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ETABS 中文版技术讲座


ETABS 中文版技术讲座

刘春明、李永双 北 京 金 土 木 软 件 技 术 有 限 公 司
Beijing Civil King Software Technology Co., Ltd. http://www.bjcks.com























China Institute of Building Standard Design & Research http://www.chinabuilding.com.cn

主要内容
? ? ? ? ? ? ? 1.有限元,SAP、ETABS来源,结构分析设计软件 2. 基于对象的集成图形环境 3. 分析功能 4. 一体话的设计过程 5. 中国规范设计 6. 工程实例 7. SAP2000 简单介绍

有限元
? 有限元 Finite Element Method
波音公司-Clough、Topp、Martin、Turner UC Berkeley, Wilson, Bathe,两本著名的有限元书籍 英国,ZienKiewicz,等参元 非线性分析
The Finite Element Method In Plane Stress Analysis by Clough, presented at the 2nd ASCE Conference on Electronic Computations in September of 1960.This was the first use of the Finite Element terminology in a published paper outside the Berkeley Campus and first demonstrated that the structural analysis method could be used to solve for the stresses and displacements in continuous structures。 The Finite Element Method was an analysis tool that complemented all of these analytical and experimental research activities. 1963 Wilson、Clough-Symbolic Matrix Interpretive System,SMIS. 1969 Wilson-General purpose static and dynamic Structural Analysis Program, SAP. 源代 码。 1973 Bathe - Updated the dynamic response options and developed additional documentation to produce SAP IV.

主要结构分析设计软件
? ABAQUS, ANSYS,NASTRAN, ALGOR-通用有限元
Pedro Marcal,Brown University -Marc Martin, 现属于MSC公司 NASA-NASTRAN, MSC John Swanson,Westinghouse -ANSYS ANSYS David Hibbitt -ABAQUS HKS Klaus-Jurgen Bathe, Berkeley-ADINA

功能强大、非线性、动力,接触、电磁场、流体。图形环境与规范弱项!

?

ETABS, SAP2000
有限元->结构+规范

?
? ? ? ? ?

TBSA、TAT、SATWE、PMSAP
规范+杆系->墙元、有限元->弹性板、动力、非线性(最近)

SAP84
有限元->结构+部分规范

StaadPro、MIDAS
钢结构、桥梁

3D3S、MST、TUS
钢结构。清华设计院

Xsteel、StruCAD
详图

其它(广厦、理正、探索者等)
整体计算能力、工具

CSI、北京金土木
? CSI公司(Computers and Structures) Wilson、Ashraf、Iqbal、Syed、Morris
SAP2000, ETABS, SAFE etc.
For nearly 30 years, Computers and Structures, Inc. (CSI), has been the leader in the development of innovative numerical methods and software for Structure & Earquake Engineering. Today, with thousands of users in more than 100 countries, CSI continues its tradition of leadershop with the ongoing generation of Widonwsbased structural software.

? ?

中国建筑标准设计院、北京金土木公司
标准图(代表G101)、设计、钢高规。

2002年中国建筑标准设计研究所与CSI公司结为战略合作伙伴, 共同开发CSI产品中文版本
2003年10月:ETABS v8 中文版 2004年10月:SAP2000 v9 中文版

CSI 产品
? CSI产品(Computers and Structures)
Ashraf Habibullah在1975年建立了CSI公司。CSI在土木工程分析 与设计工具软件的开发领域中被认为是全球创新者,CSI授权给美 国和一百多个国家的数以千计的结构工程公司使用CSI的产品。 CSI软件开发已有30年的历史,研究开始于加州大学Berkeley分校 的Edward L. Wilson教授。1970他们第一次发布了具有革命意义的 SAP程序。Wilson教授被国际工程界认为是计算机辅助结构分析领 域中开拓性的研究者。 CSI的每一个程序都为特定的结构形式量身定制,这就使得工程界 能比使用普通程序更为有效来进行分析和设计工作。SAP是用于土 木工程的通用结构软件,例如:桥梁、大坝、体育场馆、输电塔、 海洋平台、工业结构和建筑;ETABS适用于多高层建筑结构的软件, 例如:写字楼、公寓和医院;而SAFE则提供了对混凝土楼板和基础 进行分析与设计的高效而强大的程序。

