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【摘要】 PKPM软件是中国建筑科学研究院研发的结构辅助计算绘图软件,本文主要针对结构计算时软件中的参数,结合一些专业资料谈谈自己的一些看法,现在对设计人员强调概念设计,我门对这些参数相关的一部分概念也必须了解透彻,不能简单的把数据直接甩给计算机,这样会让工程存在安全隐患。利用PKPM程序进行结构计算时,要想使手中的工程安全、经济、合理与结构方案和软件中参数的选取密不可分,就需要结构设计人员充分的理解程序的适用范围和参数的合理性和可靠性。下面主要从PMCAD和SATWE以及TAT这三个模块中细说这些经常用到的参数。
【关键词】 PKPM程序;结构设计;风荷载
【中图号】 O244 【文献标示码】 A 【文章编号】 1005-1074(2008)12-0147-01
1 PMCAD中的参数
1.1 结构体系、结构主材 主要是不同的结构体系有不同的调整参数。如抗震等级、砼最低材质要求,钢筋级别及直径要求等,均建立在对砼结构设计规范和建筑抗震设计规范的熟练掌握程度上。
1.2 地下室层数 应准确输入,因为风荷载、地震作用效应的计算必须要用到这个参数,有了这个参数,地下室以下的风荷载、水平地震效应就没有往下传,但竖向作用效应还是往下传递。地下室侧墙的计算也要用到。底部加强区也要用到这个参数。
1.3 与基础相连接的下部楼层数 要说明的是除了PM荷载和最下层的荷载能传递到基础外,其他嵌固层的基脚内力现在的程序都不能传递到基础。
2 材料信息
主要是砼等级和钢筋级别以及砌体结构时,所用砌体材质及砂浆的类型。
3 地震信息
3.1 设计地震分组 就是老的抗震规范的近震、远震。按抗震规范的附录A选择即可。宁夏银川的三区两县都是第一组,8度区,设计基本地震加速度为0.20g。
3.2 场地类别 程序是“场地土类型”,按《地基基础规范》的3.0.3条的4款,应该是“场地类别”。《建筑抗震设计规范》的3.3.2、3.3.3条也是提的“建筑场地”,而不是“场地土”。一般的地质勘察报告要提出此参数的。
3.3 计算震型个数 这个参数需要根据工程的实际情况来选择。对于一般工程,不少于9个。但如果是2层的结构,最多也就是6个,因为每层只有三个自由度,两层就是6个。对复杂、多塔、平面不规则的就要多选,一般要求“有效质量系数”大于90%就可以了,证明我们的震型数取够了。《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.13-2条要求B级高度的建筑和复杂的高层建筑“抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不应小于15,对多塔楼结构的振型数不应少于塔数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不少于总质量的90%”。
3.4 周期折减系数 这个参数是根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.16条(强条)要求,按3.3.17条进行折减的。框架:0.6~0.7,框剪:0.7~0.8,剪力墙:0.9~1.0
4 风荷载
修正后基本风压:根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条,对与高层、高耸以及对风荷载比较敏感的其他结构,基本风压应适当提高,并应由有关的结构设计规范具体规定。按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.2.2条,对与特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100年重现期的风压值采用。按规范的解释,房屋高度大于60m的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。
5 用TAT程序计算建模应注意的几点
5.1 剪力墙必须要有洞口,不能形成封闭“口”字形 这样在构件截面上的剪力流才有进口和出口,否则,程序无法对构件进行计算。这是TAT程序对薄壁柱数学模型模拟的要求。
5.2 剪力墙内的洞口要求要上下对齐,且要有规律性 如果不这样,那么内力的传递将通过节点间刚域来传递,这与实际有时很大差别,引起很大的计算误差。且洞口布置不规律,计算结果具有很大的突变性。
