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结构平面计算简图 |
| 2、Strat计算 |
| 由于建筑外形复杂，设计单位希望导算横向应风面风荷载时，按建筑外形，不同部位按不同的体型系数导算风荷载。利用Strat的外轮廓导荷模式，很容易实现这种风荷载的导算方法。 |
| 由于结构中有很多斜撑，一般按层建模的软件处理较为繁琐。利用Strat强大的三维图形功能，很容易地实现人字形斜撑、十字形斜撑、加强层钢桁架的输入。 |
| 在方案计算阶段，设计单元要求考虑算裙房、和顶层的构筑物，以简化计算。 |
| 据了解，设计单位用另外的软件建模时，花费时间均为一天以上。而用Strat建模时，第一花费4小时，第二次时间更少(由于方案调整较大，第二次重新建模)，体现了Strat软件图形前处理的先进性。 |
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| 各软件计算的主要指标如下表所示。 |
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TAT |
STAAD |
Strat |
| 总重量(万吨) |
39.5 |
34.8 |
36.7 |
| 自振周期(s) |
T1=6.91 |
T1=6.87 |
T1=6.74 |
| T2=5.45 |
T2=5.87 |
T2=4.78 |
| T3=3.95 |
T3=4.47 |
T3=3.35 |
| 风载总荷载 (kN) |
Fx=35430 |
Fx=27741 |
Fx=35210 |
| Fy=69452 |
Fy=53310 |
Fy=70449 |
| 地震作用 基底总剪力 (kN) |
Fx=37537 |
Fx=28987 |
Fx=52441 |
| Fy=32757 |
Fy= . |
Fy=49886 |
| 风载 顶端侧移 (cm) |
Dx= 9.65 |
Dx=14.30 |
Dx=11.45 |
| Dy=39.58 |
Dy=51.00 |
Dy=51.53 |
| 地震作用 顶端侧移 (cm) |
Dx=13.96 |
Dx=19.60 |
Dx=14.96 |
| Dy=26.61 |
Dy=30.20 |
Dy=27.57 |
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| 表中各指标较为分散，但大致范围还是一致的。一方面，各软件计算是分头计算，计算模型的参数不完全相同。另一方面，由于结构较为复杂，对某些特定问题，各软件的处理方法不同。如人字形斜撑、加强层斜撑，Strat释放杆端自由度按二力杆计算，其它软件则可能没有这样处理。 |
| 在总重量、基本周期、地震作用顶端侧移等方面，Strat介于另两个软件之间。 |
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| 比较对于起控制作用的横向(Y向)风荷载作用： |
| 1、Strat与TAT导算得到的总体风荷载相同，但TAT计算的顶端侧移小于Strat的顶端侧移(TAT/Strat=77%)，表明TAT比Strat偏刚。TAT中墙单元采用的是薄壁杆模型，在一般情况下薄壁杆计算结果都偏刚(忽略了剪切变形、及其它一些假定)。 |
| 2、STAAD导算得到的总体风荷载比Strat小(为Strat的76%)，但计算得到的顶端侧移与Strat接近，表明STAAD的计算结果偏柔。 |
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| Strat计算结构振型如下: |
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从振型图上可看出，由于结构平面形状特殊，横向、扭转高阶振型呈现特殊的形态，如第8、第9、第11振型。该结构平面呈狭长形，且沿长度方向抗侧力结构类型不同：主体部分为框剪结构，端部小圆应归类为密排框筒。这两种结构类型的侧向变型形态不尽一致，且两部分之间有一定的间距，因此在具有多个反弯点的高阶振型下，这种变形差异得到放大。 为分析这种特殊振型的特点，利用Strat软件选择显示部分结构的功能，将其中的第9振型沿长度分成三个部分分别显示。如右图。从图中可看出，左端为有两个反弯点的弯曲，右端也为有两个反弯点的弯曲，但两端弯曲的方向不同，因此振型总体上仍为扭转振型。右端的弯曲幅度小于左端的弯曲幅度，因此振型呈现特殊的形态，并由此可判断该振型的扭转中心在靠近右端(端部小圆)。 |
 第9振型沿平面长度方向的分解 |
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加强层上下数层，在竖向重力恒荷载、横向(Y向)风荷载作用下的主要内力，如以下两图所示。 |
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外伸桁架加强层在恒荷载作用下内力 |
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由上图可看出，加强层外伸桁架在重力恒荷载作用下，两斜杆均为压力，且压力的大小接近。这表明，在该结构中，核心筒、外框柱在重力作用下的竖向变形协调，没有明显地通过加强层外伸桁架传力。 |
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外伸桁架加强层在横向(Y向)风荷载作用下内力 |
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由上图可看出，加强层外伸桁架在横向(Y向)风荷载作用下，两斜杆拉压力反号，且力的数值较大。外框柱在加强层以下轴力陡然增加，而中间墙体的总体弯矩(综合其轴力和弯矩)在加强层以下大幅减小，表明加强层能有效地将中间墙体的弯矩转化为外框柱的轴力。 |
