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教材pkpm软件参数的应用和标准解析[整理版]

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教材pkpm软件参数的应用和标准解析[整理版]教材pkpm软件参数的应用和标准解析[整理版] 中石化宁波工程有限公司员工培训教材 SNEC-PXJC-(TJ)-0001 PKPM软件参数的应用和规范解析 主编人:王耀东 主审人:刘杰平 参编人:杨晓红 夏雄响 卢钦岳 2012年12月 出版 宁波工程公司员工培训教材编委会 编 内 容 提 要 《PKPM软件参数的应用和规范解析》为《中石化宁波工程公司员工培训教材》系列之一, 本教材是配合PKPM CAD软件新版本,对其中的参数进行详解,其中涉及了结构设计从地基处理、基础至上部结构的所有内容,建筑材料上...
教材pkpm软件参数的应用和标准解析[整理版]
教材pkpm软件参数的应用和解析[整理版] 中石化宁波工程有限公司员工培训教材 SNEC-PXJC-(TJ)-0001 PKPM软件参数的应用和规范解析 主编人:王耀东 主审人:刘杰平 参编人:杨晓红 夏雄响 卢钦岳 2012年12月 出版 宁波工程公司员工培训教材编委会 编 内 容 提 要 《PKPM软件参数的应用和规范解析》为《中石化宁波工程公司员工培训教材》系列之一, 本教材是配合PKPM CAD软件新版本,对其中的参数进行详解,其中涉及了结构设计从地基处理、基础至上部结构的所有内容,建筑材料上也包含了混凝土、钢结构、砌体材料等,也包含了所有的现行结构规范,结合石油化工装置建构筑物结构设计特点,对所用参数一一详解。 本书是土建室结构设计人员进行员工岗位技能培训的必备教材,也是专业技术人员必备的参考书。 前 言 本培训教材是根据公司统一部署而编制。 《PKPM软件参数的应用和规范解析》为土建室培训用软件计算类型的教材,在编写时针对PKPM系列软件中的STAWE软件的参数针对现行规范作了详细解析,包括参数的规范出处、含义、数值、规范依据及应用时应注意的事项等,并加入较多实际应用对比解析。 《PKPM软件参数的应用和规范解析》教材由土建室负责组织编写,主编土建室,参加编写的人员包括土建室结构人员;本教材已经公司人力资源部审定通过,主审刘杰平,参加审定的人员有李可可、田东斌、赵冬梅,对诸位的大力支持在此一并表示感谢。 由于本教材涵盖的内容较多,不同兄弟单位之间也存在着差别,编写难度较大,加之编写时间紧迫,不足之处在所难免,敬请在使用时对教材提出宝贵意见和建议,以便教材修订时补充更正。 目次 1 软件应用的步骤 2 正确的模型建立 3 规范参数一 4 规范参数二 5规范参数三 6规范参数四 7规范参数五 8规范参数六 9规范参数七 10规范参数八 11规范参数九 12规范参数十 13 应用问题解析 1 软件的应用步骤 1.1 绝对不是一轮几个固定步骤就能把结构分析计算完成的。有时为一个参数或假定的分析需要几次计算和对比,比如,三种刚度比等。 1.2基本步骤 1.2.1抗震设防分类的正确确定(确定设防目标、抗震水准和抗震措施)。 1.2.2正确的模型建立(模型建立要尽量接近实际情况;不能抛开软件要求随意建模;模型要符合结构力学理论)。 1.2.3荷载的正确输入(荷载的分类和数值;对我们日常设计还要分清荷载作用的工况,即荷载作用的阶段)。 1.2.4规范参数的正确确定(一是符合规范,二是符合实际工程结构)。 1.2.5结构合理性判定(主要是对六大比值的判定,即位移比、周期比、刚重比、剪重比、层刚比、层间受剪承载力比;如果这些参数不符合规范要求或不合理,证明结构的整体抗震性能不好,应进行结构调整,否则,后面的配筋计算的再仔细也是不合理的)。 1.2.6结构构件的优化设计(根据前几步的计算结果予以调整和优化)。 1.2.7抗震措施与抗震概念设计的综合考虑(抗震措施是否合理,概念设计是否考虑全面,包括应该提高或降低的抗震措施等)。 2 正确的模型建立 2.1一根柱子上托两根不在同一直线上的梁。 柱上有两个节点,节点间设置刚性梁。 何谓刚性梁,就是刚度无穷大的梁,本身不产生变形,但做刚体运动。作用是传递荷载以及由此产生的内力。 刚性梁的断面和定义:刚性梁断面按正常梁断面设定;程序自动定义,不用认为定义。 2.2一个节点上超过6根梁,如何解决。 在节点周围(但必须在柱截面内)设置环形(圆形)刚性梁。 2.3层间梁建模应注意哪些问题。 2.3.1层间梁两端与柱连接时,只有输入的梁顶标高低于楼面高度大于500mm时,SATWE才按层间梁计算,否则,程序会将层间梁简化到楼层处;但绘图时,高差仍存在。 2.3.2层间梁两端与剪力墙连接时,无论输入的高差是否大于500mm,SATWE自动会将层间梁简化到楼层处;但绘图时,高差仍存在。 2.4斜支撑截面应注意哪些问题。 2.4.1计算:在PMCAD中输入的竖向斜支撑,在转到SATWE软件时,对钢结构支撑,程序缺省按两端铰接计算;对混凝土支撑,程序缺省按两端刚接计算,若与设计要求不符,应在“特殊构件补充定义”中人为修改。 2.5轴线间形成的房间夹角小于15?则不能导荷。 2.6梁端铰接定义应注意哪些问题。 2.6.1与一个节点连接的所有构件,在该节点处不能都为铰接,这样程序缺省认为是“机构”。注意“数检标高”中的红色警告。 2.6.2对于圆弧梁,两端不能定义为铰接,因为自身有较大的扭矩。 2.8 不能出现“悬空梁”。 悬空梁:不与任何构件相连的梁,即梁被悬空。是造成总刚计算出现问题的常见原因。 悬臂梁:主要指错误的悬臂梁,应与梁连接二没有连接造成的错误悬臂梁。 空间折梁:因不恰当的抬节点高造成的。 2.9多塔结构建模时应注意什么。 2.9.1塔号的顺序:以塔高为序,最高为1,次之为2„„; 2.9.2不能让同一构件同时存在于两个塔内; 2.9.3同时也不能让某些构件不中塔内; 以上这些问题是造成总刚计算异常的原因所在。 2.10 有关斜屋面 2.10.1斜屋面的建模。 斜梁可以用上节点高方式生成,水平梁可以直接输入。 当采用TAT和SATWE软件计算时,顶部倾斜的剪力墙程序不能计算,PMSAP可以计算,但要在“复杂结构空间建模”冲将其定义为弹性膜。 2.10.2软件对屋面斜板的处理。 TAT和SATWE软件只能计算斜梁,对斜屋面的刚度不予考虑。 PMSAP软件可以计算屋面斜板的刚度对整体结构的影响。 2.10.3斜屋面结构的计算 简化模型1:忽略斜屋面刚度对整体结构的影响,将屋面斜板的荷载导到斜梁上,用TAT或SATWE软件计算。 简化模型2:将斜屋面刚度用斜撑代替,屋面斜板的荷载导到斜梁上,用TAT 或SATWE软件计算。斜撑的主要目的是为了模拟斜屋面的传力,其本身的内力计算没有意义,但在计算屋面荷载时,应适当考虑斜撑自重。 真实模型:考虑斜屋面刚度对整体结构的影响,把斜板定义弹性膜,用PMSAP软件计算。 2.11无梁楼盖建模应注意的问题 2.11.1采用PMCAD建模时,柱之间或柱与墙之间设置100mmx100mm的虚梁; 2.11.2若采用SATWE计算,应在每个房间约间隔1~2m设置虚梁。目的是人为辅助SATWE进行有限元的划分。 2.11.3若采用PMSAP计算,则不用设置虚梁,本程序会自动划分; 2.11.4不论采用PMSAP还是SATWE,都应将无梁楼盖定义为“弹性板6”。 2.12空旷结构(如屋面网架)模型建立。 2.12.1设计中常用的三种。 假定网架部分完全刚性,按刚性楼板假定设计; 忽略网架部分刚度,按屋顶开洞口计算; 将网架部分按一定的规则等代为钢梁,近似考虑网架的刚度进行整体设计; 2.12.2三种设计方法的优缺点。 第1种方法无法考虑网架对结构周期、位移及内力、配筋的影响,也无法定义滑动支座;将网架的刚度无限扩大,计算结果偏刚; 第2种方法无法考虑网架对结构周期、位移及内力、配筋的影响,也无法定义滑动支座;忽略网架的刚度,计算结果偏柔;同时,因为没有屋面的水平约束,使顶层的框架柱出现单方向悬臂,从而使柱的计算长度系数增大; 第3种方法可以近似考虑网架对结构刚度的贡献,也可以定义滑动支座,计算结构误差不大。等代的原则是网架节点在竖向荷载作用下的位移与等代钢梁下的位移相近(当然若等代水平位移接近更好,但难度很大,作为工程,这种近似 已经足够)。 2.12.3第3方法的注意点 日常设计中往往是由网架公司提供柱端内力,因此在输入时应除去等代钢梁的自重。若柱子为钢筋混凝土,可以在程序中将钢重度设为0;若柱子为钢结构,则应在网架公司提供的内力中减去等代钢梁的重量(或输入向上的反力)。 有关结构位移的计算。属空旷结构,楼板很少(如体育馆),如我们设计的干煤棚就没有楼板,存在大量的弹性节点和狭长板带,因此不宜采用刚性楼板假定计算结构位移比和层间位移角。计算前应将狭长板带定义为弹性膜,计算完成后要查看振型图(日常设计也应养成这个良好的习惯),看是否有局部振动,直到结构为整体振动为止。调整完成后,设计人员从各层平面中选择四个角点位移来计算结构的位移比和层间位移角。 