应用范围
全球超过100个国家和地区销售CSI产品

获奖
ETABS 获得2002年AISC荣誉奖

ETABS是由CSI开发研制的房屋建筑结构分析和设计 集成软件,获得了由声望极高的美国钢结构协会授 予 的 “ 2 0 0 2 现 代 钢 结 构 荣 誉 奖 ” ( Hot Products Honor Award)。 25年来,ETABS已经被公认为建筑分析与设计领域的 国际标准,业界公认它为建筑结构设计软件发展的 里程碑,全球主要标志性建筑的设计大都使用ETABS。

鉴定
2003年10月10日ETABS中文版通过建设部鉴定,率先成为新规 范颁布实施后第一个通过建设部鉴定的建筑结构分析与设计 软件。

鉴定委员会一致认为:
ETABS中文版软件达到了国内同类产品的领先水平,其中计 算分析技术处于国际领先水平。该软件符合中国建筑结构设 计新规范的要求,能够处理各种复杂的结构体系,可以更好 地提升我国的建筑结构设计效率和水平,提高我国建筑设计 行业整体的竞争力,具有很大的推广使用价值。

出版物
? ? Wilson: 《Static & Dynamic Analysis of Structures》 Clough与Penzien: 《Dynamics of Structures》

?
?

SAP、ETABS中文手册
北京金土木公司:《ETABS中文版使用指南》

ETABS中文版采用的主要中国规范
《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001) 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
《钢结构设计规范》 (GB50017-2002)

《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3-2002) 《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)

极限状态设计表达式
荷载基本组合下的设计表达式

? 0S ? R
S ? R / ? RE
与 UBC97 不同

(GB5009-2001,3.2.2)

地震作用组合下的设计表达式 (GB5009-2001,5.4.2)

1. 调整信息
?一般性调整信息
?结构地震作用调整 ?构件内力调整

一般性调整信息
?框架梁刚度调整系数

楼面梁刚度增大系数可取1.3~2.0(JGJ 3-2002第 5.2.2条)。ETABS中文版中用户可以在构件属性修改中 进行这一系数设定和修改。
?连梁刚度调整

此系数不宜小于0.5(JGJ 3-2002第5.2.1条)。 ETABS中文版中用户可以在构件属性修改中进行这一系 数设定和修改。

一般性调整信息(续)
?竖向荷载下梁弯矩调幅

框架梁端负弯矩调整系数:装配式整体框架梁端负弯矩 调幅系数可取为0.7~0.8,现浇框架梁端负弯矩调幅系数可 取为0.8~0.9(JGJ 3-2002第5.2.3条)。此系数由用户输入 ,其缺省值为0.85。 框架梁跨中弯矩调整:梁跨中截面正弯矩设计值不应小 于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%( JGJ 3-2002第5.2.3条)。此规则程序自动判别。

结构地震作用调整
?最小地震剪力调整 ?框架承担最小地震剪力比 ?薄弱层地震作用效应调整

最小地震剪力调整
抗震规范5.2.5条规定,考虑到采用振型分解反应谱法 进行抗震设计时,由于长周期段的地震影响系数下降的较 快,所计算的结构效应可能太小。出于结构安全考虑,增 加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求,规定在抗震设 计时,结构任一楼层水平地震的剪重比不应小于给定的最 小值。 中文ETABS分析过程中,用户通过校核程序输出的剪力 系数(由公式(5.2.5)定义)来确定是否满足规范的要求, 如果不满足规范要求,用户可以更改地震作用放大系数重 新进行结构分析计算,直到满足要求为止。

