结构设计及分析软件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/10/7,#,结构设计、分析软件介绍,-Made by LRF,1,、,SATWE,SATWE,中国建筑科学研究院,PKPM CAD,工程,部应,现代高层建筑发展的要求，专门为高层结构分析与设计而开发的基于壳元理论的三维,组合结构有限元分析软件。,是国内应用最广泛的结构分析程序。特点是计算稳定，分析功能与结构规范要求结合得较好。,1,SATWE,采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等杆件。采用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙,。墙,元不仅具有墙所在的平面内刚度，也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的实际受力状态,。,1,、,SATWE,2.,对于楼板，,SATWE,给出了四种简化假定，即楼板整体平面内无限刚、分块无限刚、分块无限刚加弹性连接板带和弹性楼板。在应用中，可根据工程实际情况和分析精度要求，选用其中一种或几种简化假定,。,3.SATWE,适用于高层和多层钢筋混凝土框架、框架一剪力墙、剪力墙结构，以及高层钢砼混合结构、复杂体型的高层建筑、多塔、错层、转换层及楼板局部开洞等特殊结构型式,。,4.SATWE,可完成建筑结构在恒、活、风、地震力作用下的内力分析及荷载效应组合计算，对钢筋砼结构还可完成截面配筋计算,。,5.,可进行上部结构和地下室联合工作分析，并进行地下室设计。,6.SATWE,所需的几何信息和荷载信息都从,PMCAD,建立的建筑模型中自动提取生成并有多塔、错层信息自动生成功能，大大简化了用户操作。,2,、,PMSAP,PMSAP,PKPM,公司面向特殊结构的通用分析程序。,PMSAP,与,PKPM,是由不同的开发人员独立完成。虽然它们的侧重点有所不同（,PMSAP,考虑更多复杂情况），但对于多数建筑结构的分析、设计，基本功能是一样的。,3,、,GSSAP,广厦,结构,CAD,是,深圳市广厦软件有限公司研发的一个面向工业和民用建筑（混凝土、砖、钢和它们的混合结构）的多高层结构,CAD,，支持框架、框剪、筒体、砖混、混合、底框砖混、板柱墙等结构形式。,3,、,GSSAP,广厦,建筑结构通用有限元,GSSAP,是目前,弹性状态下的广厦的主流,计算。适用于多高层混凝土结构、多高层钢结构、钢,-,混凝土混合结构、混凝土,-,砖混合结构、空间钢构件、网架、网壳、无梁楼盖、加固结构、厂房、体育馆、多塔、错层、连体、转换层、厚板转换、斜撑、坡屋面、弹性楼板和局部刚性楼板等结构，其剪力墙用壳元墙元模型。特点是将通用有限元分析功能 结构设计规范较好结合。,DWG,转换：,如果用户已经有建筑的,DWG,图纸，用户可使用,DWG,转换功能将建筑模型转换为广厦录入模型；,图形录入：,输入工程的几何和荷载信息，导荷载，为计算准备数据；同时生成基础模型数据；,楼板次梁和砖混计算：,通常板不进空间分析，楼板按照一定的边界条件在此计算；纯砖混层是导荷计算，也在此计算；自从广厦采用,GSSAP,计算以来，次梁也同时进入空间分析，因此不再采用此处的次梁结果。此处的次梁计算是按照连续梁计算的，暗含了次梁支座不发生竖向位移，而进入空间分析的次梁所支撑的主梁是会发生竖向位移的（也更符合实际），这是两种计算结果的,区别。,广厦,CAD,其他功能：,配筋系统：,根据计算结果生成,11G101,平法施工图，需要注意的是广厦在结构设计页仍然保留了原有的梁柱表施工图；,施工图系统：,进行构件归并，自动处理字符重叠，修改结构施工图，生成,DWG,图形文件；,基础,CAD,：,根据首层柱布置和结构计算的柱底力，计算并生成基础图，最后生成,DWG,文件。