无论是SATWE还是PMSAP都可以计算,但PMSAP更为方便,但目前软件只能在梁端设置滑动支座,还不能将网架的端部设置滑动支座,否则,直接用PMSAP软件,直接读取网架公司的CAD图,不用等代钢梁也可以计算了。 3规范参数一 3.1水平力与整体坐标角。 3.1.1规范依据:建筑抗震设计规范GB50011-2010第3.4.3-1、3.4.3-2所列举的平面和竖向规则类型,应符合第3.4.4条对于不规则的建筑结构进行水平地震作用和内力调整,程序通过“水平力与整体坐标的夹角”来实现。 3.1.2该参数为地震作用、风荷载作用方向与结构整体坐标的夹角,不只是地震作用与整体坐标的夹角,逆时针为正,单位为度。改变该参数时,地震作用和风荷载的方向将同时改变。因此,程序计算得到的最不利地震作用方向与X、Y主轴方向的夹角大于15度时,用户应在参数‘斜交抗侧力构件附加地震力方向数’中增加该角度来计算,而不宜将其将作为水平力与整体坐标夹角,否则,风荷载的作用方向也将随之改变。 3.1.3一般来说,如果结构布置的主轴方向和X、Y方向一致,则沿着X、Y方向计算的地震作用是不可少的。因此,如果为了改变风荷载的方向而在此处输入不等于0的角度时,宜将结构主轴方向角度同时作为‘斜交抗侧力构件附加地震力方向数’之一,以达到考虑结构的原有地震沿结构主方向效应的目的。 3.1.4 STAWE在输出文本文件WZQ.OUT中给出这个最不利的角度,当大于15?时 应重新代入计算。 3.1.5需要注意的是,对于两个不同的角度计算的结果,程序不能自动取其最不利的情况,应分别存在两个不同的工作目录下,对计算结果一一对比后,取其最不利的结果。 3.1.6 “水平力与整体坐标的夹角”不仅改变地震作用的方向,同时改变风荷载的作用方向。 33.2砼容重(单位:kN/m)。 钢筋砼计算重度,考虑饰面的影响应大于25,不同结构构件的表面积与体积比不同,对饰面的影响也不同,一般按结构类型取值: 结构类型 框架结构 框剪结构 剪力墙结构 重度 26 27 28 但对石油化工建构筑物,一般没有饰面的影响,因此建议取25。 33.3钢材容重(单位:kN/m)。 一般取78,但要考虑饰面、防腐、防火等涂装的要求,设计者可根据涂装的要求面重予以适量增加。实际上,我们在日常的钢结构设计中,不仅涉及到防腐、防火的涂装重量,尤其是厚型防火涂料重量较大,而且涉及到钢结构构件连接节点材料的重量,因此在钢结构设计时,防火和钢结构节点材料的重量是我们必须考虑的永久荷载。 3.4裙房层数。 3.4.1 裙房层数仅在确定剪力墙底部加强区高度时起作用,程序不能自动识别,需要人工指定,应从结构最底层起算(包括地下室)。 3.4.2 高规(即:高层建筑混凝土结构技术规程)JGJ3-2010第3.9.6条规定:“与主楼连为整体的裙楼的抗震等级,除应按裙房本身确定外,相关范围不应低于主楼的抗震等级,主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震措施。裙房与主楼分离时,应按裙房本身确定抗震等级”。因此该数必须给定。 3.4.3 层数是计算层数,等同于裙房屋面层层号。裙房层数应包含地下室层数。 3.5转换层所在层号。 3.5.1 指从结构最底层起算的自然层号(包括地下室),程序不能自动识别,需要人工指定。 转换层层号是影响转换层结构设计控制和调整的重要参数,包括剪力墙底部加强区高度的确定、抗震等级的调整、转换层构件的内力调整、转换层上下楼层刚度比的计算等。 3.5.2 该指定只为程序决定底部加强部位及转换层上下刚度比的计算和内力调整提供信息,同时,根据高规JGJ3-2010第10.2.6条规定:当转换层号大于等于三层时,程序自动对落地剪力墙、框支柱按本规程表3.9.3和表3.9.4的规定抗震等级增加一级,已为特一级时可不提高。并根据高规JGJ3-2010附录E.0.2的规定:当转换层号大于等于三层时,其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层 侧向刚度的60,。 3.5.3 对转换层梁、柱及该层的弹性板定义仍要人工指定。 3.5.4层号为计算层号,应包含地下室层数。 3.6地下室层数。 3.6.1 程序据此信息决定底部加强区范围和内力调整。 3.6.2当地下室局部层数不同时,以主楼地下室层数输入。 3.6.3地下室一般与上部共同作用分析; 3.6.4 根据建筑抗震设计规范GB50011-2010第6.1.14条和高规 (《高层混凝土结构技术规程》)JGJ3-2010第3.6.3条(楼板厚度、配筋规定)、3.9.5条(抗震等级规定)、7.1.4条(剪力墙加强部位规定)规定地下室顶板应(作为嵌固端时)采用?180mm现浇混凝土楼板,相关范围(主楼周边外延不大于20m)以外的顶板也采用钢筋混凝土,地下室一层刚度大于上部层刚度的2倍,地下室的顶板可以作为上部结构的嵌固点; 3.6.5地下室与上部共同分析时,程序中相对刚度一般为3,模拟约束作用。当相对刚度为0,地下室考虑水平地震作用,不考虑风作用。当相对刚度为负值,地下室完全嵌固 3.6.6 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。 3.6.7 地下室结构的抗震等级详见高规JGJ3-2010第3.9.5条的要求。 在JCCAD中有“与基础相连的最大楼层号”,在实际工程中经常遇到同一工程属不同的楼层,如主体与裙房,这时,在上部结构模型输入时“与基础相连的最大楼层号”应该填写最高基础所在的楼层序号。这样才能保证基础读到各自所在的柱、墙底内力,也就是基础设计时的荷载。 3.7墙元细分最大控制长度。 3.7.1 可取1~5之间的数值,一般取2就可满足计算要求,框支剪力墙可取1或1.5。 3.7.2值得注意的是,并不是墙元划分的越细越好。当墙元划分过细时,由于墙 单元有一定的厚度,当单元的长、宽与单元的厚度比较接近时,墙单元就不能再作为墙单元计算。 3.8墙元侧向节点信息。 这是墙元刚度矩阵凝聚计算的一个控制参数,08版程序强制为“出口”,不允许修改。程序只把墙元因细分而在其内部增加的节点凝聚掉,四边上的节点均作为出口节点,墙元的变形协调性好,分析结果符合剪力墙的实际。 3.8.1内部节点:一般工程可以选择内部节点,当有转换层时,需提高计算精度是时,可以选取外部节点。 3.8.2外部节点:按外部节点处理时,墙元的协调性好,分析结果符合剪力墙的实际,耗机时和内存资源较多。 3.9转换层指定为薄弱层。 如需将转换层指定为薄弱层,可将此项打勾,则程序自动将转换层号添加到薄弱层号中,如不打勾,则需要用户手动添加,建议指定。 3.10恒活荷载计算信息。 3.10.1一次性加载计算:即先假定结构已经完成,然后将荷载一次性加载到结构上的方法。 主要用于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。 3.10.2 模拟施工方法1加载:即先假定结构已经存在,然后将荷载分层加载到结构上的方法。 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。 3.10.3 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,可以避免剪力墙的轴力远远大于柱轴力的不合理情况。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。 但是这种方法人为的扩大了竖向构件与水平构件的线刚度比,没有严格的理论基础,只是一种经验上的处理方式,所以它的计算方式值得探讨。 这种方式主要应用于基础坐落在非坚硬土层上的基础设计,对于上部结构的计算不宜采用。 3.104模拟施工方法3加载:2005年版的pkpm中加进了模拟施工方法3,即综合上述方法的缺陷,采用分层计算各层的刚度后,再分层施加竖向荷载的方法,该方法比较真实地反映竖向荷载的加载过程。更加符合工程实际,建议采用。 3.10.5由此看来,该方法的选择其实就是施工方法的选择,应根据施工的方法、过程来真实地选择该方法。 3.10.6在进行结构的平衡性判断时,是不能考虑施工过程的模拟加载的影响。因为平衡校核只能对同一结构在同一荷载条件下进行。(当然1.要在框架内力调整之前;2.且要考虑全部的内力;3.经过RSS或CQC法组合的地震作用效应是不能作平衡分析的,当需要作平衡校核时,可利用第一振型的地震作用进行平衡分析。) 3.11模拟施工次序信息。 施工次序定义:模拟施工1或3的计算模式下,为适应某些复杂结构,新增了自定义施工次序菜单,可以对楼层组装的各自然层分别指定施工次序号。 程序隐含指定每一个自然层是一次施工(简称为逐层施工),用户可通过施工次序定义指定连续若干层为一次施工(简称为多层施工)。 对一些传力复杂的结构,应采用多层施工的施工次序。 如:转换层结构、下层荷载由上层构件传递的结构形式、巨型结构等。如果采用模拟施工3中的逐层施工,可能会出现问题。因为逐层施工,可能缺少上部构件刚度贡献而导致了上传荷载的丢失。 