ETABS楼板应力分析报告步骤.doc

ETABS和PKPM程序里楼板解析
概述：理论上楼板可用平面板单元和平面壳单元来模拟。

普通楼板，由于厚度不大，变形满足直法线假定，忽略横向剪切变形，平面内外刚度相互独立，可分别用平面应力膜单元和平面板弯曲单元计算，然后进行应力叠加。

对于厚板，变形不满足直法线假定，不能忽略横向剪切变形，平面内外刚度相关，用中厚板或厚板单元模拟。

PKPM程序中的各种楼板
1.刚性楼板假定（刚度平面内无限大，平面外为零）
a.没有考虑面外刚度，总刚偏小，楼面梁的刚度应考虑放大。

b.对于独立梁、仅与弹性6或弹性3楼板相连的楼面梁刚度不考虑放大。

c.适用于常规的一般楼板。

2.弹性楼板6（采用壳单元，刚度在平面内外都是真实的）
a.部分竖向荷载将通过平面外刚度直接传给竖向构件，导致梁弯矩和配筋相应减小。

b.刚性楼板假定楼板，竖向荷载通过梁传给竖向构件，以往的梁配筋经验都来自于此，故弹性6板会使梁的安全储备降低。

c.适用于板柱结构和板柱-抗震墙结构（这类结构就是将竖向荷载直接传给竖向构件的）
3.弹性楼板3（采用板弯曲单元，刚度平面外真实，平面内无限大）
a.适用于厚板或中厚板情况，例如采用厚板转换的楼层。

b.板柱结构面内刚度足够大，也可用此单元模拟。

c.建模时要将板厚均分给上下楼层，下楼层的层高=下层净空+板厚的一半。

4.弹性膜（刚度平面内真实，平面外为零）
a.适用于空旷结构，楼板局部不连续，开大洞等
etabs程序中板单元的类型
1.壳单元有真实的平面内外刚度=弹性6
2.膜单元只有平面内刚度=弹性膜
3.板单元只有平面外刚度=类似弹性3（勾选厚板）。

1.准备阶段1.1打开，选择Radioss-Bulkdate1.2导入几何体，一般用.stp格式2.几何清理Geom-quick edit此界面用于几何清理，包括删除或生成线，清楚节点，，删除重合面等。

3.网格划分2.1首先画二维面网格在左端任务栏建立component，一般装配体的网格放在不同的component中，且2D和3D网格放在不同的component中，一般现在几何体表面划分面网格，再通过面网格生成体网格，生成体网格后删除面网格。

生成2D网格：2D-automesh注意：elems to surf comp为在几何体所在的component中存放所划分的网格，elems to current comp为在当前的component中存放所划分的网格。

设置完毕后点击mesh，进入下面界面，点击数字可以调整节点间的网格数量，来使网格更规则或是对局部地区加密网格。

修改节点数量后点击mesh，全部修改完毕后点击smooth是网格更加顺滑，最后点击return。

2.2画3D网格3D-tetramesh进入如下界面点击elems选取前面所画面网格，然后点击mesh自动生成体网格，网格存放在当前的component中。

完成后删除2D网格。

注：点击mesh时会显示如下界面，此界面用于很多界面，常用的有by window（窗口框选的网格）；displayed（当前的网格）；all（所有网格）；reverse （反选）；by id（用于选取单个的已知id的网格）；duplicate（复制）；by face（表面的）。

4.建立螺栓连接图形中模型为两部分，用螺栓连接，操作如下Location选择圆孔上任一点；connect what选择要连接的连个几何体；num layers选择要连接几何体的个数；hole diameter中最大值一定要比连接体的总厚度大。

