PKPM软件说明书-楼板舒适度分析软件SLABFIT
PKPM软件说明书-复杂楼板分析与设计软件SLABCAD

前言随着现代多、高层建筑的发展,结构体系越来越呈现出多样化的特点,板柱结构、厚板转换层结构、楼板局部开大洞结构、以及大开间预应力板结构等越来越多。
对于这些特殊结构,其楼板的受力是相当复杂的,传统的楼板设计方法已难以适应这些复杂工程的要求。
而且,以往的结构软件大多不能给出楼板的配筋结果,楼板的设计主要还是通过读取内力结果再用手工进行设计。
SLABCAD程序正是针对这种现状而开发的,它采用有限元方法对各种复杂楼板进行分析,求出节点内力并进行节点配筋,并对相对规则楼板采用板带设计的方法进行板带配筋计算及裂缝、挠度、冲切验算,更好的满足工程设计的需要。
目录目录 (I)第1章简介 .. (11.1SLABCAD的功能 (11.2板带设计思路 (21.3适用范围 (21.4程序组成 (21.5主要文件列表 (31.6板带设计流程图 (4第2章复杂楼板有限元分析与设计 (52.1前处理 (52.1.1 计算楼层 (62.1.2 参数输入 (62.1.3 楼板修改 (82.1.4 荷载输入 (102.1.5 支座沉降 (102.1.6 约束输入 (102.1.7 预应力筋 (112.1.8 生成数据 (112.2有限元分析计算 (132.3后处理 (142.3.1 荷载工况 (142.3.2 板挠度 (152.3.3 板弯矩Mx、My (172.3.4 板配筋和设计控制内力 (17 2.3.5 预应力板 (172.3.6 计算结果文本文件 (19第3章板带交互设计及验算 (20 3.1板带前处理 (203.1.1 截面划分 (203.1.2 参数设置 (213.2板带修改 (233.2板带计算 (243.2.1. 内力计算 (243.2.2. 配筋&验算 (243.3板带后处理 (243.3.1 板带类型选择 (24 3.3.2 截面显示 (243.3.3 内力结果 (253.3.4 内力包络 (26I3.3.5 配筋结果 (263.3.6 验算结果 (273.3.7 板带信息 (293.3.8 文本输出 (313.4板带设计技术条件 (32 3.4.1 板带划分 (323.4.2 截面划分 (343.4.3 内力计算 (343.4.4 板带设计及验算 (363.4.5 板带设计及验算应用简明实例 (45 第4章预应力筋的交互输入 (534.1概述 (534.1.1 程序概述 (534.1.2 技术条件 (534.1.3 使用说明 (644.2参数设置 (654.2.1 材料参数 (654.2.2 设计与施工参数 (664.3重绘图形 (674.4布索 (674.4.1 基本概念 (684.4.2 定位 (724.4.3 修改 (784.4.4 删除 (804.4.5 复制 (804.5线型 (814.5.1 线型定义 (814.5.2 线型布置 (834.5.3 线型删除 (834.5.4 线型修改 (844.5.5 线型复制 (864.6数据检查 (864.7等效荷载 (874.8层间复制 (884.8.1 标准层的层间复制 (894.8.2 非标准层的层间复制 (894.9文件保存 (894.9.1 “保存文件”菜单 (904.9.2 “存盘退出”菜单 (90第5章预应力板施工图和施工资料 (91 5.1“归并统计”菜单 (915.2“绘平面图”菜单 (92II5.3“绘定位图”菜单 (935.4“铺索顺序”菜单 (94第6章近期修改及常见问题解答 (95 6.1最新修改说明 (956.1.1 前处理修改 (956.1.2 核心分析程序修改 (976.1.3 后处理修改 (976.1.4板带交互设计及验算修改 (986.2常见问题解答 (99IIISLABCAD 第1章简介1第1章简介复杂楼板分析与设计软件SLABCAD 可完成板柱结构、厚板转换层结构、楼板局部开大洞结构、以及大开间预应力板结构等复杂类型楼板的计算分析和设计。
