sap2000樓板荷載傳導方式驗證

1、<p>　　SAP2000樓板荷載傳導方式驗證</p><p>　　摘要：在混凝土結構計算中，應用有限元軟件進行結構分析時，模型建立不合理分析結果一定不合理。因此，驗證有限元軟件是否按照我們所理解的形式進行分析是一項重要的工作。本文基于SAP2000有限元軟件，與手算結果進行對比分別驗證。 </p><p>　　關鍵詞：SAP2000、雙向板、彎矩、驗證 </p>

2、<p>　　中圖分類號： TU225 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　SAP2000有限元軟件在進行樓板荷載傳導時是否按照所學理論，即雙向板時按照三角形或梯形進行荷載等效，單向板時按照梁長邊承受矩形荷載，短跨方向不承受面荷載（包括面恒載和活載）進行等效計算的。從而判斷結構進行建模的合理性、正確性

3、。 </p><p>　　算例內容：混凝土框架結構（一），一層混凝土框架結構，跨度6m×6m，板厚160mm， </p><p>　　柱截面500cm×500cm，梁截面500cm×300cm，面活荷載10kN/m2，手算時樓板面荷載傳導按雙向板計算轉化到梁上?；炷量蚣芙Y構（二），一層混凝土框架結構，跨度2m×8m,板厚160mm, 柱截面500c

4、m×500cm,梁截面500cm×300cm，面活荷載10kN/m2板計算，手算時樓板面荷載按矩形分別傳遞到長跨梁上計算。計算簡圖如圖1所示。在分別進行分SAP2000建模計算梁端彎矩。并且與手算結果對比梁端和梁跨中彎矩是否相等或相近。從而驗證SAP2000模型分析時面荷載傳導的正確性。 </p><p>　　圖1單向板、雙向板荷載傳導簡圖 </p><p><b

5、>　　1結構彎矩手算 </b></p><p>　　1.1雙向板梁彎矩計算： </p><p>　　統(tǒng)計面荷載（包括樓板自重）：10KN/m2+25 KN/m3×0.16m=14 kN/m2 </p><p>　　計算跨度：5.5m </p><p>　　三角形荷載:為計算跨度 </p><p&

6、gt;　　==30 kN/m </p><p><b>　　kN·m </b></p><p>　　經過調幅修正兩端彎矩乘以0.8~0.9的條幅系數M=(60~68) kN·m </p><p>　　1.2 SAP2000建模計算梁彎矩 </p><p>　　建立單層SAP2000有限元模型。進行分析

7、計算。圖2為工況1即樓板上作用10 kN/m2的面荷載分析后梁柱的彎矩圖；圖3 為工況2即將樓面上作用的10 kN/m2的面荷載按三角 </p><p>　　形傳遞由公式轉化為18.75 kN/m的均布線荷載作用在梁上分析產生的梁柱彎矩圖。 </p><p>　　圖2工況1梁柱彎矩圖圖3 工況2梁柱彎矩圖 </p><p>　　由圖2、3可知，兩種情況梁端產生的彎矩

8、值相差不大，具體對比結果如下表1所示： </p><p>　　表1 電算與手算梁端彎矩對比結果 </p><p>　　有表1 可知：工況2彎矩略小于工況1，但是結果接近相差不大。可以證明當結構存在等跨度雙向板時且計算梁端彎矩時，SAP2000面荷載的傳導模式按照三角形荷載轉化成均布荷載作用在梁上進行等效計算的。并且，電算結果與調幅后手算結果接近可以認為SAP2000在計算梁端彎矩時已經考慮

9、了調幅作用，可以正常使用。 </p><p><b>　　2 單向板計算 </b></p><p>　　2.1單向板梁彎矩手算 </p><p>　　長跨方向面荷載（包括樓板自重）轉化到梁上為均布荷載： </p><p>　　統(tǒng)計面荷載（包括樓板自重）：10kN/m2+25 kN/m3×0.16m=14 kN/

10、m2 </p><p>　　kN/m kN·m </p><p>　　經過調幅修正梁端彎矩乘以0.8~0.9 的條幅系數M=（66.56~74.88）kN·m </p><p>　　2.2 SAP2000建模計算梁彎矩 </p><p>　　建立單層SAP2000有限元模型。進行分析計算。圖4為工況1即樓板上作用10 kN

11、/m2的面荷載分析后梁柱的彎矩圖；圖5 為工況2即將樓面上作用的10 kN/m2的面荷載按矩形荷載傳遞轉化為10 kN/m的均布線荷載作用在長跨梁上分析產生的梁柱彎矩圖。工況3雖然是單向板但是按照雙向板傳導荷載，即長跨梁上作用梯形荷載的等效值，端跨梁上作用三角形何在的等效值，電算長跨梁梁端彎矩值。等效荷載計算值如下： </p><p>　　梯形荷載：===9.67 kN/m2 </p><p&

12、gt;　　三角形荷載： ==6.25 kN/m2 </p><p>　　經SAP2000計算三種工況彎矩圖如下： </p><p>　　圖4 工況1梁柱彎矩圖圖5工況2梁柱彎矩圖 </p><p>　　圖6工況3梁柱彎矩圖 </p><p>　　由圖4、5、6可知，兩種情況梁端產生的彎矩值相差不大，具體對比結果如下表2所示： </p&g

13、t;<p>　　表2 電算與手算彎矩對比結果 </p><p>　　由表2 可知：工況2彎矩略大于工況1，工況3的彎矩略大于工況1，但是結果接近相差不大?？梢宰C明當結構為單向板時,兩種荷載傳導方式計算結果均可應用，并且，與手算結果接近可以正常使用。但是在多層結構中那種荷載傳導方式更為合理還要繼續(xù)研究。 </p><p>　　3 梁跨中彎矩比較 </p><

14、p>　　手算求得雙向板、單向板跨中彎矩與電算結果進行對比如下表3所示： </p><p>　　表3手算與電算梁跨中彎矩對比 </p><p>　　由表3可知，雙向板電算，跨中彎矩均大于彎矩調幅后的手算結果而且雙向板工況1偏大較多，單向板電算結果與手算相差不多比較精確。所以，對于單層框架結構的單向板雙向板，SAP2000在計算存在單向板的結構時，梁跨中彎矩與手算理論更為貼近。對于多層結

15、構是否滿足此結果還要繼續(xù)研究。 </p><p><b>　　4結論 </b></p><p>　　經過對比SAP2000與手算梁端彎矩和跨中彎矩可知，在計算雙向板和單向板梁端彎矩上SAP2000與手算理論結果相近，而且可以認為SAP2000按照強柱弱梁的原則對梁端彎矩進行了一定的調幅修正，結果比較合理，因此其能夠正確模擬結構梁端彎矩分析結果。但是在梁的跨中彎矩計算時

16、雙向板計算與手算結果相差較大，單向板計算跨中彎矩計算比較接近。計算結果的合理性有待繼續(xù)研究。因此，在進行配筋結果分析時，建議SAP2000結構的配筋由其他軟件如PKPM計算確定，不建議利用SAP2000進行配筋計算。但是，對結構進行其他方面的分析如推覆分析時，可以使用梁端彎矩值進行必要的對比，并具有一定的合理性。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p>&l

17、t;p>　　[1] 中華人民共和國建設部.混凝土結構設計規(guī)范(GB50010-2010)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010. </p><p>　　[2] 中華人民共和國建設部.建筑結構荷載規(guī)范(GB50009-2012)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012. </p><p>　　[3] 閆冬. SAP2000結構工程分析及實例詳解[M].中國建筑工業(yè)出版社，2009