设定参数完毕后点击create。

注：可以同时在每一个孔上选择一点，同时生成所有螺栓连接。

某复杂工程楼板应力分析张齐;黄聿莹;闫锋【摘要】以上海某在建工程为背景,系统介绍了开洞较多的地下室顶板的嵌固能力、超长地下室温度应力控制及大开洞及多塔结构楼板计算分析及加强措施.利用ETABS有限元软件及YJK软件建立了相关模型,通过将地震作用简化为节点荷载作用在上部结构质心处,对首层楼板进行了应力分析,得到了楼板在多遇地震下和设防地震下的应力水平.分析结果表明,地下室顶板具有较好的嵌固能力,可不考虑该楼板对上部结构产生的多塔效应,设计时为了更好地保证安全性,将地下一层楼板作为结构嵌固端.而地下室楼板在温度应力作用下楼板应力分析及大开洞及多塔结构上部楼板地震作用下楼板应力分析结果表明可以通过设计中局部附加楼板受力钢筋满足结构受力要求.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2016(032)006【总页数】9页(P9-17)【关键词】楼板应力分析;超长结构;嵌固端;温度应力【作者】张齐;黄聿莹;闫锋【作者单位】华东建筑设计研究院有限公司,上海200002;华东建筑设计研究院有限公司,上海200002;华东建筑设计研究院有限公司,上海200002【正文语种】中文本工程位于上海,建筑场地200 m×200 m,共有5个结构单体,结构高42m,结构体系为钢筋混凝土框架体系,各个单体柱网较为规整,因而梁柱构件设计并不是本工程难点。

由于本工程建筑使用功能要求,楼板存在首层大开洞、超长无伸缩缝地下室楼板、上部楼板缺失等复杂状况,因而复杂楼板的设计分析成为本工程设计过程中的难点及重点。

由于建筑功能的要求,结构首层楼板存在着较多的局部大开洞,各个板块之间仅依靠尺寸相对较小的连廊连接,首层楼板能否在地震作用下保持良好的工作状态并且有效的传递水平力是一个需要研究的问题。

因而本文首先对于结构嵌固端的选取及首层楼板的嵌固作用进行了一定的研究工作。

5个结构单体中,1号、2号楼为多塔结构,而5号楼存在较多的中庭开洞及影院开洞,多塔结构由于存在着竖向刚度突变,因而分塔处楼板能否有效传递水平地震作用是一个需要研究的问题。

荷载组合和内力调整的先后顺序03——ETABS（上）(2011-10-11 10:40:22)分类：土木标签：荷载组合内力调整前后顺序分析内力设计内力组合内力杂谈一、基本概念1、使用ETABS和SAP2000软件，需提及有关荷载的下列概念：荷载工况、分析工况、工况组合【实为“分析工况的结果组合”】。

对于荷载工况包括：荷载类型、荷载名称、自乘系数；加载方式。

对于分析工况包括：先决工况、从属工况、分析顺序。

对于分析工况结果组合：组合的四种类型——叠加型、绝对值型、SRSS型、包络型。

【荷载工况】是作用于结构上的按指定方式空间分布的力、位移、温度或其他作用。

荷载工况本身不能再结构上产生任何响应，只有在分析工况中包含了荷载工况，才能得到荷载工况的作用结果。

【分析工况】定义荷载工况的作用方式、结构的响应方式和分析的方法。

分析工况可以是一个荷载工况或一组荷载的组合工况，这里的组合是在分析之前的组合。

分析完成之后的组合（简称【工况组合】）是不同分析工况结果的总和或包络，组合结果包括节点的所有位移、力和单元的内力或应力；组合数量可以任意指定，每个组合需要定义一个不同的名称，且不能与分析工况的名称相同。

2、ETABS和SAP2000软件还有几个概念：分析内力和设计内力，分析截面和设计截面。

讨论荷载组合和内力调整的顺序时要用到。

3、查高规可知，从【分析内力】形成【设计内力】的过程中，荷载组合和内力调整的先后顺序应为：【分析内力】→【[竖向及地震]效应标准值调整，简称“组合前调整”】→【效应基本组合，形成[组合内力]】→【组合内力调整，简称“组合后调整”】→【设计内力】1.1 荷载工况使用ETABS和SAP2000软件，首先要定义【荷载工况】，然后将各个荷载工况中的指定荷载施加到结构上。

一、荷载工况的分类二、需注意的几个问题1、注意【荷载名称】和【荷载类型】的区别。

使用软件时，常常将二者名称取一致，如【荷载类型】为DEAD，其【荷载名称】也取为DEAD；在软件后续的“分析工况”的定义中，也将设置DEAD，因此要分清针对的是DEAD荷载工况，还是荷载类型；等等。

