 1 4D0C Create Material: xianwei （材料名字）：Mechanical : Elastic : Type : Isotropic
(沈阳建筑大学学报(自然科学版))不同时期建造的混凝土框架结构建筑物抗震能力评估
2010年3月第26卷第2期 沈阳建筑大学学报(自然科学版) Journal of Shenyang J ianzhu U niversity (N atural Science ) M ar . 2010 V ol.26,N o.2 收稿日期:2009-10-26 基金项目:十一五国家科技支撑计划项目(2006BA1006B01-5);住房和城乡建设部基金项目(2008-k3-7);沈阳 建筑大学省级重点实验室开放基金项目(JG -200911) 作者简介:张延年(1976—),男,副教授,博士后,主要从事防震减灾和结构检测与加固研究. 文章编号:1671-2021(2010)02-0261-07 不同时期建造的混凝土框架结构 建筑物抗震能力评估 张延年1 ,邢 然1 ,武 迪 2 (11沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168;21山东建固特种工程有限公司,山东济南250100) 摘 要:目的研究依据不同时期《建筑抗震设计规范》建造的混凝土框架结构建筑物抗震能力的差异.方法基于Pushover 分析方法,建立依据不同的《建筑抗震设计规范》建造混凝土框架 结构三维分析模型,采用S AP2000软件对结构进行分析,根据能力谱法,将Pushover 曲线转换为能力谱曲线,将规范中的设计反应谱转换得到弹塑性需求谱,通过能力谱和需求谱的叠加,求出结构的性能点,进而得到结构的顶点位移及塑性铰分布、层间位移角和楼层位移,从而得到框架结构的抗震能力.结果通过一个5层混凝土框架结构教学楼的抗震能力分析,分别得到依据我国1974年、1989年和2001年《建筑抗震设计规范》建造的建筑物能力谱曲线和达到性能点时的塑性铰发展过程.结论依据不同的《建筑抗震设计规范》建造的建筑物抗震能力差异明显,建议在抗震能力评估时,应给予充分考虑. 关键词:既有建筑;混凝土框架结构;抗震能力评估;静力弹塑性分析中图分类号:TU 435 文献标志码:A 地震灾害具有突发性和毁灭性,严重威胁着 人类生命、财产的安全[1] .我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一,近100年来因地震死亡的人数超过全球的一半,经济损失十分巨大[2] .2008年5月12日在汶川发生M 810级地震,造成了重大的人员伤亡和经济损失.谢礼立院士指出汶川地震的最重要的教训是没有将土木工 程防灾放在预防工作之首[3] .地震中建筑物的大量破坏与倒塌,是造成地震灾害的直接原因[4] ,经济损失和人员伤亡都取决于建筑物的震害情况,因此提高建筑物的抗震能力是减轻震害最有效的措施. 在我国,建筑结构抗震能力的评估方法主要分为两大类:确定性评估方法和非确定性评估方法.目前,确定性评估方法被广泛使用.确定性评 估方法大致可以归纳为以下几类[5-8] :①经验评估法、②振动测量评估法、③规范校核法、④能量 法、⑤简化的弹塑性分析评估方法、⑥以地震影响 系数为指标的反应谱法.在国外主要有简化非线 性分析方法[9] 和以一个抗震指标作为抗震能力 评估的方法[10] 等. 由于建筑物新、旧时间间隔长,依据不同时期的《建筑抗震设计规范》建造的建筑物的抗震能力差异明显,大量建筑物抗震能力差,急需进行抗震能力评估与加固改造.笔者建立了依据不同时期《建筑抗震设计规范》建造建筑物的抗震能力评估模型,能够更真实地反映建筑物的动态抗震能力,并能对其在未来地震中的破坏程度进行预测,明确抗震薄弱环节,对减少地震灾害损失有一定的科学意义. 1 抗震能力评估模型建立 111 分析模型建立 采用SA P 2000软件中的Pushover 分析方法
柱子尺寸初步确定方法-毕业设计
一．框架结构是多次超静定结构,只有确定了构件截面尺寸后才能进行精确的分析计算。 框架柱截面怎么估算： 框架柱截面的高与宽一般可取（1/10~1/15）层高。并可按下列方法初步确定。 1。