对于广义层的结构模型,由于层概念的泛延,应考虑楼层的连接关系来指定施工次序,避免下层还未建造,上层反倒先进入施工行列。 类似这样的结构,用模拟施工1和模拟施工3计算都可能会出现计算错误。 所以,05版本遇到这样的情况,只能采用“一次性加载”的模式。使用08版,则可以使用模拟施工3,并根据情况对某些部分定义多层施工的施工次序。 3.12结构材料信息。 钢筋混凝土结构:按砼结构有关规范计算地震作用和风荷载; 钢与砼混合结构:按相关规范计算地震作用和风荷载; 有填充墙钢结构:按钢结构有关规范计算地震作用和风荷载; 无填充墙钢结构:按钢结构有关规范计算地震作用和风荷载; 砌体结构:按砼结构有关规范计算地震作用和风荷载,并对砌块墙进行抗震验算。 3.13结构体系。 分为框架、框剪、框筒、筒中筒、剪力墙、短肢剪力墙和复杂高层、板柱剪力墙等结构体系,这个参数用来对应规范中相应的调整系数。 3.13.1 选择的原则:在给出的多种体系中选最接近实际的一种。 3.13.2规范规定不同结构体系的内力调整及配筋要求不同。同时,不同结构体系的振系数不同,结构基本周期也不同,影响风荷计算。 3.13.3慎重选择“复杂高层结构”。“复杂高层结构”是指《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第10.1.1条中规定的:带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构、连体结构和竖向体形收进、悬挑结构(如多塔楼结构)。其中错层结构是指楼层错开超过一个楼层的梁高,这时根据高规 JGJ3-2010第10.4.3条的要求不应归并为一个刚性楼板,计算分析模型能反映错层影响。 3.14对所有楼层强制采用刚性楼板假定。 3.14.1规范依据:高规 JGJ3-2010第3.4.5条和抗震规范第3.4.3和3.4.4条要求在计算结构的位移比时,必须采用刚性楼板的假定。(这句话是在抗震规范 第3.4.3和3.4.4条第269页的条文说明中,即“对结构扭转的不规则,按刚性楼盖计算”。)应该注意的是,除了位移比计算,其他计算分析按实际情况计算。 3.14.2《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对“刚性楼板”的定义(P272):楼板周边两端位移不超过平均位移2倍即为“刚性楼盖”,超过2倍为“柔性楼盖”,并不是刚度无穷大。 3.14.3计算扭转位移比时,楼层的位移不再采用各振型位移的CQC组合计算,改为“给定水平力”。即采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平力,但应考虑偶然偏心。但结构楼层位移和层间位移控制值验算时,仍采用CQC的效应组合。换算的水平力原则:每一楼层处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值;连体下一层各塔楼的水平作用力,可由总水平作用力按该各塔楼的地震剪力大小进行分配计算。 3.14.4应用条件:必须考虑偶然偏心影响,只是在计算层间位移比时应用。 3.14.5计算位移比的刚性楼板假定应与其他的楼板假定区别对待,进行位移比 计算时必须采用此项,而在其他方面进行楼板假定时应具体分析。其实,刚性楼 板假定是楼板假定的一种特例,即假定楼板平面内的刚度无限刚,平面外的刚度 为0,由于其忽略了楼板平面外的自由度,所有只用于楼板形状比较规则的结构, 对于有效宽度狭窄的环形楼面、局部变窄产生弱连梁的楼面、楼板开大洞的楼板、 板柱体系、厚板转换层等均不适合,应视具体结构采用弹性板3、弹性板6(适 用于板柱体系、板柱,剪力墙体系)、弹性膜的假定。 3.14.6什么是弹性楼板, 在外力作用下能够产生弹性变形的楼板。 3.14.7弹性楼板的选择与判断。 楼板局部大开洞:可依据抗震规范GB50011-2010表3.4.3-1和高规 JGJ3-2010第3.4节的要求选择; 板柱体系或板柱-抗震墙体系:《高规》第5.3.3条规定:对于平板无梁 楼盖,在计算中应考虑板的平面外刚度的影响,其平面外刚度可按有限元方法计 算或近似将柱上板带等效为扁梁计算。 根据《高规》的此项规定,板-柱体系要考虑楼板的平面外刚度,因此板柱 体系要定义弹性楼板。 框支转换结构:对于框支转换结构,转换梁不仅会产生弯矩和剪力,而且还会产生较大的轴力,这个轴力不能忽略。在SATWE软件中,只有定义弹性楼板才能产生转换梁的轴力。因此,对于框支转换结构,必须整层定义弹性楼板。 厚板转换结构:对于厚板转换结构,由于其厚板的面内刚度很大,可以认为是平面内无限刚,其平面外的刚度是这类结构传力的关键。因此,此类结构的厚板转换层应定义为弹性楼板。 。 多塔联体结构:多塔联体结构的连廊定义为弹性楼板 3.14.8四种计算模式的意义和适用范围。 3.14.8.1刚性板假定。假定楼板平面内无限刚,平面外刚度为零。 3.14.8.2梁刚度放大系数的应用。 《高规》第5.2.2条规定:在结构内力与位移计算中,现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3,2.0。对于无现浇面层的装配式结构,可不考虑楼面翼缘的作用。 适用范围:楼板形状比较规则的结构。需要特别指出的是,在进行结构位移比时,必须采用楼板刚性假定。 3.14.8.3弹性板6假定。 楼板的平面内刚度和平面外刚度均为有限刚。从理论上讲最符合实际,但考 虑了楼板的平面外刚度,楼板与梁共同承担上部结构的内力,减少了梁的配筋,打破了传统设计思想,因此,不要轻易采用弹性板6的假定。 适用范围:无梁楼盖、板柱体系或板柱-剪力墙结构。 3.14.8.4弹性膜假定。 采用平面应力膜单元真实地反映楼板的平面内刚度,同时又忽略了平面外刚 度,即假定楼板平面外刚度为零。(本假定不仅考虑了平面内的实际刚度,又不 降低结构安全度,是我们可以考虑应用的假定) 适用范围:广泛应用于楼板厚度不大的弹性板结构中,比如体育场馆等空旷 结构、楼板局部大开洞结构、楼板平面布置时产生的狭长板带、框支转换结构中的转换层楼板、多塔联体结构中的弱连接板等结构。 3.14.8.5弹性板3假定。 楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为有限刚。程序采用中厚板弯曲学元来计算楼板平面外刚度。 适用范围:厚板转换层结构和板厚比较大的板柱体系或板柱-抗震墙体系。 3.14.8.6使用弹性板时注意事项。 a)要在PMCAD软件的人机交互式建模中输入100mm×100mm的虚梁。虚梁在结构设计中是一种无刚度、无自重的梁,不参与结构计算。它的主要作用有以下三点: ?为SATWE或PMSAP软件提供板的边界条件; ?传递上部结构的竖向荷载。 ?为弹性楼板单元的划分提供必要条件。 b)采用弹性板3模式进行设计时,与厚板相邻的上下层的层高应包含厚板厚度的一半。 3.14.8.7在按侧刚计算下,振型数按规范取:一般情况下,取9,15个,单塔 楼考虑耦联时应大于等于9;复杂结构应大于等于15;N 个塔楼时,振型个数应 大于等于N×9,此时有可能不满足参与质量系数大于0.9的要求,应加大振型 数,使其满足参与质量系数大于0.9的要求。 3.14.8.7在假定楼板刚性的时候,用侧刚和总刚计算都是可以的,但建议在任 何情况下均用总刚计算。 3.15 强制刚性楼板假定时保留弹性板面外刚度。 当此项打勾时,程序对于弹性板3和弹性板6只在楼板面内进行强制刚性楼板假定,弹性板面外刚度仍按实际情况考虑;如不打勾,则强制刚性楼板假定时将不考虑弹性板的面外刚度。此项参数主要用于地下室为板柱体系情况,由于目前阶段SATWE程序对于地下室楼板默认为强制刚性楼板假定,所以当地下室为板柱体系时,可以通过该参数保证地下室楼板存在面外刚度,柱内力计算会更加准确。 3.16风荷载计算信息。 这是风荷载计算控制参数,选择是否计算风荷载,或采用特殊风荷载的计算方式。其含义如下: 计算水平风荷载:只计算程序自动生成的X、Y两个方向的水平风荷载,水平风荷载可在第10项菜单“水平风荷载查询/修改”中进行修改。这是用得最多的普通风荷载计算方式。 计算特殊风荷载:按照“特殊风荷载定义”菜单中定义的特殊风荷载计算,特殊风荷载是一种更加精细的风荷载计算方式。特殊风荷载可以由程序“自动生成”,自动生成的特殊风荷载有4组工况,也可手工定义和修改。 计算水平和特殊风荷载:同时计算程序自动生成的风荷载以及“特殊风荷载定义”菜单中生成的特殊风荷载,并取二者中最不利的状况。 3.17地震作用计算信息。 这是地震作用计算控制参数,选择是否计算地震作用,或选择同时计算水平和竖向地震作用。其含义如下: 计算水平地震作用:计算X、Y两个方向的地震作用; 计算水平和竖向地震作用:计算X、Y和Z三个方向的地震作用。 3.18结构所在地区。 分为全国、上海、广东,分别采用中国国家规范、上海地区规程和广东地区规程。B类建筑和A类建筑选项只在鉴定加固版本中才可选择。 4 规范参数二 4.1地面粗糙度类别。 