【文章编号】1007-9467（2010）03-0020-03基于ETABS 的某高层结构时程分析■张旮1，石中明2（1.福建工程学院，福州350108；2. 福州市规划设计研究院，福州350003）【摘要】以一工程实例，分析带转换粱高层建筑结构的时程分析过程，利用Satwe 和Etabs 软件分别对其进行地震作用计算，以获得其在地震作用下的反应，来判断设有转换粱后的整体结构的安全和可靠性。

【关键词】转换梁；高层结构；时程分析；预应力1 工程概要本工程为住宅项目，地上18 层，层高2.9m，地下1 层，层高3.6m，作为停车库和设备用房，结构主体采用框架- 剪力墙结构。

因车库通道要求，需将地下室一排框架柱取消（图 1 中的画圈部分），造成竖向构件的不连续，需做结构转换。

根据本工程的实际情况，本工程采用梁式转换结构，转换层结构平面布置如图1。

【中图分类号】TU355【文献标志码】AT he T i me-H i s tor y A nal y s i s of a T al l B ui l di ng S t r uctur e B ased on E t abs S of ewar eZH A NG G a1，S H I Zhong-ming2（1.Fuj i a n U niv e r s i ty of T e chnology,F uzhou 350108,China ；2.Fuzhou P l a nning D e s i gn&R ese a rch I nst i tut e,Fuzhou 350003,China)【Abstract】A ccording to a tall building with grider trans f er story,this paper is concerned with the calculation of the time-hi s tory analysis and discusses the s eismic res ults under two s tructur e computation s oftw ares.【Key words】trans f er grider;tall building;time-hi s tory analy s is;s eismic res ults 2 结构时程分析时程分析法是基于反应谱法更为有效的抗震计算方法[1]，它能确切地了解结构在地震过程中的内力与位移随时间的反应，通过将建筑物作为弹性或者弹塑性振动系统，直接输入地面地震加速度记录，对运动方程直接积分，从而获得计算系统各质点的位移、速度、加速度等的时程变化曲线，因此这种方法更能准确而完整地反映出结构在地震作用下的全过程。

ETABS在大底盘多塔楼结构分析中的应用上海建筑设计研究院杨必峰大底盘多塔楼结构的分析要点※合理的结构模型整体分析：考虑大底盘楼板弹性变形的串并联刚片系层模型形的串并联刚片系层模型。

局部分析：全层或局部弹性板。

主流设计软件均具备以上功能。

※充分的振型数不小于max{189×n}不小于max{18，9×n}。

※ 塔楼底层突然收进导致的应力集中。

连接体的屋面梁加强。

连接体的屋面梁加强外围柱或墙加强。

※ 大底盘的整体性和变形协调能力。

底盘有一定厚度，很少开洞——强连接。

大底盘楼层及其下一层楼板应力分析，中震不开裂，大震大底盘楼层及其下层楼板应力分析，中震不开裂，大震钢筋不屈服。

底盘有一定厚度，开洞大，削弱多——弱连接。

大底盘楼层及其下一层楼板应力分析，中震不开裂，大震大底盘楼层及其下层楼板应力分析中震不开裂大震钢筋不屈服。

考虑连接体完全破坏进行单个塔体的补充分析考虑连接体完全破坏，进行单个塔体的补充分析。

工程实例概况※商业建筑，地上建筑面积6.7万平方米。

商业建筑地上建筑面积67万平方米※底部两层大底盘，上部三塔楼建筑。

※塔楼一高二低。

高塔总高51.9米，12层；低塔总高23.5米，6层。

※结构体系—钢筋混凝土框架结构。

※设防烈度7度，0.1g，特征周期0.9s。

度01g特征周期09s外立面效果建筑平面典型剖面模型简化前后周期基底剪力对比模型简化前后周期、基底剪力对比周期1（s）周期2（s）周期3（s）基底剪力X （kN）基底剪力Y （kN）简化前 1.710 1.549 1.4483019532344简化后 1.699 1.520 1.4533118433410相对误差0.6％1.9％0.3％3.3％ 3.3％大底盘应力分析的技术路径※弹性时程分析——补充分析手段※静力弹塑性分析了解变形过程及最终破坏形态；获得中、大震内力放大系数。

