staad pro底部剪力法
浅谈美国规范标准中的钢结构设计
浅谈美国规范标准中的钢结构设计作者：周正为来源：《装饰装修天地》2018年第11期摘要：精研美国规范标准，使用STAAD.Pro结构设计软件，结合具体项目，优化钢结构设计，提高设计市场竞争力。
关键词：钢结构；美国规范标准1 前言在以往的钢结构设计过程中，一般采用中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所研发的PKPM系列CAD软件，包括SATWE计算软件和PMCAD建模软件，基本满足所承担的各类工业和民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、排架结构、剪力墙、连续梁、拱形结构、桁架结构等。
但该软件主要应用于国内市场（国内市场占有率90%以上）。
随着近几年海外市场的不断拓展，同国际设计同行的交流不断增多，以美国规范为例，PKPM的模型数据并不能按美标检验杆件，因此急需我们在设计软件等方面实现同步。
STAAD.Pro是由美国世界著名的工程咨询和CAD软件开发公司—REI（Research Engineering International）从上世纪七十年代开始开发的通用有限元结构分析与设计软件，已经在国际上普遍使用，本文通过国外和国内两个具体工程实例，比较美国规范和中国规范中钢结构设计的不同，为今后的海外项目设计提供借鉴。
2 工程概述国外项目为转接机房，使用STAAD.Pro软件按美国标准进行计算，该构筑物共两层，平面尺寸为15m×12m，高度为15m；开敞结构，多层钢结构厂房。
结构按IBC2012设计。
场地类别：SE类场地，重要性系数1.25；基本风压49m/s（3秒最大风速），S1=0.186，Ss=0.426，Fa=1.9368，Fv=3.242，反应修正系数（R值）x=2.5，z=2.5；国内项目同样为转接机房，使用PKPM进行计算，平面尺寸为15.5m×13.5m，高度为14.6m，多层钢结构厂房。
该项目的自然条件为抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第二组；基本风压为0.45kN/m2，场地类别为三类，地面粗糙度为A 类。
模块2-4 底部剪力
GiHi (kN.m) 12008.3 11517.7 8024.9 4895.0 36445.9
Fi (kN) 104.8 100.5 70 42.7 318.1
(kN)
Fn
Vi (kN) 146 246.5 316.5 359.3
4 3 2 1 Σ
41.2
各层水平地震剪力 标准值
Vi Fk Fn
H i Gi
k
Gk
H
k 1
n
FEK
k
Gk
所以一般砌体结构不考虑顶部附加地震作用
各层水平地震作用
各层水平地震剪力标准值
Fi
H i Gi
H
k 1
层 6 5 4 3 2 1 Σ
n
FEK
k
Gk
Gi (kN) 3856.9 5085.0 5085.0 5085.0 5085.0 5399.7 Hi (m) 16.45 13.75 11.05 8.35 5.65 2.95 Gi Hi (kN.m)
G2 G1
max 0.16 6 FEK maxGeq max 0.85 Gi
0.16 0.85 29596 .6 4025 .1kN
i 1
即使考虑顶部附加水平地震作用
Fn n FEK 1.4Tg 0.49 T1 1.4Tg
顶部附加地震作用系数
m1 270t
例2：六层砖混住宅楼，建造于基本烈度为8度区，场地为Ⅱ 类，设计地震分组为第一组，根据各层楼板、墙的尺寸等得 到恒荷和各楼面活荷乘以组合值系数，得到的各层的重力荷 载代表值为G1=5399.7kN, G2=G3=G4=G5=5085kN, G6=3856.9kN。试用底部剪力法计算各层地震剪力标准 值,T1=0.2,阻尼比0.05。
振型分解反应谱法和底部剪力法
振型分解反应谱法可以考虑多阶振型互相耦合的作用，尤其是扭转振型的耦联，如果只是单阶振型，则振型分解反应谱法和底部剪力法应该是一致的。
所以底部剪力法一般用在低层的、简单的、规则的、对称的结构中，如砌体结构住宅楼或者多层框架（新规范要求加上楼梯就又麻烦了）之类。
此外，振型分解反应谱法计算出来的地震剪力都是绝对值，没有方向，在这一点上，底部剪力法算出不同方向地震作用所引起的剪力的方向，比较有物理意义。
振型分解反应谱法：也称规范法，适用于大量的工程计算，该法有侧刚及总刚两种计算方法，分别对应侧刚模型及总刚模型，其主要区别是侧刚模型采用刚性楼板假定的简化刚度矩阵模型。
总刚模型是采用弹性楼板假定的真实结构模型转化成的刚度矩阵模型。
振型分解反应谱法先计算结构的自振振型，选取若干个振型分别计算各个振型的水平地震作用，将各振型水平地震作用于结构上，求其结构内力，最后将各振型的内力进行组合，得到地震作用下的结构内力和变形。