按轴压比要求 又轴压比初步确定框架柱截面尺寸时，可按下式计算： μN = N/Acfc 式中μN ----- 框架柱的轴压比 Ac -------框架柱的截面面积 f c--------柱混凝土抗压强度设计值 N---------柱轴向压力设计值 柱轴向压力设计值可初步按下式估算: N = γGqSnα1α2β 式中: γG -----竖向荷载分项系数 q---------每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14KN/m2 S--------柱一层的荷载面积 n---------柱荷载楼层数 α1------考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时α1=1.05,三~一级抗震时α1=1.05~1.15 α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2 =1.1,角柱α2 =1.2 β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8 框架柱轴压比μN 的限值宜满足下列规定: 抗震等级为一级时, 轴压比限值0.7 抗震等级为二级时, 轴压比限值0.8 抗震等级为三级时, 轴压比限值0.9 抗震等级为四级及非抗震时, 轴压比限值 1.0 Ⅳ类场地上较高的高层建筑框架柱,其轴压比限值应适当加严,柱净高与截面长边尺寸之比小于4时,其轴压比限值按上述相应数值减小0.05。 2。按柱截面最小尺寸 高层建筑框架柱的最小尺寸hc不宜小于400mm,柱截面宽度bc不宜小于350mm,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。 二．柱截面的确定，在高层的情况下，往往是由轴压比控制，而多层不见得是。层数越少，越可能不是轴压比控制。这是个概念问题，首先应当明确。对高层（或者层数较多的多层），在柱截面估算时，应当先明确几点：混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。只有知道这几点，估算轴力才可能确定截面。柱轴力的估算，首先确定每层柱受荷的面积。此部分的面积，可简单的取柱左右（上下）两个跨度之和的一半进行计算。再根据结构型式及活荷载的情况，确定每层的自重。这个自重是个经验值，在各种手册上都有相关的介绍。一般是框架结构14~16KN/m^2，剪力墙结构15~18KN/m^2。值得提醒的是，这里的自重是标准值，而在算柱轴压比时应当采用设计值。最后，对每层的受荷载面积累加并乘以结构的自重，可算出柱轴力，柱轴力除以轴压比限值可得出柱截面面积。 以上情况，仅是对柱截面的估算。最后应当整体的计算结果进行调整。 框架柱截面的估算 1、估算公式：Ac>=Nc/(a*fc) 其中：a----轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05） fc---砼轴心抗压强度设计值
建筑框架结构设计的原则及设计方法
建筑框架结构设计的原则及设计方法 框架结构是当前建筑应用最广泛的结构之一，利用框架结构可以最大化地保证建筑内部的可使用面积，还能够节约材料，有效减轻自重，更重要的是建筑框架的抗震性能良好，可以满足复杂条件下的使用需求。建筑框架结构设计是建筑工程的重点，也是难点，只有确保建筑框架结构的设计才能够保障项目的安全和质量。 1框架结构设计原则 框架结构是指由梁和柱刚性连接而成的承重体系，这种承重体系不仅要承受来自建筑物外部的作用力，还要承受内部的荷载。而框架结构的房屋墙体并不承受重量，仅仅起到了分隔的作用。作为受力的主体，一旦框架结构在设计上出现问题，整体建筑的稳定性就得不到保证，为建筑物的使用者带来了巨大的隐患。 1.1 刚柔并济 建筑物的刚性和柔性是不可调和的两个方面，刚性越大则柔性越差，柔性越大则刚性越差。在自然环境下建筑物框架结构设计需要考虑到的因素有很多，刚性可以满足建筑物在绝大多数情况下的需求，但是在较强的外力作用下，刚性太强意味着变形能力差，无法抵抗建筑物的形变，在外力作用下整个建筑物会出现整体倾覆的情况。因此在设计的过程中还是要注意刚柔并济的原则，虽然柔性建筑可以在一定程度上降低施工成本，但是却很容易在日常使用过程中产生形变，影响建筑物的正常使用。在设计的过程中要兼顾刚性和柔性，在刚性和柔性之间找到良好的平衡，从而确保建筑物的稳定性和安全性。
1.2 多道防线 建筑物的稳定性依靠的不是某一结构，而是整体的作用。因此在设计的过程中要树立多道防线的原则，避免某一结构承重过大，要让整体建筑所有的结构都能分担外力。鸡蛋不能放在同一个篮子里，因而土建结构中多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好，体现的就是这一原则。 1.3 抓大放小 在建筑框架结构的设计中我们经常可以见到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等说法，刚性较强的柱子要搭配较弱的横梁，这是因为如果所有的构件都很强，这种结构体系是存在安全隐患的。在建筑框架结构的设置上是没有绝对安全的结构的，组成同一结构的各个构件担任的角色不同，功能不同意味着其重要性也有主次之分。一旦遇到意外情况，各个构件之间虽然能够协作抵抗外力，但是为了最大程度保证整体建筑的稳定性，必须要保障重要的结构在最后才遭摧毁，而次要的构件要先去承担最大的外力。因而如果建筑物的柱子刚性很强，在强大外力的作用下首先损坏的是建筑物的横梁，而柱子还能够对整体结构起到一定的支撑作用。如果首先损害的是建筑物的柱子，整体结构就会瞬间倒塌，横梁也就不复存在，由此可见在建筑物的结构中柱承担的责任是比横梁要更大的，因而设计的过程中要保证柱子是在最后倒塌，而横梁起到了吸收作用力的作用，可以减少作用力对于柱子的破坏。如果柱子和横梁是同样的结果，只会产生玉石俱焚的效果。因此在建筑物的设计过程中还要坚持抓大放小的原则，即有的结构是
