PMSAP总体介绍.ppt

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1、,复杂空间结构分析软件 PMSAP 黄吉锋 中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部,目 录 0.概述 1.前处理-结构建模 2.力学分析 2.1) 结构形式适应性 2.2) 结构材料适应性 2.3) 有限单元库 2.4) 静力荷载分析 2.5) 固有振动分析 2.6) 地震反应谱分析 2.7) 时程分析 2.8) 非线性功能,2.9 计算模型处理 2.10 结构优化功能 2.11 整体屈曲分析 3.基于规范的计算、调整及荷载组合 3.1 基于规范的计算 3.2 基于规范的调整 3.3 基于规范的荷载组合 4.结构设计 4.1 混凝土构件设计 4.2 钢构件设计 4.3 组合构件设计,5.后处

2、理-分析设计结果的表达 5.1 图形方式输出 5.2 文本方式输出 6.施工图 6.1 梁柱施工图接口 6.2 剪力墙施工图接口 7.后续分析设计 7.1 基础JCCAD接口 7.2 钢结构STS接口 7.3 弹塑性时程分析EPDA接口 7.4 弹塑性静力分析EPSA接口 8.典型工程举例,0、概述 复杂空间结构设计软件PMSAP是PKPMCAD 工程部继SATWE之后推出的又一个三维建筑 结构设计工具。PMSAP与SATWE由不同的开发 人员独立完成。PMSAP在程序总体构架上具备 通用性，在墙单元、楼板单元的构造以及动 力算法方面采用了先进的研究成果，具备较 完善的设计功能。作为同一公司的

3、产品， PMSAP与SATWE的关系可类比于也是同一公司 产品的SAP2000和ETABS，,尽管它们的侧重有所不同（PMSAP更多地考虑 各种复杂情况），但对于多数建筑结构的分析、 设计而言，它们的功能是基本相当的。当复杂 工程需要两个或两个以上软件做对比计算时， SATWE和PMSAP是合适的选择。PMSAP与SATWE都 可以与建模软件PMCAD、STS-1接口，用于对比 计算时可省去多次建模的繁琐工作，减少建模 出错机会，给设计人员提供了便利。,一、前处理-建模手段 1、 PMCAD建模 2、 STS-1建模 3、 SPASCAD建模 4、 PMCAD+SPASCAD 联合建模 5、

4、STS-1+SPASCAD 联合建模,6、PMSAP的补充建模 6.1 特殊构件: 铰接杆件,框支柱,转换梁,连梁6.2 弹性楼板：弹性板6,弹性板3,弹性膜 6.2 多塔定义：平面定义,立面查看 6.3 温度荷载：指定节点温度分布 6.4 改节点高：考虑错层 6.5 改构件抗震等级 : 梁/柱/撑/墙 6.6 改构件材料属性 : 梁/柱/撑/墙 （钢/砼） 6.7 定义吊车荷载,二、力学分析 2.1 结构形式适应性 2.2 结构材料适应性 2.3 有限单元库 2.4 静力荷载分析 2.5 固有振动分析 2.6 地震反应谱分析 2.7 时程分析 2.8 非线性功能 2.9 计算模型处理 2.1

5、0 结构优化,2.1 结构形式适应性 计算核心是有限元通用程序。适用于任意 空间结构。杆件可以在空间任意放置。结构可 分层，楼层是广义概念，指构件的集合。比如 把一栋楼房的首层和三层定义为一个PMSAP楼层 也是可以的。可考虑多塔、错层、转换层等建筑 上的复杂情形。,1,4,3,2,6,5,7,11,9,8,10,19,18,17,16,15,14,13,12,21,20,楼层灵活编号，避免因打断造成的过矮楼层，楼层位移、楼层刚度等结果统计更符合规范,错 层 结 构 楼 层 编 号,1,4,3,2,6,5,7,9,10,8,16,15,14,13,12,11,（多塔+错层）情况的编号,（多塔+

