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1、6 1 九 、 S T R A T 软 件 空 心 板 楼盖 建模 方法 和技 巧 S T R A T 软件针对现浇空心板楼盖结构，构造了当前最为精确、有效的计算模型。如准确区 分柱 帽、 柱间 实心 板带 ，通 过附 加梁 方法 模拟 板柱 节点 的面 支撑 作用 ，等 等。 空心 板建 模的 最重 要的 一环 ， 是 对 楼板 进行 网格 剖分 。 由 于 柱帽 、 板 带 、 附 加 梁边 界的 存 在 ， 使得 剖分 边界 极度 不均 匀， 对网 格剖 分提 出了 更高 的要 求。 S T R A T 软件提供了很多便捷工具，极大地方便了空心板的建模。熟悉这些工具，掌握使用 技巧 ，将
2、 使空 心板 的建 模变 得很 容易 。 1 . 一 般 建模 过程 1.1 第一步： 柱 帽： 通过 板单 元输 入。 板 单 元放 在特 定的 图层 “ B an - Z h u M ao B an - Z h u M ao B an - Z h u M ao B an - Z h u M ao ” 中， 厚 度 与柱 帽厚 度一 致 。 对于 简单 的平 板柱 帽， 只 需 一个 四边 形板 单元 即可 ； 对 于锥 体柱 帽， 用 四 个变 厚度 三角 形板 单 元 。 柱 间实心板带： 通过 梁单 元输 入。 梁 单 元放 在特 定的 图层 “ B an - A n L i an g
3、 B an - A n L i an g B an - A n L i an g B an - A n L i an g ” 中， 梁 宽 度、 高 度与 板带 宽度 、厚 度一 致。 如果 梁有 偏心 ，按 实际 情况 设置 偏心 。 其它 边梁 、 墙 按实 际情 况输 入， 注 意 不要 放在 上述 两个 特定 图层 中。 输 入 的模 型如图 1。 其 中， 中柱 柱帽 为变 厚度 锥体 。 图 1 用特定图层内的梁、板输入暗梁、柱帽 1.2 第二步 : 网格剖分 启动 网格 剖分 命令 ， 选 中所 有柱 、 梁 、 板 。 按 命令 行提 示操 作后 ， 显 示如 下对 话框 。
4、对 于 空 心板 楼盖 ，选 中 “ 处 理现浇空心板楼盖 ” 选项 。 三维 实体 图6 2 图 2 、网格剖分设置 程序 将一 次性 剖分 整个 楼盖 ， 按 照 前面 的设 定， 自 动 形成 柱帽 、 暗 梁 处的 板单 元， 自 动设 置 单元 厚度 ( 包括 变厚 度椎 体柱 帽 ) 、图 层、 材料 类型 等参 数 ( 如图 3) 。 变厚 度椎 体柱 帽， 将 相 应的 “ B a n- Z huM a o ” 图层 中的 板设 为变 厚度 板， 程 序 也能 直接 剖分 ， 形成 变厚 度锥 体， 如下 图。 图 3 、剖分后的楼盖单元 用户 需要 了解 程序 在这 个过 程
5、中 所进 行的 工作 ，以 便复 杂、 特殊 工程 的处 理。 1 、 如 选 中对 话框 中的 “ 柱取 截面 ” 。 程 序 将在 柱边 位置 ， 形成 4 根直 线， 以 模 拟柱 的实 际 边 界。 2 、如选中对话框中的 “处理柱帽 ” ，程序对“ B a n- Z huM a o ” 图层内的板单元，在单元边界 位置 ，形 成直 线。 同时 将该 板单 元删 除。 3 、如 选中 对话 框中 的 “ 处理 柱间 板带 ” ，程 序对 “B a n- A nL i a ng ” 内的 梁， 在梁 边、 梁轴 线 的位 置， 分 别 形成 3 根直 线。 同 时 将该 梁删 除。 (