Abaqus中复合材料的累积损伤与失效
纤维增强材料的累积损伤与失效：Abaqus拥有纤维增强材料的各向异性损伤的建模功能（纤维增强材料的损伤与失效概论，19.3.1节）。假设未损伤材料为线弹性材料。因为该材料在损伤的初始阶段没有大量的塑性变形，所以用来预测纤维增强材料的损伤行为。Hashin标准最开始用来预测损伤的产生，而损伤演化规律基于损伤过程和线性材料软化过程中的能量耗散理论。 另外，Abaqus也提供混凝土损伤模型，动态失效模型和在粘着单元以及连接单元中进行损伤与失效建模的专业功能。 本章节给出了累积损伤与失效的概论和损伤产生与演变规律的概念简介，并且仅限于塑性金属材料和纤维增强材料的损伤模型。 损伤与失效模型的通用框架 Abaqus提供材料失效模型的通用建模框架，其中允许同一种的材料应用多种失效机制。材料失效就是由材料刚度的逐渐减弱而引起的材料承担载荷的能力完全丧失。刚度逐渐减弱的过程采用损伤力学建模。 为了更好的了解Abaqus中失效建模的功能，考虑简单拉伸测试中的典型金属样品的变形。如图19.1.1-1中所示，应力应变图显示出明确的划分阶段。材料变形的初始阶段是线弹性变形（a-b段），之后随着应变的加强，材料进入塑性屈
服阶段（b-c段）。超过c点后，材料的承载能力显著下降直到断裂（c-d段）。最后阶段的变形仅发生在样品变窄的区域。C点表明材料损伤的开始，也被称为损伤开始的标准。超过这一点之后，应力-应变曲线（c-d）由局部变形区域刚度减弱进展决定。根据损伤力学可知，曲线c-d可以看成曲线c-d‘的衰减，曲线c-d‘是在没有损伤的情况下，材料应该遵循的应力-应变规律曲线。 图19.1.1-1 金属样品典型的轴向应力-应变曲线 因此，在Abaqus中失效机制的详细说明里包括四个明显的部分： ●材料无损伤阶段的定义（如图19.1.1-1中曲线a-b-c-d‘） ●损伤开始的标准（如图19.1.1-1中c点） ●损伤发展演变的规律（如图19.1.1-1中曲线c-d） ●单元的选择性删除，因为一旦材料的刚度完全减退就会有单元从计算中移除 （如图19.1.1-1中的d点）。 关于这几部分的内容，我们会对金属塑性材料（金属塑性材料的损伤与失效概论，19.2.1节）和纤维增强材料（纤维增强符合材料的损伤与失效概论，19.3.1节）进行分开讨论。
框架结构设计
第一章：工程概况和结构设计方案 工程概况 2.1.1设计依据： （一）工程设计使用年限： 本工程设计使用年限为 50 年。 （二）自然条件： 1.基本风压： )m KN (2 0W = 2.地面粗糙程度：B 类。 3.基本雪压： KN/㎡。 4.工程地质见下表： 表2-1 拟建场地工程地质情况
地下水情况： 无侵蚀性，最高水位距地表 -2.0 m。 2.1.2 设计要求： （一）本工程主体为钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第I分组，基本地震加速度为0.10g，场地类别为III类，现浇框架抗震等级为三级。层高4.5米。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板厚120mm。 （二）设计荷载： （1）不上人屋面活荷载 KN/㎡ （2）屋面雪荷载 KN/㎡ （3）车间活荷载标准值为㎡。 （4）楼面永久荷载 KN/㎡ （5）屋面永久荷载 KN/㎡ 结构设计方案 2.2.1 图2-1 框架结构的计算简图
图2-2 纵向框架组成的空间结构 本方案中，按照纵向的平面框架进行计算。 2.2.2梁柱截面尺寸的初步确定 梁截面尺寸估算 梁截面高度一般取梁跨度的 1/12～1/8进行估算，梁宽取梁高的1/3～1/2。由此估算的框架梁的截面尺寸如下： 主框架梁：b×h=300mm×750mm 次梁： b×h=250mm×600mm 表2-2 梁截面尺寸（mm） 柱截面尺寸估算依据 （一）根据柱的轴压比限值按下列公式计算: 1.柱组合的轴压力设计值N=βFg E n 注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。 F按简支状态计算柱的负载面积。由图二可知边柱及中柱的负载面积分别为×和㎡和×㎡。 g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取12KN/m2。 n为验算截面以上的楼层层数。 ≥N/uNfc 注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查《抗震规范》可知取为。 fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得mm2。