6、错层+连体）情况的编号,1,4,3,2,6,5,7,9,10,8,15,14,13,12,11,22,21,20,19,17,18,16,2.2 结构材料适应性 1.混凝土结构 2.钢结构 3.钢-混凝土混合结构,2.3 有限单元库 1.梁、柱单元 A 等截面、变截面均可 B 可接受二十七种荷载(包括温度荷载、 预应力荷载) C 容许数十种规则截面和异型截面 D 可考虑任意刚域、偏心 E 具有杆端力放松功能 F 可指定杆端方位角，从而可在空间 任意放置,2.桁杆单元 A 等截面桁杆 B 变截面桁杆 C 用于计算网架、塔架、桁架等 二力杆结构,3. 细分模型墙元 A 是由四边形壳元构造的子结构式

7、超单元 B 采用广义协调技术处理墙-墙协调。 内部网格自动剖分。解决了网格畸变问题 C 允许最小30CM的细分网格， 可以对墙梁、墙柱做精细分析。,4. 简化模型墙元 简化壳元模型，用于方案阶段快速试算,5.四边形壳，三角形壳 A 可接受面内、面外六种形式的荷载。 （面外均布，双线性，集中力，面内线 性分布力等） B 位移等值线，应力等值线 C 有限元模型： 广义协调薄板元 杂交模式厚薄通用板元 带旋转自由度膜元 D 用于计算空间壳体，薄壳中厚壳通用 E 将用于筒仓、烟囱、水池等结构计算,6. 多边形壳元 A 是由三角壳元构造的子结构式超单元 B 主要用于计算楼板、空间壳体 C 薄壳、中厚壳通

8、用 D 适用于凹、凸单连通多边形 E 最多允许200条边 F 内部网格自动剖分，允许最小30CM的 网格尺寸，可以精细分析楼板的位移、内力 G 给出楼板配筋图及文件,对厚板转换层、板柱体系以及普通 楼板的全楼整体式分析与设计: 在PMSAP中，可以将厚板转换层结构中 的厚板、板柱体系结构中的楼板、或者 一般结构中的楼板进行全楼整体式分析 与配筋设计。楼板的计算结果同梁、柱、 墙一样是从整体分析中一次得出,严格考 虑了楼层之间、构件之间的耦合作用及 地震作用的CQC组合，精度高，更能保障 设计的安全性、合理性。该功能在同类 软件中未见到。,7. 地基单元 A 温克尔模型一维线弹簧 B 温克尔模型

9、二维面弹簧 C 分层总和模型地基单元 D 目前主要用于基坑支护结构分析 E 拟用于地基、基础和上部结构整体分析,8.罚单元 A 该类单元可使结构自由度之间满足 指定的线性约束关系。它主要用于 强制实现单元之间的连续性。 PMSAP 提供三类罚单元：一般性罚单元，梁 式罚单元，三角形壳式罚单元。 B 用于结构协调性修复,9.集中刚度、集中质量、集中荷载单元 10. 三维块体单元 11. 螺旋线空间杆 用于螺旋楼梯分析 12. 平面圆弧梁 13. 柱面曲壳,2.4 静力荷载分析 1.恒荷载(DL)：一次性加载，施工模拟 2.活荷载(LL,LL2,LL3)：满布活荷，不利布置 3.风荷载(WX,WY

10、,WX1,WY1WX5,WY5) : 自动形成 4.竖向地震(EZ) ：自动形成 5.温度荷载(TEM)：梁、柱、撑、墙、 楼板均可考虑 6.人防荷载(ADH,ADV) ：可给出墙面外设计 7.水土压力(WSP) ：可给出墙面外设计 8.吊车荷载：考虑多台吊车预组合，构件设计,2.5 固有振动分析 1.侧刚分析方法 GUYAN缩减，适用于糖葫芦串结构 2.总刚分析方法 MULTI-RITZ向量法，适用于任意复杂结构,2.6 地震反应谱分析 1.常规地震反应谱分析 允许多方向作用（最多12个） (EX,EY,EX1,EY1,EX2,EY2,EX5,EY5) 2.双向地震扭转效应 新增两个地震工况

