一. PKPM中主梁與次梁的區別

--次梁在PMCAD主菜單1和主菜單2不同輸入方法的比較分析

次梁可在PMCAD主菜單1中和其它主梁一起輸入,程序上稱為“按主梁輸入的次梁”,也可在PMCAD主菜2的“次梁布置”菜單中輸入,此時不論在矩形或非矩形房間內均可輸入次梁,但只能以房間為單元輸入,輸入方式不如在PMCAD主菜單1中方便。

次梁在主菜單1輸入時,梁的相交處會形成大量無柱聯接節點,節點又把一跨梁分成一段段的小梁,因此整個平面的梁根數和節點數會增加很多。因為劃分房間單元是按梁進行的,因此整個平面的房間碎小,數量眾多。

次梁在主菜單2輸入時,次梁端點不形成節點,不切分主梁,次梁的單元是房間兩支承點之間的梁段,次梁與次梁之間也不形成節點,這時可避免形成過多的無柱節點,整個平面的主梁根數和節點數大大減少,房間數量也大大減少。因此,當工程規模較大而節點,桿件或房間數量可能超出程序允許范圍時,把次梁放在主菜2輸入可有效地、大幅度減少節點、桿件和房間的數量。

在主菜單1中輸入次梁(簡稱當主梁輸)和在主菜單2中輸入的次梁(簡稱當次梁輸)在程序處理上有很多不同點,計算和繪圖結果也會不同。

1、導荷方式的不同

作用于樓板上的恒活荷是以房間為單元傳導的,次梁當主梁輸時,樓板荷載直接傳導到同邊的梁上。當次梁輸時,該房間樓板荷載被次梁分隔成若干板塊,樓板荷載先傳導到次梁上,該房間上次梁如有互相交叉,再對次梁作交叉梁系分析(交叉梁系僅限于本房間范圍),程序假定次梁簡支于房間周邊,最后得出每次梁的支座反力,房間周邊梁將得到由次梁圍成板塊傳來的線荷載和次梁集中力。

兩種導荷方式的結構總荷載應相同,但平面局部會有差異。

2、結構計算模式的不同

在PM主菜單1中輸的次梁將由SATWE、TAT進行空間整體計算,次梁和主梁一起完成各層平面的交叉梁系計算分析,其它要特征是次梁交在主梁的支座是彈性支座,有豎向位移。有時,主梁和次梁之間是互為支座的關系。

在PM主菜單2輸入的次梁按連續梁的二維計算模式計算。計算時,次梁鉸接于主梁支座,其端跨一定鉸支,中間跨連續。其各支座均無豎向位移。

3、梁的交點連接性質的不同

按主梁輸的次梁與主梁為剛接連接,之間不僅傳遞豎向力,還傳遞彎矩和扭矩。特別是端跨處的次梁和主梁間這種固端連接的影響更大。當然用戶可對這種程序隱含的連接方式人工干預指定為鉸接端。

PM主菜2輸的次梁和主梁的連接方式是鉸接于主梁支座,其節點只傳遞豎向力,不傳遞彎矩和扭矩。對于其端跨計算支座彎距一定為0。

4、梁支座負彎矩調幅的不同

在SATWE、TAT計算時對PM主菜單1中輸的次梁均隱含設定為“不調幅梁”,此時用戶指定的梁支座彎矩調整系數僅對主梁起作用,對不調幅梁不起作用。如需對該梁調幅,則用戶需在“特殊梁柱定義”菜單中將其改為“調幅梁”。

在PM主菜單2輸入的次梁按連續梁計算,均可讀取用戶設定的調幅系數進行調幅(次梁也有不同的調幅值,如內力系數為1/11,1/14,1/16等,參考砼教材及其它資料)。

5、繪梁施工圖前對梁的相交支座的支座修改

(1)在PM主菜單1當作主梁輸入的次梁

經過三維程序計算后,程序不一定認定他是次梁。此時程序判定次梁的過程是:

對每個無柱節點需要判斷為“支座”(用三角形表示)或“連通”(用園圈表示),該節點處于負彎矩區的為支座,為正彎矩區的為連通。

支座時,梁本身應為次梁,支座梁則為主梁。

連通時,連通節點兩端的兩跨梁將合并為一跨,成為主梁,節點上的另一方向梁成為次梁。

支座時,施工圖上的梁下部鋼筋在支座錨固長度僅為15倍鋼筋直徑。因處于負彎矩區而按非受拉錨固設計。

連通時,該節點兩端的梁下鋼筋必然在節點下連通,程序不會出現錨入支座節點,因為處于受拉區。

對處于端跨的次梁(支承在梁支座上),程序需將其判斷為“懸挑梁”或是“端支承梁”。

當端跨梁下無正彎矩,全跨均作用負彎矩時,程序判定該端跨為挑梁,在該跨端部用園圈表示。反之,程序認定該跨為端支承梁,在該跨端部用三角支座表示。

對如上程序自動判定的支座狀況,一般人工應做干預修改。在中間跨,把支座改為連通將合并梁跨,施工圖設計偏于安全。一般不應將連通改為支座。對于交叉梁系,更應注意把有些支座改為連通,才能得到符合實際的施工圖設計。