根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.2.1条的要求: A类:近海海面,海岛、海岸、湖岸及沙漠地区。(粗糙度指数为0.12,没有) B类:指田野、乡村、丛林、丘陵及中小城镇和大城市郊区。(粗糙度指数为0.16) C类:指有密集建筑群的城市市区。(粗糙度指数为由原来的0.2改为0.22) D类:指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。(粗糙度指数为0.30) 4.2修正后的基本风压。 4.2.1《荷载规范》规定风荷载基本值的重现期为50年一遇。《高规》4.2.2条规定:对风荷载比较敏感的高层建筑,承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。(2002规范第3.2.2条规定:对于特别重要和对风荷载比较敏感的高层建筑,应按100年一遇的风压值采用。)值得注意有四:一是“对风荷载比较敏感的高层建筑”定义为高度大于60m;二是取消“特别重要”是因为重要性已在重要性系数中体现;三是只在“承载力设计时”提高,在正常使用的极限状态下(如位,0 移计算)不再提高;四是对设计使用年限50年和100年都适用,直接乘1.1系数即可。 4.2.2修正后的基本风压是指考虑地点和环境的影响,如沿海地区和强风地带等,在规范规定的基础上要把基本风压放大1.1或1.2倍。又如《门刚规程》中规定,基本风压按现行国家标准《荷载规范》的规定值乘以1.05采用。不需要乘以风压高度变化系数或风振系数,程序会自动计算。 4.2.3风荷载作用面的宽度,多数程序是按计算简图的外边线的投影距离计算的,因此,当结构顶层带多个小塔楼而没有设置多塔楼时,应注意修改风荷载文件,从风荷载中减去计算简图的外边线间无建筑面的空面面积上的风载,否则会造成风载过大,特别是风载产生的弯矩过大。 4.2.4顶层女儿墙高度大于1米时应修正顶层风载,在程序给出的风荷上加上女儿墙风荷。 4.2.5当计算坐标旋转时,应注意风荷计算是否相应作了旋转处理。 4.2.6用SATWE进行多塔楼分析时,程序能自动对每个塔楼取为一独立刚性块分析,但风荷载按整体投影面计算,因此一定要进行多塔楼定义,否则风荷载会出现错误。 4.3结构的基本周期。 4.3.1结构基本周期主要是计算风荷载中的风振系数用的,设计人员可以先按照程序给定的缺省值对结构进行计算。缺省值是按《高规》中近似计算,也可在计算出准确的结构自振周期后,回填以得到更为准确的风荷载。 4.3.2如果不想考虑风振系数的影响,则可在此输入一个小于0.25的值。 4.4水平风体型系数。 根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.3节的要求选择。 4.5体型分段数。 现代多、高层结构立面变化较大,不同的区段内的体型系数可能不一样,程序限定体型系数最多可分三段取值。 由于程序计算风荷载时自动扣除地下室高度,因此分段时只需考虑上部结构,而不用将地下室单独分段。 ,.6各段最高层号 按实际情况填写,若体型系数只分一段或两段时,则仅需填写前一段或两段的信息,其余信息可不填。 4.7各段体型系数。 计算普通风荷载时,风荷载在各弹性节点上的分配较为简单,对于刚性板块,其直接作用在刚性板块的质心上。因此,计算普通风荷载时,不区分迎风面体型系数与背风面体型系数,而是要求输入迎风面体型系数与背风面体型系数绝对值之和。 对于一些常见体型、风荷载体型系数取值如下: a) 圆形和椭圆形平面,μ=0.8; S b) 正多边形及三角形平面: 1.2,,0.8,,其中n为正多边形边数;3n c) 矩形、鼓形、十字形平面μ=1.3; S d) 下列建筑的风荷载体形系数μ=1.4; S V形、Y形、弧形、双十字型、井字形平面; L形和槽形平面; 高宽比H/Bmax大于4、长宽比L/Bmax不大于1.5的矩形、鼓形平面。 4.8特殊风体型系数。 “特殊风荷载定义”菜单中使用“自动生成”菜单自动生成全楼特殊风荷载时,需要用到此处的体型系数,可分别指定迎风面、背风面和侧风面的体型系数。 计算特殊风荷载时,对体型系数的输入要求与普通风荷载不同。由于特殊风荷载能分别考虑迎风面、背风面、侧风面的不同风荷载作用,因此,计算特殊风荷载时,要求分别输入迎风面体型系数、背风面体型系数、侧风面体型系数。 挡风系数是为了考虑楼层外侧轮廓并非全部为受风面积,存在部分镂空的情况。当该系数为1.0时,表示外侧轮廓全部为受风面积,小于1.0时表示有效受风面积占全部外轮廓的比例,程序计算风荷载时按有效受风面积生成风荷载,可用于无填充墙的敞开式结构。 4.9设缝多塔背风面体型系数。 该参数主要应用于带变形缝结构,并且定义了多塔后的风荷载计算。 在计算带变形缝的结构时,如果设计人员将该结构以变形缝为界,定义成多塔后,则风荷载将多计算出一个迎风面。这对于由风荷载控制的结构,则计算误差就比较大。通过指定各塔的挡风面,程序在计算风荷载时会自动考虑挡风面的影响,并采用此处输入的背风面的体型系数对风荷载进行扣减。 如果设计人员将此参数填为0,则相当于不考虑挡风面的影响。 5 规范参数三 5.1结构规则性信息。 此项目前不起作用。 根据抗震规范GB50011-2010表3.4节和高规JGJ3-2010第3.4和3.5节的要求选择,分为平面和竖向不规则,详细如下: 5.1.1平面扭转不规则:在考虑偶然偏心影响、假定楼板刚性的地震作用下,A级高度楼层的最大弹性水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于1.5倍;B级高度楼层的最大弹性水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于1.4倍;结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比,A级高度建筑不应大于0.9,B级高度建筑不应大于0.85。,计算方法:应计入扭转耦联,且采用空间计算模型。 5.1.2平面凹凸不规则:结构平面凹进的一侧尺寸大于相应投影方向总尺寸的 30,;同时不满足高规JGJ3-2010图3.4.3的要求。,计算方法:楼板采用弹性楼板,平面不对称时计入扭转耦联,且采用空间计算模型。 5.1.3楼板的局部不连续:楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,比如楼板的宽度小于该层楼板典型宽度的50,,或开洞面积大于该楼层面积的30,,或较大的楼层错层,或在扣除凹入或洞口后,楼板任一方向的最小净宽度不宜小于5m,且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。,计算方法:楼板采用弹性楼板,平面不对称时计入扭转耦联,且采用空间计算模型。 5.1.4竖向侧向刚度不规则:该层的侧向刚度小于其相邻上一层的70,;或小于其相邻上三层的80,;除顶层外,局部收进的水平向尺寸大于下一层的25,。,计算方法:采用空间计算模型,薄弱层的地震剪力乘以1.15的系数。 5.1.5竖向抗侧力构件不连续:竖向抗侧力构件(柱、抗震剪力墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(大梁、桁架)向下传递。,解决方法:采用空间计算模型,转换构件的地震内力乘以1.25,2.0的增大系数。 5.1.6竖向楼层的承载力突变:抗侧力结构的层间受剪承载力(等于侧向刚度乘以层间位移)小于其相邻上一层的80,。,解决方法:采用空间计算模型,薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于其相邻上一层的65,,对短肢剪力墙为60,。 5.1.7竖向楼层质量的不规则:该层的楼层质量不宜大于其相邻下部楼层质量的1.5倍。该条出现在《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.5.6条,同时该条要求出现在抗震规范GB50011-2010第3.4.3条的条文说明中(P269),是引用美国UBC规范的规定,在STAWE的文本文件WMASS.OUT中有“各楼层的单位面积质量分布”,若其输出表中的系数大于1.5,则视为竖向不规则。,解决方法:采用空间计算模型,薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于其相邻上一层的65,,对短肢剪力墙为60,。 5.1.8若平面和竖向都不规则,则要同时满足以上每条措施。 5.1.9根据抗震规范GB50011-2010第3.4.1强制性条文和《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.4.1条的要求,不应采用严重不规则的结构。 5.1.10不规则结构:结构方案中的个别项目超过上述的7项条款中规定的一项及以上的不规则指标。 