框架结构设计要求
框架结构 目录 特点 框架结构抗震构造措施 框架结构设计的要点和过程 框架结构与框剪结构的区别 框架结构（frame structure） 框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。 [编辑本段] 特点 分类 房屋的框架按跨数分有单跨、多跨；按层数分有单层、多层；按立面构成分有对称、不对称；按所用材料分有钢框架、钢筋混凝土框架、预应力混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。 受力特点 水平方向仍然是楼板，然后楼板应该搭在这个梁上，梁支撑在两边的柱子上，这就把重量递给了柱子，沿着高度方向传到基础的部分，即梁、板、柱构成的承重体系。框架结构的特点非常突出：所有的墙都不承重跟厂房的承重没有关系，那个承重，是板搭在梁上，梁传给了柱子，墙都是后坐上去的用于其他的轻质材料，墙都不会承重，应用的时候都很灵活，如想要大房间不要墙，就要大房间，不想要大房间，想要小的，就可以在其中用其它的轻质材料来进行房间的划分，房间划分成若干个小房间，因此它的墙不承重，及起着一个划分空间的作用，仅起着一个保温，隔热，隔声的部分。注意：框架结构：指梁、板、柱的承重体系。 应用范围 框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中，如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。 [编辑本段] 框架结构抗震构造措施
ABAQUS中Cohesive单元建模方法
复合材料模型建模与分析 1. Cohesive单元建模方法 1.1 几何模型 使用内聚力模型（cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有： 方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive 单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。 方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b）所示。 （a）cohesive单元与其他单元公用节点（b）独立的网格通过“tie”绑定 图1.建模方法 上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐；因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。 1.2 材料属性 应用cohesive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-separation描述；另一种是基于连续体描述。其中基于traction-separation 描述的方法应用更加广泛。 而在基于traction-separation描述的方法中，最常用的本构模型为图2所示的双线性本构模型。它给出了材料达到强度极限前的线弹性段和材料达到强度极限后的刚度线性
降低软化阶段。 注意图中纵坐标为应力，而横坐标为位移，因此线弹性段的斜率代表的实际是cohesive 单元的刚度。曲线下的面积即为材料断裂时的能量释放率。因此在定义cohesive 的力学性能时，实际就是要确定上述本构模型的具体形状：包括刚度、极限强度、以及临界断裂能量释放率，或者最终失效时单元的位移。常用的定义方法是给定上述参数中的前三项，也就确定了cohesive 的本构模型。Cohesive 单元可理解为一种准二维单元，可以将它看作被一个厚度隔开的两个面，这两个面分别和其他实体单元连接。Cohesive 单元只考虑面外的力，包括法向的正应力以及XZ ，YZ 两个方向的剪应力。 下文对cohesive 单元的参数进行阐述，并介绍参数的选择方法。 图2. 双线性本构模型 1.2.1 Cohesive 单元的刚度 基于traction-separation 模型的界面单元的刚度可以通过一个简单杆的变形公式来理解 PL AE δ= （1） 其中L 为杆长，E 为弹性刚度，A 为初始截面积，P 为载荷。公式（1）又可以写成 S K δ= （2） 其中S P A =为名义应力，K E L =为材料的刚度。 为了更好的理解K ，我们把K E L =写成： 1E E L E L K L L ===' （3）
钢筋混凝土框架结构构件截面尺寸选择