框架承担最小地震剪力
抗震规范6.2.13-1条规定,对于框架-剪力墙结构, 由于框架柱刚度相对于剪力墙较小,因此可能导致框架部 分承担的剪力值过小。为了在地震中剪力墙失效后,框架 部分能成为结构的第二道防线,规范规定了框架结构承担 最小地震剪力比。
中文ETABS遵循规范要求,在用户根据工程的实际情况 ,按规范的要求来对各楼层进行分段后,程序将自动对每 一段结构进行框架结构承担最小地震剪力比较核,当结构 不满足时,程序自动按规范对框架部分承担的剪力作出相 应调整。

薄弱层地震作用效应调整
抗震规范3.4.3条规定,竖向不规则的建筑结构,其薄弱 层的地震剪力应乘以1.15的增大系数。高规5.1.14条给出了 薄弱层的定义。 中文ETABS遵循规范的原则,并可以根据规范的方法自 动识别薄弱层,除此以外,用户也可以指定薄弱层;程序将 自动对薄弱层构件地震作用内力乘以1.15的增大系数。

构件内力调整
遵循抗震规范构件内力调整的基本方法 软件默认处理方式 软件将按照程序默认或用户指定的结构构件类型和属性 、遵循规范对该类型及属性构件的内力调整规定、根据用户 指定的抗震等级,自动生成其不同内力的调整系数,并对该 构件相关内力进行调整。

工程师与程序交互修正 为了增强软件的交互性能,并提高工程师对结构相关参 数调控能力,软件在对构件内力调整按规范自动处理的基础 上,提供了内力调整系数修正窗口,默认情况下该值将显示 规范调整值,工程师可以对其进行需要的修改。

混凝土构件设计
?框架梁
正截面、斜截面、构造

?框架柱
正截面、斜截面、构造

?剪力墙
正截面、斜截面、构造

?连梁
抗弯按梁、构造

?超筋超限信息

钢结构设计
?P-Delta效应

根据《钢结构设计规范》GB50017-2002规定,竖向力 产生的附加弯矩大于水平力产生的弯矩的0.1倍时,考虑二 阶效应。 中文ETABS由用户自行指定分析重是否考虑P-Delta效应 ,程序提供相应开关和算法。
?剪重比要求

程序分析之后,给出了结构任一楼层水平地震的剪重比 。具体调整方式与混凝土结构相同。

钢结构构件设计
?承载力抗震调整系数

ETABS中文版按《建筑结构抗震规范》的要求设置 了承载力抗震调整系数 (如右表所示),并根据抗震 构件类型在构件设计时自动考虑了此系数。

钢结构构件设计(续)
?计算长度系数
梁和支撑的默认计算长度系数为1。 根据《高层民用建筑钢结构技术规程》的规定计算框架柱计算 长度。确定柱的计算长度系数时,先计算下列线刚度之和:
?E I ? ?? b b ? ? l ?t K1 ? ?E I ? ?? c c ? ? h ?t
?E I ? ?? b b ? ? l ?b K2 ? ?E I ? ?? c c ? ? h ?b

对有侧移和无侧移体系,分别采用下述公式计算框架柱 计算长度:
有侧移:? ? 1.6 ? 4( K1 ? K 2 ) ? 7.5K1K 2 K1 ? K 2 ? 7.5K1K 2

无侧移:? ?

3 ? 1.4( K1 ? K 2 ) ? 0.64 K1 K 2 3 ? 2( K1 ? K 2 ) ? 1.28K1 K 2

钢结构构件设计(续)
?框架梁、框架柱

框架梁、柱设计 强度校核-应力比 稳定校核-整体稳定、局部稳定(长细比、宽厚比) 挠度-单工况
?支撑

中心支撑-中文ETABS按照钢高规 JGJ99-98 6.4.6-1 ~3规定的公式验算中心支撑的抗震承载力。 偏心支撑设计-偏心支撑仅用于8度及以上的结构。 GB50011中关于偏心支撑的规定,参考了AISC1997的抗震规 定,但增加了的要求。由于我国高层建筑较多采用混合结 构,目前还没有偏心支撑的设计经验。因此目前中文ETABS 暂时采用美国规范进行偏心支撑计算和设计。

钢结构构件设计-组合梁
? ? ? ?

