CiSDesignCenter 弹塑性模型处理流程

使用CiSDesignCenter(后简称DC)软件进行弹塑性模型处理需要完成下列三个基本步骤:

  • 生成弹塑性预处理模型。这主要用于将模型规范化,便于后续塑性铰、墙铰等非线性单元的合理指定。
  • 在DC中进行构件设计以及施工图绘制工作。DC可以进行常规混凝土梁、柱、剪力墙设计,还可以进行型钢柱、型钢梁以及异形柱的设计和施工图绘制工作,并为后续实配钢筋信息读入做准备。DC也支持读取ETABS的计算配筋(ETABS无法进行施工图绘制),但是我们更推荐使用DC软件进行配筋。此外,YJK或PKPM配筋导入将会在后续版本实现。
  • 导出弹塑性模型。DC可以依据施工图自动添加塑性铰(梁M3铰和支撑P铰)、纤维铰(柱)、墙铰(剪力墙)以及埋设梁的自动设置等工作。但是相关工况的设置目前仍需要用户设置。

下面将具体介绍各个基本步骤的具体实现方法。

一、 生成弹塑性预处理模型

由于用户的ETABS模型可能由多种途径生成,例如人工建模,YJK导入、PKPM导入或DC导入等等,不同的模型生成方式可能导致模型不规范,造成后续工作无法开展,因而需进行模型的规范化处理。这主要包括框架梁的合并或分割(框架梁仅在其支点处打断)、框架柱的合并或分割(框架柱仅在楼层处打断),连梁默认采用为框架单元模拟等。

  • 用户需要将ETABS的E2K(或$et)文件、SAP2000的S2K($2K)文件、YJK的ydb文件或PKPM的pdb文件通过导入模型命令导入至DC中。
  • 模型导入后,用户再通过导出模型命令导出E2K文件。

程序会自动完成框架梁合并和连梁默认采用框架单元模拟。其他选项用户可以自行选择,多数情况使用默认设置即可。转出弹塑性预处理模型后,用户应将此E2K文件导入至ETABS中,并进行相关的分析与设计,同时与弹性模型进行对比,保证弹塑性预处理模型与先前弹性模型的质量、周期等指标一致。

二、 绘制施工图

施工图绘制工作是为后续实配钢筋导入弹塑性模型做准备的,如果用户未进行施工图绘制,程序将按最小构造配筋进行导入。DC可以进行常规混凝土梁、柱、剪力墙设计,还可以进行型钢柱、型钢梁以及异形柱的设计和施工图绘制工作,对于钢构件、钢管混凝土构件无需进行设计。如果部分构件设计超筋或无法依据给定钢筋直径进行施工图绘制时,可能会导致导入实配钢筋出错,用户需检查施工图结果。

  • 将弹塑性预处理E2K文件导入ETABS中,并进行模型分析和混凝土框架设计。
  • 启动DC,点击启动ETABS,如ETABS已经运行,程序自动关联ETABS。
  • 点击读取ETABS模型,模型数据选项为必选,如果使用ETABS配筋,需勾选梁柱配筋,如果使用DC配筋,需勾选设计内力。
  • 绘制柱施工图。如下图所示,依次点击“计算配筋”、“绘施工图”。
  • 绘制墙施工图。如下图所示,依次点击“墙梁标签”、“计算配筋”、“边缘构件”、“绘施工图”。

    注意,点击“墙梁标签”是让DC自动为墙肢和连梁设置相应的标签。目前DC仅支持一字型剪力墙的设计,相应地,墙肢标签也是按一字型墙的原则来标记。所以,即使在ETABS模型中已有复杂截面的墙肢标签,但为了完成剪力墙设计配筋并转换至弹塑性模型,这里仍然要使用DC自动进行墙梁标签,替换之前的标签设置。

  • 绘制梁施工图。如下图所示,依次点击“计算配筋”、“绘施工图”。

三、 导出弹塑性模型

在DC中完成梁、柱和墙的施工图绘制工作后,即可在编辑菜单下导出弹塑性模型。

以下对目前DC生成弹塑性模型的主要内容进行说明。

  • 框架梁与连梁。混凝土梁与钢梁设置M3铰,铰位置指定为0.1L和0.9L位置处,L为杆件净长度(扣除端部偏移长度)。其中如果采用了混凝土梁,需要用户输入剪力值选项,目前默认的数值为10000kN,用户可修改。在ETABS中,默认混凝土梁铰指定如:

    在ETABS中剪力值V选项有两种输入方式,一种为工况组合,一种为用户指定,目前DC采用的是后一种方式,默认值通常会使梁骨架曲线更短一些,延性更差一些,偏于保守。

    型钢梁设置P-M2-M3纤维铰,纤维铰长度为0.2L,铰位置为0.1L和0.9L,L为杆件净长度。

  • 框架柱。包括混凝土柱、型钢混凝土柱、钢管混凝土柱、钢结构柱和异形柱等,均设置P-M2-M3纤维铰,纤维铰长度为0.2L,铰位置为0.1L和0.9L,L为杆件净长度。
  • 支撑。钢支撑设置P铰,混凝土支撑设置P-M2-M3纤维铰。铰位置为0.5L,L为杆件净长度。
  • 墙。墙默认设置墙铰(P-M3纤维铰),铰位置为墙高一半处。钢板剪力墙用户可在弹塑性预处理模型中转换为分层壳单元。

其他构件如型钢剪力墙、斜墙以及楼板等暂时无法自动设置非线性单元,需要用户自行指定。

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