6、请注意： 柱 板的边界是封闭的， 而 梁的边界线是三根 平 行线，端部不封口） 。 柱 的 边 界 线 板 的 边 界 线 梁 的 边 界 线 梁 轴 线 梁 边 图 4 、程序对特定图层内图形的处理 剖 分 后 的椎 体 柱 帽6 3 4 、对 前面 根据 柱、 板、 梁的 边界 形成 的直 线， 程序 自动 调用 “交点 分图 ” 命令 ，在 交点 处 断开 。 5 、 对 直 线围 成的 封闭 区域 ， 分 别 进行 网格 剖分 。 网 格 剖分 考虑 到了 各区 域边 界的 网格 协调 。 6 、 对 经 过网 格剖 分形 成的 板单 元。 在 柱帽 范围 内 ( B a n- Z h
7、uM a o) 、 在 柱 间 板 带 内 ( B a n- A nL i a ng) 的， 按 相 应位 置处 的板 、 梁 的 厚度 、 材 料 、 图 层 ， 设 定 新形 成的 板单 元。 不 在 上述 区域 内的 ， 板 单元 厚度 按前 面对 话框 设定 值， 板单 元材 料按 系统 当前 材料 。 7 、 对 选 中 “ 柱取 截面 ” 选 项 的 ， 程 序 自 动 在 柱 截 面 部 位 设 置 “附加 梁 ” 。 附 加 梁 放 在 “B a n- L i a ng ” 图层 内， 截面 根据 柱截 面、 板厚 度， 由程 序自 动设 定， 材料 与柱 相同 。 上述 各步
8、 骤中 ， 除第 5 步外 ， 其 它 各步 骤都 是在 选中 “处理 现浇 空心 板楼 盖 ” 项后 ， 程 序 特 别处 理的 工作 。这 样就 需要 注意 以下 几点 ： 1 、 选 择 处理 空心 板楼 盖， 程 序 会自 动调 用 “交点 分图 ” 命令 ， 因 此 可以 网格 剖分 前可 以不 进 行交 点分 图处 理。 反 之 ， 如 不选 择处 理空 心板 ， 则 需要 事先 进行 “ 交点 分图 ” 操作 ， 否 则导 致 错 误。 2 、由 于第 5 步与 普通 的网 格剖 分命 令完 全相 同， 可以 在上 述输 入方 式基 础上 ，对 特别 复杂 的部 分， 仍用 直线
9、 ( L i ne ) 划分 柱帽 、暗 梁的 边界 ，将 几种 方式 混合 使用 。 1.3 第三步：加荷载 楼盖 的自 重， 应 选择 程序 自动 计算 。 程 序 精确 计算 不同 部位 空心 板、 实 心板 、 变 厚 度的 自 重 ， 考虑 空心 板的 空腔 、肋 梁。 楼 面 恒 、 活 分 布 荷 载 ， 通 过 “面单 元荷 载 ” 施加 ( 菜单 : 荷载 面单 元加 载； 命 令 : L oa dP l a i n, L p) 。 注意选择 “面均布 ”类型。楼面恒、活荷载都是重力荷载，荷载方向选择 “Z 向” ，荷载值输入 负值 ，表 示荷 载方 向与 Z 轴方 向相 反
10、。 楼面 隔墙 ，也 通过 “ 面单 元荷 载 ” 施加 ，选 择面 荷载 中的 边类 型。 空心 板剖 分后 的板 单元 ， 一 般 不通 过 “ 网格 荷载 ” 加载 。 网 格 荷载 加载 效果 相同 ， 但 需 要 增 加数 据量 。 2 . 网 格 剖分 的实 用处 理方 法 由于 需要 处理 柱帽 、 柱 间实 心板 带 ( 暗梁 ) 、 柱 截面 ， 空 心板 楼盖 的网 格剖 分难 度非 常大 。 需 要处理尺寸极小的区域、狭长的区域。不同于普通的板柱结构的网格剖分 ( 在梁格之间的大区域 内剖 分， S T R A T 软件 不需 要本 文的 处理 方法 ) 。 对这 种小
11、尺寸 、 狭 长 区域 的剖 分， 基 本 上是 单行 单元 排列 的网 格， 因 此 得到 的单 元网 格与 边 界直 接相 关。 规 则 的边 界得 到规 则的 单元 ， 不 规 则的 边界 得到 不规 则的 网格 。 因 此 ， 设 置 较好 的 边界 非常 关键 ，下 面是 一些 实用 的处 理方 法。 2.1 暗梁与柱不等宽的处理方法 放置 在 “ B a n- A nL i a ng ” 中标 记暗 梁的 梁， 一般 贯穿 柱。 当暗 梁与 柱不 等宽 ，而 又需 要设 置 柱截 面附 加梁 时， 会 形 成边 长很 短、 且 形 状狭 长的 小区 域， 给 网 格剖 分造 成困
