高层建筑结构常用计算软.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高层建筑结构常用计算软件,山东建筑大学,李安起,高层建筑结构常用计算软件,PKPM,系列,广厦结构,CAD,ETABS,和,SAP2000,ANSYS,MIDAS,3D3S,TBSA,等等PKPM,系列,研发单位：中国建筑科学研究院,结构分析软件包包括：,SATWE,，,TAT,，,TAT,D,，,PMSAP,，,EPDA,等适用于高层建筑结构设计的软件包特定：界面简单，简单易学，根据中国规范及时更新PKPM,系列,SATWE,梁柱采用空间杆系单元，剪力墙采用考虑平面外刚度的空间墙单元在对楼板的处理上采用了四种不同的假定：,1,）假定楼板整体平面内无限刚；,2,）假定楼板分块平面内无限刚；,3,）假定楼板分块平面内无限刚，并带有弹性连接板带；,4,）假定楼板为弹性板可对某块楼板进行有限元分析PKPM,系列,SATWE,墙单元：适用于较复杂的结构，较真实地分析出剪力墙的内力和变形在地震作用分析时，程序对振型分解法提供了两种解法：总刚分析方法和侧刚分析方法建议采用总刚分析法专门为多、高层建筑结构分析与设计而研制的空间结构有限元分析软件，适用于各种复杂体型的高层钢筋混凝土框架、框剪、剪力墙、筒体结构等，也适用于混凝土,-,钢混合结构和高层钢结构。

PKPM,系列,TAT,对剪力墙采用开口薄壁杆件模型，并假定楼板在平面内刚度无限大，平面外刚度为零实际工程中许多布置复杂的剪力墙难以满足薄壁杆件模型的基本假定，从而使计算结果难以满足工程设计的精度要求TAT,软件适合于框架、框架,-,剪力墙、剪力墙及筒体结构，但应用时应根据结构的实际情况对剪力墙进行处理以减小计算误差PKPM,系列,PMSAP,针对复杂高层建筑结构需要,2,种计算软件进行校核而设计制作PMSAP,与,SATWE,由不同的开发人员独立完成PMSAP,在程序总体构架上具备通用性，在墙单元、楼板单元的构造以及动力算法方面采用了先进的研究成果，具备较完善的设计功能作为同一公司的产品，,PMSAP,与,SATWE,的关系可类比于也是同一公司产品的,SAP2000,和,ETABS,，,PKPM,系列,PMSAP,尽管它们的侧重有所不同（,PMSAP,更多地考虑各种复杂情况），但对于多数建筑结构的分析、设计而言，它们的功能是基本相当的当复杂工程需要两个或两个以上软件做对比计算时，,SATWE,和,PMSAP,是合适的选择PMSAP,与,SATWE,都可以与建模软件,PMCAD,、,STS-1,接口，用于对比计算时可省去多次建模的繁琐工作，减少建模出错机会，给设计人员提供了便利。

PKPM,系列,PMSAP,梁柱采用空间杆系单元墙单元：剪力墙采用考虑平面外刚度的空间墙单元适用于较复杂的结构，较真实地分析出剪力墙的内力和变形细分模型墙元（墙梁、墙柱做精细分析）,简化壳元模型（用于方案阶段快速试算）,PKPM,系列,PMSAP,在对楼板的处理上采用了四种不同的假定：,1,）假定楼板整体平面内无限刚；,2,）假定楼板分块平面内无限刚；,3,）假定楼板分块平面内无限刚，并带有弹性连接板带；,4,）假定楼板为弹性板可对某块楼板进行有限元分析PKPM,系列,EPDA,是一个完全三维的有限元空间弹塑性时程分析程序：,弹塑性梁（柱）单元,采用标准的有限元方法（所谓的微观方法）构造单元切线刚度直接基于混凝土材料微元和钢筋材料微元的本构关系弹塑性墙元面内刚度,的力学模型采用平面应力膜，并可以考虑开洞与梁柱元一样它的单元切线刚度也直接基于混凝土材料微元和钢筋材料微元的本构关系PKPM,系列,EPDA,墙元的面外刚度,相对次要，为了节省计算，我们用简化的弹塑性板元进行考虑混凝土材料的本构关系,包含双线性和三线性两种可选的滞回模型，且相应的骨架曲线均可考虑下降段考虑了砼受拉开裂后承载力的消失以及受压时承载力的恢复；当受压超过极限压应变，砼压碎退出工作。