PKPM使用手册、说明及使用方法

PKPM使用手册、说明及使用技巧一、人机交互方式本章执行PMCAD的主菜单A、人机交互方式输入各层平面数据1. 特点本程序采用屏幕交互式进行数据输入,具有直观、易学,不易出错和修改方便等特点。
PMCAD系统的数据主要有两类:其一是几何数据,对于斜交平面或不规则平面,描述几何数据是十分繁重的工作,为此本程序提供了一套可以精确定位的做图工具和多种直观便捷的布置方法;其二是数字信息,本程序大量采用提供常用参考值隐含列表方式,允许用户进行选择、修改,使数值输入的效率大大提高。
对于各种信息的输入结果可以随意修改、增删,并立即以图形方式显现出来。
使用户不必填写一个字符的数据文件,为用户提供了一个十分友好的界面。
由于该程序采用本专题自行开发的图形支持系统,具有下拉菜单、弹出菜单等目前最流行的界面风格,图形快捷清晰、色彩鲜明悦目、中文提示一目了然、支持各类显示屏。
2. 如何开始交互输入数据在运行程序之前应进行下列准备工作:(1) 熟知各功能键的定义(2) 为交互输入程序准备配置文件。
配置文件各为WORK.CFG,在PM程序所在子目录中可以找到该文件的样本,用户需将其拷入用户当前的工作目录中,并根据工程的规模修改其中的“Width”值和“Height”值,它们的含意是屏幕显示区域所代表的工程的实际距离。
其它项目一般不必修改。
(3) 从PMCAD主菜单进入交互式数据输入程序,程序将显示出下列菜单:对于新建文件,用户应依次执行各菜单项;对于旧文件,用户可根据需要直接进入某项菜单。
完成后切勿忘记保存文件,否则输入的数据将部分或全部放弃。
(4) 程序所输的尺寸单位全部为毫米(mm)。
3. 各结构标准层的描述过程本程序对于建筑物的描述是通过建立其定位轴线,相互交织形成网格和节点,再在网格和节点上布置构件形成标准层的平面布局,各标准层配以不同的层高、荷载形成建筑物的竖向结构布局,完成建筑结构的整体描述。
具体步骤正如进入程序时所出现的菜单次序一样:第1步:“轴线输入”是利用作图工具绘制建筑物整体的平面定位轴线。
PKPM2010说明

按照“抗规”说明,在相应方向上,当动位移比例因子为 0 时,为加速度段调整;当动 位移比例因子为 1.0 时,为位移段调整;当动位移比例因子为 0.5 时,为速度段调整。
PKPM2010 新规范版本设计软件是包含广大用户经验在内的我国设计行业集体智慧的 结晶。“专家相伴、设计梦想”,PKPM 会继续通过不懈的努力,结合最新科研成果、权威阐 释规范要求、综合体现设计经验,为设计人员提供权威、可靠、易用的设计软件。
建研科技股份有限公司
中国建筑科学研究院 设计软件事业部
(PKPM CAD 工程部)
为保障广大设计人员顺利实现新、旧规范过渡,PKPM 在做好新规范版软件研发的同时, 重点加强了服务环节:如扩充了咨询队伍;通过软硬件建设,成立了 PKPM 呼叫中心;通 过制定明确的服务流程,提高用户电话和 E-mail 回复的时效性和质量;建立 PKPM 官方 QQ 群;实现网上 TQ 答疑;建立 PKPM 官方论坛;每周更新 PKPM 网上知识堂;全面改版了 《PKPM 新天地》杂志,加强了文章的内容和质量,出版了两期新规范特刊。2011 年 4 月 ~8 月,PKPM 先后在北京、上海、广州以及主要的省会城市举办了近 30 场的新规范应用免 费培训班,邀请主要规范的编制专家宣讲规范,软件核心开发人员讲解新规范应用,累计已 有上万用户接受培训。从 2011 年 10 月起,PKPM 将综合半年来新规范软件应用的经验,在 全国举办第二轮新规范应用免费培训讲座,以回报广大用户多年来对 PKPM 的信任和支持。 在继续完善 PKPM 2010 新规范版本设计软件的同时,PKPM 正在紧锣密鼓地研发 PKPM 新 一代产品,以满足广大 PKPM 用户需求和促进我国设计行业的技术进步。