5.3 竖向力计算信息:程序有四个选择不计算竖向力:它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和对比等。一次性加载计算:主要用于多层结构,而且多层结构最好采用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小,所以不要采用模拟施工方法计算。模拟施工方法1加载:就是按一般的模拟施工方法加载,对高层结构,一般都采用这种方法计算。但是对于“框剪结构”,采用这种方法计算在导给基础的内力中剪力墙下的内力特别大,使得其下面的基础难于设计。于是就有了下一种竖向荷载加载法。模拟施工方法2加载:这是在“模拟施工方法1”的基础上将竖向构件(柱、墙)的刚度增大10倍的情况下再进行结构的内力计算,也就是再按模拟施工方法1加载的情况下进行计算。采用这种方法计算出的传给基础的力比较均匀合理,可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。由于竖向构件的刚度放大,使得水平梁的两端的竖向位移差减少,从而其剪力减少,这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的内力重分配,所以这种方法更接近手工计算。但是我认为这种方法人为的扩大了竖向构件与水平构件的线刚度比,所以它的计算方式值得探讨。所以,专家建议:在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”;在基础计算是,用“模拟施工方法2”的计算结果。这样得出的基础结果比较合理。
5.4 是否考虑P-△效应 选择否,就按规范的7.3.11条计算柱的计算长度系数,如果选择“是”,则柱的计算长度系数为1,再按程序的计算方法来计算P-△效应。
5.5 是否考虑梁柱重叠的影响 不考虑:对于普通的多层框架,一般都采用这种选择。考虑梁端弯矩折减:M边=M中-Min(0.38*M中,B*V中/3)考虑梁两端刚域的影响:扣除梁两端刚域后的梁计算长度为:Lo=L-(Dbi+Dbj)但计算荷载还是按节点间梁长来计算的。
5.6 水平力与整体坐标的夹角 主要用于有斜向抗水平力结构榀时填写,在0~90之间。改写后,风荷载要变化,主要是受风面积变化、风荷载作用的坐标变化;抗侧力结构榀的刚度变化引起地震力的变化,所以要重新进行数检。
5.7 回填土对地下室的相对刚度 根据程序编制专家的解释,填3大概为70%~80%的嵌固,填5就是完全嵌固,填在楼层数前加“-”,表示在所填楼层完全嵌固。到底怎样的土填3或填5,完全取决于工程师的经验。
5.8 是否考虑扭转藕连 《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.2-2条,“质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用下的扭转影响;”《建筑抗震设计规范》的5.1.1-3条,也与高规有相同的规定。
【关键词】 PKPM程序;结构设计;风荷载
【中图号】 O244 【文献标示码】 A 【文章编号】 1005-1074(2008)12-0147-01
1 PMCAD中的参数
1.1 结构体系、结构主材 主要是不同的结构体系有不同的调整参数。如抗震等级、砼最低材质要求,钢筋级别及直径要求等,均建立在对砼结构设计规范和建筑抗震设计规范的熟练掌握程度上。
1.2 地下室层数 应准确输入,因为风荷载、地震作用效应的计算必须要用到这个参数,有了这个参数,地下室以下的风荷载、水平地震效应就没有往下传,但竖向作用效应还是往下传递。地下室侧墙的计算也要用到。底部加强区也要用到这个参数。
1.3 与基础相连接的下部楼层数 要说明的是除了PM荷载和最下层的荷载能传递到基础外,其他嵌固层的基脚内力现在的程序都不能传递到基础。
2 材料信息
主要是砼等级和钢筋级别以及砌体结构时,所用砌体材质及砂浆的类型。
3 地震信息
3.1 设计地震分组 就是老的抗震规范的近震、远震。按抗震规范的附录A选择即可。宁夏银川的三区两县都是第一组,8度区,设计基本地震加速度为0.20g。
3.2 场地类别 程序是“场地土类型”,按《地基基础规范》的3.0.3条的4款,应该是“场地类别”。《建筑抗震设计规范》的3.3.2、3.3.3条也是提的“建筑场地”,而不是“场地土”。一般的地质勘察报告要提出此参数的。
3.3 计算震型个数 这个参数需要根据工程的实际情况来选择。对于一般工程,不少于9个。但如果是2层的结构,最多也就是6个,因为每层只有三个自由度,两层就是6个。对复杂、多塔、平面不规则的就要多选,一般要求“有效质量系数”大于90%就可以了,证明我们的震型数取够了。《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.13-2条要求B级高度的建筑和复杂的高层建筑“抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不应小于15,对多塔楼结构的振型数不应少于塔数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不少于总质量的90%”。
