strat软件讲义之综合应用.docx
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1、第三部分 综合应用1、平面结构平面结构如下图所示。为方便处理,平面结构一般应放置在竖直XZ或YZ立面内。这里将结构置于XZ立面内。充分利用前处理Prep在XY平面二维作图的功能,时可首先在XY平面内建模。柱按梁单元输入,因为在XY平面柱只显示截面。柱平行于Y轴输入,梁平行于X轴输入。切换到三维显示状态()。运行视图旋转命令,Rotate,Rr, ,选取柱底两点为旋转基准轴,输入旋转角度为90度,如下图。打开楼层设置对话框,LayerSet,Ly,取消设置楼层控制选项,使单元全部显示。移动全部结构,使左下柱脚坐标为(0,0,0)。再次打开楼层设置对话框,输入5个楼层,层高均为3m,同时选中楼层控
2、制选项。刚性楼层选项根据实际楼板情况可选、可不选,如为刚性楼层,则梁不产生轴力。运行属性修改命令,Change,Ch,右一按扭,将竖向柱的单元类型由梁改为柱。修改柱截面为0.50.5,梁截面为0.30.6,材料均为混凝土C30。打开荷载总体参数对话框,LoadSet,Ls,右二按扭,在对话框中进行如下调整。工况总数设为3,0工况为重力恒载,1工况为重力活载,2工况为侧向风荷载。振型数改为3,平面结构没有扭转振型和侧向振型,振型数可为三维结构的1/3。动力反应谱组合框中的计算方向数设为1,并确认反应谱方向与X轴夹角为0,表示计算X向地震作用。对话框中其它参数根据实际情况调整。按实际情况添加梁上荷
3、载,注意荷载方向是Z,荷载数值为负值,表示重力方向为Z轴负方向。下面导算侧向风荷载。首先,打开风荷载参数设置对话框,LoadWindSet,Lws,右二按扭。基本参数组合框内的方向数改为1。在风荷载方向设置组合框内,将与X轴夹角设为0,所属工况选2。在结构轮廓尺寸组合框内,Y向宽度栏内输入一个比X向宽度大的数值,使程序按简化方法判断基本周期时根据X向宽度判断。在这里X向宽度为19,可输入Y向宽度为30。其它参数根据实际情况调整。然后,运行风荷载-单元加载命令,WindElemh,We,特殊荷载/C风荷载-单元加载,右二按扭,选择左侧边柱,结束选择后,将弹出对话框设置参数。体型系数栏内输入合适的
4、体型系数,在单元宽度栏内输入平面框架的侧向受风宽度,一般对于中跨为两榀框架的间距,边跨为间距的一半,在这里可设为6.5m。点确定退出对话框后,侧边风荷载作为单元荷载作用于侧边柱上。在图形参数对话框()取消荷载图形简化显示选项,将显示侧边风荷载的方向为X。平面结构须添加侧向约束。运行添加约束命令,Rest,Rs,菜单:属性/8节点约束;右一按扭,在类型栏内选择部分约束,选中Y向平动、绕X轴转动、绕Z轴转动等3项约束,点添加按扭,然后点确定退出对话框,按提示选择所有节点添加约束。仍保留对话框中底部嵌固假定,这时底部节点可不另外添加嵌固约束。至此,平面框架建模完毕。与一般三维结构不同之处在于:1、荷
5、载中,没有垂直于平面的风荷载及地震作用,须调整相关参数;2、侧边风荷载按导算到单元上的方式导算;3、须添加侧向平动约束,及平面外的转动约束;平面结构的在计算模块Strat中的计算方式相同,注意地震反应谱不宜计算偶然偏心和双向扭转效应。在后处理Archi中的处理方法相同。 对于平面钢框架,由于添加了平面外约束,平面外柱的计算长度很小,平面内的计算长度将起控制作用。2、剪力墙错层结构如上图所示错层剪力墙结构,层高3m,填充部分底半个层高。用Strat计算可以有两种建模方法。方法一:半层法以半层为一个楼层,即设层高为1.5m。按实际楼面布置情况输入水平梁,并输入楼面分布荷载(网格荷载)。在楼层复制时