截面计算参数 正截面承载力计算 抗剪连接键 挠度计算

输出信息
?结构总信息
针对设计审图需要给出结构总信息。包括荷载信息、 荷载组合信息、调整信息、层质量、质心、刚心、偏心 率、最大位移、风荷载、地震力、振型。同时还提供了 剪重比、刚重比、层间刚度比、侧移比等结构设计重要 参数。

?设计信息
构件设计内力、位移,配筋、 轴压比、超筋超限信息 构件设计详细信息

E TA B S 中 文 版 技 术 演 示 之 一

基于对象的集成化图形环境 (全面的建模功能)
北京金土木软件技术有限公司
Beijing Civil King Software Technology Co., Ltd.

中国建筑标准设计研究院
China Institute of Building Standard Design & Research

在ETABS中文版您所使用的是:
? 集成化的图形环境,可以将建模信息、分析结果信息 和设计结果信息在同一界面中同时呈现给用户 ? 完全的三维建模技术,具备所有平面建模的功能,用 户还可以通过立面、自定义视图和三维空间环境中自 由绘制编辑结构对象 ? 采用面向对象的实体单元建模,把从梁板柱等工程师 熟知的结构对象到有限元分析所使用的单元之间的转 化,交给程序自己来完成

ETABS中文版分析设计的主要步骤
? 确定模型简化方案、结构体系 ? 编辑、定义菜单:轴网、楼层、材料、截面、荷载工况、 质量源 ? 绘制模型 ? 支座、荷载、刚心隔板、属性修改 ? 分析 ? 结构总信息。周期、内力、位移-是否合理 ? 设计、结果查看
? Wilson: My freshman Physics instructor dogmatically warned the class, “do not use an equation you cannot derive.” The same instructor once stated, “if a person had five minutes to solve a problem, that their life depended

upon, the individual should spend three minutes reading and clearly understanding the problem.” For the past forty years these simple,
practical remarks have guided my work and I hope that the same philosophy has been passed along to my students.

在ETABS中文版您可以:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 进行材料多种性能的自定义,还可以定义一种非混凝土和钢结构的 材料 快捷的定义各种混凝土及型钢截面形式 建立任意分段数及任意形式的变截面线对象 使用截面设计器定义任意复杂几何形状、材料组成的截面形式,程 序可以自动计算该截面的所有力学指标 定义任意个用户坐标系统,并可以随时切换坐标系统 设置任意个标准层,并随时可以改变楼层的相似关系 捕捉功能、参考线、参考面、展开面进行定位修改 复制、拉伸功能建立复杂模型 在任何时候都可以改变单位制 任何位置任何方向的集中荷载、均布荷载和梯形荷载 快速准确的输入错层梁/斜柱/斜板,并进行分析设计

ETABS中文版为您提供了:
? ? ? ? ? ? ? ? ? 包括中国在内的各国规范的各种型钢截面库 面单元的膜、板、壳等多种类型分析模型 类似于CAD的强大的图形编辑功能 折减梁截面“狗骨”模型选项 三维任意形式支撑,节点弹簧、线弹簧和面弹簧多种边界约束形式 多种线性和非线性连接单元,可以模拟缝、钩、阻尼器和隔振器等 各种非线性连接形式 进行静力和动力非线性分析时,不同力学性质的框架塑性铰单元 中英文界面及联机中英技术文档切换功能 随时上下文相关帮助信息F1联接及帮助信息搜索功能

ETABS快速建模功能:
? ? ? ? ? ? ? 各种结构类型的初始化模板,辅助用户快速建立各种结构形式 建筑轴网及平面图DXF文件导入 建筑3D图DXF文件导入 与Access电子表格数据互通,可以全面查看修改结构模型信息 与Excel数据互通,可以辅助建立各种复杂曲线结构,也可以进行构 件的精确定位和修改 导入 .EDB 文件功能,支持大型结构多组分块建模 default.EDB 及 打开 .EDB ,可以最大程度上利用已有资源,和资 源共享 将SATWE、STS的模型数据直接转化为ETABS模型数据

?