5.1.11特别不规则结构:见《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)P268。 5.1.12严重不规则结构:见《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)P268。 5.1.13对上述三种不规则结构应采取的措施。 对不规则结构:采取《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.4.4条的措施; 对特别不规则:采取比《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.4.4条要求更加有效的措施。 对严重不规则:不应采用。 5.2设计地震分组。 依据抗震规范指定设计地震分组。 5.3设防烈度。 依据抗震规范指定设防烈度。 5.4场地类别。 场地类别可取值1、2、3、4,分别代表?、?、?、?类土。 5.5框架、剪力墙(非底部加强部位)、钢框架抗震等级。 可取值0、1、2、3、4、5,其中0、1、2、3、4分别代表抗震等级为特一级、一、二、三或四级,5代表不考虑抗震构造要求。 5.6偶然偏心。 根据高规JGJ3-2010第4.3.3条和其条文说明的要求,验算单向地震作用、结构位移比、采用底部剪力法时、PKPM程序用总刚计算时,必须考虑偶然偏心;但在考虑双向地震作用、按高规JGJ3-2010第3.7.3条进行位移计算时不考虑偶然偏心。 按层数来说,对高层建筑,即便是均匀、对称,也应考虑偶然偏心的影响;对多次建筑,若结构均匀、对称,则可以不考虑。 如果考虑偶然偏心,程序将自动增加计算4个地震工况,分别是质心沿Y正、负向偏移5%的X地震和质心沿X正、负向偏移5%的Y地震。 2005年版PKPM虽允许设计值同时选择“偶然偏心”和“双向地震作用”,但在计算时,并不同时考虑,而是分别给出结果,按二者之间的较大值考虑。 5.7考虑双向地震作用。 考虑双向地震时,程序将自动对x、y的地震作用效应进行修改。S,Sxy 2222,S,sign(S)S,(0.85S)S,sign(S)S,(0.85S)xxxyyyyx 5.8计算振型个数 高规JGJ3-2010第4.3.9-1条的结构计算振型数和抗震规范规范依据:按 GB50010-2010第5章的要求。但最终的依据要满足高规JGJ3-2010第5.1.13-1条要求,即地震作用的振型数应使振型参与质量(即PKPM程序中的有效质量系数)要大于等于0.9;其含义是认为这样基底的地震剪力误差已很小,可认为取的振型数已满足。 根据以上条文,一般情况下,取9,15个,单塔楼一般应大于等于9;复杂结构应大于等于15;N 个塔楼时,振型个数应大于等于N×9。 若有效质量系数不满足0.9,也就说明振型数取的不够,这直接导致在计算中忽略了高振型对结构计算的影响,甚至忽略了“主振型”(每一个参与的振型都有一定的贡献,贡献最大的那个振型即为主振型,这与第一振型不是同一含义)对结构计算的影响。 若有效质量系数不满足0.9,控制楼层的地震剪力就有可能偏小,比如:在有效质量系数为0.80时,楼层的地震剪力经计算为最小地震剪力,当有效质量系数0.9时,楼层的地震剪力经计算为最小地震剪力的2倍,所以必须控制有效质量系数大于等于0.9。 需要指出的是,振型数不是越多越好,其最大值不能超过结构有贡献的总自由度数。例如对乘以刚性楼板假定的单塔结构,其振型数不得超过结构层数 的3倍。 5.8振型组合方法CQC和SRSS的区别。 地震作用力的常用计算方法为底部剪力法和振型分解反应谱法,振型分解反应谱法的基本概念是,假定建筑结构是线弹性的多自由度体系,利用振型分解和振型正交性的原理,将求解n个自由度弹性体系的地震反应分解为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的最大地震反应,进而求得对应于每一个振型的作用效应。 此时,就可以根据考虑地震作用的方式不同,采用不同的组合方式,对于平面振动的多质点弹性体系,可以用SRSS法,它是基于假定输入地震为平稳随机过程,各振型反应之间相互独立而推导得到的;对于考虑平面扭耦联的多质点弹性体系,采用CQC法,它与SRSS法的主要区别在于:平面振动时假定各振型相互独立,并且各振型的贡献随着频率的增高而降低;而平面扭耦连时各振型频率间距很小,相邻较高振型的频率可能非常接近这就要考虑不同振型间的相关性,还有扭转分量的影响并不一定随着频率增高而降低,有时较高振型的影响可能大于较低振型的影响,相比SRSS时就要考虑更多振型的影响。 底部剪力法考虑到结构体系的特殊性对振型分解反应谱法的简化,当建筑物高度不大,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,结构振动位移反应往往以第一振型为主,而且第一振型接近于直线时,就可以把振型分解法简化为基本的底部剪力法计算公式。这个基本公式计算得到的各质点的水平地震作用可以较好的反映刚度较大的结构,但当结构基本周期较长,场地特征周期较小时,计算所得顶部地震作用偏小。 顾名思义,CQC(complete quaddratic combination),即完全二次项组合方法,其不仅考虑到各个主振型的平方项,而且还考虑到耦合项,对于比较复杂的结构(比如考虑平面扭转耦联的结构)使用完全二次项组合的结果比较精确。 SRSS简称“平方和开平方”,该方法建立在随机独立事件的概率统计方法之上,也就是说要求参与数据处理的各个事件之间是完全相互独立的,不存在耦合关联关系。当结构的自振形态或自振频率相差较大时,可近似认为每个振型的振动是相互独立的,因此,采用SRSS方法可以得到很好的结果。当振型的分布 在某个区间内比较密集时,也就是说某些振型的频率值比较接近时,这一部分的振型就不适合采用SRSS方法,应当特殊处理之后,再与其他差异较大的振型采用SRSS方法计算。 而CQC方法是一种完全组合方法,也就是说该方法建立在相关随机事件处理理论之上,该方法考虑了所有事件之间的关联性,在计算公式中引进了一系列互相关系数,但是要想得到这些系数绝非易事。当相关系数很小的时候,意味着事件之间的关联性很弱,近似可以认为是相互独立的,这时便可以采用SRSS方法来处理。 针对我们日常设计,可以简单理解为:SRSS近似认为每个振型的振动是相互独立的,适合于非耦联结构计算;而CQC考虑了平扭耦联效应、振型间的相 互影响,对需考虑耦联的结构、复杂结构采用此法。 5.9活荷重力荷载代表值组合系数。 指的是计算重力荷载代表值时的活荷载组合值系数。荷载组合中的“活荷重力代表值系数”与该参数含义相同,当此处修改时,荷载组合中的参数值会联动修改。 程序默认一个值,不能分段输入,但实际上,各楼层的功能不同,活荷载组合值系数不同,如三层是办公楼(0.5),二层是图书馆(0.8),因此需要多计算几次才行~ 5.10周期折减系数 依据:《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第4.3.16强制性条文、4.3.17条。 周期折减的目的是为了充分考虑框架结构和框架-剪力墙结构的填充墙刚度对计算周期的影响。对于框架结构,若填充墙较多,周期折减系数可取0.6,0.7,填充墙较少时可取0.7,0.8,对于框架-剪力墙结构,可取0.8,0.9,纯剪力墙结构的周期可不折减。 5.11结构的阻尼比(%)。 对于一些常规结构,程序给出了结构阻尼比的隐含值,用户可通过这项菜单改变程序的隐含值。 5.12框架抗震等级。 5.12.1规范依据:按抗震规范GB50010-2010第6.1.2强制性条文。 按高规JGJ3-2010第3.9.3、3.9.4、11.1.4条强制性条文。 按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第11.1.3强制性条文。 5.12.2原则:1.与建构筑物的抗震设防类别、场地类别、结构类型、抗震设防烈度、房屋高度、结构体系等有关。 5.12.3抗震等级为抗震措施中的抗震计算措施,与“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”、“底层柱内力放大”等有关,与地震作用无关。 5.12.4在不同的结构类型中,框架的抗震等级选择的方法不同。按GB50011-2010第6.1.2条和高规JGJ3-2010第8.1.3条的要求,在框架,剪力墙结构中,在规定水平力作用下,结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩VV,10%,其中Vkj为结构总倾覆力矩,按剪力墙结构设计,框架抗震等级、高度按框架-剪力墙结构中框架计,侧移按剪力墙计;当10%50%VVV,,时,属最典型的框架-剪力kj 50%80%VVV,,墙,按框架-剪力墙结构设计;当时,按框架-剪力墙结构设kj 计,框架的抗震等级、轴压比按框架计,剪力墙的抗震等级、轴压比按框架-剪 VV,80%力墙结构设计,高度按框架结构高度适当提高;当时,按框架-剪力kj 墙结构设计,框架的抗震等级、轴压比按框架计,剪力墙的抗震等级、轴压比按框架-剪力墙结构设计,高度按框架结构高度。 