双线性模型骨架曲线可干预钢筋的本构关系,采用双线性滞回模型，骨架曲线可干预PKPM,系列,EPDA,本程序接力空间有限元弹性设计软件,SATWE,和,PMSAP,大体的使用步骤是：,1,在,PMCAD,中输入结构的计算模型,2,用,SATWE,或者,PMSAP,程序计算结构内力和配筋,3,运行,EPDA,程序做弹塑性动力分析,PKPM,系列,EPDA,由此可以判定 薄弱层位置，各杆件的破坏位置和顺序，应力和塑性变形的集中部 位，验算弹塑性变形EPDA,程序的输出结果,广厦结构,CAD,广东省建筑设计研究院和深圳市广厦软件有限公司联合开发的广厦钢筋混凝土结构,CAD,；,广厦钢结构,CAD,；,广厦打图管理系统；,广厦结构施工图设计实用图集,广厦结构,CAD,之,广厦钢筋混凝土结构,CAD,是一个面向民用建筑的多高层结构,CAD,，在容柏生院士的指导下由广东省建筑设计研究院和深圳市广厦软件有限公司联合开发，于,1996,年,12,月,18,日通过专家鉴定，完成从建模、计算和施工图自动生成及处理一体化设计，结构计算包括,空间薄臂杆系计算,SS,和,空间墙元杆系计算,SSW,广厦,CAD,是设计院开发的结构,CAD,的杰出代表，被全国五千家设计单位正式采用。

广厦结构,CAD,之,广厦钢结构,CAD,结合了钢铁设计研究院几十年钢结构设计和施工的经验，是目前唯一一个由设计院开发的钢结构,CAD,，是钢结构设计院开发,CAD,的代表，从实际应用出发，解决从建模、计算到施工图、加工图和材料表的整个设计过程，帮助设计院尽快进入钢结构设计市场广厦钢结构分：,工厂钢结构,CAD,（门式刚架、平面桁架和吊车梁,CAD,）和,网架网壳钢结构,CAD,两大部分CAD,以,Autocad14,为图形平台，运行于,Windows95/98,广厦结构,CAD,之,广厦打图管理系统,可以进行单机和网络打图管理，网络支持,NOVELL,和,WINDOWS NT,两种网络系统，同时可进行,10,台绘图仪的管理，动态监测绘图仪的运行情况，计算设计人员或项目的出图成本，打印统计报表，加强各设计院打图管理和进行成本核算的工作广厦结构,CAD,之,广厦结构施工图设计实用图集,与广厦,CAD,配套使用，该图集由广东省建筑设计研究院投入大量人力精心绘制，内含,70,张标准图，可减少设计图纸工作量,30%,以上，并减少设计错误，提高设计质量该图集光盘版向用户提供标准图的,DWG,格式文件，使用户在,Autocad,下可任意修改、拼接、绘制新图。

ETABS,美国,Berkeley,地震工程研究中心开发的高层建筑三维专用有限元分析软件,快速建模、静动力分析、静力弹塑性分析、中国规范校核全球前,20,名的超高层建筑都是通过,ETABS,设计或校核的ETABS,其特点是采用空间杆单元模拟梁、柱、支撑构件，采用膜元模型来模拟剪力墙，楼板可采用平面内无限刚假定、分块无限刚假定和弹性假定采用空间协同工作体系，因此是准三维分析程序其主要优点是针对建筑结构的特点进行编制，使用起来比较方便不足之处是它并非完全三维空间分析程序，协同工作假定带来一定的计算误差，同时，对剪力墙的模型化假定也使得分析结果偏柔ETABS,2003,年,10,月，由中国建筑设计研究院标准所和美国,CSI,公司联合推出符合中国规范的,ETABSV8,中文版，为我国的结构计算软件市场注入了新的活力ETABS,软件功能十分强大，除了可以进行线性静、动力反应分析外，还可以进行非线性静、动力反应分析、推覆分析和,P-,效应分析等英文界面，无配套中国规范或更新不及时SAP2000,SAP2000,软件,20,世纪,70,年代初，美国,Willson,教授等人编制了结构通用有限元分析程序,SAP5,，该软件在国际上得到了极其广泛的应用。

