PKPM08版讲义

• 表1 原方案前三个振型在X,Y 方向的平ห้องสมุดไป่ตู้系数、扭转系数
• 表1可知，本工程第二振型平动系数为0.83，其中Y向为 0.78，说明该振型为以Y向为主的混合振型，其第二振型 所对应的振型图如图3所示：
• 图3
结构第二振型所对应的振型图
• 表2 方案调整后结构前三个振型在X,Y 方向的平动系数、扭转系数
• 变形图错误一
图1
• 上图中，柱1竖向变形明显高于其它框架柱， 说明此柱有悬空的可能，经查，在PMCAD 建模中将柱1下层的框架柱丢失了。
图2
变形图错误二 某框支剪力墙结构，框支梁1上托不在同一条直线上 的两道剪力墙，该框支梁1在恒载作用下的变形图 下图所示
图3
图4
• 上图红色线框显示，框支梁1上剪力墙出现一个端 点悬空，此梁在PMCAD中的建模情况如下图所示
•
通过比较可知，不同的首层层底标高计算出来 的内力值并不一样，其原因在于在基础设计中， 剪力值要乘以基础高度后转化为弯矩，以柱1为例， 当首层层底标高为0时，由剪力值V引起的基底弯 矩M=4×V；当首层层底标高为-2.5m时，由剪力 值V引起的基底弯矩M=（4-2.5）×V=1.5×V， 所以首层层底标高为0时的弯矩值大于首层层底标 高为-2.5m时的弯矩值。
• 一、广义层的概念
• 所谓广义层，就是通过在构件输入和楼层组装时 为每一个构件或楼层增加一个“柱（墙）底标高” 或“层底标高”参数来完成的，这个标高是一个 绝对值，对于一个工程来说所有的构件或楼层的 底标高只能有一个惟一的参照（比如±0）。有了 这个底标高后，此工程中每个构件或楼层在空间 上的位置已经完全确定，程序将不再需要依赖楼 层组装的顺序去判断构件或楼层的高低，而改为 通过楼层的绝对位置进行模型的整体组装。
• 某工程为框剪结构，共27层，含1层地下室， 3层裙房，结构总高度为97m，地震设防烈度为8 度，设计基本加速度为0.2g，场地土类别为三类， 设计时考虑偶然偏心和双向地震的影响。结构三 维轴侧图、首层结构平面图分别如图1、图2所示。
图1 结构三维轴侧图
图2 首层结构平面图
二、计算结果分析
• • • • 在进行位移比计算时， 采用刚性板假定， 部分位移比和层间位 移角计算结果如下：
图9 梁设计弯矩包络图
图10 恒载作用下梁的竖向变形图
图11 PMCAD建模中缺少刚性梁
• 变形图错误五 • 合理的模型简化在工程设计中占有重要的地位， 有些设计人员在建模时刻意追求符合工程实际， 而忽略了程序在应用中所存在的局限性，从而造 成了计算结果的错误。 • 例如某体育馆工程，局部建模三维轴侧图如下：
一、工程实例
某工程为框架剪力墙结构，地下室2层，地上 14层，结构总高度为42.95m，抗震设防烈度为8 度，地震基本加速度为0.2g，场地土类别为三类， 结构三维轴侧图、标准层平面图如图1、图2所示：
图1 结构三维轴侧图
图2 结构标准层平面图
二、计算结果分析
• 本工程在初步设计时，墙1和墙3的墙厚取400mm， 墙2和墙4的墙厚取300mm，以Y向为例，在地震 力作用下其层间位移角的计算结果如下：
图3
（3）对于斜梁和斜板，程序自动按照纯弯、压弯和 拉弯进行截面设计，并按照最不利情况作为最终 配筋面积
图4
第五章 结构位移比的调整
第一节 结构位移比的调整方法 一、前言
由于结构位移比的大小是控制结构扭转效应 的重要指标，因此无论是《建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）》【1】（以下简称《抗震规 范》），还是《高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ3-2002）》【2】（以下简称《高规》），对 位移比的控制都有明确的规定。
图7
图8
三、单梁托双墙的建模
1、转换梁的布置
图9
图10
2、对于框支梁上局部布置剪力墙的结构，SATWE 程序将剪力墙的荷载传递到剪力墙两端的节点上， 中间没有均布荷载，因此当剪力墙比较长时，建 议设计人员相应增加刚性梁。 3、框支柱尽量与转换梁布置在同一条轴线上，这样 可以避免由于刚性梁悬挑而引起的计算误差。
PKPM系列软件在结构设计中 的应用与探讨
赵 兵
中国建筑科学研究院 建筑工程软件研究所
第一章 PKPM软件建模常见问题
第一节 利用变形图判断模型的正确性 一、 如何看变形图
1、地震和风荷载等引起的水平向变形图应X、Y两 个方向都看； 2、如果采用模拟施工计算，则竖向荷载变形图只看 活载的，若采用一次性加载计算，则恒、活载产 生的变形图看哪一个都可以； 3、变形图不仅要看整体变形是否合理，还要每一层 都看，尤其是复杂工程，因为有些局部变形错误 整体看有时很难看清楚。 4、务必认真检查主力构件的单工况内力是否合理。
1、明确力的作用方向，判断计算结果的合理性 2、结合规范，量化最大和最小位移比的控制范围， 做到心中有数 3、明确调整方向，确定调整方案