6、(LayeyCopy,Lyc,),间隔一层复制,即在楼层复制对话框中设间隔为2。不采用完全刚性楼层假定,在楼层设置对话框中取消完全刚性楼层假定选项。按楼板的实际情况设置局部刚性楼板(Master,Mt,),或用网格成图GridElem,Ge,命令布置弹性楼板。由于不采用完全刚性楼层假定,风荷载按需导算至外围节点。 该方法的优点是输入结构直观简便,不易出错。缺点是导算风荷载较复杂,且计算量大。 注意墙体单元长度、宽度接近。 半层法的结构模型,由于一些墙体在半层高位置没有侧向构件相连,而墙体本身的侧向刚度较小,在高阶振型中会出现振型异常。可在荷载总体参数对话框设置不计算墙单元自重,而将两个半层高墙
7、体的自重作为分布荷载加到有楼板相连部位的墙顶面,将可避免振型异常情况。如下图所示。由于在一个楼层内墙体自重变化不大,输入工作量有限。方法二:全层法按实际层高设置楼层,即设层高为3.0m。首先输入完整的楼层信息。由于错层结构的底部和顶部变化复杂,首先从中间标准层开始建模,如从3层开始建模。在XY平面显示状态下,切换到第3层。在3层按普通的非错层结构输入结构标准层。为方便以后处理,将错层的两个部分设为不同的图层,PageSet,Pg;菜单:视图/B图层;上按扭。将阴影部分设为“上”图层,非阴影部分设为“下”图层。关闭“下”图层,将剩余图形整体向下移动1.5m,再打开“下”图层。运行楼层复制命令,将
8、3层整体复制到第4层。原3层的部分墙体位于2、3层之间,由于楼层复制时对于这些跨层的竖向构件根据其顶部节点确定楼层,因此第3层能完整地复制到第4层。切换到三维显示状态,选择全部单元,运行交点分图命令。这时两部分连接部位的墙体被相连的梁分成两个单元。整体结构图形,输入两部分连接部位在前面未能输入的梁。输入梁上荷载。输入楼面荷载。只需输入一个楼面的网格荷载,然后运行网格复制命令,MeshCopy,Cm;菜单:特殊荷载/7网格复制;,将输入的楼面网格荷载向上或向下复制到另外的楼层。被复制的网格荷载还未与周边梁、墙建立联系,显示为白色,这时只需运行一遍形成网格荷载的命令即可。如需要计算弹性楼板,输入弹
9、性楼板。弹性楼板只需输入一层,另外一层可复制得到。输入3、4层的全部结构、荷载后,再运行楼层复制命令,向上复制其它楼层。复制为连续赋值,如以4层为基础,复制上面全部相同的楼层。再向下复制底部1层。底部1层需在由2层复制得到的结构基础上,在三维图形状态进行修改。复制得到的部分节点Z坐标会小于0,这时需在楼层对话框内取消楼层控制选项,使这些图形被显示。修改完毕后再设为楼层控制。这样处理得到的墙体单元剖分如下图,仅错层相连部位的墙体被分成上下两段。很明显,这样处理节点数、单元数均较半层法小,大幅度减小了计算量。结构、荷载输入完毕后,修改楼层设置,将层高仍按半楼层设置。由于半层高位置由于没有节点,计算
10、仍可采用刚性楼层假定。错层连接部位的墙体在半层高位置的两个节点,并不一定都有楼板相连,满足刚性楼层假定的要求,但可忽略这种局部影响。当然,也可考虑计算弹性楼板,弹性楼板可在最初输入第一个标准层时即可输入。如采用刚性楼层假定,即可按外轮廓简化导算风荷载。如计算弹性楼板,须导算至外围节点。 该方法的缺点是输入不够直观,要求熟练了解Prep的功能。优点是计算量小,熟练后建模速度快,计算稳定。3、框架错层结构框架错层结构,或主要是框架部分错层的框-剪结构,可充分利用软件前处理、后处理的针对框架的图形处理功能。建模类似剪力墙的半层法,计算模型则类似于剪力墙的全层法。类似前面第2条的半层法,按半层设置楼层