(2)在PM主菜單2輸入的次梁

其跨度、跨數都已確定,與在PM主菜單1輸入的主梁相交處,其本身是次梁的性質不能修改,其支座處的梁肯定當作主梁處理,也就是說,對這種次梁,一般沒有修改支座的問題。

6、三維空間程序的活荷載不利布置計算的不同

按主梁方式輸入的次梁,將在層平面上形成大量的房間。SATWE、TAT的活荷不利布置計算是按每個房間逐個布置活載的過程,這時可能造成活荷不利計算過于繁瑣費時。

按次梁方式輸入的次梁,層平面上形成的房間均為不考慮次梁劃分的大房間,其活荷不利布置計算更快捷。

7、樓板配筋的不同

由于板底鋼筋的配置是以房間為單元進行的,按主梁方式輸入次梁的房間可能過多過密,此時作樓板配筋施工圖時,一般不應采用“逐間布筋”或“自動布筋”的方式,因為這種方式的板底鋼筋是細碎的小段筋。一般應采用“通長配筋”菜單將板底鋼筋按不同范圍拉通配置。

1.在PM中如果有定義錯層梁的話,如果錯層高差太大,會導致TAT檢查出現“有多余節點,必須刪除”的錯誤。(若PM中定義錯層梁,錯層高差不能太大)

2.如果斜桿高度大于層高,可能會導致TAT數據檢查出現“有水平支撐,無法計算”的錯誤。(斜桿高度不能大于層高)

3.如果定義的工作目錄名太長,可能會導致一系列問題,例如:.T文件無法轉換為.dwg文件。(工作目錄名不能太長)

4.PKPM生成的.dwg文件字體是兩邊對齊,在PKPM的安裝目錄cfg中有ET.lsp程序,可以在AUTOCAD中調用,將文字改為左對齊、右對齊,居中等格式。 

5.在PKPM系統中,輸入樓板厚度的唯一作用是計算樓板配筋,別無他用。對于TAT或SATWE,因為已經假設了樓板在平面內無限剛,平面外剛度為零,樓板厚度對于剛度計算不起作用。所以大家使用TAT或SATWE時,應考慮該假定的合理性。

6.在PKPM.ini文件中定義了斜桿豎向約束作用,如果斜桿變形或應力較大,大家應慎重取值考慮。

7.關于錯層,PKPM中,如果樓板相錯500以上,一般要按錯層考慮。錯層時,應在PM中按兩個標準層進行輸入,TAT和SATWE會自動形成錯層數據。如果按一層輸入并考慮錯層影響,應該在TAT或SATWE中,定義彈性節點等措施。

8.關于節點太近,如果在PKPM輸入時,不進行軸線簡化,在節點較多較密的情況下,程序會提示節點太密(小于150)。此時應進行軸線簡化調整,使上下節點盡量對齊。哪怕相近節點不在同一層,也會對后面的計算產生影響。(節點不能太密[小于150] ,應進行軸線簡化調整)

9.關于斜梁、斜桿及斜柱,PKPM中,斜柱、支撐均按斜桿考慮,斜梁和普通梁一樣,承受彎矩而無剪力。

10、特殊梁、柱、支撐定義,采用異或方式,即原有屬性再次定義則取消原屬性。舉例:一下端鉸接支撐要想定義為兩端鉸接,應該先再次定義下端鉸接,此時上下端均為剛接,然后定義兩端鉸接。

11.TAT輸出的構件內力正負號說明:TAT輸出的構件內力,其正向的取值一般是遵循右手螺旋法則,但為了讀取、識別的方便和需要,TAT在輸出的內力作了如下處理:

(1)梁的右端彎矩加負號,則在識別梁正負彎矩時,上表面受拉為負彎矩、下表面受拉為正彎矩;

(2)柱、墻肢、支撐的下端軸力加負號,則在識別它們的正負軸力時,受拉為正軸力、受壓為負軸力;