5.12.5按高规JGJ3-2010第10.4.4-2强制性条文的要求,对错层框架,错层柱应提高一级,但特一级不再提高。 表5.12 抗震设防分类与地震作用、抗震措施、抗震构造措施关系表 抗震设防分类与地震作用、抗震措施、抗震构造措施关系表 抗震设防烈6度,0.05g7度,0.10g7度,0.15g8度,0.20g8度,0.30g9度,0.40g度抗震设防III、III、III、III、III、III、分类场地类别I类II类I类II类I类II类I类II类I类II类I类II类IV类IV类IV类IV类IV类IV类 按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震按地震安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性安全性评价,评价,评价,评价,评价,评价,评价,评价,评价,评价,评价,评价,地震作用评价,评价,评价,评价,评价,评价,高于7度高于7度高于7度高于7度高于7度高于7度高于8度高于8度高于8度高于8度高于8度高于8度高于6度高于6度高于6度高于9度高于9度高于9度甲类(特殊0.10g0.10g0.10g0.15g0.15g0.15g0.20g0.20g0.20g0.30g0.30g0.30g设防类)抗震措施9*9*9*抗震构造措677788788*899899*99*9*施地震作用一般可不计算乙类(重点抗震措施9*9*9*设防类)抗震构造措677788788*899899*99*9*施地震作用一般可不计算丙类(标准抗震措施设防类)抗震构造措施地震作用一般可不计算丁类(适度抗震措施6667-7-7-7-7-7-8-8-8-8-8-8-9-9-9-设防类)抗震构造措66667-7-67-878-8-78-989-9-施 注: 1. 8*、9*表示比8度、9度适当提高,不表示提高一度。7-、8-、9-表示比7度、8度、9度适当降低。 2. 6度区不规则建筑、建造于IV类场地上较高的高层建筑仍应计算地震作用。 3. 对于划分为重点设防类而规模很小的工业建筑,当改用抗震性能较好的材料且符合抗震设计规范对结构体系的要求时, 允许按标准设防类设防。 5.13抗震构造措施的抗震等级提高/降低一级。 可参考5.12条表格采用。 抗震构造措施不同于抗震措施。抗震措施是指“除地震作用计算和抗力计 算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施”。除抗震构造措施外,抗震措施主要包括各种效应的放大、措施的提高等。对于抗震措施的抗震等级与抗震构造措施的抗震等级不同的情况,程序提供了相应的选项,以实现抗震构造措施的降低或提高。 根据《抗震规范》3.3.3条:建筑场地为?、?类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,除本规范另有规定外,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各类建筑的要求采取抗震构造措施。该条规定属于规范要求加强的特殊情况,该条涉及两个基本条件,一是设防烈度,只考虑7度(0.15g)和8度(0.30g);二是场地条件,只考虑?、?类场地。还应注意以上两条规范条文只是对抗震构造措施加强,对地震作用及抗震措施并不调整。 根据《抗震规范》表6.1.2可以看出,地震烈度相差1度时,抗震等级多数情况下也相差一级,因此程序把对抗震设防烈度的调整要求用对抗震等级的调整 来实现。 基于此条规定,当场地类别为?、?类且抗震设防烈度为7度(0.15g)和8度(0.30g)时,选项“抗震构造措施的抗震等级提高一级”处于可选择状态(其它情况下该选项变灰不起作用)。用户如选中该选项,则程序在构件设计时,将抗震构造措施的抗震等级相对抗震措施的抗震等级提高一级,在配筋结果文件中,将同时输出抗震措施的抗震等级和抗震构造措施的抗震等级。抗震措施的抗震等级是0级或五级时,抗震构造措施的抗震等级不作提高。 根据《抗震规范》3.3.2条:建筑场地为I类时,甲、乙类建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施;丙类建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施,但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。 该条规定对I类场地,仅降低抗震构造措施,不降低抗震措施中的其他要求,如按概念设计要求的内力调整措施。基于此,当场地类别为I类时,选项“抗震构造措施的抗震等级降低一级”处于可选择状态。用户如选中该选项,则抗震构造措施的抗震等级相对抗震措施的抗震等级降低一级。抗震措施的抗震等级是四级时,抗震构造措施的抗震等级不再降低。 5.14按中震(大震)设计。 5.14.1中震或大震的不屈服设计法。 程序使用时,需要用户:1)按中震或大震输入αmax(如8度0.2g的多遇小震地震影响系数为0.16,中震约为0.456);2) 选择“按中震不屈服或大震不屈服做结构设计”的按钮。 程序在分析时自动执行:1)荷载分项系数均取为1;2)强柱弱梁强剪弱弯的调整系数均取为1(属于经验系数);3)抗震调整系数γRE取为1;4)钢筋和混凝土材料采用标准强度。 5.14.2中震或大震的弹性设计法。 程序使用时,需要用户:1)按中震或大震输入αmax;2) 构件抗震等级指定为4级。 程序按此参数设置来设计,因为抗震等级为4级,所以所有的强柱弱梁、强剪弱弯的调整系数均为1。 5.15特征周期、多遇或罕遇地震影响系数最大值。 表5.15 小震、中震或大震影响系数最大值表 抗震设防6度 7度 8度 9度 烈度 地震基本0.05g 0.10g 0.15g 0.20g 0.30g 0.40g 加速度 小震 0.04 0.08 0.12 0.16 0.24 0.32 中震 0.12 0.23 0.35 0.45 0.72 0.90 大震 , 0.50 0.72 0.90 1.20 1.40 可以通过抗震规范确定,也可以根据具体需要来指定。 特征周期由“总信息”页“结构所在地区”参数和“地震信息”页“场地类别”和“设计地震分组”三个参数共同控制,当上述三项参数发生变化时,特征周期相应自动按规范取值,不再保留用户的修改结果。 多遇地震影响系数最大值、罕遇地震影响系数最大值由“总信息”页“结构所在地区”参数和“地震信息”页“设防烈度” 两个参数共同控制,当上述两项参数发生变化时,“多遇地震影响系数最大值”和“罕遇地震影响系数最大值”相应按照规范重新取值。 5.16斜交抗侧力构件方向附加地震数。 5.16.1规范依据:抗震规范GB50011-2001第5.1.1-2强制性条文。程序通过该条来实现。 5.16.2附加地震组数最多为5组(最多为12个地震作用方向),可以在0,5中取值,在“相应角度”输入框中填写各角度值。该角度是与X轴正方向的夹角,逆时针为正,各角度间以逗号或空格分开,比如填写:附加地震数2,“相应角度”为30?和45?,则程序就会自动以30?和120?、45?和135?各为一组,计算水平地震作用,加上原来的0?和90?,最后构件验算取最不利一组。 5.16.3注意:仅当结构存在斜交抗侧力构件时才填写;仅改变地震作用的方向,不改变风荷载作用的方向;程序能自动实现对其最不利的组合,自动配筋,不须 认为判断;对不规则结构,多方向的地震作用会造成配筋增加,对规则结构不会增加或增加不多;多方向地震输入角度的选择尽可能沿平面布置中局部柱网的主轴方向;因风荷载没有考虑多方向作用,建议多方向的地震作用角度按对称输入,否则会造成配筋的不对称。 5.16.4输出在WNL.OUT中,以EX1、EY1、EX2、EY2„„的形式出现。 4.17查看和调整地震影响系数曲线。 点击该按钮,在弹出的对话框中可查看按规范公式的地震影响系数曲线,并可在此基础上根据需要进行修改,形成自定义的地震影响系数曲线。如下图所示。 6 规范参数四 6.1活载信息。 这一页是关于活荷载的信息,若恒、活荷载不分开计算,这页信息无效。 6.2梁活荷不利布置最高层号。 SATWE软件有考虑梁活荷不利布置功能。若将此参数填0,表示不考虑梁活荷不利布置作用;若填一个大于零的数NL,则表示从1,NL各层考虑梁活荷载的不利布置,而NL+1层以上则不考虑活荷不利布置,若NL等于结构的层数Nst,则表示对全楼所有层都考虑活荷的不利布置。 6.2.1对多层建筑,尤其是6层及以下的建筑,从第 1 到6层应取全部楼层。 26.2.2对高层民用建筑,按《高规》5.1.8条的要求,当楼面活荷载大于4kN/m 时,应考虑楼面活荷载的不利布置引起的梁弯矩增大。这条规定的理由是来自于民用高层的活荷载和恒荷载相比较小的缘故,当高层建筑的自重较轻,恒荷载占 2的成分较大时,即便小于4kN/m,也应该考虑。 