E TA B S 中 文 版 技 术 演 示 之 二

强大的分析功能

北京金土木软件技术有限公司
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中国建筑标准设计研究院
China Institute of Building Standard Design & Research

静力分析
? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ?

自动考虑所有结构(包括楼板)对象的自重 自动扣除节点重叠区质量 自动梁顶与楼面找齐 任意定义线对象偏心及并真实考虑其对结构刚度进行影响 自动考虑构件节点核心区刚域,可以修改刚域刚性系数, 并自动处理设计内力取值位置 可以定义各类结构的节点核心区连接属性 方便灵活的结构对象属性修改内容和方法 提供了地震作用底部剪力分析方法 可以对各类结构对象施加温度荷载 可以真实模拟支座位移荷载 能够对整个结构能量/虚功图进行输出

动力分析
? 提供了特征向量和Ritz向量两种模态分析方法(见pdf)) ? 提供各国规范(包括中国)的反应谱曲线,工程师还可以 自定义反应谱曲线 ? 工程师可以对反应谱曲线作延长或任意其它方面的修改 ? 提供目前国际常用的时程分析地震波形式 ? 可以引入任意文本格式的地震波形式 ? 可以模拟任意个任意方向地震波输入 ? 可以自由定义地震波到达时间和结束时间 ? 可以模拟结构多点激励问题 ? 可以定义和显示时程分析过程中函数对时间、函数对函 数曲线图(支座反力、内力、能量) ? 可以在结构分析中自动考虑P-Deita效应影响

非线性分析
? ? ? ? ? ? ? 可以完成弹塑性静力PUSHOVER分析并输出综合结果 提供了不同内力形式的塑性铰 截面屈服强度可以程序自动计算也可以工程师自己指定 可以自定义编辑塑性铰应力-应变曲线 可以输出塑性铰卸载过程中结构每一部分的内力 可以在结构分析中考虑任意对象的单拉/单压属性 施工顺序加载分析中结构逐层形成,结构刚度矩阵逐层 形成,真实模拟施工顺序加载 可以在施工顺序加载过程中自定义考虑的荷载类型 可以自由定义施工顺序加载组块 可以进行Gap、Hook等多种非线性单元动力分析 可以模拟结构阻尼器和基础隔震等结构耗能减震装置

? ? ? ?

P-Δ 效应、刚心质心、质量参与系数
? ? ? ? ? P-Δ 效应 几种考虑 P-Δ 效应的方法 ETABS、SAP2000中的处理 刚心计算 质量参与系数

(高规理解与应用、扶长生论文、Wilson一书。pdf文件)

自动线约束功能
? ? ? ? ? 自动线约束 简支板 曲线墙支撑的斜板 楼板剪力墙的协调 剪力墙-连梁转换

参考文献pdf

单元库
? 框架单元 ? 膜、壳、板
面内、面外、厚板、plank、修正

(见钢结构论坛 www.okok.org、Wilson书) ? 连接单元 (见SAP分析参考手册)
阻尼器、隔振器、Hook、Gap

? 塑性铰
类型 默认铰 自定义铰

隔振
? 隔振
结构中位置(基础之上) 隔振器

? 被动式能量耗散
结构中位置(结构之上) 设备

? 智能材料和半主动控制
可控制流体和可控制固体

隔振
? 周期加长
隔振器柔性、周期偏移、固定基础周期、 隔离的周期、内力减小、位移增大

? 位移
隔振器柔性、周期偏移、隔振器位移-> 能量耗散、结构位移减少->损害减少

? 能量耗散
滞回 高阻尼橡胶、铅芯屈服、摩擦 外部设备 粘滞 高阻尼橡胶、外部设备

隔振(续)
? 粘弹性 - 速度关联
低阻尼天然橡胶 (NR) 高阻尼橡胶 铅芯 (LR)

? 滑动 - 位移关联
摩擦摆 (FP)

? 桥梁隔振
最大能量耗散 LR 支座 FP 支座 NR带阻尼支座 (见SAP2000分析参考手册 pdf 文件)

隔振(续)
? ? LR Bearing 叠层橡胶支座 FP Bearing 摩擦摆支座

隔振(续)
? San Fransco City Hall (LR bearing) ? San Fransco Court of Appeals Building (FP bearing)

