问题描述:
实际工程中,楼板建模常会遇到不同区域楼板厚度、荷载不同的情况,基础建模常会遇到不同区域地基基床系数(面弹簧刚度)不同的情况。那么,在ETABS/SAFE中应如何建模以考虑这些情况?
解答:
对于上述情况,可以采用两种不同的方法进行建模:
1. 分块建模
分块建模的思路是:根据变化的厚度、荷载或弹簧刚度,添加适当的轴网,并基于轴网分块绘制不同厚度的面对象,施加不同的荷载以及指定不同的面弹簧。这种方法也可以作为第二种方法的验证。
如图1所示楼板,中间区域板厚150mm,其余区域板厚120mm;右上角区域楼面荷载5kN/m2,其余区域楼面荷载1.5kN/m2。采用分块建模方法,只需基于轴网绘制不同厚度的楼板,并施加不同的楼面荷载。
图1 不同厚度、荷载的楼板分块建模
如图2所示筏形基础,右上角区域为软土地基,其余区域为硬土地基。采用分块建模方法,首先分块绘制基础底板,然后指定不同的面弹簧。
图2 不同基床系数的基础分块建模
2. 整体建模
整体建模的思路是:首先根据楼板或基础底板的水平范围绘制一整块面对象,再根据板厚度、荷载和面弹簧刚度的变化,在局部区域绘制新的面对象或虚面(none属性的面对象)。其中,虚面用于指定不同的荷载或面弹簧。该方法涉及程序如何处理重叠面对象的板属性、荷载和弹簧刚度的问题,具体请参考知识库《重叠面对象的处理》。
对于图1中的楼板,如果采用整体建模的方法,首先绘制厚度为120mm的整块楼板,然后在中间区域绘制厚度为150mm的楼板,此时小板的属性将替代大板的属性。然后,在荷载不同的区域绘制虚面,并施加3.5kN/m2的面荷载。如图3所示为最终建模的效果,以及虚面属性和荷载信息。
图3 不同厚度、荷载的楼板整体建模
对于图2中的基础,需要分以下两种情况考虑:
① 情况一:局部面弹簧刚度<整体面弹簧刚度
对于这种情况,如果采用整体建模,重叠区域的弹簧刚度会取较大值进行计算,这样分析结果与实际情况不符,如图4(右)所示。因此,这类情况只能采用分块建模方法,如图4(左)所示为分块建模的计算结果。
图4 局部面弹簧刚度<整体面弹簧刚度
② 情况二:局部面弹簧刚度>整体面弹簧刚度
这种情况可以采用整体建模方法,在局部区域绘制虚面,用于指定刚度较大的面弹簧。最终分析结果与分块建模结果一致,如图5所示。
图5 局部面弹簧刚度>整体面弹簧刚度