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十三秒判断结构模型的调整效果,你也可以做到!

转自:结构设计-公众号


来源:构思结构

日常工作中,模型计算最花费时间的地方,可能是调整结构的层间位移角;


通过私信找到大白的读者,也主要是咨询这个问题。


原因在于:


1、调整方案不易确定,需要进行大量的模型试算;


2、地震工况下,层间位移角还可能越调越大;


进阶之路(五)中的项目算例


此处应有广告:

进阶之路(五)是系列连载中的精髓,

但读的人相对较少,大白墙裂推荐,请点击:

剪力墙转自:结构设计-公众号进阶之路(五)——实践篇

剪力墙转自:结构设计-公众号进阶之路(五)——理论篇


3、必须等模型算完,才能知道结果,导致大量时间花在了等待上。


4、若是调整方案无效,等待的时间就全都浪费了


回想大白刚工作的时候,算个模型可是要花上十几二十分钟的;


现在“手把手陪你调模型(二)”(以下简称为手把手(二))中的算例,读者电脑也需要花5分钟才能算完;


标准层结构平面图


计算用时


调整30秒,计算5分钟。


在日常工作中,也见识过双线流(两个模型同时算)和三线流等方法,受限于电脑的运算能力,并不能节约多少时间。


现在,大白明确告诉你:


想知道调整方案是否有效,并不用等到模型全部算完。



步骤如下:


1、模型初算前,在设计参数中勾选“增加计算连梁刚度不折减模型下的地震位移”选项;


2、完整计算,记录[基本模型]下的主要周期;


3、调整结构布置,并重新计算;


4、观察进度栏中目标周期的相对变化;


5、若周期增大,马上中止计算,重复步骤3~步骤5;


     若周期减小,说明调整方案有效,等待计算结果。




以手把手(一)中的2#楼为例,大白讲解下具体操作流程:


2#楼标准层结构平面图(读者方案)


试算前,先勾选“增加计算连梁刚度不折减模型下的地震位移”。



完整计算后,发现Y向的最大层间位移角不满足广东规范要求。


调整前Y向风荷载下的层间位移角


打开计算模型目录下的fea.dat-ERR.txt文件。



找到Y向[基本模型]下的主要周期;



图中,方向[-0.000,1.000,0.000]表示Y向,控制振型2代表结构的第2周期。


也就是说,基本模型下Y向的主要周期T2=2.858s,先找个本子记下来。


紧接着,调整结构的布置方案(这里大白为了方便对比,随意调整了一下),并重新计算。


前方高能,注意!注意!注意!


YJK软件在计算过程中会提供进度栏,这个时候要盯紧啦(这样盯)



进度栏会输出[基本模型]下的主要周期等结果,与fea.dat-ERR.txt文件中的内容相同。


可以看到,Y向的主要周期变化为T2=2.910s,大于调整前的T2=2.858s。


如果花时间等到模型算完,会得到如下结果:


整体计算时长(未包括生成数据的时间)


Y向风荷载下的层间位移角(失败方案)


花了4分钟,才得知调整方案无效。


其实,周期相对延长早就告诉我们,该调整方案并不能提高结构的刚度。


当时,早该果断点击进度栏上的“中止计算”按钮,万不得已时Ctrl+Alt+Delet键也可以招呼上。


调整结构布置后再试,按此步骤反复进行,直到该向的主要周期缩短为止。


那么,周期缩短就能说明调整方案是有效的?


以手把手(一)中的连梁方案为例,在楼电梯核心筒与南侧户型间,将原先布置的框架梁改为连梁,并增设扶壁柱,如图所示:


2#楼的有效调整方案(连梁方案)


重新计算,同样紧盯进度栏的结果。



调整后,基本模型下Y向的主要周期还是第2周期;


主要周期变化为T2‘’=2.782s,远小于调整前的T2=2.858s;


这下可以耐心等待模型算完了,层间位移角的计算结果满足了规范要求。


Y向风荷载下的层间位移角(连梁方案)


大白列出了案例的主要结果,方便大家比对:





这套方法一共节约了多少时间?


观察到进度栏中目标周期时,用时为13.26秒;



而整体计算用时3分51秒,才得到结果;



大白的方法节约了94%的时间,效率奇高


大家可以愉快的进行方案试算,再也不担心时间白费了。




   结构原理   


原理全部延伸自大白发表在《建筑结构》上的论文:


1、结构的层间位移角是名义值,既包含平动分量,又包含扭转分量;



2、不考虑扭转效应时,结构基本周期的平方与层间位移角的平动分量呈相关关系;



可以推断:结构调整时,层间位移角平动分量的降幅要远大于基本周期的降幅。


3、约束层间位移角的扭转分量,亦限制了顶点的相对扭转响应,结构的基本周期也会相应缩短。



一言概之:


结构的基本周期缩短,层间位移角也就控制住了。


这就是大白利用周期变化,来判断调整方案是否有效的理论基础。




  两点补充  


1、为什么用fea.dat-ERR.txt中[基本模型]的周期结果,而不用WZQ.out中的周期结果?


答:fea.dat-ERR.txt中[基本模型]的周期结果是强制刚性楼板假定下,连梁刚度不折减的计算结果。

强刚(左图)和非强刚模型(右图)的周期对比


风荷载下,连梁刚度本身不折减;高地震烈度区,层间位移角常看的是连梁刚度不折减时的结果。

fea.dat-ERR.txt中[基本模型]的周期变化,更适合用于判断调整方案的有效性;


而WZQ.out输出的周期,是强刚假定下,连梁刚度折减后的计算结果,不太适用。


多说一句,勾选“增加计算连梁刚度不折减模型下的地震位移”选项,进度栏才能显示[基本模型]下的计算结果,建议大家保持勾选。


2、为什么要先看进度栏上主轴方向上的控制振型?


答:当两个主轴方向上的主要周期比较接近,模型调整过程中,第一和第二周期很可能会互换。


而需要对比的,是相同主轴方向上的主要周期。


   关于YJK软件的两点建议   


1、在WZQ.out中输出[基本模型]下的相关计算结果;


2、计算进度栏中的[基本模型]相关计算结果,程序能够弹窗显示。

因为,再过些年,大白的眼神就不好使了

大白声明:上述案例内容均经读者同意后发布,仅作为工程技术讨论使用;

文章的部分图片为网络转载,仅供分享不做任何商业用途,版权归原作者所有。如有问题,请后台联系大白,大白会立即删除并致歉,谢谢!

来源: 构思结构,作者:大白,如有侵权请联系我们。


构思结构,关注于一线结构工程师的工作难题。旨在把结构理论和工程实践相结合,让结构模型不再难调。希望更多志同道合的伙伴们扫码关注,共同前行




转自:结构设计-公众号

公众号:civilstructure



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