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摘要:针对利用PKPM 软件进行结构设计的设计人员, 对多高层计算软件TAT 和SATWE 中遇到的各参数进行了分析和讨论, 以便设计人员在应用该软件进行设计时能够准确地进行数据输入, 从而保证计算结果的正确性, 使得工程的结构设计安全可靠。
关键词:PKPM,设计参数,结构,工程
PKPM中多高层结构分析需补充的参数分别为:总信息、设计信息、风荷载信息、配筋信息、地震信息、荷载组合、活荷信息、调整信息。有时一个参数的输入错误会导致电算结果的错误,所以正确输入程序的相关设计参数是保证工程结构安全的必要条件之一。
1、总信息
1.1水平力与整体坐标夹角的信息
当结构具有部分斜向结构时,可以输入相应角度改变坐标系, 使地震作用、风荷载等水平力沿着新的坐标轴方向作用。
1.2混凝土容重
一般为25kN/m3 ,需要考虑梁柱墙上的粉刷层重时,可取27 kN/m3。
1.3钢材容重
一般为78kN/m3,若要考虑构件表面粉刷层重时, 钢材的容
重值可适当提高。
1.4恒活荷载计算信息
一次加载是将竖向恒载一次加上；施工模拟荷载1主要考虑的是分层加荷、逐层找平等因素的影响；施工模拟荷载2是将竖向构件( 柱、墙) 的刚度放大10 倍后再做施工模拟荷载1。因此, 选择一次加载计算会带来轴向变形较大的计算误差, 选择施工模拟荷载2时计算出传给基础的力较为均匀合理,可以避免墙轴力远大于柱轴力的不合理情形。在多、高层建筑设计时, 应选择施工模拟荷载1, 而在计算传给基础的力时应选择施工模拟荷载2, 在进行梁、柱及墙计算时应选择施工模拟荷载1。
2设计信息
2.1 P - Δ效应选择信息
对混凝土结构, 当不满足JGJ 3-2002 高层建筑混凝土结构技
术规程(以下简称高规) 第5.4.1 条时考虑P - Δ效应。
2.2梁重叠部分简化为刚域
当选择“梁重叠部分简化为刚域”时,程序将按以下公式计算梁端刚域。记梁两端与柱的重叠部分长分别为Di和Dj , 梁长为L (即两端节点的距离),梁高为H,则梁两端刚域的长度分别为:
Dbi = max( 0,Di - H/4),
Dbj= max( 0,Dj - H/4)。
扣除刚域后的梁长为:L0=L-(Dbi+Dbj)。
2.3 钢柱计算长度系数
分有侧移和无侧移, 按GB 50017-2003 钢结构设计规范附录
D 的公式计算钢柱的长度系数。
2.4柱计算长度系数按混凝土规范第7.3.11-3 条计算信息
选择时,按GB 50010-2002 混凝土结构设计规范(以下简称结构规范) 规定,当框架柱中水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩的75%以上时,计算长度按规范第7.3.11-3 条执行。
不选择时, 按结构规范第7.3.11-2 条计算柱长度系数, 此时底柱取1.0,上柱取1.25。
2.5 结构重要性系数
该项隐含值取1.0。该系数用于非抗震地区,程序在组合配筋时, 对非地震作用参与的组合才乘以该放大系数。
2.6 柱配筋方式选择
对异型柱程序自动按双偏压计算配筋,一般选择双偏压。
2.7 钢净截面与毛截面的比值
该项可填入0.5~1之間的数值。该参数是用来描述钢截面被开洞后的削弱情况, 一般应取小于1 的数值。
3 配筋信息
3.1 梁、柱箍筋间距
填入加密区的间距,并满足规范要求。一般为100 mm。
3.2 墙水平筋间距
该项填入加强区的间距,并满足规范要求。钢筋间距不应大于200 mm。
3.3 墙竖向分布筋配筋率(%)
按结构规范第11.7.11 条规定和高规第4.9.2 条规定取值。
4 地震信息
4.1 是否考虑扭转耦联
选择耦联时计算的地震作用更精确。当结构布置较为对称时, 可以不考虑耦联。一般工程建议考虑扭转耦联。