PKPM软件说明书-V3.1.3版

PKPM 2010版结构设计软件V3.1.3改进说明建研科技股份有限公司中国建筑科学研究院设计软件事业部(PKPMCAD工程部)2016-6-1目录目录第 1 章SATWE与PMSAP改进说明 (1)一针对中国地震动参数区划图(GB18306-2015)新增检索和参数计算工具 (1)二针对抗震规范(GB50011-2010)新增检索和参数计算工具(暂不提供使用) (4)第 2 章JCCAD改进说明 (6)一提高有限元考虑上部刚度计算速度 (6)二简化导入DWG图的操作流程 (6)三、增加接钢结构独立基础连接短柱计算及施工图功能 (7)四增加拉梁布置时拉梁荷载的布置功能 (7)五增加直接筏板局部加厚布置电梯井集水坑及筏板开洞功能 (8)第 3 章混凝土施工图改进说明 (9)一PAAD与CFG施工图共同的修改 (9)二PAAD修改内容 (9)I第 1 章SATWE与PMSAP改进说明一针对中国地震动参数区划图(GB 18306-2015)新增检索和参数计算工具中国地震动参数区划图(GB 18306-2015)于2016年6月1日实施,用户在使用SATWE 程序进行地震计算时,反应谱方法本身和反应谱曲线的形式并没有改变,只是特征周期Tg 和水平地震影响系数最大值αmax的取值不同,采用新区划图计算的这两项参数将与以往或抗规不同,但由于这两项参数均由用户输入,因此对程序本身功能并没有影响。
用户在使用新区划图时,应根据所查得的二类场地峰值加速度和特征周期,采用区划图规定的动力放大系数等参数及相应方法计算当前场地类别下的Tg和αmax,并换算相应的设防烈度,填入程序即可。
只要这几项参数正确计算并填入程序,采用旧版程序同样可以实现新的区划图规定。
为了减少设计人员查表和计算的工作量,V3.1.3版新增了根据新的区划图进行检索和地震参数计算的工具,可将地震计算所需的Tg和αmax等参数自动计算并填入程序界面,如下图所示:1中国地震动参数界面该工具包含检索和计算两项功能,左侧为检索工具,右侧为计算工具。
PKPM V4.1软件说明书-SLABCAD

前言 (1)第1章简介 (2)1.1楼板设计软件的基本功能 (2)1.2板带设计概要 (4)1.3适用范围 (5)第2章复杂楼板参数与模型输入 (6)2.1参数输入 (7)2.1.1基本参数 (8)2.1.2设计参数 (11)2.1.3工况信息 (13)2.1.4舒适度信息 (14)2.2柱帽输入 (15)2.3洞口输入 (17)2.4空心板输入 (18)2.5计算区域 (20)2.6布筋方向 (20)2.7修改板厚 (21)2.8荷载输入 (21)2.9舒适度工况、荷载输入 (23)2.9.1舒适度工况管理 (24)2.9.2舒适度荷载输入 (25)2.9.3舒适度荷载删除 (27)2.10约束输入 (27)2.11板带生成 (28)2.12构件属性 (30)2.13网格划分 (30)2.14生成数据 (31)第3章复杂楼板分析与设计 (32)第4章复杂楼板后处理 (34)4.1有限元挠度结果 (34)4.2有限元内力结果 (36)4.3有限元配筋结果 (37)4.4板带设计结果 (38)4.4.1板带几何材料信息 (39)4.4.2板带内力信息 (39)4.4.3板带配筋及验算信息 (40)4.5冲切结果 (41)4.6舒适度结果 (42)4.7文本查看 (44)4.7.1有限元结果文件 (44)4.7.2板带结果文件 (44)4.7.3冲切验算结果文件 (46)4.7.4舒适度结果文件 (46)第5章楼板施工图 (47)5.1参数设置 (49)5.2绘新图 (63)5.3楼板计算 (64)5.4计算结果 (68)5.5施工图 (71)5.6板带 (76)5.7平法标注 (79)5.8空心砌块 (81)5.9桁架钢筋叠合板 (82)5.10PK叠合板 (84)5.11通用功能 (86)5.12标注 (87)5.13层间板 (87)5.14修改板厚及楼板荷载 (87)第6章技术条件 (89)6.1有限元分析与设计技术条件 (89)6.1.1有限元分析模型 (89)6.1.2空心楼板计算模型 (89)6.1.3空心楼板设计 (91)6.2板带计算与设计技术条件 (91)6.2.1板带划分 (91)6.2.2截面划分 (93)6.2.3内力计算 (93)6.2.4板带设计及验算 (95)6.3舒适度分析技术条件 (99)6.3.1动力荷载概述 (99)6.3.2固有模态分析 (99)6.3.3动力学时程分析 (102)6.3.4关于动力学分析的补充说明 (103)6.4板施工图技术条件 (106)6.4.1板的弹性计算规则 (106)6.4.2配筋设计 (107)6.4.3裂缝和挠度计算 (108)6.4.4人防计算 (108)前言随着现代多、高层建筑的发展,结构体系越来越呈现出多样化的特点,除了普通结构外,板柱结构、厚板转换层结构、楼板局部开大洞结构等越来越多。
PK楼板舒适度分析

高规里规定楼板的振动频率要不低于3HZ,实际上混凝土规范对这方面的规定更详细,区分不同建筑,最严的要求是不低于5HZ。
一般国内的建筑很少算这个楼板振动频率,实际上就是舒适度的问题。
现在手头碰到个外方的项目,甲方是外国政府,对此要求很严,规定按国外规范,不得低于4.5HZ。
本来打算好好研究规范,按高规附录A来简化计算的,后来发现新版PKPM 有这个计算楼板振动频率的功能,叫SLABFIT。
在结构选项的最后一项。
我用的是PKPM V2.1版,是有这个功能的。
SLABFIT的说明书网上也有,百度一下就出来了。
我简单说下使用过程。
实际上SLABFIT可以计算不同荷载作用下的楼板振动频率,比如有动力荷载或者振动的机械设备等放在楼板上,可以直接计算楼板的振动频率,以便控制舒适度。
对于常规结构,无需施加复杂荷载,只需要计算其自振频率即可。
简单几步。
第一,进入SLABFIT;第二,选择楼层,也就是选择你要计算振动频率的那层,如果都需要计算,那就挨个来吧;第三,参数定义,一般选择计算自振固有频率即可,也就只做模态分析,通常选择计算前十阶振型即可;第四,选择计算区域,一般为全部选择,默认即为选择整个楼层,也可选择局部区域,如果需要的话;第五,生成计算数据;第六,直接计算即可。
无需看生成的计算数据。
最后就是查看结果了。
一般只要查看文本形式的振动频率就能判断是否符合规范舒适度要求了。
现在不少项目要计算楼板舒适度,导到midas或其他通用软件里很费时间,其实也有采用satwe计算大跨度或大悬挑楼板舒适度的简单方法(算竖向振动频率):1、当模型不大时,可以不做简化处理,当模型庞大时,可将需要计算的范围切出来,但要多带几跨,最好3跨以上。
2、所有活荷载减半。
3、设全楼弹性板6 。
这样楼板的壳板单元和梁的线单元形成咬合,位移协调后计算结果更符合弹性计算原则,应与其他通用有限元软件更为相符。
4、地震计算参数里选“计算水平地震及反应谱法竖向地震”及“水平振型和竖向振型整体求解方式”。
PKPMV3.1软件说明书-复杂楼板设计软件SLABCAD