其基本原理就是用“规范”反应谱，先求得各振型的对应的“最大”地震力，组合后得到结构的组合地震作用。
这里面有一个求“广义特征值”而得出结构前几阶振型和频率的重要步骤，在这个过程中程序按力学和数学的法则进行繁多的中间计算，而不输出中间资料，仅将结果值告知设计人。
底部剪力法：底部剪力法（拟静力法）(Equivalent Base Shear Method) 根据地震反应谱理论，以工程结构底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作用相等，来确定结构总地震作用的方法。
一种用静力学方法近似解决动力学问题的简易方法，它发展较早，迄今仍然被广泛使用。
其基本思想是在静力计算的基础上，将地震作用简化为一个惯性力系附加在研究对象上，其核心是设计地震加速度的确定问题。
该方法能在有限程度上反映荷载的动力特性，但不能反映各种材料自身的动力特性以及结构物之间的动力响应，更不能反映结构物之间的动力耦合关系。
但是，拟静力法的优点也很突出，它物理概念清晰，与全面考虑结构物动力相互作用的分析方法相比，计算方法较为简单，计算工作量很小、参数易于确定，并积累了丰富的使用经验，易于设计工程师所接受。
计算水平地震作用的底部剪力法【免费文档】
职业技术学院
Gi Hi (kN.m) 67320.9 75003.75 61274.25 47544.75 33815.25 21328.82 306269.72
Fi (kN) 884.5 985.7 805.3 624.8 444.4 280.4 4025.1
Vi (kN) 884.5 1870.2 2675.5 3300.3 3744.7 4025.1
例2:基本烈度为8度,场地为Ⅱ类,设计地 震分组为第一组,G1=5399.7kN, G2=G3=G4=G5=5085kN, G6=3856.9kN。计算 各层地震剪力标准值。
职业技术学院
解: 结构总水平地震作用标准值
地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）
地震影响
烈度
6
7
8
9
多遇地震 0.04 0.08(0.12) 0.16(0.24) 0.32
震害表明,突出屋面的屋顶间(电 梯机房、水箱间)、女儿墙、烟囱等, 它们的震害比下面的主体结构严重。
职业技术学院
原因是由于突出屋面的这些结构的质量和刚度突然 减小,地震反应随之增大。---鞭端效应。
《抗震规范》规定:采用底部剪力法时,突出屋面的 屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大 系数3。此增大部分不应向下传递,但与该突出部分相连 的构件应计入。
m1 270t K1 245 MN/m
表值
n
Geq 0.85 Gk 0.85 (270 270 180 ) 9.8
k i
5997.6kN
(2)计算水平地震影响系数
地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）
查表得 max 0.16 地震影响 6
烈度
b类房屋 抗震 底部剪力法
b类房屋抗震底部剪力法
B类房屋的抗震设计中，底部剪力法起到了重要的作用。
底部
剪力法是指通过在房屋底部设置剪力墙或剪力支撑来抵抗地震产生的水平力。
其基本原理是通过提高房屋底部的刚度和强度来有效地吸收和分散地震力，从而保护房屋结构的完整性和稳定性。
底部剪力墙通常由钢筋混凝土构成，具有较高的抗震性能。
这些墙体在地震发生时能够承受水平荷载，并将其传递到地基中。
此外，底部剪力墙还可以增加房屋的整体刚度，并在地震时减小结构变形，降低房屋受到的地震影响。
底部剪力法还包括通过底部剪力支撑来实现抗震效果。
这些支撑可以是抗震梁、抗震墩或加强型基础等。
它们都能有效地提高房屋结构的整体刚度，并承担和传递地震作用产生的水平力。
底部剪力支撑的设置位置通常在地面以下，以确保房屋在地震中能够稳定地承受地面的水平位移。
总之，底部剪力法是一种常用的抗震设计方法，适用于B类
房屋的结构设计。
通过合理设置剪力墙或剪力支撑，可以显著提高房屋的抗震性能，确保在地震发生时房屋结构的安全性和稳定性。
分层法和底部剪力法
分层法和底部剪力法
分层法又称数据分层法、分类法、分组法、层别法。
数据分层法就是把性质相同的问题点，在同一条件下收集的数据归纳在一起，以便进行比较分析。
数据分层法是统计分析方法之一。
因为在实际生产过程中影响质量变动的因素很多，如果不把这些因素区别开来就难以得出变化的规律。
数据分层可根据实际情况按多种方式进行。
例如，按不同时间，不同班次进行分层，按使用设备的种类进行分层，按原材料的进料时间，原材料成分进行分层，按检查手段，使用条件进行分层，按不同缺陷项目进行分层，等等。