※楼板应力分析及截面配筋弹楼板计算震应力震应力筋验算CQC弹性楼板计算→小震应力→中、大震应力→配筋验算时程分析※必要性：1 .某些薄弱连接中，明显大于反应谱法结果原因大于反应谱法结果。

首先看楼板面外刚度应折减哪个分量
结论：应折减m11和m22
壳
S11
节点平局
不平均
梁轴力(EX)
壳面外折为0
S11
节点平局
不平均
梁轴力
梁轴力分布规律与壳单元模型基本一致。

但由于面外抗弯刚度折减为0，X向板支座处正应力明显减小，较大应力分布于纵向轴力较大的框架梁周围。

壳面外折为0不剖分
节点平局
不平均
梁轴力
当壳单元面外折为0且不剖分，相应梁也未剖分，由上图可知，在较大的单元内，原集中应力被平均化，最大应力值减小。

由此可以推测出，网格划分越大应力峰值越大，反之则反。

膜
S11
节点平局
不平均
梁轴力
膜单元应力分布规律与壳单元面外刚度折减且不剖分的楼板应力基本一致。

风荷载下拉压力与变形
压拉压拉压拉压拉压拉压拉压拉
楼板轴力云图1.5米网格
Max：210KN
Max：93KN
拉压拉压拉压拉压拉压拉压拉压
梁轴力0.5m网格
3.0049 2.9203 3.0031 2.9115 单位mm
3.0042 3.0029 3.0047 单位mm
变形0.5m网格。

ETABS分析技巧李胜林李立（北京金土木软件技术有限公司 100044）ETABS和SAP2000具有同样的计算引擎，高效而又稳定，不需要用户做太多的干预。

由于其具有自动边束缚技术而使工程师在使用ETABS程序容易走进一个误区：轻建模、重设计、分析参数取默认。

如果用户能够更好的了解掌握分析工况，那么就会取得事半功倍的效果，工程师对结构行为的把握和控制能力也会大大加强。

1、模态分析在建筑结构领域，用户通过质量参与系数来检查振型数目是否达到抗规规定“计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%”的要求。

一般来讲，模态分析是动力分析的基础，比如振型叠加法的线性时程分析、反应谱分析等。

在建模完成后，用户通过模态分析来检查结构的刚度及质量分布情况。

一般建议用户在分析的初始阶段，不要指定太多的荷载，也不要定义其他的分析工况。

即建模完成后只运行Dead工况和模态工况，通过两种工况下的变形及内力查看，来检查单元的连接情况。

此种方法尤其适用于由其他文件格式，如dxf文件导入到ETABS中的情况。

在ETABS中，模态分析方法有两种：特征向量法和Ritz向量法。

对于普通的建筑结构用两种方法计算得出的结果趋于一致，但对于以下几种情况我们推荐Ritz方法：一、结构振型比较分散，或者前几阶振型为局部振动。

例如于悬索结构或者高层结构，如果采用特征值向量分析方法，通常需要用户指定相当巨大的振型数量，例如200阶，这样就会占用大量的计算时间；二、结构中带有非线性连接单元。

由于ETABS的时程计算方法为以模态为基础的FNA法，所以在模态分析中应该反映非线性连接单元对结构振型的影响；三、结构需要进行荷载时程工况分析。

其实上述这几种情况完全反应了Ritz方法相对于特征值向量分析方法的优点：1，在计算同等数目的振型时，Ritz 向量法会得到更多的质量参与系数；2，Ritz 向量法对高阶振型（连接单元内力或时程荷载激发）的捕捉更加充分。

2010年10月18日评论(0)|浏览(16) 点击查看原文定义反应谱函数时，选择通过文件导入的方式，无法输入周期折减系数，怎么办？：周期折减系数只能在中国规范中定义。