隔振(续)

隔振(续)

阻尼
? 耗能装置 ? 阻尼类型
位移 速度

? 叠加阻尼和刚度 ADAS ? 三角形 ADAS (TADAS) ? 斜撑阻尼

阻尼(续)
? ADAS
美国80年代

? TADAS
Taiwan 广泛应用

? 支撑阻尼

阻尼(续)
? 固体粘滞阻尼器 ? 流体粘弹性滞阻尼器
粘滞阻尼墙、日本

? 流体粘滞阻尼
美国

? 国内也开始应用
山东大学陈青来教授

阻尼(续)
? ETABS中实现
3Frame 隔振器实例 阻尼器实例
文档pdf、实例

Pushover 分析
? 结构在一定水平地震作用下的反应评估 结构评估定义 地震等级定义 ? 基于性能评估结构 ? 需求和能力曲线 ? 性能点 ? FEMA-273 和 ATC-40 ? 正常使用、可立即使用、生命安全、不倒塌

目的
? 预测建筑和构成在给定地震下的峰值反应

Expected Performance Point for given Earthquake Force Measure

Performance Limits (IO, LS, CP)

Deformation Measure

步骤
? ? ? ? ? 建立Pushover曲线 选择地震等级 确定性能等级 对性能等级确定容许准则 校核准则 承载力谱法 ATC-40 (Capacity Spectrum Method) 目标位移法 FEMA-273 (Target Displacement)

建立Pushover曲线
? 建立结构模型
单元 强度-变形

? 荷载
重力荷载 横向加载模式

? 选择控制位移 ? 进行Pushover分析

Pushover模型
? 定义结构模型
平面、空间 主要和次要构件 非结构构件 基础柔性连接 P-Δ 效应

? 类型
桁架-屈服和屈曲 梁-主方向弯矩铰和剪力铰 柱-PMM铰和剪力铰 节点区-剪力屈服 盖板-剪力破坏 剪力墙-P-M-剪力相关面 弹簧-支座

Pushover模型(续)

C

Force

B

Force
D E

A

变形

变形

力-变形 曲线

建立结构模型
? 框架梁模型 ? 框架柱模型

Flexible Connecti on

Span Loads

Shear Hinge

Shear Hinge

Plastic Hinge

Rigid Zone

Plastic Hinge

Rigid Zone

Pushover模型-荷载
? 由重力荷载开始 恒载 一部分活载 ? 选择加载模式 横向荷载模式(竖向分布:均布、规范、模态) 横向荷载水平分布 扭转效应 正交效应

Pushover分析
? 力控制分析 ? 位移控制分析 ? 分析极限
失稳-失去重力承载能力 附加大变形

Base Shear Roof Displacement Base Shear Roof Displacement

顶点位移 广义位移

? 逐步策略
手动

? Newton-Raphson 分析策略
常刚度迭代 切线刚度迭代 强度弱化考虑

? Ritz 模态 (子空间) 策略

Pushover应用 ATC-40
? ? ? ? ? 建立能力谱 评估等效阻尼 确定需求谱 确定功能点 准则校核

建立能力谱

Base Shear Roof Displacement

Spectral Displacement

建立能力谱(续)

谱加速度

S a ? ?V / W ? / ?1 S d ? ? roof / PF1 *? 1 ,roof
谱位移

?

?

多自由度->单自由度

评估等效粘滞阻尼
? 评估等效粘滞阻尼 谱加速度

谱加速度

? eq ? ?? 0 ? 0.05 ? 0 ? (1 / 4? ) * ( ED / Eso ) ? factor
谱位移

Eso
谱位移

Ed

折减反应谱

谱加速度

2.5CA
CV/T

谱加速度

2.5CA/Bs
CV/(T BL)

谱位移

周期

反映谱 (5% 阻尼)

折减反应谱 (有效阻尼)