11、,输入结构并导算面荷载。按间隔一层的方法进行楼层复制。在结构输入完毕后,运行单元整合命令,ElemConForm,Ec;菜单:工具/2 单元整合;右一按扭。系统将中间无梁连接的两个半层柱和并成一个完整的柱,而错层两部分的连接部位,由于在半层位置有梁接连,将不被合并。运行单元整合命令后,计算模型已类似于剪力墙结构的全层法。保持按半层高设置的楼层不变,采用完全刚性楼层假定,并按刚性楼层模式导算风荷载。这里不再详述。 注意,如在输入结构的过程中运行单元整合命令,则已经输入的半层柱被合并。时再进行楼层复制,被合并的跨两个半层的柱能被复制。但是,如被复制层和复制层的层高不同,这种跨层柱的长度将不会按层高
12、比例缩放。如出现这种情况,需另外运行拉伸命令(Stretch,S,),改变柱的长度。 仍可以不将柱合并,如错层剪力墙半层法相同处理,不采用完全刚性楼层假定,设置局部刚性楼板(主从节点),或输入弹性楼板。在后处理Archi中,进行二次建模处理时,这些跨层柱仍可以得到和并,并不影响计算结果。4、无梁楼盖文件:StratExample无梁楼盖._Pre无梁楼盖的楼板采用板单元(Slab)计算,柱仍采用柱单元(Colu)。与一般结构相同,首先设置楼层。在楼层面内用辅助图形线单元(Line),根据柱网分布、柱帽情况划分板单元网格。如下图无梁楼盖,柱截面1m1m,柱帽范围3m3m,柱帽最厚处1m,楼板厚度
13、0.3m。可划分网格如下图中间所示。运行网格成图命令,GridElem,Ge; 菜单:工具/5网格成图;右一按钮,在网格中布设板单元,并同时输入板单元厚度为0.3m。修改柱帽范围内板厚度。柱帽范围内板等效厚度可为最厚处的0.50.7倍,这里可取0.5m。柱范围内板厚度可与柱帽范围内板厚度相同。但实际上柱范围内板几乎不会产生弹性变形,可加截面很大的十字形梁,如截面0.5m1.0m,加强该部位的板刚度,如上图右侧所示。 在柱范围内加梁有多种用途。1、加强该部位的刚度,使符合实际的受力;2、在后处理中,由于存在梁,柱将按层分段处理;3、避免板单元计算时的异常情况。楼面恒荷载、或荷载,按作用于板上的均
14、布面荷载添加。不应按网格荷载输入,网格荷载将导算到板单元的周边,与实际情况不符合。而且网格荷载导算是一种近似方法,而板单元的面荷载是精确计算。无梁楼盖可以按弹性楼板模式或按刚性楼层计算。风荷载导算根据计算模式。与一般结构相同。其它计算参数也与一般结构相同。柱可在后处理Archi中计算配筋,板的应力图及配筋将在通用图形后处理Plots中处理。5、半球穹顶文件:StratExample网壳._Pre在竖向XZ平面内作半径为10m的弧A,并输入竖直半径,如下图左侧所示。作图方法可先在XY平面内作圆,截除一半,再在三维状态旋转使之直立。在三维状态下,运行偏移命令,Offset,O,将弧A向侧边平移20
15、m形成弧B。弧B将作为下一步输入圆的平面定位点。在三维状态下,选择弧A进行阵列(旋转)命令,ArrayR,Ar,选竖直半径为阵列旋转基准轴,输入旋转范围为160度,阵列个数为8。将弧A或阵列命令形成的一个弧,运行分段等间隔命令,DivideE,D1;菜单:编辑/E分段/等间隔;左一按扭,将弧分成10段。同时将弧B分成10段。如上图右侧所示。用圆两点直径方式,以同一高度的弧上两个断点为直径点,弧B上点为平面定位点,输入输入4个水平圆。删除弧B,删除弧A的竖向直径。运行交点分图命令,将竖直圆、水平圆在交点处断开成小弧。如下图左侧所示。运行视图旋转命令,选择上视图,将显示为上图右侧所示图形。在这种视
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