可以采用一种办法。

通过文件导入后，使用转换为用户自定义功能，记录下周期-加速度的数据对。

然后添加中国规范的反应谱，转换为用户自定义，将之前纪录的数据对输入，还原导入的反应谱即可。

错层塔楼怎么建模？多塔层高不同如何在etabs中建模：对于多塔结构，以其中一个塔楼为基准，建另一个塔楼的模型，最好是以较高的塔作为主塔，对于楼层，进行绘制控制的时候，一个塔楼可按照1、3、5...楼层来布置，另外一个塔楼可按照2、4、6.....来控制绘制。

注意不同层高的楼层指定不同的刚性隔板。

中梁刚度放大：中梁刚度放大需要人工调。

考虑到楼板对梁抗扭稳定性的贡献，需要对中梁和边梁进行刚度放大。

当楼板使用壳和板单元建模时，程序自动考虑，不需要人为调整；当楼板使用膜单元建模时，由于膜单元没有平面外刚度，无法束缚梁平面外的变形，因此需要人为调整：在框架属性修改对话框中设置，调整其围绕三轴的惯性矩，通常情况下中梁调整系数为2，边梁调整系数为1.5 转换梁如何处理？通常用壳元来模拟框支剪力墙连梁，这样可以更清楚地查看转换梁的应力情况。

以下是几个转换梁的例子，可以看到细部的应力结果。

偏心如何指定？在ETABS中，线对象的偏心是使用插入点来实现的（指定>框架/线>插入点）。

偏心布置完成后，需要通过拉伸显示来查看。

需要强调的是，通过设定偏轴的距离来绘制偏心布置的梁(如下图)，是错误的。

偏轴绘制使线对象的几何位置发生了变化，线对象将在新位置上形成新的节点。

而线对象的偏心指定不会使线对象的几何位置发生变化，线对象的节点仍在轴线上。

在“框架插入点”对话框有一个复选项：不转换框架刚度距质心的偏移。

不勾选该项，程序将考虑截面偏心所带来的节点刚度影响。

绘制构件时弹出的对象属性浮动对话框中的平面偏移将使整个构件（包括其节点）发生偏移，这样会导致节点不相连的情况。

ETABS分析常见问题解答类型（同时具备membrane和plate 性质）的板，根据以上第4类单元的要求进行计算。

2 问：使用膜楼板和壳楼板，在导荷载和内力传递方面有什么区别？ 2006/1/1115:06:59答：在ETABS 中，膜楼板可以起到传递荷载的作用，将楼面荷载传递到与之相连的梁上。

壳楼板是以点荷载的方式，将楼面荷载通过与梁相连的剖分点传递到梁上。

下图是相同的模型，采用不同楼板类型时，梁的内力结果图。

左图是膜楼板的情况，右图是壳楼板的情况。

通过图中梁上的等效荷载和梁的内力分布可以看出两者的区别。

3 问：为什么反应谱工况下显示的构件内力均是正值？ 2006/1/1115:09:35答：在ETABS 中，反映谱工况下显示的杆件内力为包络值。

在荷载组合时，对于有反应谱工况参与的每种组合，程序会自动考虑反应谱分析结果的正、负两种情况来参与组合。

4 问：定义时程工况时，比例系数一项是否考虑单位的换算？ 2006/1/1115:10:19答：要考虑。

从文件中调用的时程波数据是没有单位的。

但在定义时程工况时，时程波数据的单位是按ETABS 的当前单位给定的。

可以利用比例系数来实现对时程波的调幅，同时要注意调幅后的单位（比如规范上地震加速度时程曲线的最大值单位为cm/s2）要与ETABS 的当前单位一致。

5 问：反应谱分析中要考虑偏心时，需要按正、负偏心情况设两个工况吗？ 2006/1/1115:10:47答：不需要。

给定偏心率后，ETABS 会自动考虑正负两种情况。

6 问：ETABS 是如何考虑质量参与系数及扭转因子问题的？ 2006/1/1115:11:16答：ETABS 给出了结构全面的模态信息，并给出了模态质量参与系数，静力和动力荷载参与系数。