11、(EXY,EYX) 3.偶然偏心地震计算 新增四个地震工况(EXP,EXM,EYP,EYM) 4.振型效应组合方式 ： CQC,2.7 时程分析 1.比例阻尼算法 用于常规结构分析 2.非比例阻尼算法 用于减震结构分析 3.地震波来源：自带地震波库与 用户波相结合,2.8 非线性功能 1.P-DELT效应分析 2.单向受拉杆件分析：索、钩 3.单向受压杆件分析：缝 4.双模量杆件分析 5.单向受压线弹簧 ：支护结构分析,2.9 计算模型处理 1.剪力墙网格自动细分（LXmax,LYmax) 2.楼板网格自动细分 (LXmax) 3.与楼板相邻的梁的自动细分(LXmax) 4.与剪力墙相邻的柱的

12、自动细分(LYmax) 5.楼层间协调性自动修复，消除悬空墙、悬空柱 6.自动实现梁、楼板和剪力墙的相互协调细分,细分墙、细分楼板、细分杆件以及 考虑自动相互协调带来的具体的 计算优势 1.转换梁：梁、墙协调细分 2.边框柱：柱、墙协调细分 3.墙梁(尤其是小跨高比梁)：墙元细网格 4.厚板转换：板、虚梁、墙协调细分 5.板柱体系：板、虚梁、墙协调细分,7.整体刚性、分块刚性、完全弹性等 多种楼板变形假定方式 A 对规则结构可以对楼面采用整体刚性 或分块刚性假定； B 对复杂结构、楼板开大洞的结构可以 指定部分或全体楼板为弹性； C 当不采用刚性楼板假定时，PMSAP将对 结构作完全的有限元分

13、析。 D 刚性楼板假定自动搜索形成 E 可以根据多塔定义强制施加 全楼刚性楼板假定,2.10 结构优化功能 1.二力杆的满应力设计 A 针对钢桁架、塔架、网架等二力杆结构。 B 可从型钢库自动选择最优截面。 C 考虑关联优化。 D 考虑强度、稳定验算 E 考虑长细比验算,2.11 结构整体屈曲分析 1.灵活指定屈曲荷载工况 2.给出屈曲模态、失稳临界荷载,三、基于规范的计算、 调整及荷载组合 1、基于规范的计算 2、基于规范的调整 3、基于规范的荷载组合,3.1 基于规范的计算 1. 各楼层质心、刚心和偏心率 2. 各楼层刚度、刚度比 3. 高位转换结构楼层刚度比 4. 各楼层地震剪重比 5.

14、 各地震方向有效质量系数 6. 地震（双向地震）位移、位移比 7. 风位移、位移比 8. 整体稳定验算,9. 抗倾覆验算 10. 各层框架剪力百分比 11. 各层框架倾覆力矩百分比 12. 风荷载作用下结构顶层顺风向、 横风向加速度。,3.2 基于规范的调整 1 梁端负弯矩调幅系数 2 梁刚度放大系数 3 梁扭矩折减系数 4 连梁刚度折减系数 5 梁设计弯矩放大系数 6 框支梁地震内力调整 7 柱地震力0.2Q0调整 8 框支柱地震力0.02Q0调整 9 框支柱地震轴力调整 10 薄弱层地震力1.15放大,11 楼层最小地震剪力控制 12 梁柱墙的强柱弱梁、强剪弱弯调整 （组合内力调整） 13

15、 高位转换(=3)框支柱、墙底部加强区 抗震等级提高1级 14 短肢墙结构中的短肢墙抗震等级提高1级,3.3 基于规范的内力组合 考虑恒、活、风、地震、 温度、时程、人防、水土压力， 吊车等荷载,四、结构设计 4.1 混凝土构件设计 4.2 钢构件设计 4.3 组合构件设计,4.1 混凝土构件设计 1 混凝土梁配筋 2 混凝土柱配筋 3 混凝土斜撑配筋 4 混凝土墙配筋 5 剪力墙边缘构件配筋 6 混凝土楼板配筋* 基于2002混凝土规范,4.2 钢构件设计 1 钢梁强度、稳定验算 2 钢柱强度、稳定验算 3 钢支撑强度、稳定验算 钢结构规范、高钢规,4.3 组合构件设计 1 圆钢管柱(斜撑)