钢筋混凝土框架结构构件截面尺寸选择 1、梁的截面尺寸 (1) 梁的一般要求 在设计钢筋混凝土梁时，首先要确定梁的截面尺寸。其一般步骤是：先由梁的高跨比h/l0确定梁的高度h，再由梁的高宽比h/b确定梁的宽度b（b为矩形截面梁的宽度或T 形、I形截面梁的腹板宽度），并将其模数化。对变形和裂缝宽度要求严格的梁，尚应按规定进行扰度验算及裂缝宽度验算。 ①梁的高跨比 下表列出了梁的高跨比下限值，该值可以满足一般正常使用下的变形要求。但对变形要求高的梁，尚应进行扰度验算。 梁的高跨比下限值 构件类型/支承情形简支一端连 续 两端连 续 悬臂 独立梁及整体肋形 梁的主梁 1/12 1/3.5 1/15 1/6 整体肋形梁的次梁1/16 1/8.5 1/20 1/8 注：1. 表中数值适用于普通混凝土和fy<=400N/mm2的普通钢筋；
2. 当梁的跨度超过9m时，表中系数宜乘1.2； 3. 对比重γ为15~20kN/m3的轻质混凝土结构，表中系数宜乘以（1.65-0.03γ）且不小于1的系数。 ②梁截面的高宽比 梁截面的高宽比h/b对矩形截面，可选2.0~3.5；对T形截面，可选2.5~4.0。 ③模数要求 当梁高h<=800mm时，h为50mm的倍数；当h>800mm 时，h为100mm的倍数。当梁宽b>=200mm时，梁的宽度为50mm的倍数；200mm以下宽度的梁，有b=100mm、150mm、180mm三种。 ④主、次梁的截面尺寸关系 在现浇混凝土结构中，主梁的宽度不应小于200mm，通常为250mm及以上；次梁宽度不应小于150mm。主梁的高度应至少比次梁高50mm或100mm（当主梁下部可能为双排钢筋时）。 (2) 框架梁的截面尺寸 除满足梁的一般要求外，框架梁的截面高度h一般在（1/12~1/8）l0间，截面宽度b可取（1/2~1/4）h；截面宽度b不宜小于200mm；截面高度和截面宽度之比不宜大于4，梁净跨度ln与截面高度之比不宜小于4。 为了确定框架梁的截面尺寸是否选择合适，可在截面尺
框架结构特点
框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化， 便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好， 设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。 框架结构体系的缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架， 在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏，适用于非抗震设计； 钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工 受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑，框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度 都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是 有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对于各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，对于钢 筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平 荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和 空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理， 故一般适用于建造不超过15层的房屋。 滑模 滑模工程技术是我国现浇混凝土结构工程施工中机械化程度高、施工速度快、现场场地占用少、 结构整体性强、抗震性能好、安全作业有保障、环境与经济综合效益显著的一种施工技术，通常 简称为“滑模”。 建筑层高 建筑物上下两层间的高度差值（一般以楼面高度间的差值或上下横梁间的差值）称建筑层高。 结构层高 结构层高系指房屋上下两层结构层层面的垂直距离。 混凝土结构及砌体结构参考资料：框架变形缝 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。它们设置的原因、设置的方法各不相同，有区别也有联系。分 别介绍如下： ㈠伸缩缝 伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生裂缝而设置的。设置伸缩缝时只需断开上部 结构，基础可不断开。
框架构件设计
