[分享]增加一个节点,梁计算结果大不同

发表于2018-04-28     592人浏览     1人跟帖     总热度:138  

作者:赵珊珊
北京构力科技有限公司授权发布
0   前言
很多用户在进行结构计算时,发现,经过模型的修改、删减,对于同一根梁,相同的约束条件和截面条件下,如果,梁上有多余节点,计算结果与无节点的梁会有很大不同。
1   简单分析案例
为了说明这种情况及形成原因,我们通过一个小的算例给大家进行说明。
在同一标准层中建立了两个独立的板凳模型,构件布置完全一致,只是在左侧的模型中增加了轴线,打断了其中的两根对称梁。结构平面布置图如图1所示,截面尺寸如图2所示。通过楼层组装,组装一层结构,层高为3.3m。
 
增加一个节点,梁计算结果大不同_1
图1  结构平面布置图
 

增加一个节点,梁计算结果大不同_2
图2  构件截面尺寸
按照程序默认参数进行计算,计算结果如图3所示。 

增加一个节点,梁计算结果大不同_3

图3  计算结果
2   原因分析
导致这种计算结果不同的原因主要有两个。
a)荷载导荷
正常的矩形房间按屈服线方式倒荷后,梁上应该有梯形或者三角形的荷载。在旧版程序中,梁上增加节点会打断荷载。打断后的荷载形式程序没有进行处理。为了保证不丢荷载,会在保证总值不变的前提下,将梯形或者三角形荷载转换成一个均布荷载。这样就会导致加节点后的结果偏小。原有结果如图4所示。 

增加一个节点,梁计算结果大不同_4

图4 旧有版本荷载导荷
3.1之后的版本,在恒活设置中增加了选项,可以控制加节点后的荷载形式不做转换,仍然按照梯形或三角形荷载处理,导致计算结果不同。参数设置如图5所示。勾选后的荷载导荷和无节点一致,见图6。
 
增加一个节点,梁计算结果大不同_5
图5 参数设置
 
增加一个节点,梁计算结果大不同_6
图6 修改参数后的荷载导荷
通过图形对比,可以发现,勾选导荷参数前后,荷载的导荷形式发生了变化。
b)梁刚度调整
对于现浇楼板和装配整体式楼盖,宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。因此,在satwe分析和设计参数补充定义——调整信息1中给出了梁刚度调整的相关内容。一般我们选择第一项“梁刚度放大系数按2010规范取值”,勾选此项后,程序将根据《混凝土结构设计规范GB50010-2010》第5.2.4条的表格,自动计算每根梁的楼板有效翼缘宽度,按照T形截面与梁截面的刚度比例,确定每根梁的刚度系数。
 
增加一个节点,梁计算结果大不同_7
图7 梁刚度放大调整
在设计模型补充(标准层)——特殊梁——刚度系数中,可以查看每根梁的刚度系数,如下图所示。通过左右对比我们可以发现,程序中构件一般都是按照节点确定的,所以,增加了中间节点后,梁的刚度放大系数是按照增加节点后的长度确定的,导致左右刚度放大系数不同,见图8。 

增加一个节点,梁计算结果大不同_8
图8  未修改的梁刚度放大系数
Satwe参数设置——调整信息1——梁刚度调整,在最下方“梁刚度放大系数按主梁计算”,对于被次梁打断成多段的主梁,可以选择按照打断后的多段梁分别计算每段的刚度系数,也可以按照整根主梁进行计算。当勾选此项时,程序将自动进行主梁搜索并据此进行刚度系数的计算。对于被节点打断的梁同样适用。勾选之后,在特殊梁中可以查看梁刚度放大系数,如下图所示。左右对比也一致。 

增加一个节点,梁计算结果大不同_9
图9 选定参数后的梁刚度放大系数
通过两项参数的调整,两个模型的计算结果基本一致。
增加一个节点,梁计算结果大不同_10
图10 修改后的计算结果
3 结论
通过简单模型分析计算,我们发现,由于在梁构件上增加了节点,导致结构荷载导荷和刚度放大系数等参数都发生了改变,进而导致结构内力和配筋的变化。
我们通过一系列参数调整,可以使之与无节点构件计算相近。
但是,在分析过程中,我们也需要注意:
对于Satwe参数设置——调整信息1——梁刚度调整,在最下方“梁刚度放大系数按主梁计算”,勾选此选项后,对于被次梁打断成多段的主梁,其刚度放大系数按照整根主梁进行计算。进而导致结构中所有主梁刚度放大,结构整体刚度放大。从而影响结构整体内力计算和梁内力计算。
因此,在进行建模的时候,对于非必要节点,不建议用户采用本文中提到的两处参数设置,对其中的参数进行修改进而影响结构计算结果。
对于非必要节点,可以在退出模型时,勾选选项选项“清理无用的网格、节点”清除节点(如下图所示),来清理无用节点。 
增加一个节点,梁计算结果大不同_11
图11 参数设置


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 发表于2018-04-28   |  只看该作者      

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建筑无小事,注意每一个节点的计算,事无巨细。

蒋德华

山东 滨州 | 工程造价

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