16、验算 2 方钢管柱(斜撑)验算 钢管混凝土规程 3 型钢柱(斜撑)配筋 4 型钢梁配筋 冶金部标准,五、后处理-结果表达 5.1 图形输出 5.2 文本输出,5.1 图形输出 1.结构变形 各静力工况位移动画 （+彩色云斑图） 各地震工况位移动画 （+彩色云斑图） 各阶固有振型动画 （+彩色云斑图） 时程响应位移动画 地震、风层间位移简图 时程分析层间位移简图 梁弹性挠度图,2.构件内力 梁内力图 （+彩色云斑图） 柱内力图 （+彩色云斑图） 斜撑内力图 （+彩色云斑图） 剪力墙内力图 （+彩色云斑图）,3. 设计结果 梁、柱、斜撑、剪力墙配筋简图 剪力墙边缘构件尺寸及配筋简图 柱、墙轴压比简

17、图 柱计算长度系数图 柱长细比图,4. 结构几何、材料及荷载的图形检查,5.时程分析结果 楼层位移图 层间位移图 侧向荷载图 楼层剪力图 楼层弯矩图 结构变形动画 节点位移时程曲线 地震波图,6.转换厚板、弹性楼板结果 等应力线 (弯矩,平面应力) 等位移线 (挠度，转角) 有限元网格图 楼板配筋图（楼板配筋考虑了正截面抗弯 及偏心受拉情况 ） 应力/位移彩色填充图,5.2 文本输出 A.简单摘要，详细摘要 结构总控制参数 结构材料组成 结构质量(重量)分布 各楼层质心、刚心和偏心率 各楼层刚度、刚度比 各楼层风荷载分布 各楼层地震剪重比 结构周期、振型,各地震方向有效质量系数 地震位移、位移

18、比 风位移、位移比 整体稳定验算 抗倾覆验算 各层框架剪力百分比 各层框架倾覆力矩百分比 时程分析结果,B. 各层梁、柱、支撑、剪力墙配筋文件 PMSAP_PJ.1 PMSAP_PJ.2 PMSAP_PJ.* C. 超筋信息文件 工程名.ORR D. 边缘构件配筋文件 工程名.BMB,E. 楼板配筋文件 POLY_REI.1 POLY_REI.2 POLY_REI.* F. 桁杆满应力设计结果文件 工程名.MUL: 输出各类截面的 最终选定截面,G. 梁、柱、墙单项内力文件 BEAMF.* COLUF.* SUBWF.* H. 楼板单项内力文件 POLYF.*,六、施工图接口 6.1 梁柱施工

19、图接口 6.2 剪力墙施工图接口,七、后续分析设计接口 7.1 基础JCCAD接口 7.2 钢结构STS接口 7.3 弹塑性时程分析EPDA接口 7.4 弹塑性静力分析EPSA接口 (PUSH-OVER ANALYSIS）,八、计算过的典型工程举例 8.1 奥运主体育场看台 大量斜柱、斜板、越层， 混凝土结构 8.2 以色列大使馆 复杂剪力墙体系， 全楼弹性板分析,8.3 上海环球金融中心 120个计算层，高度超过 500米，钢、混凝土混合结 构。异型截面巨型柱、跨层 斜撑、伸臂桁架、带状桁架， 复杂剪力墙筒,8.4 北京中银大厦 复杂剪力墙体系，中间带有 空间壳体式剪力墙筒，建筑 面积170000平方米,8.5 奥运工程五棵松体育馆 大跨度、单拉预应力钢索,看台风位移,看台恒载位移,看台扭转振型,鸟巢恒荷载位移彩色云斑图,鸟巢升温50度位移彩色云斑图,鸟巢竖向振型彩色云斑图,用空间梁柱计算的巴林娱乐城投标方案,用空间四边形壳元计算的储油罐振型,用细分墙元计算的大剧院,大剧院某局部的墙元细分有限元网格,所有楼板参与结构整体分析的示例,某连接层的楼板有限元网格,某连接层的楼板应力等值线,某连接层的楼板配筋简图,梁弯矩图的空间显示方式,一榀框架的柱弯矩图,