数据分层法经常与上述的统计分析表结合使用。
底部剪力法，是根据地震反应谱理论，以工程结构底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作用相等，来确定结构总地震作用的方法。
底部剪力法，一种用静力学方法近似解决动力学问题的简易方法，它发展较早，迄今仍然被广泛使用，其基本思想是在静力计算的基础上，将地震作用简化为一个惯性力系附加在研究对象上，其核心是设计地震加速度的确定问题。
该方法能在有限程度上反映荷载的动力特性，但不能反映各种材料自身的动力特性以及结构物之间的动力响应，更不能反映结构物之间的动力耦合关系。
solidworks 底部剪力法
solidworks 底部剪力法
我可以提供关于Solidworks底部剪力法的一些基本信息。
底部剪力法是一种用于分析结构中底部剪力大小和分布的方法。
在Solidworks中，可以使用内置的分析工具来进行底部剪力
的计算。
以下是一些步骤和注意事项：
1. 创建结构模型：首先，在Solidworks中创建您要分析的结
构模型。
确保模型准确地包含了底部剪力所涉及的所有零件和连接。
2. 定义约束和载荷：使用Solidworks的加载和约束工具来定
义结构的支撑和加在结构上的力或弯矩。
3. 分析底部剪力：在Solidworks中选择适当的底部剪力分析
工具。
根据您的结构和分析需求，选择合适的方法和设置进行计算。
4. 查看结果：Solidworks会计算底部剪力，并将结果显示在分
析结果中。
您可以查看底部剪力的大小和分布图，并根据需要进行调整和优化。
需要注意的是，底部剪力法只是分析结构中底部剪力的一种方法，适用于某些特定的情况。
在进行任何结构分析之前，建议详细了解和研究相关的理论和方法，并在可能的情况下与结构工程师进行协商和验证。
此外，根据您的具体使用情况，可能还有其他与底部剪力相关的工具和方法可用。
建议查阅Solidworks的官方文档和教程，以获得更深入的了解和指导。
基于STAADPRO的钢煤斗有限元三维计算分析
( 2) 对煤斗结构进行二次应力计算, 保证结构安全; ( 3) 模拟煤斗堵煤后 的荷载 分布形式 , 进 行堵煤 工况的 分 析计算; ( 4) 通过模型修改和反复试算, 进行结构优化设计; ( 5) 得到煤斗的支座 反力以 及支座处 的应力 和变形 值, 优 化支座布置形式和支座节点设计。
Finite element structural analysis of steel scuttlΒιβλιοθήκη e using Staad pro
Chen Sho ubiao ( Fujian Electr ic Design Institute 350003)
Abstract: T his essay co mpa res the finite element metho d with simplified calculat ion metho d for str uctural analysis of steel scuttle.
606. 0 113. 0 378. 0 79. 6 282. 0 58. 5 253. 0 45. 5 234. 0 37. 1 401. 0 64. 6 252. 0 47. 5 204. 0 37. 7 191. 0 31. 7 184. 0 27. 6 211. 0 26. 2 167. 0 24. 4 147. 0 22. 8 144. 0 21. 3 144. 0 19. 9 184. 0 17. 2 139. 0 16. 5 118. 0 15. 8 115. 0 15. 1 114. 0 14. 4 167. 0 13. 0 121. 0 12. 5 105. 0 11. 9 100. 0 11. 3 93. 3 10. 8
第三章-5(底部剪力法)PPT课件
270 9.8 7
833.7 180 9.810.5
333.5
第6页/共25页
例1：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震 时的层间剪力。已知结构的基本周期 T1=0.467s ,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地, 设计地震分组为第二组。
m3 180t K3 98MN/m m2 270t K2 195MN/m m1 270t K1 245MN/m
设计地震分组为第一组，根据各层楼板、墙的尺寸等得到恒荷
2.70
和各楼面活荷乘以组合值系数，得到的各层的重力荷载代表值 G5
2.70
为G1=5399.7kN, G2=G3=G4=G5=5085kN, G6=3856.9kN。试用底