通过模态答：刚性隔板质量只计算刚性隔板平面内的杆件自重及该平面上的荷载转化成的质量。

而集中楼层质量包括层间的柱子、墙等杆件的自重和荷载转化成的质量。

ETABS是由CSI公司开发研制的房屋建筑结构分析与设计软件，ETABS已有近三十年的发展历史，是美国乃至全球公认的高层结构计算程序，在世界范围内广泛应用，是房屋建筑结构分析与设计软件的业界标准。

ETABS和PKPM程序里楼板解析概述：理论上楼板可用平面板单元和平面壳单元来模拟。

普通楼板，由于厚度不大，变形满足直法线假定，忽略横向剪切变形，平面内外刚度相互独立，可分别用平面应力膜单元和平面板弯曲单元计算，然后进行应力叠加。

对于厚板，变形不满足直法线假定，不能忽略横向剪切变形，平面内外刚度相关，用中厚板或厚板单元模拟。

PKPM程序中的各种楼板1.刚性楼板假定（刚度平面内无限大，平面外为零）a.没有考虑面外刚度，总刚偏小，楼面梁的刚度应考虑放大。

b.对于独立梁、仅与弹性6或弹性3楼板相连的楼面梁刚度不考虑放大。

c.适用于常规的一般楼板。

2.弹性楼板6（采用壳单元，刚度在平面内外都是真实的）a.部分竖向荷载将通过平面外刚度直接传给竖向构件，导致梁弯矩和配筋相应减小。

b.刚性楼板假定楼板，竖向荷载通过梁传给竖向构件，以往的梁配筋经验都来自于此，故弹性6板会使梁的安全储备降低。

c.适用于板柱结构和板柱-抗震墙结构（这类结构就是将竖向荷载直接传给竖向构件的）3.弹性楼板3（采用板弯曲单元，刚度平面外真实，平面内无限大）a.适用于厚板或中厚板情况，例如采用厚板转换的楼层。

b.板柱结构面内刚度足够大，也可用此单元模拟。

c.建模时要将板厚均分给上下楼层，下楼层的层高=下层净空+板厚的一半。

4.弹性膜（刚度平面内真实，平面外为零）a.适用于空旷结构，楼板局部不连续，开大洞等etabs程序中板单元的类型1.壳单元有真实的平面内外刚度=弹性62.膜单元只有平面内刚度=弹性膜3.板单元只有平面外刚度=类似弹性3（勾选厚板）。

‘工程力学＇增刊１９９９年高层建筑结构有限元分析软件ＥＴＡＢＳ魏德敏张勇（太原理工大学土木系．太原０３００２４）提要本文简要介绍美国高层建筑结构三维有限元分析软件ＥＴＡＢｓ的主要功能。

附带系列软件及适用范围和特点．关键谲高层建筑，结构分析，三维有限元１引言由于有限元法的高度通用性与实用性以及计算机应用的普及与发展，自六十年代中期以来，有限元软件开发的速度、数量和规模是十分惊人的。

各种通用和专用的有限元软件数以千计。

但是目前国际上著名的大型有限元软件仅有几十个，例如，美国动态与非线性分析软件ＡＤＩＮＡ和ＡＮｓＹｓ：德国大型综合非线性有限元软件ＡｓＩ（Ａ；大型综合土木建筑结构分析设计软件ｓＴＲｕＤＡＬ；通用有限元软件ｓＡＰ和主要应用于航空、造船、汽车等工业部门的大型综合通用有限元软件ＮＡｓＴＲＡＮ等。

这些大型软件共有的特点是：１）适用范围广：应用于航空、核能、机械、海洋、土木等各种工业部门。

２）计算规模大：一般包含数百到数千个模块，拥有ＦＯＲＴＲＡＮ语句数万到数十万行。

３）涉及学科广：涉及到固体力学、流体力学、空气动力学、计算数学及计算机科学等．另外，但这些通用软件中除ｓＴＲｕＤＬ，ｓＡＰ等少数软件外，用于一般无特殊要求的普遁建筑结构时。