6.2.3对工业建筑、尤其是钢结构,建议应考虑楼面活荷载的不利布置引起的梁弯矩增大,原因就是工业建筑的楼面活荷载较大、自重相对较轻。 6.3柱、墙活荷载是否折减 。 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第4.1.2强制性条文的要求,在民用建筑中必须折减;但对工业建筑没有强行规定,视具体情况考虑。 6.4传到基础的活荷载是否折减。 在结构分析计算完成后,程序会输出一个名为“WDCNL.OUT”的组合内力文件,这是按照地基设计规范要求给出的各竖向构件的各种控制组合,活荷载作为一种工况,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第4.1.2强制性条文的要求,在荷载组合计算时,可进行折减。但对工业建筑没有强行规定,视具体情况考虑。 6.5柱,墙,基础活荷载折减系数。 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第4.1.2强制性条文的要求,对民 用建筑如下: 计算截面以上的层号 折减系数 规范条文 1 1.00(0.9) 《荷规》4.1.2条表4.1.2(强条) 2---3 0.85 《荷规》4.1.2条表4.1.2(强条) 4---5 0.70 《荷规》4.1.2条表4.1.2(强条) 6---8 0.65 《荷规》4.1.2条表4.1.2(强条) 9---20 0.60 《荷规》4.1.2条表4.1.2(强条) 》20 0.60 《荷规》4.1.2条表4.1.2(强条) 需要注意的是本折减只传到底层最大组合内力中,并没有传给JCCAD软件, 在JCCAD软件中读取的仍是荷载标准值,若考虑基础活荷载折减系数,则应到JCCAD软件的“荷载参数”中输入。 7 规范参数五 7.1中梁刚度增大系数。 7.1.1规范依据:高规JGJ3-2010第5.2.2条。程序中框架梁是按矩形部分输入截面尺寸并计算刚度的,对于现浇楼板,在采用刚性楼板假定时,楼板作为梁的翼缘,是梁的一部分,在分析中可用此系数来考虑楼板对梁刚度的贡献。梁刚度增大系数BK可在1.0,2.0范围内取值。程序自动搜索中梁和边梁,中梁的刚度放大系数为BK,边梁的刚度放大系数为1.0+(BK-1)/2,其他情况的梁刚度不放大。 7.1.2该增大系数目的:是为了考虑在刚性楼板假定下,楼板刚度对结构的影响。并非是为了计算梁的内力和配筋时,将楼板作为梁的翼缘,按T型梁设计,达到降低梁的内力和配筋的目的。因此该值对结构的周期和侧移有贡献,梁刚度增大,自然内力也会增大,梁甚至会超筋,这时梁不能增加断面尺寸,可以采用放大系数前的内力和配筋。这样仍然是安全的。 7.1.3取值规定:无现浇面层的装配式楼板,不增大,取1.0;有现浇面层的装配式楼板,可以考虑稍微增大;现浇楼板取值1.3~2.0,一般取2.0。 7.1.4增大条件:对梁周边有较大的洞口、或小洞口较多时,其增大的数值就要小一些,甚至不增大。 7.1.4局限性:现程序不能对每根中梁逐一增大调整,而是同时整体增大,这是不现实的,也是不合理的。因此,如若填写增大系数后,对个别不能增大的梁要重新核算,务必慎重。 7.2梁端负弯矩调幅系数。 7.2.1规范依据:高规JGJ3-2010第5.2.3条。在竖向荷载作用下,钢筋砼框架梁设计允许考虑砼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,梁端负弯矩调幅系数可在0.8,0.9范围内取值。 7.2.2取值规定:装配整体式框架,取0.7,0.8;现浇框架0.8,0.9。 7.2.3注意事项:1)框架梁端负弯矩下调后,框架梁的跨中正弯矩要根据平衡条件相应增大,并按增大后的弯矩进行配筋。 2)只对竖向荷载产生的弯矩进行调幅。因此对水平力不起作用。 3)要先调幅,后与水平荷载产生的弯矩组合。 4)无论如何,框架梁跨中正弯矩不能小于在竖向荷载下按简支梁计算的跨中弯矩的50,。 7.3梁活荷载内力放大系数。 7.3.1目的:主要用于当不考虑活荷载的不利布置时,用该参数来近似考虑这种影响; 7.3.2该系数仅对梁在活荷下的内力(包括弯矩、剪力、轴力)进行放大,然后与其他荷载工况进行组合,而不是组合后弯矩设计值的放大,即不乘在弯矩包络图上。 7.3.3若考虑了活荷载的不利布置,则取1。 7.3.4若没有考虑活荷载的不利布置,一般取1.1,1.2。 7.4连梁刚度折减系数。 7.4.1规范依据:高规JGJ3-2010第5.2.1条。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,程序中通过连梁刚度折减系数来反映开裂后的连梁刚度。为避免连梁开裂过大,此系数不宜取值过小,一般不宜小于0.5。剪力墙洞口间部分(连梁)也采用此参数进行刚度折减。 7.4.2目的:主要是为了考虑连梁开裂后的折算刚度。当我们填入了该参数后,实际上就允许了该连梁在中震和大震作用下开裂。 7.4.3取值规定:1) 适用于框架-剪力墙结构中以洞口或普通梁方式输入的连梁。为避免在正常使用极限状态下连梁开裂,该值不能太小。 2) 抗震设防烈度为6、7度时,取0.7;为8、9度时取0.5。 3) 非抗震设计,不能折减。 4)虽为抗震设计,但风荷载起控制作用,折减系数要?0.8,甚至不折减。 5)对主要承受竖向荷载的连梁可不折减。 6)无论如何折减,最终的原则是不能影响连梁和结构的正常使用。 7)若不折减,连梁计算不通过时,可适当考虑减小连梁的断面等因素。 7.5梁扭矩折减系数。 7.5.1规范依据:高规JGJ3-2010第5.2.4条。对于现浇楼板结构,当采用刚性楼板假定时,可以考虑楼板对梁抗扭的作用而对梁的扭矩进行折减。折减系数可在0.4,1.0范围内取值。若考虑楼板的弹性变形,梁的扭矩不应折减。 7.5.2应用条件:适用于刚性楼板假定条件;若定义了弹性楼板,不能再折减,因为弹性楼板已考虑了楼板对梁的抗扭作用。 对弧梁和与楼板无连接的梁不能折减~ 7.5.3取值规定:1) 可以从0.1,1.0。 2)对明显无扭转的梁可以取0.1。 3)对无约束的梁可以取1.0。 4)对受扭明显的梁(比如框架的边梁)建议取0.7。 5.)总之,楼板对梁的约束越多,取值就可以越小,通常不能小于0.4。 7.5.4局限性:现程序不能对每根梁逐一折减,而是同时整体折减,这是不现实的,也是不合理的。因此,如若填写折减大系数后,对个别不能折减的梁要重新核算,尤其是框架边梁,务必慎重~ 7.6剪力墙加强区起算层号。 程序缺省将地下室作为剪力墙底部加强区,即剪力墙底部加强区起算层号为1。根据规范,地下室抗震等级降低到3级后也可以不作加强区,此时可通过修改剪力墙底部加强区起算层号来实现,如剪力墙底部加强区起算层号填2,则第1层不再作为底部加强区。 7.7调整与框支柱相连的梁内力。 规范要求对框支柱的地震作用弯矩、剪力进行调整。程序自动对框支柱的弯矩剪力作调整,由于调整系数往往很大,为了避免异常情况,程序给出一个控制开关,由设计人员决定是否对与框支柱相连的框架梁的弯矩剪力进行相应调整。 此项目前暂不起作用。 7.8托墙梁刚度放大系数。 实际工程中常常会出现“转换大梁上面托剪力墙”的情况,当用户使用梁单元模拟转换大梁,用壳元模式的墙单元模拟剪力墙时,墙与梁之间实际的协调工作关系在计算模型中就不能得到充分体现,存在近似性。 实际的情况是,剪力墙的下边缘与转换大梁的上表面变形协调;计算模型的情况是,剪力墙的下边缘与转换大梁的中性轴变形协调;于是计算模型中的转换大梁的上表面在荷载作用下将会与剪力墙脱开,失去本应存在的变形协调性。换言之,与实际情况相比,计算模型的刚度偏柔了。这就是软件提供托墙梁刚度放大系数的原因。 当考虑托墙梁刚度放大时,转换层附近的超筋情况(若有)通常可以缓解,当然,为了使设计保持一定的裕度,也可以不考虑或少考虑托墙梁刚度放大。 使用该功能时,用户只须指定托墙梁刚度放大系数,托墙梁段的搜索由软件自动完成。最后指出一点,这里所说的“托墙梁段”在概念上不同于规范中的“转换梁”,“托墙梁段”特指转换梁与剪力墙“墙柱”部分直接相接、共同工作的部分,比如说转换梁上托开门洞或窗洞的剪力墙,对洞口下的梁段,程序就不看作“托墙梁段”,不作刚度放大,如下图所示。 7.9按抗震规范第5.2.5条调整各楼层地震内力。 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)5.2.5条规定,抗震验算时,结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表5.2.5给出的最小地震剪力系数λ。 程序给出一个控制开关,由设计人员决定是否由程序自动进行调整。若选择由程序自动进行调整,则程序对结构的每一层分别判断,若某一层的剪重比小于规范要求,则相应放大该层的地震作用效应。 7.10框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗震等级自动提高一级。 