加速度-位移反映谱
Sd = SaT2/4?2 Spectral Acceleration Spectral Acceleration T0

T0 Time Period

Spectral Displacement

性能点

对有效阻尼功能点处需求谱

谱加速度

需求谱
谱位移

谱加速度 谱位移

容许准则校核
Expected Performance Point for given Earthquake

Force Measure

Performance Limits (IO, LS, CP)

Deformation Measure

Pushover曲线应用 FEMA-273
? 评估目标位移 ? 准则校核

目标位移评估
?评估有效刚度, Ke ?评估有效屈服后刚度, Ks ?评估有效基准周期, Te ?计算目标顶点位移

? ? C0 C1 C2 C3 Sa T /(4? )
2 e 2

参数含义参见ATC-40 或 ETABS指南

有效弹性周期评估 Te

Vy

Base Shear

?Ke = Ks Estimate Te using Ke Ke Estimate Elastic Spectral Displacement

.6Vy

? ? S a T /(4? )
2 e 2

Roof Displacement

准则校核

Force Measure

Target Displacement (or corresponding deformation) for given Earthquake

Performance Limits (IO, LS, CP)

Deformation Measure

中美反应谱对应关系
与中国反应谱对比,可以得到 CA、Cv。 例如:场地特征周期为 Tg=0.45,8度多遇地震, 阻尼比为0.05,所以 η2αmax=0.16 η2αmax=2.5CA Tg= Ts=Cv/2.5CA 可得CA=0.064. Cv=0.072.
? 2? max ? 0.16

E TA B S 中 文 版 技 术 演 示 之 三

一体化设计功能及中国规范设计

北京金土木软件技术有限公司
Beijing Civil King Software Technology Co., Ltd.

中国建筑标准设计研究院
China Institute of Building Standard Design & Research

一体化的设计功能
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 可以完成钢结构、混凝土结构设计 可以完成混合结构、组合构件设计 可以输出同时输出单工况设计结果和包络设计结果 可以进行截面校核也可以进行截面设计 可以进行世界上主要国家规范荷载输入 可以完成世界上主要国家规范的设计 对楼面和墙的不匹配单元自动进行网格匹配 可以进行刚性楼板和弹性楼板设计 各国设计规范全面设计技术资料 可以对设计结果进行图形、电子表格和文本文件的 全面输出

强大的交互式设计功能:
? ? ? ? ? ? ? ? 交互式设计的含义 可以在设计中改变设计组合 可以在设计中改变截面属性 可以在设计过程中调整抗震等级 可以在设计过程中修正内力调整值 可以改变计算长度、无支撑长度等设计参数 可以改变设计对象位置属性和承载力修正属性 可以选择单个或若干个构件进行设计

钢结构设计:
? ? ? ? ? ? ? ? 可以选择或自定义任意钢结构自选截面 可以进行钢结构自动优化设计 可以在钢结构自动优化设计中进行归并设计 可以指定位移和周期目标 可以完成中国规范的组合梁设计 可以进行钢桁架设计 可以根据应力比分段显示构件设计颜色 可以针对构件进行设计摘要输出及设计细节输出

混凝土结构设计:
? ? ? ? ? ? ? 混凝土柱的两轴荷载-弯矩相互作用图 针对均匀分布钢筋的剪力墙简化设计 在剪切设计中考虑扭转效应自动细分3D剪力墙 合并墙柱成为3D截面的墙单元以消除交叠 容许楼面单元参与剪力墙的连梁定义 可以根据配筋率分段显示构件设计颜色 可以针对构件进行设计摘要输出及设计细节输出

可进行设计的钢结构体系:
框架体系
双重抗侧力体系 钢框架-支撑(剪力墙板)体系 钢框架-混凝土剪力墙体系 钢框架-混凝土核心筒体系 筒体体系 框筒体系 筒中筒体系

桁架筒体系

束筒体系

可进行设计的混凝土结构体系:
框架结构 剪力墙结构 框剪结构 筒体结构

复杂结构
带转换层结构 带加强层结构 多塔结构 错层结构 连体结构

钢结构设计可采用的规范:

? ? ? ? ? ? ? ? ?