由于专用性不强，往往输入数据过繁，输出结果亦不便于直接使用。

国内从７０年代起研制开发了一批高层建筑结构分析与设计的专用程序。

’．例如中国建筑研究院的ＥＴｓ３，ＰＫＰＭ系列软件，ＴＢｓＡ多层及高层建筑结构三维分析与设计系列：华东设计院的ＰＳＦＴ；清华大学的Ｔｕｓ一２．５多层及高层空间结构实用设计系统，同济大学的３Ｄ３ｓ微机空间钢结构ｃＡＤ软件等等。

国外有欧洲著名钢结构ｃＡＤ／ｃＡＤ／ｃＩＭ一体化软件ｓｃＩＡ，有美国ＥＴＡＢｓ建筑三维分析软件等。

这些专用程序普遍的优点是完善的前后处理，大部分以ＡｕＴｏｃＡＤ为支撑平台，运行于ｗＩＮＤ０ｗｓ环境下，集结构分析与设计于一体，可以人机交互魏撼ｔ．女，１９５５５出生，工学博士．教授山西省青年学科带头人基金资助项目’１２８’‘工程力学＇增刊１９９９年自动建模，自动导算荷载，自动分析计算并与绘图模块接口。

应力集中与失效分析1 引言由于某种用途,在构件上需要开孔、沟槽、缺口、台阶等,在这些部位附近,因截面的急剧变化,将产生局部的高应力,其应力峰值远大于由基本公式算得的应力值。

这种现象称为应力集中,引起应力集中的孔、沟槽、缺口、台阶等几何体称为应力集中因素[1]。

因孔、沟槽、缺口、台阶等附近存在应力集中,从而,削弱了构件的强度,降低了构件的承载能力。

应力集中处往往是构件破坏的起始点,应力集中是引起构件破坏的主要因素[2-9]。

应力集中现象普遍存在于各种构件中,大部分构件的破坏事故是由应力集中引起的。

因此,为了确保构件的安全使用,提高产品的质量和经济效益,必须科学地处理构件的应力集中问题。

2 产生应力集中的原因[1]构件中产生应力集中的原因主要有：<1> 截面的急剧变化。

如：构件中的油孔、键槽、缺口、台阶等。

<2> 受集中力作用。

如：齿轮轮齿之间的接触点,火车车轮与钢轨的接触点等。

<3> 材料本身的不连续性。

如材料中的夹杂、气孔等。

<4> 构件中由于装配、焊接、冷加工、磨削等而产生的裂纹。

<5> 构件在制造或装配过程中,由于强拉伸、冷加工、热处理、焊接等而引起的残余应力。

这些残余应力叠加上工作应力后,有可能出现较大的应力集中。

<6> 构件在加工或运输中的意外碰伤和刮痕。

3 应力集中的物理解释[1]对于受拉构件,当其中无裂Array纹时,构件中的应力流线是均匀分布的,如图1a所示；当其中有一圆孔时,构件中的应力流线在圆孔附近高度密集,产生应力集中,但这种应力集中是局部的,在离开圆孔稍远处,应力流线又趋于均匀,如图1b 所示。

4 应力集中的弹性力学理论根据弹性力学理论,可以求得圆孔、裂纹尖端以及集中力附近的应力分布情况,分别如下：4.1 圆孔边缘附近的应力[10]圆孔附近A 点〔图2的应力为 ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=θθστθθσσθθσσ4sin 322sin 24cos 322cos 3224cos 322cos 2442222442222442222r a r a r a r a r a r a r a r a r a xy y x<1>式中a 为圆孔的半径。

针对江苏省建设工程施工图设计文件审查意见二、四条意见：4.T1塔楼:从建筑平面上看，10层以下核心筒外墙周围均为管道井、通风井、烟道、楼梯等洞口。

楼面大部分被洞口切断，不能直接与核心筒连接，核心筒与框架不能协同工作，水平力无传递途径。

方案很不合理，应进行调整。

T2、T3塔楼筒体一侧也存在类似问题。

请一并考虑、处理。

修改。

(1) T1除风管，烟道外，水电管井等洞口采用后楼板封堵（在图纸中用G标识），楼梯板钢筋与剪力墙相连处，钢筋全部锚入剪力墙中，经过计算与外筒剪力墙相连板宽度均满足大于50％的墙长，能满足水平力的传递。