(3)柱、墻肢、支撐的上端彎矩加負號,則在識別它們的正負彎矩時,右邊或上邊受拉正彎矩、左邊或下邊受拉為負彎矩。

一、PKPM的發展方向

●一個方面就是計算,它的方向就是集成化、通用化。

集成化大家都能感覺到,PKPM程序都是以PM程序所建數據為條件,以空間計算為核心,基礎、后期的CAD出圖都能采用前面的數據。所有這些都構成了程序集成化的雛形。

程序的通用化主要表現在計算上,PKPM程序的計算程序由以前的平面計算(PK)---->三維空間桿件(TAT)---->空間有限元(SATWE)---->整體通用有限元程序(PMSAP)。能計算的結構類型有磚混、底框、鋼筋混凝土結構、鋼結構等,F在又在開發特種結構的計算程序:如高壓塔架、巨型油罐等。在PM程序中就可以建立起這些結構的空間模型。當然現在的PKPM系列程序還不能計算。

●第二個方向就是開放計算參數的開關。

有很多參數以前都是放在程序的“黑匣子”里的,設計人員不能干預。程序放開這些參數有兩個原因,首先就是要讓設計人員真正的掌握工程的設計過程,能夠盡可能的控制設計過程。其次就是要把一些關鍵的責任交由設計人員來負,程序只能起到設計工具的作用,不能代替設計。所以就需要我們的結構設計人員充分的理解程序的適用范圍、條件和校對結果的合理性、可靠性。如《高層建筑混凝土結構技術規程》的5.1.16條要求“對結構分析軟件的計算結果,應進行分析結果判斷,確認其合理、有效后方可作為工程設計的依據”。

二、空間計算程序部分

1、PKPM幾個空間程序的不同(這是我們這次學習班一個學員提的問題)

現在,PKPM程序擁有的空間計算程序有三個,即TAT、SATWE、PMSAP

1)、TAT--它是一個空間桿件程序,對柱、墻、梁都是采用桿件模型來模擬的,特殊的就是剪力墻是采用薄壁柱原理來計算的,在它的單元剛度矩陣中多了一個翹曲自由度θ',相應的力矩多了雙力矩。因此,在用TAT程序計算框剪結構、剪力墻結構等含鋼筋混凝土剪力墻的結構都要對剪力墻的洞口、節點做合理的簡化,有點讓實際工程來適應我們的計算程序的味道。作這種簡化都是因為分析手段的局限所制(資料書的P129)。當然,在作結構方案時,對結構作這樣的調整對建筑結構方案的簡潔、合理有很大的好處。它的樓蓋是作為平面內無限剛、平面外剛度為零的假設。在新版的TAT程序中,允許增設彈性節點,這種彈性節點允許在樓層平面內有相對位移,且能承擔相應的水平力。增加了這種彈性節點來加大TAT程序的適用范圍,使得TAT程序可以計算空曠、錯層結構。

2)、SATWE--空間組合結構有限元程序,與TAT的區別在于墻和樓板的模型不同。SATWE對剪力墻采用的是在殼元的基礎上凝聚而成的墻元模型。采用墻元模型,在我們的工程建摸中,就不需要象TAT程序那樣做那么多的簡化,只需要按實際情況輸入即可。對于樓蓋,SATWE程序采用多種模式來模擬。有剛性樓板和彈性樓板兩種。SATWE程序主要是在這兩個方面與TAT程序不同。

3)、PMSAP---是一個結構分析通用程序。當然,它是偏向于建筑的,但它是一個發展方向,F在的比較著名的通用計算程序有:SAP84、SAP91、SAP2000、ANSYS、ETABS等程序,這些程序各有特長。

三.程序的參數及選擇開關

1)、PMCAD中的參數

(1)總信息

●結構體系、結構主材:主要是不同的結構體系有不同的調整參數。

●地下室層數:必須準確填寫,主要有幾個原因,風荷載、地震作用效應的計算必須要用到這個參數,有了這個參數,地下室以下的風荷載、水平地震效應就沒有往下傳,但豎向作用效應還是往下傳遞。地下室側墻的計算也要用到。底部加強區也要用到這個參數。

●與基礎相連接的下部樓層數:要說明的是除了PM荷載和最下層的荷載能傳遞到基礎外,其他嵌固層的基腳內力現在的程序都不能傳遞到基礎。

(2)、材料信息:其他與老的程序一樣填法,就是鋼筋采用了新規范的新符號。

(3)地震信息

●設計地震分組:就是老的抗震規范的近震、遠震。按抗震規范的附錄A選擇即可。內江的三縣兩區都是第一組,6度區,設計基本地震加速度為0.05g。

●場地類別:程序是“場地土類型”,按《地基基礎規范》的3.0.3條的4款,應該是“場地類別”!督ㄖ拐鹪O計規范》的3.3.2、3.3.3條也是提的“建筑場地”,而不是“場地土”。一般的地質勘察報告要提出此參數的。

●計算震型個數:這個參數需要根據工程的實際情況來選擇。對于一般工程,不少于9個。但如果是2層的結構,最多也就是6個,因為每層只有三個自由度,兩層就是6個。對復雜、多塔、平面不規則的就要多選,一般要求“有效質量系數”大于90%就可以了,證明我們的震型數取夠了。這個“有效質量系數”最先是美國的WILSON教授提出來的,并且將它用于著名的ETABS程序。