框架构件设计 6. 3 框架的基本抗震构造措施抗规 一、延性结构的概念 延性：是指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且具有足够塑性变形能力的一种性能。一般用延性比表示。 二、延性对结构抗震性能的影响 延性越好，结构的抗震能力也就越好。 在大震下，即使结构构件达到屈服，仍然可以通过屈服截面的塑性变形来消耗地震能，避免发生脆性破坏。在大震后的余震发生时，因为塑性铰的出现，结构的刚度明显变小，周期变长，所受地震力会明显减小，震害减轻。 因此在地震区，结构必须具备一定的延性。并且设防烈度越高、结构高度越大，对延性的要求也越高。 二、延性对结构抗震性能的影响 结构的耗能能力用往复荷载作用下构件或结构的力-变形滞回曲线包含的面积度量。在相同的变形情况下，滞回曲线包含的面积越大，则耗能能力越大，对抗震有利。 梁的耗能能力大于柱的耗能能力，构件弯曲破坏的耗能能力大于剪切破坏的耗能能力。 三、延性框架设计的一般原则 1、强柱弱梁 从抗弯角度来讲，要求柱端截面的屈服弯矩要大于梁端截面的屈服弯矩，使塑性铰尽可能出现在梁的端部，从而形成强柱弱梁。 在梁端出现塑性铰，一方面框架结构不会变成倒塌机制，而且塑性铰的数目多，消耗地震能的能力强；另一方面，受弯构件具有较高的延性，结构的延性有保障。 必须注意以下几点： 1、对工人的管理不亚于对混凝土强度的控制； 2、柱子与楼板体系的混凝土应分别浇灌； 3、混凝土的保护层必须得到保证； 4、钢筋的绑扎务必按照规定办理； 5、混凝土的蜂窝现象不可草率处理。 2、强剪弱弯 要求构件的抗剪能力要比其抗弯承载能力对应的剪力强，从而推迟或避免梁、柱构件过早发生剪切破坏。 构件弯曲破坏的耗能能力大于剪切破坏的耗能能力。 3、强节点（核芯区）、强锚固 节点区域受力复杂，容易发生破坏。节点的可靠与否是关系梁、柱能否可靠工作的前提，必须做到强节点。钢筋锚固的好坏是构件能否发挥承载力的关键。 4、局部加强 提高和加强柱根部（加密箍筋）以及角柱、框支柱等受力不利部位的承载能力和抗震构造措施。
建筑结构-多层框架结构习题
第十二章 多层框架结构 一、填空题： 1、常用的多、高层建筑结构体系 、 、 、 、几种类型。 2、框架结构是由 、 组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。 3、框架的结构按施工方法的不同，可分为 、 、 三种类型。 4、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定。对于现浇整体式框架梁，中框架梁 ；边框架梁 。 5、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定：对于装配整体式框架梁，中框架梁 ；边框架梁 。 6、框架梁、柱的线刚度计算公式分别为： 、 。 7、多层框架在竖向荷载作用下的内力近似计算方法有： 、 、 。 8、弯矩二次分配法的三大要素是： 、 、 。 9、多层框架在水平荷载作用下内力的计算方法有 、 两种。 10、框架结构在水平荷载作用下，其侧移由 、 两部分变形组成。 二、判断题： 1、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定（ ）。 2、框架结构布置原则中，尽可能增加开间、进深的类型，以使结构布置更趋于灵活机动合理。（ ） 3、弯矩二次分配法适用于层数较少竖向对称荷载作用的情况（ ）。 4、弯矩二次分配法，各杆件的传递系数为3 1（ ）。 5、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，要对线刚度和弯矩传递系数进行调整如下：将各柱乘调整系数0.9折减系数；弯矩传递系数改取为1/3。（ ）。 6、分层法适用于节点梁柱线刚度比大于或等于4，结构与竖向荷载沿高度分布比较均匀的多层、高层框架的内力计算。（ ）。 7、一般多层框架房屋，其侧移主要是由梁、柱弯曲变形所引起的。柱的轴向变形所
引起的侧移值甚微，可忽略不计。因此，多层框的侧移只需考虑梁、柱的弯曲变形，可用D 值法计算。（ ） 三、选择题： 1、地震区的承重框架布置方式宜采用（ ）框架。 A 纵向承重 B 横向承重和纵横向承重 C 横向承重 D 纵横向承重 2、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定。对于现浇整体 式框架梁，中框架梁、边框架梁的截面惯性矩应为（ ）。 A 05.1I I b =、02.1I I b = B 02.1I I b =、00.1I I b = C 00.2I I b = 、05.1I I b = D 05.1I I b =、00.1I I b = 3、框架结构中，梁的截面惯性矩b I 应根据梁与板的连接方式而定。对于装配整体 式框架梁，中框架梁、边框架梁的截面惯性矩应为（ ）。 A 05.1I I b =、02.1I I b = B 02.1I I b =、00.1I I b = C 00.2I I b = 、05.1I I b = 4、弯矩二次分配法，各杆件的传递系数为（ ）。 