4.2 地震设防烈度和设计地震分组
程序提供以下几种选择: 6(0.05g) , 7(0.10g) , 7(0.15g), 8(0.2g) , 8(0.3g),9(0.4g)。根据建筑物所建造的区域,按GB 50011-2001建筑抗震设计规范(以下简称抗震规范) 附录A 取值。
4.3 场地土类型
根据抗震规范第4.1.6 条规定确定场地类别。一般取为Ⅱ类。
4.4 框架的抗震等级
按抗震规范第6.1.2条确定工程的抗震等级。钢结构、砌体
结构没有抗震等级,计算时可选“5”。
4.5 偶然偏心
高规第3.3.3条规定,计算地震作用时,应考虑偶然偏心的影响, 附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。
4.6 考虑双向地震力作用
抗震规范第5.1.1条规定,质量和刚度分布明显不对称的结构, 应计入双向地震作用下的扭转效应。对于某个地震反应参数, 设该参数在X和Y地震作用下的反应分别为Sx和Sy,当选择“考虑”时, 程序对构件的地震作用内力进行如下组合:
Sxy= , Syx= 。
选择双向地震作用组合后, 地震作用内力会放大很多。
4.7计算振型个数
该项可填入不小于3 的倍数。当地震力采用侧刚计算时, 若不考虑耦联振动, 计算振型数不得大于结构层数; 若考虑耦联振动,计算振型个数一般不小于9,且不大于3 倍的层数。当地震作用采用总刚计算时,振型数的选择可以不受上限,一般取大于12。振型数的大小与结构层数及结构形式有关,当结构层数较多或结构层刚度突变较大时,振型数也应取多些,如顶部有小塔楼、转换层等结构形式。对于双塔楼振型数Nmode≥12,而多于双塔的结构则更多。
4.8 活荷质量折减系数
该参数即为荷载组合系数,可按抗震规范第5.1.3 条取值。
4.9 周期折减系数
高规3.3.17条规定:当非承重墙体为填充砖墙时,高层建筑结构计算自振周期折减系数,可按下列规定取值:框架结构0.6~ 0.7;框架-剪力墙结构0.7~ 0.8;剪力墙结构0.9~ 1.0;短肢剪力墙结构0.8~ 0.9。
4.10 结构的阻尼比
钢筋混凝土结构取0.05,对不超过12层的钢结构取0.035, 对超过12层的钢结构取0.02,混合结构取0.03。
4.11 特征周期
根据抗震规范表5.1.4-2确定。
4.12 多遇和罕遇地震影响系数最大值
根据抗震规范表5.1.4-1 确定。
5 荷载组合
5.1 恒荷载分项系数γG
一般取1.2;对由永久荷载效应控制的组合,取1.35;当其效应对结构有利时,应取1.0。
5.2 活荷载、风荷载分项系数γL
一般情况下应取1.4;对标准值大于4kN/m2 的工业房屋楼面结构的活荷载应取1.3。
5.3 活荷载组合系数Ψc
根据荷载规范表4.1.1取值。
5.4 活荷重力系数代表值系数γ
该项一般可取0.5~ 1.0。抗震规范5.1.3取值。
5.5 风荷载组合系数ΨW
根据荷载规范7.1.4 取0.6。
5.6 地震作用的分项系数
按抗震规范表5.4.1取值。当同时考虑水平、竖向地震作用时, 应取水平地震作用分项系数1.3, 竖向地震作用分项系数0.5。
6 调整信息
6.1 梁端弯矩调幅系数
一般取值为BT=0.8~1.0。在竖向荷载的作用下,混凝土框架梁设计允许考虑混凝土的塑性变形内力重分布,适当减小支座负弯矩,相应增大跨中正弯矩。一般工程取0.85。
6.2 梁设计弯矩放大系数
一般取值为BM=1.0~ 1.3。若内力分析中未考虑活荷载的不利分布,而仅按满跨布置计算,当活荷载较大或结构的层数不多时,通过此系数来加大梁的跨中弯矩。对于考虑活荷载不利布置的各层, 此系数不起作用。一般工程取1. 2。
6.3 梁扭矩折减系数
一般取值为TB=0.4~ 1.0。当采用刚性楼板假定时, 可以考虑板对梁抗扭的作用而对梁的扭矩进行折减。一般工程取0.4。
