YJK在复杂结构设计中的应用.ppt

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1、北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计Company name2013.11.122013.11.12YJKYJK在复杂结构设计中的应用在复杂结构设计中的应用北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计工程简介工程简介工程特点工程特点软件选择软件选择结构分析及比较结构分析及比较中震下中震下YJKYJK分析结果分析结果关键节点有限元分析关键节点有限元分析现场施工情况现场施工情况 目录目录北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计一、工程简介一、工程简介 哈尔滨万达文化旅游城位于哈尔滨市松北新区，该项目包括室内步行商业街、娱乐楼、超市、滑雪场、滑冰场、电影乐园等业态。总建筑面积33.7万平米，其中滑雪

2、场是世界上最大的室内滑雪场，建筑面积8万平方米，长度接近500米。北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计一、工程简介一、工程简介北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计一、工程简介一、工程简介北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计一、工程简介一、工程简介北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计西区中区东区158米151米173米一、工程简介一、工程简介北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计二、工程特点二、工程特点跨度大跨度大多种材料混合多种材料混合钢结构钢结构+混凝土结构混凝土结构异形结构异形结构非常规楼层非常规楼层工程超限工程超限性能化设计性能化设计预应力设计预应力设计北京维拓时代建筑

3、设计北京维拓时代建筑设计二、工程特点二、工程特点跨度大跨度大滑雪场的跨度超过滑雪场的跨度超过100100米，最大跨度达米，最大跨度达150150米。米。北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计二、工程特点二、工程特点多种材料混合多种材料混合钢结构钢结构+混凝土结构混凝土结构西区中区混凝土钢结构北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计二、工程特点二、工程特点东区北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计二、工程特点二、工程特点工程超限工程超限性能化设计性能化设计东区西区北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计二、工程特点二、工程特点北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计预应力设计预应力设计二、工

4、程特点二、工程特点西区预应力梁北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计三、软件选择三、软件选择主软件主软件辅助软件辅助软件北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计三、软件选择三、软件选择主软件主软件 MIDAS MIDAS钢结构部分钢结构部分 YJK YJK钢筋混凝土部分钢筋混凝土部分 ABAQUS ABAQUS、ANSYSANSYS节点分析节点分析辅助软件辅助软件 SAP2000 SAP2000钢结构部分钢结构部分 PKPM PKPM钢筋混凝土部分钢筋混凝土部分北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计四、结构分析及比较四、结构分析及比较模型转换模型转换计算结果对比计算结果对比预应力设计预应力

5、设计基础设计基础设计北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计四、结构分析及比较四、结构分析及比较模型转换模型转换 本项目初期是用Midas Gen建模计算，施工图时，由Midas转入YJK进行进一步的深化设计及施工图出图。本工程利用YJK 开发的Midas Gen接口，全面地实现计算模型与计算参数的相互转换，内容涵盖：材料、截面、工况、计算单元、荷载、边界条件等。北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计u导入设置四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计YJK三维模型四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计四、结构分析及比较

6、四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计MIDAS三维模型四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计 Midas Gen模型导入YJK后的计算结果可能与Midas Gen的结果不一致，通常是因为两个软件在计算上的一些设置差异造成的，不一致时应作如下排查：l刚性楼板假定设置是否一致l楼板自重计算方式是否一致 l材料容重是否一致l是否有弹性支座丢失lMidas Gen中方向向上的荷载会转换成质量，而YJK中方向向上的荷载会被自动过滤，不会转换为结构质量。lMidas Ge

7、n中定义的梁端刚域，对应YJK中的梁端柱端刚域，暂时未能转入。lMidas Gen中定义的墙刚度系数，对应YJK中连梁刚度折减系数，暂时未能转入。u模型转换注意事项四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计uYJK 与Midas Gen的主要振型对比MIDAS振型1计算结果对比计算结果对比YJK振型1振型1振型6：四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计YJK振型2MIDAS振型2四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计YJK振型3MIDAS振型3四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维

8、拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计YJK振型4MIDAS振型4四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计YJK振型5MIDAS振型5四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计YJK振型6MIDAS振型6四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计周期周期MidasYJKYJK误误差差12.232.397.2%22.092.236.6%31.952.002.6%41.691.774.7%51.691.68-1.0%61.511.595.2%西区、中区uMidas Gen 与YJK周期对比四、结构分

9、析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计东区周期周期MidasYJK误误差差12.502.52-1.04%21.791.84-2.84%31.541.67-8.69%41.361.37-0.85%51.141.17-3.28%60.930.920.27%四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计MidasYJK误误差差总质总质量量3199423344594.5%uMidas Gen 与YJK总质量、总反力对比总质量四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计总反力节节点点编编号号MidasYJK误误差差