三、方案调整1——“抓大放小” 四、方案调整2——局部加剪力墙 五、方案调整3­——增加框架部分侧向 刚度
第二节 “抓大放小法”在位移比调整中的应用
一、工程实例
第四章 斜墙模型的建立与计算 一、模型的建立
• 对于上图所示的斜剪力墙，其建模过程如下： 1、剪力墙周边构件布置成框架梁或虚梁，墙体按照 楼板布置，并通过降节点高形成斜板 2、斜板厚度与斜剪力墙相同，即用斜板模拟斜剪力 墙
图2
二、结构计算
1、软件选择 PMSAP软件 PMSAP软件对斜剪力墙的处理 （1）在PMSAP软件中，如果不定义弹性楼板，程 序自动将斜板定义为弹性膜，对于此工程，由于 此斜板兼作斜剪力墙的功能，因此需要定义为弹 性板6。 （2）PMSAP对斜剪力墙进行有限元划分，正确计 算其刚度对结构的影响。
二、刚性梁的识别
1、原则上讲，对于梁内和柱内的梁，PM-SATWE 和SPAS-SATWE均能自动识别为刚性梁，但建议 设计人员在PMCAD中人为布置刚性梁。 需要布置刚性梁的地方如图所示
图4 单梁托双墙
图5 局部错开的梁
图6
柱内托转角墙的梁
2、PMSAP由于对偏心转换构件可以自动增加刚域， 因此刚性梁布不布都可以。如图所示
一、楼层底标高对上部结构计算的影响
1、楼层底标高错误引起结构构件关系混乱
• 工程实例一 • 某剪力墙结构，共23层，结构平面布局基本对称， 结构三维轴侧图，第7和第8标准层平面图如图1、 图2和图3所示：
图1 结构三维轴侧图
图2 第7标准层结构平面图
图3 第8标准层结构平面图
• 在采用SATWE软件计算后，其位移比计算结果如 下：
二、广义层应用时产生的主要问题
1、层信息混乱 2、层刚度比、楼层受剪承载力、倾覆力矩的计算异 常 3、风荷载计算结果偏小
第三章 刚性梁的处理
一、刚性梁截面的大小
1、SATWE旧 1000×2000mm 2、SATWE 2000×2000mm 3、PMSAP 自动取为刚域 4、相关问题 • 对于PM-SATWE软件，当梁柱截面面积比较大时， 其刚性梁的刚度会明显不足，其后果是某些情况 下转换梁梁端没有负弯矩。如图2、3所示
第二章 如何采用08版软件的广义层 建立错层结构模型
过去05版软件建立错层结构模型时，在错层处必 须将结构切开，按照镜面投影法建模，这种建模方法 的缺点是结构的标准层会增加很多，同时竖向构件也 会被切成数段，各种与层有关的指标如层间位移角等 都需要设计人员补充计算。为了解决这个问题，08 版PKPM系列软件引用了广义层概念，虽然可以较好 地解决上述建模问题，但也存在着如何与后续计算软 件相结合，合理搭建模型的问题。以下本文拟结合具 体的工程实例，对此问题做一些探讨。
图7 首层结构平面图
• • • • • • •
图7所示柱1的计算结果如下： 柱1首层层底标高为0时的计算结果 Load Mx'(kN-m) My'(kN-m) N(kN) 548 75.15 36.60 3532.56 柱1首层层底标高为-2.5m时的计算结果 Load Mx'(kN-m) My'(kN-m) N(kN) 548 48.99 20.79 3533.87
二、工程实例
某高层框筒结构，地下5层，地上37层，其中 地上1~8层存在较大面积的裙房。出地面建筑总 高度为162m，结构抗震基本设防烈度为7度，设 计基本地震加速度为0.10g，场地土类别为二类， 设计时考虑偶然偏心和双向地震作用。结构的三 维轴侧图、首层平面图和第9层平面图分别如图1 所示。其中首层柱1、柱2、柱3的截面尺寸为 700×700mm，轴线1的其它柱子的截面尺寸为 1000×1000mm，柱4、柱5、柱6的截面尺寸为 1500×1500mm，梁1、梁2的截面尺寸为 500×750mm。
图4 空间变形图原始构形
图5 “楼层组装”对话框
图6 修改后的楼层底标高对话框
楼层底标高修改正确后的计算结果如下：
• 以上计算结果显示，楼层底标高正确后，计算结 果也趋于正常。因此建议设计人员，对于每层的 楼层底标高，尽量人工复核一遍后再接后续软件 进行设计。
二、楼层底标高对基础设计的影响
• 08版JCCAD软件取消了05版的“一层上部结 构荷载作用点标高”选项，代之以PMCAD软件中 的“首层层底标高”，因此使用08版软件的设计 人员必须正确输入“首层层底标高”参数，否则 JCCAD软件无法正确读取上部结构荷载作用点位 置，尤其是剪力值，从而产生错误的计算结果。
• 工程实例三 • 已某框架结构为例，分别将首层输入为0和-2.5m， 采用独立柱基，基础底标高为-4m，首层结构平 面图如图7所示：
图1-1 结构三维轴侧图
图1-2 首层结构平面图
图1-3 第9层结构平面图
三、计算结果分析
• 在进行方案调整前，首先要做好分析工作，切 忌“跟着感觉走”。因为盲目调整经常是不仅得 不到合理的计算结果，反而越调越乱，离规范的 限值越来越远，浪费了大量的时间和精力。笔者 以为，仅仅是为了一层的位移比不满足要求而花 费大量的时间，实在是不值得。因此，科学、合 理的分析过程是提高工作效率的首要条件。针对 本工程，具体的分析过程如下：