G4
部剪力法计算各层地震剪力标准值。
2.70
G3
2.70
G2
2.70
G1
砖房0.2,多层刚混、钢结构房屋按下 表,其它可不考虑。
顶部附加地震作用系数
Tg (s)
T1 1.4Tg T1 1.4Tg
Fi
H iGi
n
FEK (1 n )
0.35 0.08T1 0.07
FEk 1Geq 0.35 ~ 0.55 0.08T1 0.01
0 0
H kGk
0.55 0.08T1 0.02
m3 180t K3 98MN/m m2 270t K2 195MN/m m1 270t K1 245MN/m
解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值
Geq 5997.6kN
（2）计算水平地震影响系数
max 0.16Tg 0.4s 1 0.139
（3）计算结构总的水平地震作用标准值
FEK 833.7kN
3.36
底部剪力法和振型分解法的比较分析
《建筑抗震设计规范》（ GB 50011-2010 ）
关于建筑结构水平地震力的弹性计算方法，建筑抗震设计规范中的5.1.2 条规定，各类建筑结构的抗震计算，应采用的方法为：
（1） 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较 均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化 方法。 （2） 除（1）款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。 （3）时程分析法的有关规定。（略）
振型分解反应谱法的基本假设综合该地区抗震设防烈度及地震分组和反应谱确定每个振型地震影响系数计算第j振型第i个质点的水平作用然后将各个质点处的作用力叠加计算各振型层间剪力因为各个振型求出的是最大的反应需将其组合对于不考虑扭转影响的平移振动多质点弹性体系各振型的贡献随着频率的增高而递减一般考虑前3个振型进行组合
底部剪力法和振型分解反应谱法比较
相同点：
➢计算假定相同：多质点弹性体系，叠加原理。 ➢计算模型相同：只考虑层间剪切变形的层间剪切模型 ➢都应用了反应谱理论，某些情况下有误差。 ➢对于单自由度体系，两种方法是一致。
不同点：
➢振型分解反应谱法： •考虑所有振型的参与，结构更加精确。 •振型分解反应谱法可以考虑多阶振型互相耦合的作用，尤其是扭转振型 的耦联。
底部剪力法
需要注意的两个问题
（1）当房屋顶部有突出屋面的小屋时，顶部附加水平地震作用的作用位置的处理； （2）“鞭端效应”的处理。
几点说明：
1.平面和竖向较规则是保证位移反应以基本振型为主，而基本振型通常是接近直线的。 为避免求基本振型，以一直线代替基本振型曲线。这样本应按振型分配的地震作用就可 以简化为按高度分配，也就是所谓的倒三角形分配。 2.规定以剪切变形为主是因为弯曲变形与倒三角形出入太大，但当建筑过高时，剪切变 形曲线顶点位移又偏小，因此又规定了高度不应超过40米。 3.此外，即使是高度40米（的建筑，如果其自振周期比较长，弯曲变形成分将比较大， 倒三角形顶部将包不住振型曲线，这种情况下可人为地加大建筑物顶层的地震作用，也 就是所谓的顶部附加水平地震作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
staad pro底部剪力法
STAAD Pro 是一款广泛使用的结构分析软件，它提供了许多工具和技术来帮助工程师进行精确的分析和设计。
其中，底部剪力法是一种常用的方法，用于计算结构在地震或其他振动作用下的响应。
底部剪力法的原理很简单。
当结构受到地震或其他振动作用时，它将产生一个惯性力，这个惯性力与结构的重量和加速度有关。
底部剪力法通过将这个惯性力施加在结构的底部，并计算由此产生的力和变形，来确定结构的响应。
在STAAD Pro 中，底部剪力法可以通过以下步骤进行：
1. 定义结构的质量和刚度。
这可以通过在STAAD Pro 中输入结构的质量和刚度系数来完成。
2. 计算结构的加速度。
加速度可以通过对地震或其他振动记录进行频谱分析来获得。
3. 计算结构的惯性力。
惯性力可以通过将加速度与结构的质量相乘来获得。
4. 将惯性力施加在结构的底部。
这可以通过在STAAD Pro 中创建一个适当的荷载条件来完成。
5. 运行结构分析。
这可以通过在STAAD Pro 中运行一个适当的分析类型来完成。
6. 分析结果。
一旦分析完成，STAAD Pro 将提供各种结果，包括位移、应力、应变、轴承力和弯矩等。
底部剪力法是一种非常有用的方法，可以用来计算结构在地震或其他振动作用下的响应。
STAAD Pro 提供了这个方法，以及其他许多工具和技术，来帮助工程师进行精确的结构分析和设计。