PKPMV3.1软件说明书-复杂楼板设计软件SLABCAD前言 (1)第1章简介 (2)1.1楼板设计软件的基本功能 (2)1.2板带设计概要 (4)1.3适用范围 (5)第2章复杂楼板参数与模型输入 (6)2.1参数输入 (7)2.1.1基本参数 (8)2.1.2设计参数 (11)2.1.3工况信息 (13)2.1.4舒适度信息 (14)2.2柱帽输入 (15)2.3洞口输入 (17)2.4空心板输入 (18)2.5计算区域 (20)2.6布筋方向 (20)2.7修改板厚 (21)2.8荷载输入 (21)2.9舒适度工况、荷载输入 (23)2.9.1舒适度工况管理 (24)2.9.2舒适度荷载输入 (25)2.9.3舒适度荷载删除 (27)2.10约束输入 (27)2.11板带生成 (28)2.12构件属性 (30)2.13网格划分 (30)2.14生成数据 (31)第3章复杂楼板分析与设计 (32)第4章复杂楼板后处理 (34) 4.1有限元挠度结果 (34)4.2有限元内力结果 (36)4.3有限元配筋结果 (37)4.4板带设计结果 (38)4.4.1板带几何材料信息 (39) 4.4.2板带内力信息 (39)4.4.3板带配筋及验算信息 (40) 4.5冲切结果 (41)4.6舒适度结果 (42)4.7文本查看 (44)4.7.1有限元结果文件 (44) 4.7.2板带结果文件 (44)4.7.3冲切验算结果文件 (46) 4.7.4舒适度结果文件 (46)第5章楼板施工图 (47)5.1参数设置 (49)5.2绘新图 (63)5.3楼板计算 (64)5.4计算结果 (68)5.5施工图 (71)5.6板带 (76)5.7平法标注 (79)5.8空心砌块 (81)5.9桁架钢筋叠合板 (82)5.10PK叠合板 (84)5.11通用功能 (86)5.12标注 (87)5.13层间板 (87)5.14修改板厚及楼板荷载 (87)第6章技术条件 (89)6.1有限元分析与设计技术条件 (89)6.1.1有限元分析模型 (89)6.1.2空心楼板计算模型 (89)6.1.3空心楼板设计 (91)6.2板带计算与设计技术条件 (91)6.2.1板带划分 (91)6.2.2截面划分 (93)6.2.3内力计算 (93)6.2.4板带设计及验算 (95)6.3舒适度分析技术条件 (99)6.3.1动力荷载概述 (99)6.3.2固有模态分析 (99)6.3.3动力学时程分析 (102)6.3.4关于动力学分析的补充说明 (103)6.4板施工图技术条件 (106)6.4.1板的弹性计算规则 (106)6.4.2配筋设计 (107)6.4.3裂缝和挠度计算 (108)6.4.4人防计算 (108)前言随着现代多、高层建筑的发展,结构体系越来越呈现出多样化的特点,除了普通结构外,板柱结构、厚板转换层结构、楼板局部开大洞结构等越来越多。
PKPM装配式结构设计软件使用说明_201506

单独运行装配式设计软件(试用)
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第 2 章 软件使用说明
2. 1 预制构件建模信息输入
预制构件输入菜单。
PMCAD 中装配式构件指定菜单
预制构件输入
预制柱、预制墙,直接指定现有柱、墙构件,指定后颜色显示略有 区别
2
叠合梁,指定界面见下图,需要指定叠合梁现浇部分高度及,键槽 根部断面(下图的 4、5 断面的较小值)与预制断面的面积的比例。 指定后颜色显示略有区别
柱底水平连接缝的受剪承载力计算;
剪力墙水平接缝的受剪承载力计算
V uE 0.6fy Asd 0.8N
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前言
近几年国家建筑在大力推广住宅产业化, 其中推广预制装配式住宅建筑是其中的重点目 标之一,全国有多个住宅产业化试点城市,装配式住宅在这些城市正在逐步广泛应用,相应 的行业标准《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014、各地的地方标准、国标图集也都纷 纷编制与出版,装配式住宅适应工业化、节能、环保的发展要求,必将是未来建筑领域的发 展方向。 为了适应装配式的设计要求, PKPM 编制了装配式住宅设计软件, 为广大设计单位设计 装配式住宅提供设计工具,提高设计效率。 