12、难。 且 形成 不规 则 的、 狭长 板单 元， 使计 算不 准确 。对 这类 问题 ，有 两种 处理 方法 。6 4 柱帽板 暗梁 暗梁 柱帽板 暗梁 暗梁 柱帽板 暗梁 直线 暗梁 暗 梁 与 柱不 等宽 暂 时 调 整柱 截面 ，使 与暗 梁等 宽 暗 梁 仅 到柱 帽边 , 中 间 加 线连 接 图 5 、暗梁与柱不等宽的处理方法 方 法 一 ：当暗梁宽度、柱宽度相差不大时，如暗梁宽 0.5m ，柱宽 0.45 0.55m 。可在网格剖 分之 前， 暂 时 将柱 截面 改为 与暗 梁等 宽。 在 网 格剖 分之 后， 再 改 回原 来值 。 这 样 处理 会使 程序 自 动设 置的 附
13、加 梁范 围与 实际 柱截 面有 一定 的偏 差， 但造 成的 误差 不大 。 方 法二 ： 暗 梁 不延 伸到 柱帽 之内 ， 在 柱 帽边 即断 开。 另 外 在暗 梁端 部至 柱中 心点 之间 ， 输 入 直线 连接 。 该 连 线很 必要 ， 如 不 连线 ， 外 围 的柱 帽和 内部 的柱 截面 ， 形 成 相互 嵌套 的两 个封 闭 图 形， 将不 能正 确剖 分。 2.2 斜交暗梁 如图 6( a ) 所示 的倾 斜相 交的 暗梁 ，程 序取 暗梁 边界 线、 轴线 ，最 终得 到的 图形 如图 ( b) 所 示 。 很明 显， 暗梁 的一 个边 界与 边梁 线没 有相 交， 没
14、有 形成 封闭 区域 ，将 不能 进行 网格 剖分 。 边梁线 边梁 暗梁 暗梁线 边梁 暗梁 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 图 6 、斜交暗梁 可将暗梁向边梁外侧延伸，使暗梁的两个边界都与边梁相交， 如图 ( c ) 。 这 样 最终 用于 网格 剖分 的图 形如 图 ( d) 所示 。 在 暗梁 区 域 之内 ， 形 成 了封 闭图 形， 将 能 正确 网格 剖分 。 在 暗 梁延 伸段 ， 由 于 只是 一些 不封 闭的 线段 ， 在 程序 处理 中将 被忽 略， 不 影 响该 区域 内 的网 格剖 分。 更进一 步， 对于 图 ( d) 中的图 形， 由于 边界 已经
15、 是倾 斜的 ，经 网格 剖分 得到 的板 单元 也将 是倾 斜的 。 这 时 较好 的处 理方 法， 是 不用 B a n- A nL i a ng 图层 的梁 输 入 暗梁 ，而 是直 接用 直线 ( L i ne ) 区分 暗梁 边界 。并 且对 端部 的倾 斜边 界， 用做 与暗 梁边 垂直 的短 线 分隔 开， 这样 在暗 梁内 即可 得到 规则 的单 元网 格。 如图 7 所示 。 2.3 斜交暗梁 (V4.5 最新更新 ) 更新 后的 V 4.5 版本 ，支 持用 大板 输入 暗梁 。要 求： 1 、大 板放 置于 专门 的 “ B a n- A nL i a ng ”图层 ；
16、2 、 保 留 暗梁 的中 线。 这是 D e s i gn 模块 绘制 暗梁 施工 图的 需要 。 可 以用 两块 大板 拼成 一个 暗 与 边 垂 直 短 线 边 梁 直 线 图 7 、暗梁夹角的处理6 5 梁， 或者 用一 块大 板加 中间 一条 辅助 线， 见图 8。 需要 注意 的是 ， 对 于 与柱 帽斜 交的 倾斜 暗梁 ， 暗 梁 中线 不延 伸到 柱边 ， 因 为 该延 伸线 将导 致 柱边 形成 多余 点。 图 8 、用板单元 ( S l a b ) 替代梁单元，输入倾斜暗梁 2.4 暗梁、墙相连 如下图 9( a ) 所示 楼面 ，剪 力墙 端部 设壁 柱。 剪力 墙处 不再 设暗 梁， 暗梁 延伸 至端 柱位 置。 由于 程序 对于 B a n- A nL i a ng 中的 梁取 边界 线、 轴 线 ， 对 柱 取周 边边 界线 ， 对 墙 取轴 线。 这 样 得到 的边 界线 如图 9( b) 。 很 明 显， 梁 的 边界 线与 柱的 边界 线没 有相 交， 没 有 形成 封闭 区域 ， 将 不 能有 效网 格剖 分。 同时 ，由 于柱 的边 界线