《高層建筑混凝土結構技術規程》的5.1.13-2條要求B級高度的建筑和復雜的高層建筑“抗震計算時,宜考慮平扭藕連計算結構的扭轉效應,振型數不應小于15,對多塔樓結構的振型數不應少于塔數的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不少于總質量的90%”

●周期折減系數:這個參數是根據《高層建筑混凝土結構技術規程》的3.3.16條(強條)要求,按3.3.17條進行折減的。

框架:0.6~0.7

框剪:0.7~0.8

剪力墻:0.9~1.0

(4)風荷載信息

修正后基本風壓:根據《建筑結構荷載規范》的7.1.2條,對與高層、高聳以及對風荷載比較敏感的其他結構,基本風壓應適當提高,并應由有關的結構設計規范具體規定。

按《高層建筑混凝土結構技術規程》的3.2.2條,對與特別重要或對風荷載比較敏感的高層建筑,其基本風壓應按100年重現期的風壓值采用。按規范的解釋,房屋高度大于60m的都是對風荷載比較敏感的高層建筑。

2)、TAT的參數及開關

(1)、用TAT程序計算建模應注意的幾點

●剪力墻必須要有洞口,不能形成封閉“口”字形。這樣在構件截面上的剪力流才有進口和出口,否則,程序無法對構件進行計算。這是TAT程序對薄壁柱數學模型模擬的要求。

●剪力墻內的洞口要求要上下對齊,且要有規律性。如果不這樣,那么內力的傳遞將通過節點間剛域來傳遞,這與實際有時很大差別,引起很大的計算誤差。且洞口布置不規律,計算結果具有很大的突變性。

(2)、參數:在PM參數中說過的就不在說了。

●柱的計算長度:程序中增加了一個選項“柱長度系數按混凝土土規范的7.3.11-3計算。以前老程序是按表7.3.11-1和表7.3.11-2采用的。7.3.11-3條是新規范新增的。“當水平荷載產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的75%以上時,框架柱的計算長度 lo 可按公式7.3.11-1和公式7.3.11-2計算結果的較小者取值。

這是因為近年來對框架結構二階效應的研究表明,豎向荷載在有側移的框架中引起的P-△效應只增大有水平荷載在柱端截面中引起的彎矩 Mh,而原則上不增大由豎向荷載引起的彎矩 Mv。因此,框架柱柱端考慮二階效應后的總彎矩應是:

M=Mh+ηs*Mv(1-1)

式中ηs為反映二階效應增大Mh幅度的彎矩增大系數。但在傳統的η——lo法中,是用η同時增大Mv和Mh的,即:

M=η(Mh+Mv)(1-2)

因此,如果要使所求的總彎矩相等,那么必然有:

ηs>η

與ηs相應的lo也就必然比與η相應的lo取得大一點。

對于一般工程中的多層框架結構,(在 Mv/Mh為常見比例,即>1/3,框架節點的柱梁線剛度的比例也為常見值時)按規范表7.3.11-2的lo計算出的η再按1-2公式計算出的彎矩和按規范7.2.11-3條計算出的lo在按公式1-1算出的彎矩,兩者差異不大。所以在一般多層框架,沒有特殊的水平荷載和特殊的框架節點情況下,采用7.2.11-2和7.2.11-3計算的lo對計算結果沒有大的影響。

但是,對于Mv/Mh<1/3或梁注線剛度相差較大的情況下,采用7.2.11-2條計算的lo對計算結果就很大的影響了,而且是偏于不安全的,所以在這種情況下就要求采用7.2.11-3計算。建議都采用7.2.11-3計算。

本來規范采用η——lo法就是不盡合理的,因此規范就在7.3.12條要求采用剛度折減法,這種方法也是國外通行的考慮二階效應的計算方法,且也是準確的較為合理的計算方法,但遺憾的是這種方法在PKPM程序中還沒有得到實現。

●豎向力計算信息:程序有四個選擇

-----不計算豎向力:它的作用主要用于對水平荷載效應的觀察和對比等。

-----一次性加載計算:主要用于多層結構,而且多層結構最好采用這種加載計算法。因為施工的層層找平對多層結構的豎向變位影響很小,所以不要采用模擬施工方法計算。

-----模擬施工方法1加載:就是按一般的模擬施工方法加載,對高層結構,一般都采用這種方法計算。但是對于“框剪結構”,采用這種方法計算在導給基礎的內力中剪力墻下的內力特別大,使得其下面的基礎難于設計。于是就有了下一種豎向荷載加載法。

