etabs使用经验

etabs使⽤经验

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。

【荷载类型】的作⽤：软件⾃动⽣成荷载组合时，将根据“荷载类型”为各个荷载⼯况设定荷载组合系数。

【荷载名称】实际是“单个荷载⼯况”的名称。对同⼀个荷载类型，根据不同的作⽤⽅向可定义不同的荷载⼯况。如风荷载：WX，WY。

2、分清哪些荷载⼯况是软件⾃动施加，哪些需⼈⼯指定。

3、关于地震荷载的两种型式：⾃动地震荷载和反应谱⼯况。⾃动地震荷载属于静⼒荷载，⽤底部剪⼒法计算；反应谱⼯况是单独的⼀种⼯况，其定义⽅式和⾃动地震荷载不同，属动⼒分析范畴；需先定义反应谱函数，然后定义反应谱⼯况。4、关于风荷载的定义和加载⽅式，分两种——来⾃刚性隔板范围、来⾃⾯对象。

5、注意哪些是静⼒荷载⼯况，哪些不是。

三、ETABS建模的⼏个问题1、按“⾯对象”施加风荷载时，体型系数的正负号怎么确定？＋X与－X⽅向会⾃动考虑吗？

体型系数的正负号主要与⾯对象的局部坐标有关。当风荷载作⽤⽅向与⾯的局部3轴正向⼀致，取正号，反之取负号。

按【⾯对象】施加风荷载时，±X⽅向需要定义两个风荷载⼯况，分别对应各⾃的体型系数。2、使⽤【虚⾯】施加风荷载，正向和反向是否需要定义两种⼯况？使⽤【虚⾯】施加风荷载，可以定义两种风荷载⼯况——考虑正向和反向；

两个风荷载⼯况【不会同时出现】在⼀种荷载组合⾥⾯。3、单向地震反应谱⼯况和双向地震反应谱⼯况需要“分别定义”吗？如何定义？

需要分别定义。在定义反映谱⼯况时，在反映谱⼯况数据中对话框中，若输⼊反映谱的⽅向【指定1个】则为单向地震作⽤，【指定2个】则为双向地震作⽤。4、Etabs竖向地震如何模拟？

⽬前程序中【竖向地震】可以在定义荷载⼯况时定义，此时定义的⽅式为采⽤底部剪⼒法，此时定义的⽅式和抗震规范的⾼层结构定义⽅式相同；当然也可以考虑采⽤反应谱⽅法定义结构的竖向地震，但是参数的选取规范中没有明确的给出，需要⼈为考虑。5、Etabs计算地震作⽤考虑【偶然偏⼼】时是不是每个⽅向都要定义两个地震⼯况？

底部剪⼒法中需要定义两个。

振型分解反应谱法定义⼀个就可以，程序会⾃动考虑正负。6、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？

不需要。给定偏⼼率后，ETABS会⾃动考虑正负两种情况。7、ETABS中如何显⽰内⼒包络图？

在定义组合的时候，添加⼀个组合，其类型选择为env（包络），然后将各个荷载⼯况添加进⼊，各项⽐例系数均定为1，那么即可形成⼀个包络的⼯况，内⼒分析后可以查看该⼯况下的内⼒结果，即为内⼒的包络。8、双向地震如何判断是在哪个⽅向进⾏了修正，乘以0.85？

⽬前在ETABS中，如果定义了⼀个双向地震的荷载⼯况，按照中国规范选择修正的SRSS，输出的是个包络的结果。

解决的办法是分别定义两个反应谱⼯况，⼀个是以x为主的x2+0.85y2；⼀个是以Y

为主的0.85x2+y2。在⼯况中⽐例系数定义为9.81*0.85=8.3385，选择SRSS选项。1.2 分析⼯况

所谓ETABS和SAP2000丰富的分析功能，是从对分析⼯况的定义中得到体现。

定义【分析⼯况】，也就是定义荷载⼯况的作⽤⽅式、结构的响应⽅式和分析⽅法。对同⼀个模型可以定义任意多种分析⼯况；运⾏模型分析时，可以有选择地运⾏⼯况，也可以删除多余的⼯况。

定义【分析⼯况】主要包括下列基本信息：1、⼯况名称——每⼀种分析⼯况需定义⼀个不同的名称，⽤于提取分析结果（位移、应⼒等）、⽣成组合，有时也⽤于⽣成其他分析⼯况。2、分析类型——定义分析⼯况类型和分析⽅法类型。分析⼯况类型主要指静⼒分析、反应谱分析、时程分析、屈曲分析等；分析⽅法类型（简称分析类型）指线性分析、⾮线性分析、⾮线性阶段施⼯。3、所施加的荷载——对多数分析类型，需指定施加到结构上的荷载⼯况。

⼀、分析类型

根据结构对荷载响应⽅式的不同，分析类型可划分为【线性】和【⾮线性】。

所有⾮线形分析⼯况可以链接起来，以实现复杂加载次序。

⽐如：由于⾮线形分析结果⼀般不能进⾏叠加，⽽在设计阶段，通常需要考虑若⼲荷载的组合，因此，可以先定义⼀个【初始静⼒⾮线形⼯况】来考虑⼏何⾮线形的影响，并使其刚度矩阵作为其他线形分析的基础，使得所有分析结果对于设计可以叠加。