A 各杆件均取21 B 首层31，其它层21 C 各杆件均取31 D 首层21，其它层3 1 5、用分层法计算竖向荷载作用下的内力时，要对线刚度和弯矩传递系数进行调整如 下：将上层各柱乘调整系数0.9折减系数；各柱的弯矩传递系数改取为1/3。（ ） A 将各柱乘调整系数0.9折减系数；弯矩传递系数改取为1/3。 B 将上层各柱（底 层除外）乘调整系数0.9折减系数；各柱（底层除外）的弯矩传递系数改取为1/3。 C 将各柱乘调整系数0.85折减系数；各柱的弯矩传递系数改取为1/4。 D 将各柱乘调整系数0.9折减系数，；各柱的弯矩传递系数改取为1/2。 6、分层法适用于节点梁柱线刚度比大于或等于（ ），结构与竖向荷载沿高度 分布比较均匀的多层、高层框架的内力计算。 A3 B4 C5 D6 7 、框架结构竖向活荷载最不利布置的下列几种方法考虑的计算原则中，（ ） 有误。 A 满布荷载法 B 分层组合法 C 最不利荷载位置法 D 逐跨施荷法 四、简答题： 1、常用的多、高层建筑结构体系有哪几种？ 2、什么是框架结构？有何特点？ 框架结构布置原则是什么？ 4、框架结构的承重方式有哪几种？特点如何？ 5、如何估算框架梁、柱截面尺寸？ 6、在确定框架结构的计算简图时，如何利用结构和荷载的对称性？
框架柱截面的一般估算方法
框架柱截面的一般估算方法 框架柱截面的一般估算方法 框架结构是多次超静定结构,只有确定了构件截面尺寸后才能进行精确的分析计算。 框架柱截面怎么估算： 框架柱截面的高与宽一般可取（1/10~1/15）层高。并可按下列方法初步确定。 1。按轴压比要求 又轴压比初步确定框架柱截面尺寸时，可按下式计算： μN = N/Acfc 式中μN ----- 框架柱的轴压比 Ac -------框架柱的截面面积 f c--------柱混凝土抗压强度设计值 N---------柱轴向压力设计值 柱轴向压力设计值可初步按下式估算: N = γgQSNα1α2β 式中: γg -----竖向荷载分项系数 Q---------每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取 q=12~14KN/m2 S--------柱一层的荷载面积 N---------柱荷载楼层数 α1------考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时 α1=1.05,三~一级抗震时α1=1.05~1.15 α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2 =1.1,角柱 α2 =1.2 β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8 框架柱轴压比μN 的限值宜满足下列规定: 抗震等级为一级时, 轴压比限值0.7 抗震等级为二级时, 轴压比限值0.8 抗震等级为三级时, 轴压比限值0.9 抗震等级为四级及非抗震时, 轴压比限值 1.0 Ⅳ类场地上较高的高层建筑框架柱,其轴压比限值应适当加严,柱净高与截面长边尺寸之比小于4时,其轴压比限值按上述相应数值减小0.05。 2。按柱截面最小尺寸 高层建筑框架柱的最小尺寸hc不宜小于400mm,柱截面宽度bc不宜小于350mm,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。 当然，结构做多了凭经验估计应该差不了多少
建筑结构的主要形式
建筑主要结构形式介绍 1、砖混结构 砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或者砌块砌筑，横向承重的梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。也就是说砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构。 特点：适合开间进深较小，房间面积小，多层（4-7层）或低层（1-3层）的建筑，对于承重墙体不能改动。 2、框架结构 架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。 特点：可以建造较大的室内空间，房间分隔灵活，便于使用；工艺布置灵活性大，便于设备布置；抗震性能优越，具有较好的结构延性等优点。 使用：不宜超过10层的建筑。 3、剪力墙结构 剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。