3.4 周期折减系数 这个参数是根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.16条(强条)要求,按3.3.17条进行折减的。框架:0.6~0.7,框剪:0.7~0.8,剪力墙:0.9~1.0
4 风荷载
修正后基本风压:根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条,对与高层、高耸以及对风荷载比较敏感的其他结构,基本风压应适当提高,并应由有关的结构设计规范具体规定。按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.2.2条,对与特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100年重现期的风压值采用。按规范的解释,房屋高度大于60m的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。
5 用TAT程序计算建模应注意的几点
5.1 剪力墙必须要有洞口,不能形成封闭“口”字形 这样在构件截面上的剪力流才有进口和出口,否则,程序无法对构件进行计算。这是TAT程序对薄壁柱数学模型模拟的要求。
5.2 剪力墙内的洞口要求要上下对齐,且要有规律性 如果不这样,那么内力的传递将通过节点间刚域来传递,这与实际有时很大差别,引起很大的计算误差。且洞口布置不规律,计算结果具有很大的突变性。
5.3 竖向力计算信息:程序有四个选择不计算竖向力:它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和对比等。一次性加载计算:主要用于多层结构,而且多层结构最好采用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小,所以不要采用模拟施工方法计算。模拟施工方法1加载:就是按一般的模拟施工方法加载,对高层结构,一般都采用这种方法计算。但是对于“框剪结构”,采用这种方法计算在导给基础的内力中剪力墙下的内力特别大,使得其下面的基础难于设计。于是就有了下一种竖向荷载加载法。模拟施工方法2加载:这是在“模拟施工方法1”的基础上将竖向构件(柱、墙)的刚度增大10倍的情况下再进行结构的内力计算,也就是再按模拟施工方法1加载的情况下进行计算。采用这种方法计算出的传给基础的力比较均匀合理,可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。由于竖向构件的刚度放大,使得水平梁的两端的竖向位移差减少,从而其剪力减少,这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的内力重分配,所以这种方法更接近手工计算。但是我认为这种方法人为的扩大了竖向构件与水平构件的线刚度比,所以它的计算方式值得探讨。所以,专家建议:在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”;在基础计算是,用“模拟施工方法2”的计算结果。这样得出的基础结果比较合理。
5.4 是否考虑P-△效应 选择否,就按规范的7.3.11条计算柱的计算长度系数,如果选择“是”,则柱的计算长度系数为1,再按程序的计算方法来计算P-△效应。
5.5 是否考虑梁柱重叠的影响 不考虑:对于普通的多层框架,一般都采用这种选择。考虑梁端弯矩折减:M边=M中-Min(0.38*M中,B*V中/3)考虑梁两端刚域的影响:扣除梁两端刚域后的梁计算长度为:Lo=L-(Dbi+Dbj)但计算荷载还是按节点间梁长来计算的。
5.6 水平力与整体坐标的夹角 主要用于有斜向抗水平力结构榀时填写,在0~90之间。改写后,风荷载要变化,主要是受风面积变化、风荷载作用的坐标变化;抗侧力结构榀的刚度变化引起地震力的变化,所以要重新进行数检。
5.7 回填土对地下室的相对刚度 根据程序编制专家的解释,填3大概为70%~80%的嵌固,填5就是完全嵌固,填在楼层数前加“-”,表示在所填楼层完全嵌固。到底怎样的土填3或填5,完全取决于工程师的经验。
5.8 是否考虑扭转藕连 《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.2-2条,“质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用下的扭转影响;”《建筑抗震设计规范》的5.1.1-3条,也与高规有相同的规定。