,广厦概预算系统：,以广厦结构,CAD,平法施工图和基础,CAD,为基础，根据不同地方的定额及计算规则，进行土建工程的工程量计算、统计、套价的概预算软件，实现了混凝土、钢筋、模板、砌体和基础等结构工程量的快速、完全的自动统计功能。本系统能方便地帮助结构设计人员估算设计造价，从而为结构优化提供依据。,工具箱：,提供一些小型结构计算工具；,对比审图：,用于同一模型多套计算结果的对比，同时支持,PKPM,计算结果的对比。,3,、,GSSAP,3,、,GSSAP,1.,可计算任意结构形式，对建筑结构中的多塔、错层、转换层、楼面大开洞、长悬臂和大跨度等情形，提供了方便的处理手段；,2.,可以任意平面、立面和三维建模；,3.,有,15,种单元的单元库，专门开发的“通用子结构单元”可构造“子结构墙元”、“子结构板元”、“子结构柱元”和“子结构梁元”，可采用高阶且精度高的单元计算墙、柱、梁和板；,4.,有,70,多种梁柱截面型式、,7,种变截面类型、多种材料类型（混凝土、钢和钢砼等）；,5.,除在总信息设置参数外，单个构件属性（设计属性、几何属性和荷载属性）全部开放设置；,6.,可输入恒、活、水土压力、预应力、雪、温度、人防、风、地震和施工荷载,10,种工况，构件有,10,种荷载类型，及,6,个荷载作用方向；,7.,任意一块楼板可选用刚性板、膜元、板元或壳元计算；梁柱可选用杆元或壳元计算（考虑空间应力分析，取代平面应力）；板柱结构可选用“子结构板元”参与空间分析；,GSSAP,主要功能和特点：,8.,高效可靠的大型方程求解器和,3,种固有频率求解,方法：子空间迭代、,Ritz,向量和,Lanczos,法，可计算自由度达,50,万的大型结构模型；,9.,可同时计算,8,个方向地震作用和,8,个方向风荷载，每个地震方向可考虑偶然偏心和双向扭转，动力时程分析考虑三向地震波的作用；,10.,考虑模拟施工，可任意指定单个构件模拟施工组号，可进行后浇设计；,11.,风和地震的重力二阶效应计算方法包括放大系数法和刚度修正法；连梁的刚度只在地震作用下折减，其它工况下不折减；,12.70,多个地震波可用于地震时程分析，相应的地震内力自动用于构件计算；,13.,可设置的荷载组合系数和吊车荷载满足民用和工业建筑结构规范要求。,3,、,GSSAP,4,、,ETABS,ETABS,是由,CSI,公司开发研制的房屋,建筑,结构分析,与,设计软件，,ETABS,已有近三十年的发展历史，是美国乃至全球公认的高层结构计算程序，在世界范围内广泛应用，是房屋建筑结构分析与设计软件的业界标准,。,ETABS,除一般高层结构计算功能外，还可计算钢结构、钩、顶、弹簧、结构阻尼运动、斜板、变截面梁或腋梁等,特殊构件和结构,非线性计算（,Pushover,，,Buckling,，施工顺序加载等），甚至可以计算结构基础隔震问题，功能非常强大。,4,、,ETABS,ETABS,集成了大部分国家和地区的现有结构设计规范，她已经将美国、加拿大、欧洲规范和中国规范纳入其中，可以完成绝大部分国家和地区的结构工程设计工作,。,ETABS,在全世界超过,100,个国家和地区销售，超过,10,万的结构工程师在用它来做设计工作。,其特点是计算稳定，分析能力强，剪力墙原来用板,-,梁模型，现改为用壳元模型，与我国规范结合上在逐步完善。,5,、,MIDAS-BUILDING,MIDAS,是,一种有关,结构设计的有限元分析软件，,分为建筑领域、桥梁领域、岩土领域、仿真领域四个大类,。,其中,建筑领域包含软件,：,MIDAS BUILDING,、,MIDAS GEN,、,GEN DESIGNER,。,MIDAS,BUILDING,主要应用高层建筑物专业结构分析及优化设计。,国内外还有多种设计软件，不再一一介绍。一般来说，以上,五,款建筑结构分析程序均可满足工程师对大部分建筑结构分析的需求。下面简要归纳五款程序功能异同。,五款常用设计软件功能对比,1,、五款程序均有总信息、地震作用分析、风作用分析、荷载工况和组合 以及对构件信息的整体和单独指定等功能。