PKPM 装配式住宅设计软件研发分成两步走: 第一步,先解决设计单位急需的计算分析相关的工作(预计推出时间 2015.6.30) 包含功能: 1、 装配式构件计算工具(GJ) 主要解决装配式构件的脱模、运输、吊装过程中的计算。 2、 整体分析中的设计相关工作(PMCAD+SATWE) 1)PMCAD 中交互预制部分; 2)分析时统计出现浇部分、预制部分承担的剪力百分比; 3)现浇部分地震剪力放大系数,可调整; 4)节点连接验算; 5)预制率计算 3、 叠合楼板的设计功能(PMCAD) 第二步,真正系统解决装配式结构设计的方案,基于 BIM 平台装配式软件 主要解决的问题: 1)装配式构件库的建立; 2)装配式在模型中的的预拼装(包括围护墙、设备管线等) ; 3)装配式构件详图; 4)预制率计算与材料统计; 5)构件数据信息直接接力生产加工设备。
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前言楼板舒适度问题是指由于人员活动、机器振动等所引起的楼板(屋盖)振动问题,这类问题在实际工程中经常碰到,结构设计时需确保这种振动不会影响楼板(屋盖)的正常使用功能。
对此,发达国家早已形成比较完整的规范和标准,而我国随着社会经济的日益发展,这类问题也逐渐提上日程,比如10版新规范就对此提出了明确的要求,包括楼板最低固有频率和最大加速度限值等。
SlabFit软件就是针对这类问题专门开发,旨在给用户提供一个楼板舒适度分析的专业模块,以满足10版新规范的要求。
用户可利用该软件对复杂楼板结构进行固有模态分析和动力学时程分析,判断其最低固有频率和最大加速度响应是否满足规范限值。
目前该软件仅以单层楼面结构作为分析对象,以后会进一步扩展为以大楼的部分结构(比如连廊、屋盖、多层高桁架等)作为分析对象,以满足各类工程的需求。
目录第1章SlabFit简介 (1)1.1 SlabFit的开发目标 (1)1.2 SlabFit的主要功能 (2)1.3 SlabFit的基本流程 (2)1.4 SlabFit的适用范围 (3)第2章SlabFit前处理 (4)2.1 选取PM楼层 (4)2.2 定义SlabFit的分析参数 (4)2.2.1 网格划分信息 (5)2.2.2 材料信息 (5)2.2.3 质量信息 (5)2.2.4 模态分析信息 (5)2.2.5 动力学分析信息 (6)2.3 施加约束条件 (6)2.4 载荷工况定义 (8)2.4.1 动力荷载概述 (8)2.4.2 定义动力荷载工况 (8)2.4.3 自定义动力荷载 (10)2.5 施加动力载荷 (11)2.5.1 施加固定集中荷载 (11)2.5.2 施加固定均布荷载 (13)2.5.3 施加移动荷载 (14)2.6 荷载工况组合 (16)2.7 荷载删除 (16)2.7.1 选择删除 (16)2.7.2 删除工况 (17)2.7.3 完全删除 (17)2.8 选择计算区域 (17)2.9 生成计算数据 (17)2.10 数据显示和查看 (18)第3章SlabFit有限元分析 (19)3.1 固有模态分析 (19)3.1.1 判断楼板频率是否满足规范要求 (19)3.1.2 查找楼板的薄弱区域 (20)3.1.3 估算时间步长和参与模态数 (21)I3.1.4 关于有效质量系数的说明 (22)3.2 动力学时程分析 (22)3.2.1 模态叠加法 (23)3.2.2 直接法 (23)3.2.3 关于动力学分析的补充说明 (24)3.3 SlabFit分析步骤和使用建议 (26)3.3.1 SlabFit的分析步骤 (26)3.3.2 关于楼板分析区域的补充说明 (26)3.3.3 SlabFit的使用建议 (30)第4章SlabFit后处理 (31)4.1 查看楼板的固有模态 (31)4.2 查看楼板的加速度包络图 (32)4.3 查看楼板的加速度时程曲线 (33)II1第1章 SlabFit 简介楼板舒适度分析软件SlabFit 是专门针对10版规范的舒适度条文而开发,它接力PMCAD 的数据模型进行固有模态分析和动力学时程分析,通过最低阶固有频率和最大加速度响应来判断楼盖结构是否满足规范的舒适度要求,其主界面如图1-1所示。