⼆、分析⼯况的荷载施加

定义【分析⼯况】时，“荷载类型”主要有Load和Accel两类，即可以是⼀种荷载⼯况，或者是⼀个加速度荷载。

⼀个分析⼯况可以对应⼀个荷载⼯况，也可以对应⼀组荷载的组合⼯况。

三、分析顺序

各个分析⼯况之间并不⼀定是彼此独⽴的，⽽是可能存在⼀定的依存关系。在下列情况下，⼀个分析⼯况会依赖于另⼀个分析⼯况：1、振型叠加类型的分析⼯况（反应谱分析或模态时程分析），会⽤到由模态分析⼯况得到的振型。2、⼀个⾮线形分析⼯况从另⼀个⾮线性⼯况结束状态开始。

3、⼀个线形分析⼯况⽤到⼀个⾮线性分析⼯况结束时计算的结构刚度。

⼀个依赖于其他⼯况的分析⼯况称为【从属⼯况】，它所依赖的⼯况称为【先决⼯况】。程序进⾏分析时，总是按照正确的顺序进⾏，以保证从属⼯况在其所有的先决⼯况之后进⾏。每⼀个分析顺序必须由⼀个从零开始的分析⼯况开始。1.3分析⼯况结果组合【⼯况组合】

这⾥的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。

对每⼀个响应量（位移、内⼒等），参与分析的每个分析⼯况可以为组合提供⼀个或两个值。但是，⼯况组合时【均按两个值】处理。

（1）分析⼯况为组合提供⼀个值的，组合时可视为“两个相同的值”。如线形静⼒分析、模态分析或屈曲分析得到的单独模式、多步分析⼯况的单步等情况，都只提供⼀个值。

（2）有些类型的分析⼯况会产⽣两个不同的值。如：反应谱⼯况、多步分析⼯况的包络结果、移动荷载⼯况车辆产⽣的结果等。

某些类型的组合，两个值都被⽤到；有些类型的组合，只⽤到较⼤的绝对值。

但是每个组合都会产⽣⼀对数值：最⼤值和最⼩值。组合的类型有4种：

对于线形问题，线形结果可以叠加，算术求和型的⼯况组合是有意义的。

对于⾮线形问题，⾮线性结果通常不能叠加，因此需要在⾮线性分析⼯况中施加组合荷载，以正确分析其组合效应。这将导致需定义多种分析⼯况求解⽽⾮组合⼯况结果。

但是，⾮线性分析⼯况可以包括在任何包络型组合中，因为它们之间不进⾏叠加。

⼆、荷载组合ETABS和SAP2000在开始运⾏结构设计命令时，会根据结构类型和所选规范⾃动⽣成荷载组合。默认⽣成的组合满⾜规范要求。

如果选择中国规范，ETABS和SAP2000均编制了【默认荷载组合】。默认荷载组合的结果与SATWE软件完全相同。

需要说明的是：中国规范的作⽤效应组合⼀般是建⽴在弹性分析叠加原理基础上的。

三、内⼒调整ETABS的内⼒调整共分3部分：

（1）结构构件属性的调整和竖向荷载下的梁弯矩调整；

（2）抗震设计内⼒调整；

（3）承载⼒抗震调整系数。

注意软件的两组概念：分析内⼒、设计内⼒；分析截⾯、设计截⾯。3.1结构构件属性和梁弯矩调整结构构件属性的调整发⽣在程序进⾏模型分析之前，主要是框架梁、连梁、组合梁的刚度调整。梁弯矩调整是对模型分析之后得到的分析内⼒进⾏的。这⾥的梁弯矩调整指的是竖向荷载下的梁弯矩调整。

⼀、构件刚度调整

程序调整时机：模型分析之前。1、考虑翼缘作⽤楼⾯梁的刚度增⼤系数

根据JGJ3-2010第 5.2.2 条的规定，楼⾯梁刚度增⼤系数可取1.3～2.0。

程序中，此系数对边梁的缺省值为 1.5，对中梁的缺省值为 2.0，点击菜单【指定>框架/线>框架属性修改】，可以修改此系数。2、抗震设计时，连梁刚度折减系数

根据JGJ3-2010第 5.2.1条的规定，此系数不宜⼩于0.5。程序中，此系数由⽤户输⼊，其缺省值为0.7。点击菜单【指定>壳/⾯>壳刚度修改】可修改连梁刚度。

⼆、竖向荷载下梁弯矩调整

程序调整时机：模型分析之后。1、梁端负弯矩调整系数

根据JGJ3-2010第 5.2.3条规定，装配式整体框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.7～0.8，现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.8～0.9。程序中，此系数的缺省值为0.85，并可由⽤户在【混凝⼟框架设计覆盖项】中修改。

2、梁跨中弯矩调整

根据JGJ 3-2010第5.2.3 条的规定，梁跨中截⾯正弯矩设计值不应⼩于竖向荷载作⽤下按简⽀梁计算的跨中弯矩设计值的50%。程序中，此规则由程序⾃动执⾏。

3.2抗震设计内⼒调整

根据中国规范，混凝⼟结构【抗震调整】分为（1）对结构地震荷载的调整；（2）混凝⼟构件的抗震设计内⼒调整。ETABS软件将混凝⼟结构【抗震设计】内⼒调整分为三个层次：

（1）整体调整。指根据规范剪重⽐的要求，对结构整体地震⼒的调整。

（2）局部调整。指对结构中某⼀部分构件所做出的内⼒调整，⽐如框架承担的最⼩⽔平地震剪⼒、结构薄弱层内⼒调整等。

（3）构件调整。指针对于某⼀结构构件，根据抗震等级进⾏的内⼒调整。

构件内⼒调整的意义在于实现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强柱根”的基本思想，这⼀思想的⽬的是限制⼤震下塑性铰出现的部位，避免或减少脆性剪切破坏先于弯曲破坏；加强柱⼦、剪⼒墙根部，推迟塑性铰的形成，控制结构倒塌整体失效。