------模擬施工方法2加載:這是在“模擬施工方法1”的基礎上將豎向構件(柱、墻)的剛度增大10倍的情況下再進行結構的內力計算,也就是再按模擬施工方法1加載的情況下進行計算,主要適用于高層框-剪結構。采用這種方法計算出的傳給基礎的力比較均勻合理,可以避免墻的軸力遠遠大于柱的軸力的不和理情況。由于豎向構件的剛度放大,使得水平梁的兩端的豎向位移差減少,從而其剪力減少,這樣就削弱了樓面荷載因剛度不均而導致的內力重分配,所以這種方法更接近手工計算。

但是人為的擴大了豎向構件與水平構件的線剛度比的方法,所以它的計算方式值得探討。所以,專家建議:在進行上部結構計算時采用“模擬施工方法1”;在基礎計算時,用“模擬施工方法2”的計算結果。這樣得出的基礎結果比較合理。(高層建筑)

●是否考慮P-△效應:選擇否,就按規范的7.3.11條計算柱的計算長度系數,如果選擇“是”,則柱的計算長度系數為1,再按程序的計算方法來計算P-△效應。

●是否考慮梁柱重疊的影響:

---不考慮:對于普通的多層框架,一般都采用這種選擇。

---考慮梁端彎矩折減:

M邊=M中-Min(0.38*M中,B*V中/3)

---考慮梁端剛域的影響:

扣除梁梁端剛域后的梁計算長度為:

Lo=L-(Dbi+Dbj)

但計算荷載還是按節點間梁長來計算的。

●水平力與整體坐標的夾角:

--- 主要用于有斜向抗水平力結構榀時填寫,在0~90之間。改寫后,風荷載要變化,主要是受風面積變化、風荷載作用的坐標變化;抗側力結構榀的剛度變化引起地震力的變化,所以要重新進行數檢。

●回填土對地下室的相對剛度:

---  根據程序編制專家的解釋,填3大概為70%~80%的嵌固,填5就是完全嵌固,填在樓層數前加“-”,表示在所填樓層完全嵌固。到底怎樣的土填3或填5,完全取決于工程師的經驗。

●是否考慮扭轉藕連:

《高層建筑混凝土結構技術規程》的3.3.2-2條,“質量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結構,應計算雙向水平地震作用下的扭轉影響;其他情況,應計算單向水平地震作用下的扭轉影響;”《建筑抗震設計規范》的5.1.1-3條,也與高規有相同的規定。

●地震設防烈度、設計地震分組、結構的抗震等級:

按結構的實際填入即可。

●豎向地震作用系數:程序取的是規范的計算值。

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》的3.3.14條,這個數值的來源有:

Fevk=avmaxGeq

Geq=0.75Ge

avmax=0.6amax

所以有:

Fevk=0.75*0.6amax*Ge

由于高規的3.3.14-3要求“宜乘以增大系數1.5”。

所以最后

Fevk=1.5*0.75*0.65amax*Ge=0.73125amax*Ge

程序自動填入的就是“0.73125amax”,也是程序給出的隱含值。

●樓層最小地震剪力系數:

參見《高層建筑混凝土結構技術規程》的表3.3.13;地震規范的表5.2.5同。程序對算出的“樓層最小地震剪力系數”如果不滿足規范的要求,將給出是否調整地震剪力的選擇。根據規范組的解釋,如果不滿足,就應調整結構方案,直到達到規范的值為止,而不能簡單的調大地震力。

●雙向水平地震作用扭轉效應選擇:如果選擇,地震力將增大很多,所以在選用的時候要慎重。

●5%的偶然偏心:這是《高層建筑混凝土結構技術規程》的要求,3.3.3條要求:“計算單向地震作用時應考慮偶然偏心的影響”。計算雙向地震作用時,可不考慮質量偶然偏心的影響。

●結構的阻尼比:按《高層建筑混凝土結構技術規程》的3.3.8條“除專門規定外,鋼筋混凝土高層建筑結構的阻尼比應取0.05”程序提供的參考值:鋼結構:0.02;混合結構:0.03。這個阻尼值不但用于地震作用計算,也要用于風荷載的計算。

●水平、罕遇地震影響系數最大值:按《建筑抗震設計規范》的表5.1.4-1取。

●特征周期值:根據場地類別和地震分組按《建筑抗震設計規范》的表5.1.4-1選用。

在調整系數中,有以下的幾個參數開關:

●0.2Qo(0.25Qo)調整:

這條是針對框架-剪力墻結構,主要要注意以下幾點:

對于框架柱數量從下到上基本不變的規則建筑,Qo(Vo-規范表示)取得是“地震作用標準值的結構底部總剪力”。對于框架柱數量從下至上分段有規律的變化的結構,Qo(Vo-規范表示)取得是“每段最下一層的地震作用標準值的總剪力”對復雜結構框架的調整應專門研究框架剪力的調整方法。