图1-1 SalbFit 主菜单1.1 SlabFit 的开发目标“楼板舒适度问题”可简单概括为“由于人员活动、机器振动等问题所引起的楼板(屋盖)振动不能影响楼板(屋盖)的正常使用功能”,为确保“楼板振动不影响其正常使用功能”,10版新规范对楼盖结构作出如下规定:《混凝土规范》3.4.6条:对混凝土楼盖结构应根据使用功能的要求进行竖向自振频率验算,并符合下列要求:(1)住宅和公寓不宜低于5Hz ;(2)办公楼和旅馆不宜低于4Hz ;(3)大跨度公共建筑不宜低于3Hz ;《高规》3.7.7条:楼盖结构应具有适宜的舒适度,其竖向振动频率不宜小于3Hz ,竖向振动加速度峰值不应超过规范的限值,一般情况下,当楼盖结构竖向振动频率小于3Hz 时,应验算其竖向振动加速度。
楼板舒适度软件(SlabFit )就是针对10版新规范的上述条文开发,目的是给用户提供一个楼板验算工具,验算楼板的自振频率以及各种动力荷载作用下的加速度响应,以满足新规范(《混凝土》和《高规》)的舒适度要求。
1.2 SlabFit的主要功能如前所述,SlabFit目的是给用户提供一个楼板舒适度的验算工具,简单实用,其功能主要包括如下几点:(1)从PMCAD中读取楼板模型,将楼板相连的墙、柱、支撑等构件自动转换为等效弹簧约束;(2)选择全层楼盖或者楼盖的部分区域作为分析对象;(3)给楼盖的目标区域施加动力学载荷,包括固定时程载荷和移动时程载荷;(4)对楼盖结构进行模态分析,计算其固有频率和固有振型;(5)对楼盖结构进行动力学时程分析,提供两种分析方法:模态叠加法和直接法;(6)显示楼盖结构的固有频率以及振型图;(7)显示楼盖结构的最大加速度包络图;(8)显示楼盖结构最大加速度位置对应的加速度时程曲线;另外,以后我们还会给SalbFit增加一个“动力荷载库”,将工程中常用的各种动力荷载均内置到荷载库中,方便用户选择和使用。
1.3 SlabFit的基本流程楼板舒适度软件(SlabFit)的基本思路为:选取PMCAD中的一个楼层作为分析模型,将与楼板相连的墙、柱均简化为弹性支座,对楼板施加动力荷载(包括固定荷载和移动荷载),计算楼板的固有模态和动力学时程响应,根据最低固有频率和最大加速度响应来判断楼板是否满足规范给定的舒适度要求,其分析流程如图1-2所示。
23图1-2 楼板舒适度软件的基本流程图1.4 SlabFit 的适用范围SlabFit 可对复杂楼板进行模态分析和动力学时程分析,目前只适用于单层楼盖结构,以后会推广到多层楼盖结构同时分析。
第2章SlabFit前处理SlabFit的前处理包括:楼层选择、参数定义、荷载输入、选择计算区域、生成有限元数据、前处理数据显示和查看等。
2.1 选取PM楼层将PM模型导入SlabFit后,首先从右侧菜单中选择目标楼层,如图2-1所示。
该处选择的楼层是结构层,而不是标准层,这是因为SlabFit需要读取楼面板上下层所连接的剪力墙、柱和支撑等信息,这些信息不会在屏幕上显示,但会按一定的规则转换为楼板的支座条件(详见2.3小节),以正确模拟楼板的位移边界约束。
图2-1 选取目标楼层2.2 定义SlabFit的分析参数选择计算楼层后,则可定义SlabFit的分析参数。
其参数定义对话框如图2-2所示,它主要包括如下几部分信息:网格划分信息、材料信息、质量信息、模态分析信息、动力学时程分析信息,下面分别介绍。