经过二十多年的发展和完善，,90,年代中期，,Willson,教授等人将美国、加拿大和新西兰等国的设计规范和常用设计材料的特性编入程序，根据计算分析结果，直接进行下一步设计，推出了被称为,21,世纪的结构分析与设计程序,SAP2000.,SAP2000,该软件以空间杆单元模拟梁、柱、支撑，以壳元模拟剪力墙可以进行线性静、动力反应分析，也可以进行非线性静、动力反应分析、推覆分析和,P-,效应分析等但,SAP2000,因其,价格昂贵,、,前后处理工作量大,且与,我国规范不相符合,等原因，在我国的应用和推广受到一定的制约ANSYS,ANSYS,是世界上著名的大型通用有限元计算软件，它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块，具有强大的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的工作环境，更使我们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来ANSYS,本身不仅具有较为完善的分析功能，同时也为用户自己进行二次开发提供了友好的开发环境ANSYS,ANSYS,程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠,ANSYS,的,GUI(,图形界面,),就可建立各种复杂的几何模型；此外，,ANSYS,还提供较为灵活的图形接口及数据接口。

因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换ANSYS,主要功能：,结构分析；,高度非线性瞬态动力分析；,热分析；,电磁分析；,流体动力学分析；,声学分析；,压电分析；,多场耦合分析；,优化设计及设计灵敏度分析；二次开发功能,ANSYS,的土木工程专用包,ANSYS/,CivilFEM,用来研究钢结构、钢筋混凝土及岩土结构的特性，如房屋建筑、桥梁、大坝、硐室与隧道、地下建筑物等的受力、变形、稳定性及地震响应等情况，从力学计算、组合分析及规范验算与设计提出了全面的解决方案，为建筑及岩土工程师提供了功能强大且方便易用的分析手段ANSYS,ANSYS/FLOTRAN,ANSYS/,Emag,ANSYS/,Structural,ANSYS/Multiphysics,ANSYS/,LS-DYNA,ANSYS/,Mechanical,ANSYS/,LinearPlus,ANSYS/,Thermal,主要模块,MIDAS,MIDAS,系列软件是以有限元为理论基础开发的分析和设计软件早在,1989,年韩国浦项集团成立,CAD/CAE,研发机构开始专门研发,MIDAS,系列软件，于,2000,年,9,月正式成立,Information Technology Co.,Ltd.(,简称,MIDAS IT),。

目前,MIDAS,系列软件包含建筑（,Gen,），桥梁,(Civil),，岩土隧道,(GTS),，机械,(MEC),，基础,(SDS),，有限元网格划分,(FX+),等多种软件MIDAS,MIDAS/Gen,建筑结构通用有限元分析和设计软件韩国,MIDAS IT,开发,1989,年,12,月开始开发，到,1996,年,11,月发布,windows,系列版本,2000,年,12,月进入国际市场（中国、美国、加拿大、英国、日本、印度、中国台湾地区等）进入中国后的表现,2002,年,MIDAS/Gen,完全中文化，并加入,2002,年后新施行的结构规范,2004,年,1,月,9,日通过国家建设部评估鉴定（建科评,2003015,号）截止至,2007,年底用户已发展到,400,多家（北京院、上海院、广东院、华东院等）,MIDAS,分析与设计静力弹塑性分析（,Pushover,分析）动力弹塑性分析预应力分析（预应力钢束布置、钢束预应力损失、混凝土的徐变和收缩）施工阶段分析（考虑材料收缩、徐变及柱子的弹性收缩）静力分析 特征值分析 反应谱分析,P,分析 几何非线性分析 材料非线性分析屈曲分析 水化热分析 温度荷载隔震、消能减震及支座沉降分析 时程分析钢结构优化（包括强度优化及位移优化）可以导入：,PKPM,、,Aut。