框架剪力的調整必須滿足規范規定的樓層“最小地震剪力系數(剪重比)”的前提下進行。

在設計過程中根據“計算結果”來確定調整層數。

●溫度應力折減系數:程序一般推薦0.75或更低!痘炷两Y構設計規范》的5.3.6條只是提出了原則性的要求?梢詤⒁姟端ろ沤Y構設計規范》(DL/T 5057)

材料信息就按實際情況填寫即可。

設計信息:

●分項系數和組合系數:一般工程都采用程序給出的隱含值,不要去改動它!督ㄖY構荷載規范》的3.2.5條“對于永久荷載效應控制的組合”永久荷載的分項系數應取1.35,但程序只給出了“有可變荷載效應控制的組合”的永久荷載分項系數1.2,按“程序編制組”的解釋,他們已經在程序內部考慮了這種組合,所以不需要設計人員考慮,只需按一般情況填就可以了。

●活荷載重力荷載代表值系數:按《建筑抗震設計規范》的5.1.3條取。

●柱、墻荷載折減標志:要說明的是,在PM建摸中也有“荷載折減”,新版PMCAD中的折減主要針對樓面梁。這里是柱和墻,并未重疊。

●柱配筋方式選擇:有兩種方式,單偏壓和雙偏壓。單偏壓程序就是按規范的公式進行配筋計算的。雙偏壓,程序是按數值積分法計算的,所以對于不同的“柱截面鋼筋放置方式”就會得出不同的配筋計算結果。所以,建議整體計算還是按“單偏壓”計算,在得出固定的“柱截面鋼筋放置方式”后,再進行復核。

●結構基本自振周期:程序給出的隱含值是按《高層建筑混凝土結構技術規程》的附錄B的公式:B.0.2計算的。最好是將程序計算的精確值反填回來,再計算。

(3)、TAT中的彈性節點:在TAT程序中也叫“特殊節點”,由于TAT程序采用的是“剛性樓板假定”所以,在同層中,各節點具有相同的位移,沒有相對位移。彈性節點就是為了彌補這種假定對很多“空曠結構、錯層結構”不合理模擬的補充。

3)、SATWE的參數及開關

總信息中:

●墻元側向節點信息:這是剪力墻計算“精度和速度”取舍的一個選擇。選擇“內部節點”,那么剪力墻側邊的節點將作為內部節點而凝聚掉,但這樣速度快,精度稍有降低;作為“外部節點”,那么剪力墻側邊的節點也將作為出口節點,這樣墻元的變形協調性好,計算準確,但速度慢。所以程序建議規則的結構可以選擇“內部節點”,復雜的結構還是選擇“外部節點”進行計算。

地震信息中:

●斜交抗側力構件方向附加地震數:主要是針對“非正交的、平面不規則”的結構,這里填的是除了兩個正交的,還要補充計算的方向角數。

●相應角度:就是除0、90這兩個角度外需要計算的其他角度,個數要與“斜交抗側力構件方向附加地震數”相同,且不得大于90和小于0。這樣程序計算的就是填入的角度再加上0度和90度這些方向的地震力。

特殊構件:

●樓板的分類:

----剛性樓板:在程序中考慮為“平面內剛度無窮大,平面外剛度為零”

----彈性樓板3:假定平面內無限剛,真實的模擬樓板平面外剛度

----彈性樓板6:程序真實的計算樓板的平面內外的剛度

----彈性膜:程序真實的計算樓板平面內的剛度,樓板平面外的剛度不考慮。

●多塔定義:注意折線圍區可以重疊,但同一構件不能同時屬于兩個不同的區域。最好是從最高樓層編起。

四、PKPM程序對底層-框架抗震墻的計算:

1)、模型數據的輸入:

模型盡量按原型輸入:即洞口、挑梁、磚墻等都要按原型輸入。

節點盡量具有規律性:節點盡量上下一致,這樣才能保證荷載傳遞的正確。

參數的輸入要合理:

(1)、在“交互式”的設計參數輸入中結構體系要選擇相應的結構體系(砌體、底框抗震墻)。

(2)、在PM的“次梁樓板”輸入中,要求把墻體材料選擇為“磚”,混凝土抗震墻做個別修改。

(3)、樓面剛度類別:按《砌體結構設計規范》的表4.2.1中“屋蓋或樓蓋類別分為三類:

整體式、裝配整體式和裝配式無棱體系鋼筋混凝土屋蓋或鋼筋混凝土樓蓋---剛性;

裝配式有棱體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋架和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋---剛柔;