AISC ASD 89 AISC LRFD 93 BS 5950-90 BS 5950-2000 CISC 95 Eurocode 3-1993 UBC 97 ASD UBC 97 LRFD 中国相关规范

混凝土结构设计可采用的规范:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ACI 319-99 BS 8110 89 BS 8110 97 CSA-A23.93-94 Eurocode 2-1992 Indian IS 456-2000 Maxian RCDF 2001 NZS 3101-95 UBC 97 中国相关规范

中国规范设计
? 基于ETABS程序本身科学准确的结构分析结果 ? 全面贯入钢结构和混凝土中国现行主要设计规范 ? 将中国规范设计内容象其它国家规范一样完全融入的原 程序中,保证了程序的集成化一体化的环境 ? 保留了ETABS程序交互式设计方式,并按照中国规范的 内容,提高了交互式设计能力 ? 能够针对中国规范设计输出全面的反映结构总体性能和 用于结构送审的结构总信息 ? 能够输出中国工程师所熟悉和接受各种结构构件的配筋 平面输出(正在做)

荷载方面技术要点
? 能够自动完成中国规范所规定的活荷载折减方式,工程师还 可以对活荷载折减方式进行自定义 ? 能够自动生成中国规范风荷载模型,对于复杂立面形态,工 程师还可以对风荷载进行更为精确的面指定 ? 提供中国规范底部剪力法和振型分解法两种方法计算地震 作用 ? 可以考虑任何方向,任何数量反应谱工况输入 ? 可以自动考虑规范规定的地震作用偶然偏心和双向地震作 用方向组合 ? 能够自动生成中国规范默认的所有设计荷载组合,工程师还 可以对其修正 ? 能够根据规范规定,对整个结构或部分构件单独考虑竖向地 震作用

混凝土结构设计部分技术要点
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 程序按照中国规范自动考虑梁竖向荷载下弯矩调幅 程序可以对梁和连梁进行准确的刚度修正 剪力墙连梁可以用梁模拟、也可以用壳元模拟 程序按照中国规范自动考虑并进行结构最小地震剪力调整 程序自动判断薄弱层,并自动对薄弱层作相应的内力调整 程序自动输出高层建筑刚重比,并对其作稳定性校核 程序自动输出框剪结构中框架承担的抗倾覆力矩比 程序自动分段校核并调整框架结构中框架承担底部剪力 程序自动输出层剪力、层位移等全面结构分析结果 程序自动完成截面抗震承载力γ RE调整 程序按规范形成抗震等级级别,可以按构件指定抗震等级 默认情况下程序自动完成规范要求的各种构件的内力调整, 并输出调整系数信息,工程师可以对其进行修正 ? 程序按照中国规范完成各种构件设计

钢结构设计部分技术要点
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 按照中国规范基于有侧移和无侧移框架计算构件计算长度 对钢框架梁进行更为合理的压弯构件设计 按照中国规范进行构件长细比校核 按照中国规范要求进行构件宽厚比校核 按照中国规范对构件进行稳定性校核 程序按照中国规范自动考虑并进行结构最小地震剪力调整 程序自动判断薄弱层,并自动对薄弱层作相应的内力调整 程序自动输出层剪力、层位移等全面的结构分析结果 程序自动完成截面抗震承载力 γ RE 调整 程序按照规范自动对托柱梁、框支柱、支撑等构件的地震 剪力进行默认调整,工程师可以对其进行修正 ? 程序能够自动按中国规范完成组合梁设计

混凝土抗剪细节

ETABS中文版技术演示之四

中国规范

混凝土梁抗剪细节(续)

ETABS中文版技术演示之四

中国规范

混凝土设计细节

剪力墙设计细节

剪力墙设计结果

钢结构设计细节

钢结构包络

参考文献
ETABS中文版使用指南 金土木 ETABS 电子文档手册 SAP2000 分析参考手册 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)若干问题解说 Pushover Analysis Bob and Steve Pushover Analysis 汪大绥 提高建筑结构设计水平的若干问题 容柏生 ETABS中的自动线约束功能 刘春明 李楚舒

黄小坤


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