6.4 连梁刚度折减系数
一般取不小于0.5。多、高层结构设计中允许连梁开裂, 开裂后连梁的刚度有所降低。一般工程取0.7。
关键词:PKPM,设计参数,结构,工程
PKPM中多高层结构分析需补充的参数分别为:总信息、设计信息、风荷载信息、配筋信息、地震信息、荷载组合、活荷信息、调整信息。有时一个参数的输入错误会导致电算结果的错误,所以正确输入程序的相关设计参数是保证工程结构安全的必要条件之一。
1、总信息
1.1水平力与整体坐标夹角的信息
当结构具有部分斜向结构时,可以输入相应角度改变坐标系, 使地震作用、风荷载等水平力沿着新的坐标轴方向作用。
1.2混凝土容重
一般为25kN/m3 ,需要考虑梁柱墙上的粉刷层重时,可取27 kN/m3。
1.3钢材容重
一般为78kN/m3,若要考虑构件表面粉刷层重时, 钢材的容
重值可适当提高。
1.4恒活荷载计算信息
一次加载是将竖向恒载一次加上；施工模拟荷载1主要考虑的是分层加荷、逐层找平等因素的影响；施工模拟荷载2是将竖向构件( 柱、墙) 的刚度放大10 倍后再做施工模拟荷载1。因此, 选择一次加载计算会带来轴向变形较大的计算误差, 选择施工模拟荷载2时计算出传给基础的力较为均匀合理,可以避免墙轴力远大于柱轴力的不合理情形。在多、高层建筑设计时, 应选择施工模拟荷载1, 而在计算传给基础的力时应选择施工模拟荷载2, 在进行梁、柱及墙计算时应选择施工模拟荷载1。
2设计信息
2.1 P - Δ效应选择信息
对混凝土结构, 当不满足JGJ 3-2002 高层建筑混凝土结构技
术规程(以下简称高规) 第5.4.1 条时考虑P - Δ效应。
2.2梁重叠部分简化为刚域
当选择“梁重叠部分简化为刚域”时,程序将按以下公式计算梁端刚域。记梁两端与柱的重叠部分长分别为Di和Dj , 梁长为L (即两端节点的距离),梁高为H,则梁两端刚域的长度分别为:
Dbi = max( 0,Di - H/4),
Dbj= max( 0,Dj - H/4)。
扣除刚域后的梁长为:L0=L-(Dbi+Dbj)。
2.3 钢柱计算长度系数
分有侧移和无侧移, 按GB 50017-2003 钢结构设计规范附录
D 的公式计算钢柱的长度系数。
2.4柱计算长度系数按混凝土规范第7.3.11-3 条计算信息
选择时,按GB 50010-2002 混凝土结构设计规范(以下简称结构规范) 规定,当框架柱中水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩的75%以上时,计算长度按规范第7.3.11-3 条执行。
不选择时, 按结构规范第7.3.11-2 条计算柱长度系数, 此时底柱取1.0,上柱取1.25。
2.5 结构重要性系数
该项隐含值取1.0。该系数用于非抗震地区,程序在组合配筋时, 对非地震作用参与的组合才乘以该放大系数。
2.6 柱配筋方式选择
对异型柱程序自动按双偏压计算配筋,一般选择双偏压。
2.7 钢净截面与毛截面的比值
该项可填入0.5~1之間的数值。该参数是用来描述钢截面被开洞后的削弱情况, 一般应取小于1 的数值。
3 配筋信息
3.1 梁、柱箍筋间距
填入加密区的间距,并满足规范要求。一般为100 mm。
3.2 墙水平筋间距
该项填入加强区的间距,并满足规范要求。钢筋间距不应大于200 mm。
3.3 墙竖向分布筋配筋率(%)
按结构规范第11.7.11 条规定和高规第4.9.2 条规定取值。
4 地震信息
4.1 是否考虑扭转耦联
选择耦联时计算的地震作用更精确。当结构布置较为对称时, 可以不考虑耦联。一般工程建议考虑扭转耦联。
4.2 地震设防烈度和设计地震分组