4图2-2 参数定义对话框2.2.1 网格划分信息通常情况下,建议用户采用1m网格,因为从我们的经验来看,1m网格能较好地满足计算精度和计算效率的要求,但如果用户希望得到更精确的计算结果,可减小网格尺寸,但计算时间也会相应增加,如果用户希望缩短计算时间,可增大网格尺寸,但计算精度也可能随之降低。
2.2.2 材料信息材料信息包括混凝土容重和钢材容重,缺省值为25和78,用户可以修改。
2.2.3 质量信息该处定义动力学分析的参与质量(即重力荷载代表值),通常由1.0的恒载和0.5的活载构成,具体恒载和活载的数值由PM读入2.2.4 模态分析信息模态分析只需填写“计算振型数”,它表示待求解的前N阶固有模态数。
通常来说,如果执行模态分析的目的是为了“判断楼板频率是否满足舒适度要求”,那么采用10阶模5态数(甚至更少)就已经足够,但如果执行模态分析的目的是为了“查找楼板的薄弱区域”或者“估算时间步长”等,则需根据计算结果来确定所需模态数,详见3.1小节。
另外,SlabFit暂时只开放“子空间方法”,以后会开放“Lanczos方法”供用户选择,通常来说,特征值非常密集的结构采用Lanczos方法可能会得到更好的结果,其计算效率也可能更高一些。
2.2.5 动力学分析信息动力学分析信息主要包括三部分内容:时间步长信息、模态叠加法信息、直接法信息,下面分别叙述。
1. 时间步长信息动力学分析时间信息包括计算步数和计算步长,两者的乘积为计算总时间。
这里需特别强调的是时间步长的选择,因为对于动力学时程分析而言,时间步长的选择非常重要,如果时间步长太长那么其计算结果是不可靠甚至错误的,而如果时间步长太短又会大幅度增加计算量。
SlabFit可通过“有效质量系数”来判断有效模态阶数,然后取用最高阶有效模态对应周期的十分之一作为计算时间步长,详见3.1.3小节。
2. 振型叠加法信息振型叠加法有两个主要参数:参与振型数和阻尼比。
默认情况下阻尼比取用5%,参与振型数可根据有效质量系数来确定(与计算时间步长类似),详见3.1.3小节。
3. 直接法信息“直接法”是指采用直接积分法来计算结构的动力学响应,其阻尼模型通常采用Rayleigh阻尼(质量阻尼系数α和刚度阻尼系数β,默认情况下分别取为3.0和0.0005)。
另外,为了方便用户使用,SlabFit还允许输入阻尼比,然后自动转换为Rayleigh阻尼系数,详见3.2.2小节。
2.3 施加约束条件SalbFit的约束条件由软件自动施加,不需要用户干预,软件会根据上下层墙、柱、支撑与当前楼板的连接关系按一定规则简化得到楼板的位移边界条件,其基本思路为:对于与楼板相连的剪力墙、柱、支撑等构件(包括当前层和上层),其轴向拉压方向简化为拉压弹簧,侧向位移方向和侧向弯曲方向分别简化为侧移弹簧支座和转角弹簧支座,其简化67 模型如图2-3所示,其中侧移弹簧刚度k 和转角弹簧刚度k ϕ分别见公式(2-1)和(2-2),简化结果如图2-4所示。
图2-3 墙和柱的侧向弯曲等效图 4x x EI k h ϕ=;4y y EI k h ϕ= (2-1) 312yx EI k h =;312x y EI k h = (2-2)上式中,x I 和y I 表示墙(柱、支撑)的横截面惯性矩,E 表示混凝土(或钢材)弹性模量,h 表示当前层(或上层)的层高(对于斜杆支撑则表示支撑的长度)。
图2-4 约束条件示意图82.4 载荷工况定义2.4.1 动力荷载概述为了方便用户加载,我们将动力荷载分解为如下三种属性:空间分布属性、时程属性、作用位置变化属性。
具体来说:根据荷载分布模式可将它分为集中荷载和分布荷载(暂时只考虑均布);根据荷载的时程属性可将它分为突加荷载、线性荷载、简谐荷载(三角函数荷载)(如图2-5所示)以及用户自定义荷载(比如脉冲荷载);根据荷载作用位置的变化属性可将它分为固定荷载和移动荷载(如图2-6所示),其中固定荷载是指荷载的作用点不随时间改变,但其荷载值是变化的,而移动荷载的作用点和荷载值均随时间而改变,这种加载模式主要用来模拟人员走动、机器移动等。