(2)由于该处受建筑限制，增加以下措施：【1】在T2，T3核心筒与楼板连接的一侧增加楼面设置弹性楼板，计算出梁轴力。

复核，修改梁配筋。

【2】补充该处楼板应力分析，按楼板应力配置楼板配筋。

【3】核心筒内侧楼梯板钢筋锚入两侧剪力墙内，增加剪力墙的稳定性。

1.楼板应力分析1.1.1.1概述建筑要求：由于建筑的需要，T2、T3核心筒一侧楼面形成较大的洞口，导致楼板不能与核心筒直接相连。

规范要求：按《高规》JGJ3-2019中3.4.6条规定，楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%；T2、T3楼面形成的洞口面积未超过规范值。

应力分析：为了确保在中震作用下，楼板保持弹性工作状态，并不出现贯通性裂缝；采用软件Etabs进行弹性楼板分析；除核心筒一侧开洞处采用弹性板，其余楼板采用刚性楼板模拟计算。

Etabs分析模型3D图1.1.1.2楼板应力分析和框架梁轴力分析(1)分析时混凝土的弹性模量采用短期模量，取典型楼层28层，楼板应力分析结果如下图所示：中震反应谱X向作用下，28层开洞处楼板应力S22；S22平均应力最大值约为13Kpa。

中震反应谱X向作用下，28层开洞处楼板应力S11, S11平均应力最大值约为63.2Kpa。

中震反应谱Y 向作用下，28层开洞处楼板应力S11; S11平均应力最大值约为22.3Kpa 。

ETABS楼层质量统计解读在ETABS中，程序会根据质量源的定义来计算结构的质量，如图1所示，程序默认勾选了对话框中的两项“仅包含侧向质量”和“楼层处横向集中质量”。

图1 ETABS中质量源定义1.“仅包含侧向质量”选项图2和图3针对相同的模型，分别展示了是否勾选“仅包含侧向质量”选项得到的质量输出结果。

顾名思义，此选项决定了结构在计算过程中是否计算考虑竖向质量。

需要提醒的是，当分析过程中要考虑竖向震动对结构的影响时（如，计算结构的竖向地震作用），一定要取消“仅包含侧向质量”选项，否则，计算得到的结果不包含竖向质量影响的结果。

图2 勾选“仅包含侧向质量”的质量输出图3 不勾选“仅包含侧向质量”的质量输出2.ETABS楼层质量的统计方法在ETABS软件中，楼层的范围是指楼层标高处及向下延伸到相邻下一个楼层标高处（不包含下一个楼层标高处）的范围，如图4所示，不同的颜色代表不同的楼层范围。

程序在统计楼层质量时，也是统计当前楼层范围内所有有限元节点质量之和。

图4 质量计算模型1模型1，柱截面均为700X700，梁截面为700X300，均采用C30混凝土，重量密度25KN/m3，梁长8米，层高3米，梁上施加10KN/m的活荷载，其质量源定义同图1。

在默认情况下，梁柱构件均未进行有限元网格划分，即梁柱构件的质量会自动分配到构件两端的节点上，手算楼层质量过程如下，1）Story3（顶层）楼层质量计算：在顶层质量统计的过程中，顶层柱的质量被分配到柱顶和柱底两个节点上，柱顶节点是属于顶层范围，而柱底节点属于相邻下一层，此部分质量应计入下一楼层质量中，因此在计算顶层质量时只应计入柱子质量的一半。

2）Story2和Story1（层高相同的中间层）楼层质量计算此模型中，楼层高度相同，story2质量统计中包含story2柱子的一半质量和story3柱子质量的一半，故其楼层总质量为：在顶层质量统计的过程中，顶层柱的质量被分配到柱顶和柱底两个节点上，柱顶节点是属于顶层范围，而柱底节点属于相邻下一层，此部分质量应计入下一楼层质量中，因此在计算顶层质量时只应计入柱子质量的一半。