,注意：在进行多个软件计算对比时，除了核对总信息的参数设置是否一致以外，还应检查构件参数，比如经常遇到：,ETABS,的梁刚度放大系数、连梁折减系数设置；,GSSAP,的中梁刚度放大系数与梁高有关，与,SATWE,等不同。,2,、在总信息方面，五款程序基本能满足用户的使用需求。,注意：模拟施工设置上的差别。,GSSAP,、,ETABS,能设置刚域长度；,MIDAS-BULDING,可设置刚域系数。,SATWE,、,PMSAP,应采用“模拟施工,3”,计算，没有构件的模拟功能。,GSSAP,和,ETABS,则可进行构件的模拟施工。,3,、在地震作用分析和风作用分析方面，,SATWE,只能计算,0,度和,90,度的作用，其他程序能同时计算多个方向的作用。,五款常用设计软件功能对比,注意：,STAWE,若要计算多个方向，则要另存模型后旋转相应角度来进行计算才能得到该方向的整体指标等相关信息，应区别于“地震斜交方向增加角度”参数。,4,、,ETABS,没有性能设计和舒适度计算功能，其他程序有此两项功能。,5,、除,ETABS,外，其他程序均可自动设置梁的刚度放大系数等功能，,ETABS,则需要用户指定。,6,、,五,个程序基本包括了常用的荷载工况和荷载组合公式。,7,、在材料信息方面，,5,个程序均齐全。,8,、对构件的特殊属性指定，,GSSAP,最为齐全，其他程序也基本满足用户的需求。,9,、在五款程序中，,SATWE,和,PMSAP,的截面种类最为齐全，,GSSAP,和,MIDAS-BULDING,次之，,ETABS,可通过截面编辑器来定义用户所要求的任意截面。,五款常用设计软件功能对比,10,、,GSSAP,、,SATWE,和,PMSAP,可参数输入楼梯构件，而,ETABS,和,MIDAS-BULDING,需要用户手动建立楼梯构件。,注意：楼板应指定为弹性板，若指定为刚性板则会大大提高了楼板的侧向刚度，不符合实际。,11,、对于楼板的假定，常用的建筑结构分析软件一般分为刚性板、膜单元、板单元和壳单元四种。,注意：刚性板载自身平面内刚度无限大，平面外刚度忽略不计，这一假定大大减少了结构位移的自由度。膜单元只有平面内刚度，没有面外刚度，对梁内力影响较小。板单 元面内无限刚，面外弹性刚度，承受弯曲力，一般用来模拟基础板及厚板。壳单元力学行为是膜单元和板单元的叠加，即有平面内和平面外刚度，对于狭长楼板、大开洞楼板、不规则楼板及转换层中的厚板，可采用壳单元计算，反映楼板的实际应力情况。,12,、,GSSAP,、,SATWE,和,PMSAP,均可指定完全嵌固和带侧约束的地下室层数，,ETABS,是通过加点弹簧实现。,MIDAS-BULDING,可指定完全嵌固的地下室，侧约束需通过弹簧实现。,五款常用设计软件功能对比,13,、,GSSAP,、,ETABS,和,MIDAS-BULING,可释放杆端六个自由度，,SATWE,和,PMSAP,只能释放,yz,两个转角自由度。,注意：各软件对地下室侧约束的模拟方法相差很大。,14,、,SATWE,、,PMSAP,、,GSSAP,和,MIDAS-BULDING,对于结构底部边界条件默认为固接，,ETABS,需用户定义。,15,、五款程序都提供了自动计算风荷载的功能，,ETABS,无风荷载舒适度；,GSSAP,和,SATWE,可考虑横风向风振作用。,16,、五款程序均按规范振型分解反应谱法计算地震作用。弹性时程计算方法分为振型叠加法和直接积分法，振型叠加法速度较快。,GSSAP,、,SATWE,和,PMSAP,只采用振型叠加法计算，,ETABS,和,MIDAS-BULDING,提供两种方法选择。,注意：,GSSAP,连续次梁两端部抗弯刚度缺省为刚接的,1/10,。,五款常用设计软件功能对比,17,、,5,款程序的计算模型均能满足用户的需求。在计算效率方面，,ETABS,计算时间较短，,GSSAP,计算时间较长。,注意：在结构方案阶段期间，可根据实际情况对模型进行适当简化，以提高计算速度，比如楼板设为刚性板，振型取少些，单元剖分尺寸取大一些等等。,18,、,5,款程序均能输出位移比、层刚度比、楼层承载力比、刚重比、层间位移角等，