程序提供以下几种选择: 6(0.05g) , 7(0.10g) , 7(0.15g), 8(0.2g) , 8(0.3g),9(0.4g)。根据建筑物所建造的区域,按GB 50011-2001建筑抗震设计规范(以下简称抗震规范) 附录A 取值。
4.3 场地土类型
根据抗震规范第4.1.6 条规定确定场地类别。一般取为Ⅱ类。
4.4 框架的抗震等级
按抗震规范第6.1.2条确定工程的抗震等级。钢结构、砌体
结构没有抗震等级,计算时可选“5”。
4.5 偶然偏心
高规第3.3.3条规定,计算地震作用时,应考虑偶然偏心的影响, 附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。
4.6 考虑双向地震力作用
抗震规范第5.1.1条规定,质量和刚度分布明显不对称的结构, 应计入双向地震作用下的扭转效应。对于某个地震反应参数, 设该参数在X和Y地震作用下的反应分别为Sx和Sy,当选择“考虑”时, 程序对构件的地震作用内力进行如下组合:
Sxy= , Syx= 。
选择双向地震作用组合后, 地震作用内力会放大很多。
4.7计算振型个数
该项可填入不小于3 的倍数。当地震力采用侧刚计算时, 若不考虑耦联振动, 计算振型数不得大于结构层数; 若考虑耦联振动,计算振型个数一般不小于9,且不大于3 倍的层数。当地震作用采用总刚计算时,振型数的选择可以不受上限,一般取大于12。振型数的大小与结构层数及结构形式有关,当结构层数较多或结构层刚度突变较大时,振型数也应取多些,如顶部有小塔楼、转换层等结构形式。对于双塔楼振型数Nmode≥12,而多于双塔的结构则更多。
4.8 活荷质量折减系数
该参数即为荷载组合系数,可按抗震规范第5.1.3 条取值。
4.9 周期折减系数
高规3.3.17条规定:当非承重墙体为填充砖墙时,高层建筑结构计算自振周期折减系数,可按下列规定取值:框架结构0.6~ 0.7;框架-剪力墙结构0.7~ 0.8;剪力墙结构0.9~ 1.0;短肢剪力墙结构0.8~ 0.9。
4.10 结构的阻尼比
钢筋混凝土结构取0.05,对不超过12层的钢结构取0.035, 对超过12层的钢结构取0.02,混合结构取0.03。
4.11 特征周期
根据抗震规范表5.1.4-2确定。
4.12 多遇和罕遇地震影响系数最大值
根据抗震规范表5.1.4-1 确定。
5 荷载组合
5.1 恒荷载分项系数γG
一般取1.2;对由永久荷载效应控制的组合,取1.35;当其效应对结构有利时,应取1.0。
5.2 活荷载、风荷载分项系数γL
一般情况下应取1.4;对标准值大于4kN/m2 的工业房屋楼面结构的活荷载应取1.3。
5.3 活荷载组合系数Ψc
根据荷载规范表4.1.1取值。
5.4 活荷重力系数代表值系数γ
该项一般可取0.5~ 1.0。抗震规范5.1.3取值。
5.5 风荷载组合系数ΨW
根据荷载规范7.1.4 取0.6。
5.6 地震作用的分项系数
按抗震规范表5.4.1取值。当同时考虑水平、竖向地震作用时, 应取水平地震作用分项系数1.3, 竖向地震作用分项系数0.5。
6 调整信息
6.1 梁端弯矩调幅系数
一般取值为BT=0.8~1.0。在竖向荷载的作用下,混凝土框架梁设计允许考虑混凝土的塑性变形内力重分布,适当减小支座负弯矩,相应增大跨中正弯矩。一般工程取0.85。
6.2 梁设计弯矩放大系数
一般取值为BM=1.0~ 1.3。若内力分析中未考虑活荷载的不利分布,而仅按满跨布置计算,当活荷载较大或结构的层数不多时,通过此系数来加大梁的跨中弯矩。对于考虑活荷载不利布置的各层, 此系数不起作用。一般工程取1. 2。
6.3 梁扭矩折减系数
一般取值为TB=0.4~ 1.0。当采用刚性楼板假定时, 可以考虑板对梁抗扭的作用而对梁的扭矩进行折减。一般工程取0.4。
6.4 连梁刚度折减系数
一般取不小于0.5。多、高层结构设计中允许连梁开裂, 开裂后连梁的刚度有所降低。一般工程取0.7。