10、D+LDLD+L100013044262124528666.2%10003485546475385184-6.3%100055572480560954142.9%10007547951536415794-5.4%100095321443557750116.2%10011610357848186601-7.5%四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计结论：结论：MIDAS MIDAS与与YJKYJK的计算结果高度一致的计算结果高度一致。四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计 西区、中区上部钢结构对下部砼结构产生巨西区、中区

11、上部钢结构对下部砼结构产生巨大推力，需要对砼部分设置预应力。大推力，需要对砼部分设置预应力。设计要点：设计中应进行预应力施工模拟设计要点：设计中应进行预应力施工模拟考虑混凝土结构和钢结构的施工顺序，在下部混考虑混凝土结构和钢结构的施工顺序，在下部混凝土预应力梁完成张拉并且灌浆后，才会进行上凝土预应力梁完成张拉并且灌浆后，才会进行上部钢结构的提升。下部砼梁、柱配筋需要部钢结构的提升。下部砼梁、柱配筋需要两个模两个模型计算后型计算后取包络。取包络。四、结构分析及比较四、结构分析及比较预应力设计预应力设计北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计四、结构分析及比较四、结构分析及比较u施加预应力后钢结构

12、提升前的模型，此模型不包括钢结构层北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计四、结构分析及比较四、结构分析及比较u施加预应力后钢结构提升后的模型，此模型包括钢结构层北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计KZZ-B8(框支框支)Shear-XShear-YAxialMx-BtmMy-BtmMx-TopMy-Top(DL)(1)51.7187.3-2937.1-877.61994.646.11739.4(DL)(2)-45.0205.8-8655.1-977.11027.937.71249.8KZ-B104Shear-XShear-YAxialMx-BtmMy-BtmMx-TopMy-Top(DL

13、)(1)642.2-203.8-1100.0583.63343.5 -37.81385.4(DL)(2)411.2-173.4-6556.1 498.3 1468.2 -30.4214.5四、结构分析及比较四、结构分析及比较u其中的两根柱子，内力结果比较表北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计u西、中区桩基计算结果及桩基布置图四、结构分析及比较四、结构分析及比较基础设计基础设计模型导入YJK后，直接计算桩基础，计算结果如下：北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计桩基布置图：四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计四、结构分析及比较四、结构分析及比较u东区

14、巨柱基础桩反力、筏板基础配筋图基础桩反力北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计四、结构分析及比较四、结构分析及比较筏板配筋结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计基础配筋图四、结构分析及比较四、结构分析及比较北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK分析结果分析结果东区中震弹性计算结果东区中震弹性计算结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK分析结果分析结果西、中区小震、中震、预应力、地下计算西、中区小震、中震、预应力、地下计算结果结果 说明：所有1800 x1800的框柱（框支柱）均按小震工况、中震工况、预应力工况包络设计

15、北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK分析结果分析结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK分析结果分析结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK分析结果分析结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK分析结果分析结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK分析结果分析结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK分析结果分析结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计五、中震下五、中震下YJKYJK

16、分析结果分析结果北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析典型节点典型节点典型节点典型节点1 1 1 1 东区楼面主桁架上弦节点东区楼面主桁架上弦节点东区楼面主桁架上弦节点东区楼面主桁架上弦节点典型节点典型节点典型节点典型节点2 2 2 2 东区楼面主桁架下弦节点东区楼面主桁架下弦节点东区楼面主桁架下弦节点东区楼面主桁架下弦节点典型节点典型节点典型节点典型节点3 3 3 3 西区屋面主桁架上弦节点西区屋面主桁架上弦节点西区屋面主桁架上弦节点西区屋面主桁架上弦节点典型节点典型节点典型节点典型节点4 4 4 4 西区中部钢管柱与屋面桁架下弦节点西区中部钢管

17、柱与屋面桁架下弦节点西区中部钢管柱与屋面桁架下弦节点西区中部钢管柱与屋面桁架下弦节点 典型节点典型节点典型节点典型节点5 5 5 5 西区门式钢架上弦节点西区门式钢架上弦节点西区门式钢架上弦节点西区门式钢架上弦节点典型节点典型节点典型节点典型节点6 6 6 6 西区门式钢架下弦转角处节点西区门式钢架下弦转角处节点西区门式钢架下弦转角处节点西区门式钢架下弦转角处节点北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计典型节点1六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析东区楼面主桁架上弦节点东区楼面主桁架上弦节点北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析非抗震工况：