特点：剪力墙的主要作用是承担竖向荷载（重力）、抵抗水平荷载（风、地震等）；剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系，缺点是剪力墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造。 4、框架——剪力墙结构 框架-剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的剪力墙，有相当大的刚度。 特点：框剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。 5、筒体结构 筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间。 特点：主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体作用抗荷，多用于写字楼建筑。 6、钢结构 钢结构工程是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。 特点：强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑
框架结构
框架结构 特点 框架结构抗震构造措施 框架结构设计的要点和过程 框架结构与框剪结构的区别 框架结构（frame structure） 框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。 特点 分类 房屋的框架按跨数分有单跨、多跨；按层数分有单层、多层；按立面构成分有对称、不对称；按所用材料分有钢框架、钢筋混凝土框架、预应力混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。
受力特点 水平方向仍然是楼板，然后楼板应该搭在这个梁上，梁支撑在两边的柱子上，这就把重量递给了柱子，沿着高度方向传到基础的部分，即梁、板、柱构成的承重体系。框架结构的特点非常突出：所有的墙都不承重跟厂房的承重没有关系，那个承重，是板搭在梁上，梁传给了柱子，墙都是后坐上去的用于其他的轻质材料，墙都不会承重，应用的时候都很灵活，如想要大房间不要墙，就要大房间，不想要大房间，想要小的，就可以在其中用其它的轻质材料来进行房间的划分，房间划分成若干个小房间，因此它的墙不承重，及起着一个划分空间的作用，仅起着一个保温，隔热，隔声的部分。注意：框架结构：指梁、板、柱的承重体系。框架建筑的主要优点是空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；同时具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；同时框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期。框架结构体系的缺点为：①框架节点应力集中显著；②框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性；③对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理。④钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大。
复合材料ABAQUS分析 精讲版
复合材料Abaqus仿真分析——精讲版 本文以一个非常简单的复合材料层合板为例，应用Abaqus/CAE对其进行线性静态分析。一块边长为254mm的方形两层层合板，两层厚度均为2.54mm，第一层铺层角45°,第二层铺层角-45°；板的四边完全固支，板的上表面受到689.4kpa的压强。各单层的材料相同，材料属性如下： E1=276GPa，E2=6.9GPa，E3=5.2GPa，γ12=0.25，G12=3.4GPa，G13=3.4GPa，G23=3.4G。 定义模型的几何形状 创建一个具有平面壳体单元基本特征的三维变形体，在草图环境绘制板的几何形状如下图：
定义材料属性和局部材料方向 Create coordinate system
定义局部坐标系，对于像本例这样的简单几何体，本可以不用另外建立局部坐标系，但笔者还是在本例中用了局部坐标系，主要是考虑到以后再复杂问题中会经常用到这一方法。 创建铺层 或者使用菜单栏
此处使用全局坐标系
使用用户自定义坐标系 Rotation angle depends on the coordinate system defined by user. Par example, if x-axe in the user defined system is parallel to the direction of fiber; we should replace the angles by 0 and 90. 使用全局坐标系和局部坐标系的区别在下面这一步可以查看 如果使用全局坐标系，会有方向指示，如果使用用户自定义坐标系，在层中没有方向指示可以通过’工具——查询’来检查铺层（Tool ---- Q uery----ply stack plot） Case 1 全局坐标系