瓦屋面的木屋蓋和輕鋼屋蓋---柔性。

在這里要說明的是樓蓋的“剛柔性”和房屋的靜力計算方案的“剛彈性”是兩回事,樓蓋的“剛柔性”僅僅是確定房屋的靜力計算方案的“剛彈性”的一個條件,還有房屋橫墻間距這個條件。

(4)墻體材料的自重:對于機制磚,程序隱含為21Kn/m3,對于抹灰荷載、墻磚荷載,就在砌體容重中考慮。不要采用加厚墻體來體現,因為這樣會增加墻體剛度,與墻體的實際剛度不符。

(5)、混凝土剪力墻等效系數:相當于混凝土墻與磚墻剛度的比值。對于底框-抗震墻結構的底部抗剪墻剛度計算及地震剪力分配中該值不起作用。

(6)、構造柱參與共同工作:首先構造柱要按普通柱輸入,程序對構造柱參與工作的計算是按《砌體結構設計規范》的10.3.2條來計算的。

2)、PM程序對磚混底框的計算:

(1)、墻體的計算:

墻體的受壓計算:是以墻段為計算單元的。一是門窗洞口間墻;一是兩節點間的墻段;對于墻段長小于250的程序將忽略不記,這引起我們對小墻支強度的重視,程序根本沒有計算,也沒有給出警告,我們就認為他是滿足要求的,就留下了隱患。而實際上這樣的墻段也不能作為結構構件來使用的,要求我們在做結構時特別小心。

墻體高厚比計算:是將相鄰有相交的墻肢支撐的墻段生成墻高厚比計算的單元,對墻長度小于1.9m的墻段單元不作高厚比計算。

墻體的局部受壓計算:計算的條件是在該節點上支撐有一根在交互式輸入中輸入的梁,且有墻體,在節點位置沒有柱,可以有墊塊和圈梁。

(2)、底框的計算:

參數輸入:

●底層框架的層數

●考慮墻梁作用上部荷載折減系數

《砌體結構設計規范》的7.3.6條有公式:

Mbi=Mli+am*M2i

Nbti=ηN*M2i/Ho

其中

am---為考慮墻梁組合作用的托梁跨中彎矩系數(支座也是am,但計算公式不同)

ηN--為考慮墻梁組合作用的托梁跨中軸力系數

按規范計算的折減系數是很小的。有些資料有0.6的,有0.8的。程序的折減系數與規范的調整系數有差別,程序是針對墻梁以上的荷載。而程序是針對上部墻梁傳遞給框架梁的恒載和活載的。

●剪力墻側移剛度考慮邊框柱的作用:邊框柱對側移剛度的貢獻是按“面積等效”的方法計入的。

●底框的計算過程:

在PM程序中分為三步:

第一步:計算其它各層磚墻的抗震承載力,以及底框中混凝土抗震墻的剪力設計值,不考慮框架承擔的地震作用,地震作用全部由抗震墻承擔。這是《建筑抗震設計規范》的7.2.4-3條要求的。

第二步:計算底部各榀框架承受的側向地震作用及各榀框架柱由地震傾覆力矩產生的附加軸力。分配按側移剛度進行分配,但混凝土墻的剛度要乘以0.3的折減系數。這是《建筑抗震設計規范》的7.2.5-1條要求的。

第三步:根據混凝土墻的剪力、軸力、彎矩設計值進行墻的配筋計算。但沒有進行梁柱的計算。對于底框的計算,最好采用空間程序的計算結果。

3)、空間程序對磚混底框的計算:

這里主要講SATWE程序:SATWE程序對磚混底框的計算主要采用兩種方式:

●一個就是“規范算法”:程序僅僅對底框進行空間分析,接PM地震分析后所生成的底框部分的地震剪力、上部磚房傳遞給底框部分的地震剪力、傾覆力矩、豎向荷載、以及豎向荷載的折減系數。

●有限元分析法:是將整個房屋包括底框和上部磚房部分作為一個整體來進行分析。這種分析是參照鋼筋混凝土結構的分析方法的,有它的先進性和局限性。先進就是能整體分析,考慮上部磚房與底框的共同協調工作。但是程序把砌體做各向同性材料來進行分析是不符合砌體材料的實際情況的,我們所用的砌體材料一般都是各向異性的。而且這種計算方法超規范。所以只能作為參考。建議還是采用“規范算法”

一、 風荷載

程序中給出的基本周期是采用近似方法計算得到的,建議計算出結構的基本周期后,再代回重新計算。

二、 地震作用及結構振動特性

1) 對于耦聯選項,建議總是采用;

2)質量和剛度分布明顯不對稱的結構,應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響。例:

*** 一31層框支結構,考慮雙向水平地震力作用時,其計算剪重比增量平均為12.35%;

*** 規則框架考慮雙向水平地震作用時,角柱配筋增大10%左右,其他柱變化不大;

*** 對于不規則框架,角、中、邊柱配筋考慮雙向地震后均有明顯的增大;

*** 通過雙向地震力、柱按單偏壓計算和雙向地震力、雙偏壓計算比較可知,后者計算柱的配筋較前者有明顯的增大。建議:若同時勾選雙向地震力、柱雙向配筋時,要十分謹慎。

3)計算單向地震力,應考慮偶然偏心的影響。5%的偶然偏心,是從施工角度考慮的。

****計算考慮偶然偏心,使構件的內力增大5%~10%;

****計算考慮偶然偏心,使構件的位移有顯著的增大,平均為18.47%。

注:對于不規則的結構,應采用雙向地震作用,并注意不要與“偶然偏心”同時作用。“偶然偏心”和“雙向地震力”應是兩者取其一,不要都選。

建議的選用方法:

****當為多層(≤8層,≤30m),考慮扭轉耦聯與非扭轉耦聯均可;

****當為一般高層,可選用耦聯+偶然偏心;

****當為不規則高層、滿足抗規2條以上不規則性時,或位移比接近限值,考慮雙向地震作用。

4)有效質量系數

例:一八層框架,有大量的越層結構和彈性結點,需許多的振型才能使有效質量系數滿足要求。

計算振型數 剪重比 有效質量系數

301.650%

603.290%

原因:振型整體性差,局部振動明顯。

注:要密切關注有效質量系數是否達到了要求。若不夠,則地震作用計算也就失去了意義。

三、結構的周期與位移

周期比:控制結構在大震下,扭轉振型不應靠前,以減小震害。

最大層間位移:按規范要求取樓層豎向構件最大桿件位移稱為樓層控制層間位移;

位移比:取樓層最大桿件位移與平均桿件位移比值。位移比是控制結構的扭轉效應的參數。

注:最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制參數。構件設計與位移信息不是在同一條件下的結果(即構件設計可以采用彈性樓板計算,而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得),故可先采用剛性樓板算出位移用于送審,而后采用彈性樓板進行構件分析。

一旦出現周期比不能滿足要求的情況,一般只能通過調整平面布置來改善。這種改善一般是整體性的,局部小調整往往收效甚微。一句話,周期比控制的不是在要結構足夠結實,而是在承載力布局合理性,限制結構抗扭剛度不能太弱。

四、 剛度比控制

(1)剪切剛度;

(2)彎剪剛度;

(3)抗規3.4.2中定義的剛度。

選用方法如下:

(1)對于多層(砌體、磚混底框),宜采用剛度1;

(2)對于帶斜撐的鋼結構,宜采用剛度2;

(3)多數結構宜采用剛度3。(所有的結構均可用剛度3)

五、地下室設計分析

(1)地下室一般與上部共同作用分析;

(2)地下室剛度大于上部層剛度的2倍,可不采用共同分析;

(3)地下室與上部共同分析時,程序中相對剛度一般為3,模擬約束作用。當相對剛度為0,地下室考慮水平地震作用,不考慮風作用。當相對剛度為負值,地下室完全嵌固。

六、梁、柱、斜撐和墻的抗震等級逐個指定

實際工程中常會遇到同一結構不同部位需采用不同的抗震等級的情況,在satwe的〈特殊構件補充定義〉中可以通過交互式逐個指定。

注:對于〈特殊構件補充定義〉中的一些構件,如角柱、框支梁等,程序可自動搜索。但總存在一些特殊的情況使得搜索不夠完全或準確,強烈建議通過菜單〈特殊構件補充定義〉手動搜索。

七、框架結構分析

(1)注意柱計算長度系數的選;

(2)柱一般按單偏壓配筋、雙偏壓驗算為好,因雙偏壓存在多解,配筋量與形式不唯一;

(3)梁-柱保護層厚度按規范取,程序自動加12.5;

(4)對于大截面的柱,可考慮梁、柱重疊部分為剛域;

(5)一般可考慮梁剛度放大、扭矩折減,以考慮樓板的影響;

(6)負彎矩向下調幅后,跨中彎矩自動增大。“梁跨中彎矩增大系數”是不考慮活載不利布置時乘的系數,不要與此混淆;

(7)梁彈性撓度以主梁為主,次梁的撓度計算僅供參考;

(8)恒載一般用“模擬施工一”,也可用“一次性加載”。若有豎吊構件(如吊柱),必須用一次性加載。

八、框剪結構

(1)0.2Q一定要考慮;

(2)可選擇“模擬施工二”傳基礎力。

值得注意的是,“模二”不能用于上部結構的計算。

九、地震作用調整

豎向不規則的建筑結構,其薄弱層的地震剪力應乘以1.15的增大系數。程序根據層剛度比的計算,自動確定薄弱層并將其效應放大。