18、非抗震工况：控制荷载工况：控制荷载工况：1.35恒恒+0.98活活最大应力：最大应力：节点节点1应力最大值应力最大值159MPa。(节点节点1周围杆件应力比如下图周围杆件应力比如下图）应力最大值点位置：应力最大值点位置：次桁架斜腹杆与主桁架竖次桁架斜腹杆与主桁架竖腹杆连接处，其余位置的应腹杆连接处，其余位置的应力水平均低于力水平均低于116MPa。北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计由上图可知，节点由上图可知，节点1周围杆件应力比较其他杆件应力比大的多。周围杆件应力比较其他杆件应力比大的多。六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计地震工况：地震工

19、况：大震荷载工况：大震荷载工况：1.2恒+0.6活荷载+0.5竖向地震+1.3水平地震最大应力：最大应力：在杆件的角部产生应力集在杆件的角部产生应力集中，最大为中，最大为189MPa，节点区，节点区域内部应力最大值域内部应力最大值137MPa。地震工况不起控制作用地震工况不起控制作用六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计典型节点2东区楼面主桁架下弦节点东区楼面主桁架下弦节点六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计 非地震工

20、况：控制荷载工况：1.35恒+0.98活节点1应力最大值239MPa。应力最大值点位于次桁架斜腹杆与主桁架竖腹杆连接处，其余位置的应力水平均低于173MPa。六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计 地震工况：大震控制工况：1.2恒+0.6活荷载+0.5竖向地震+1.3水平地震节点1应力最大值276MPa,应力最大值位置与非地震工况相同，大小与非地震工况也相当。大震不起控制作用。其余位置的应力水平均低于201MPa。六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓

21、时代建筑设计北京维拓时代建筑设计六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计典型节点3西区屋面主桁架上弦节点西区屋面主桁架上弦节点六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计 非地震工况：1.35恒+0.98活荷载 最大值：节点应力最大值312MPa。（超限）位置：出现在H型钢腹板处及圆钢管与H型钢翼缘板相交处。六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计三种方式对节点3进行加强：第一种方式 增加水平加劲第二种方式 增加竖向加劲以上两种方式，最大应力并没有变化，即并没有改善节

22、点的受力状态！以上两种方式，最大应力并没有变化，即并没有改善节点的受力状态！六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计第三种方式 增加局部封板成箱型 H H型钢腹板处及圆钢管与型钢腹板处及圆钢管与H H型钢翼缘板相交型钢翼缘板相交处的应力由处的应力由312MPa 312MPa 降到降到219MPa219MPa。六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计 地震工况：大震控制工况：1.2恒+0.6活荷载+0.5竖向地震+1.3水平地震节点2应力最大值215MPa,应力最大值位置与非地震工况相同，小于非地震组合工况下

23、的最大应力（219MPa）大震不起控制作用。六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计局部封板成箱型抗震工况应力云图六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计西区中间钢管柱与屋面桁架下弦节点西区中间钢管柱与屋面桁架下弦节点典型节点4六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计节点4 1.35恒+0.98活荷载工况应力云图 非地震工况：1.35恒+0.98活荷载 最大值：节点应力最大值373MPa。（超限）位置：矩形钢柱内的底部两块加劲环板 （角部应力集中（角部应力集中37

24、3MPa 373MPa，中间，中间270MPa270MPa）六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计加劲环板加宽洞口由1000X1000改为800X800，仍可满足施工焊接的空间要求增大倒角处理原设计原设计240mm宽，现改为宽，现改为340mm宽宽最大应力由最大应力由373MPa373MPa降到降到244MPa244MPa六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计西区门式钢架上弦节西区门式钢架上弦节点点典型节点5六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计非地震工况：

25、1.35恒+0.98活荷载工况下，节点5应力最大值262MPa,最大应力出现在斜钢管的根部，其余位置的应力水平均低于200MPa。该节点总体应力水平适中,节点安全。六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计西区门式钢架下弦转西区门式钢架下弦转角处节点角处节点典型节点6六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计节点6：1.35恒+0.98活荷载工况下，节点6应力最大值121MPa,该节点总体应力水平较低,节点安全。六、关键节点有限元分析六、关键节点有限元分析北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计七、现场施工情况七、现场施工情况北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计七、现场施工情况七、现场施工情况北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计七、现场施工情况七、现场施工情况北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计七、现场施工情况七、现场施工情况北京维拓时代建筑设计北京维拓时代建筑设计谢谢 谢！谢！