根据高规表3.9.3、表3.9.4,框支剪力墙结构底部加强区和非底部加强区的剪力墙抗震等级可能不同,选取此项时,框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗 震等级将自动提高一级。 7.11实配钢筋超配系数。 对于9度设防烈度的各类框架和一级抗震等级的框架结构,框架梁和连梁端部剪力、框架柱端部弯矩、剪力调整应按实配钢筋和材料强度标准值来计算实际承载设计内力,但在计算时因得不到实际承载设计内力,而采用计算设计内力,所以只能通过调整计算设计内力的方法进行设计。超配系数就是按规范考虑材料、配筋因素的一个附加放大系数。 9度或1级框架结构,如严格按规范要求设计,用一个超配系数是不全面的,不能涵盖所有构件,所以对这类结构的抗震设计还应专门研究。 7.12指定的薄弱层个数及相应的各薄弱层层号。 抗震规范3.4.3-2条规定,竖向不规则的建筑结构,其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数;高规3.5.8条规定,楼层侧向刚度小于上层的70%或其上三层平均值的80%时,该楼层地震剪力应乘1.15增大系数。高规3.5.8条规定有不同,由02规范的1.15提高为1.25,但只限于高层混凝土结构。 针对这些条文,程序要求设计人员输入薄弱层楼层号,程序对薄弱层构件的地震作用内力乘以1.15的增大系数。输入各层号时以逗号或空格隔开。 7.13全楼地震力放大系数。 7.13.1规范依据:为程序开发的人为措施,没有规范依据。 7.13.2应用条件:一般情况下不考虑。除非特殊情况,如当采用弹性动力时程分析计算出的楼层剪力大于采用振型分解反应谱法计算出的楼层剪力,可填入此参数。 7.13.3取值规定:取值1.0~1.5。 7.14 系数0.2Qo 的分段调整。 7.14.1规范依据:高规JGJ3-2010第8.1.4条、第8.1.10条、第9.1.11条、 第11.1.6条、抗震规范GB50011-2010第8.2.3-3条。 在此处应正确指定0.2Qo调整的分段数,每段的起始层号、终止层号以空格或逗号隔开。 0.2Q0调整只对框剪结构中的框架梁、柱起作用,若不调整,则分段数应填0。 程序内部控制调整系数取值上限为2.0,如果将起始层号填为负值,则不受上限控制。 7.14.2取值规定:1)对钢筋混凝土结构框架-剪力墙结构,框架柱承担的地震剪力要满足0.2V和1.5V的较小值。 F,MAX 2)对钢筋混凝土结构板柱-剪力墙结构,框架柱承担的剪力要满足0.2V,但剪力墙要满足承担100,的地震剪力。 3)对钢筋混凝土结构框架-核心筒结构,框架柱承担的地震剪力要满足0.2V和1.5V的较小值。 F,MAX 4)对钢框架-钢筋混凝土核心筒结构,框架柱承担的地震剪力要满足0.25V和1.8V的较小值。 F,MAX 5)对钢框架-支撑结构,框架柱承担的地震剪力要满足0.25V和8V的较F,MAX小值。 6)对单纯结构体系,比如纯框架、纯剪力墙结构等,不能调整。 7.15顶塔楼地震作用放大起算层号及放大系数。 7.15.1规范依据:高规JGJ3-2010第4.3.9、4.3.10条,抗震规范第5.2.4条。 设计人员可以通过这个系数来放大结构顶部塔楼的地震内力,若不调整顶部塔楼的内力,可将起算层号及放大系数均填为0。(注:该系数仅放大顶塔楼的地震内力,并不改变位移。) 7.15.2应用条件:只有当采用底部剪力法时,才能应用该系数。 7.15.3取值规定:1)1,3。 2)按突出屋面的最低层号填写。 3) 采用振型分解反应谱法时,突出的小塔楼必须按每层一个质点参与计算,因为扭转耦联的原因,振型数较高(通常在9个以上),故程序采用采用振型分解反应谱法时,不予放大。 7.16 系数0.2Qo调整上限。 程序缺省0.2Qo调整上限为2.0,即对每根框架柱相关内力的放大调整系数的上限为2,可在此处进行修改。 7.17 框支柱调整上限。 程序缺省框支柱调整上限为5.0,可在此处进行修改。 8 规范参数六 8.1结构重要性系数。 8.1.1按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第3.3.2条的规定, 安全等级一级、或设计使用年限100年,系数为:1.1。 安全等级二级、或设计使用年限50年,系数为:1.0。 安全等级三级、或设计使用年限5年及以下-系数为:?0.9。对地震设 计状况下取1.0; 8.1.2在抗震设计中,不考虑结构构件的重要性系数。见抗震规范第5.4.2强制性条文,这也是概念性问题。 8.1.3不能任意提高结构的重要性系数,只能根据结构的安全等级和使用年限决 定。 8.2按高规或者高钢规进行构件设计。 点取此项,程序按高规进行荷载组合计算,按高钢规进行构件设计计算;否则,按多层结构进行荷载组合计算,按普通钢结构规范进行构件设计计算。 8.3钢柱计算长度系数按有侧移计算。 此项打勾时,程序按《钢结构设计规范》附录D-2的公式计算钢柱的长度系数;否则按《钢结构设计规范》附录D-1的公式计算钢柱的长度系数。 8.3.1规范依据:钢结构设计规范GB50017-2003第3.2.8条、5.3.3条,高层民 用建筑钢结构技术规程JGJ99-98第5.2.11条。 8.3.2取值规定:1)无支撑纯框架且按一阶弹性分析时,按有侧移,按GB50017 -2003附录D表D-2考虑计算长度系数。 2)无支撑纯框架按二阶弹性分析,且符合GB50017-2003公式3.2.8-1时,取1.0。 3)有支撑框架,当满足规范GB50017 –2003公式5.3.3-1时,为强支撑框架,按GB50017-2003附录D表D-1无侧移考虑计算长度系数。 4)有支撑框架,当不满足规范GB50017 –2003公式5.3.3-1时,为弱支撑框架,按GB50017-2003公式5.3.3-2考虑计算长度系数。 5)对高层钢结构的有支撑结构,按一阶弹性分析时,若层间位移与层高的比值?1/1000,则按无侧移,按GB50017-2003附录D表D-1无侧移考虑计算长度系数。 6)对高层钢结构的无支撑结构和层间位移与层高的比值,1/1000的结构(按一阶弹性分析时),则按有侧移,按二阶弹性分析。 以下观点仅供大家参考: 1. 对无支撑纯框架,钢柱的计算长度可按下列要求: a. 当楼层的最大位移?1/1000,则按无侧移取值; b. 当1/250,楼层的最大位移,1/1000时,钢柱的计算长度可按1.0取值; 2. 对有支撑框架,建议做成强支撑结构,按无侧移框架柱的附录D表D-1, 取值(既然设置支撑,应设法使结构满足无侧移框架的要求)。 3. 值得大家注意的是,目前的软件没有考虑钢柱节点的剪切变形,这样只 有通过加强节点域的刚度来减少节点域的剪切变形,要求变形满足GB50011-2010第8.2.5-3、7、8式对节点域腹板厚度的要求。 8.4混凝土柱的计算长度系数计算执行混凝土规范7.3.11-3条(本条取消)。 在《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中本要求取消。取消的原因是 P,,因为《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规范对有侧移框架的效应简化计算不再采用法,而采用层增大系数法,因此不需要计算框架柱的计算,,l0 长度。 l0 对钢筋混凝土柱:依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.20条。 8.5梁柱重叠部分简化为刚域。 8.5.1规范依据:高规JGJ3-2010第5.3.4条、高钢规第5.2.8条和抗震规范GB50011-2010第8.2.3-2条。 点取此项则程序将梁柱交叠部分作为刚域计算,否则将梁柱交叠部分作为梁的一部分计算。 8.5.2选择后程序对梁的处理:1)梁上外荷载按梁两端节点间长度计算。 2)截面设计按扣除刚域后的梁长计算。 因此,选择后对结构的周期、位移、梁的内力均有影响。 8.5.3取值规定:1)对钢结构形成的节点域,按高钢规第5.2.8条和抗震规范GB50011-2010第8.2.3-2条执行,但建议一般不考虑。 2)对混凝土结构,当简化为刚域,刚域的长度要按高规JGJ3-2010第5.3.4 条计算,但当计算长度为负数时,就不能简化。对异形柱结构宜选择,因为异形柱的柱肢较长,节点域重叠部分较大。(当选定时,梁负筋应按计算配筋配足,此种简化更符合实际,建议采用。当不选用时,梁负筋可按柱边弯矩计算配筋,即适当削峰配置) 8.6考虑 P-Delt 效应。 点取此项,程序将自动考虑重力二阶效应。 8.6.1规范依据:抗震规范GB50011-2010第3.6.3条、高规JGJ3-2010第5.4.1条、高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98第5.2.11条。 8.6.2取值规定:1)最为根本的条文要求是抗震规范GB50011-2010第3.6.3条。 2)对多、高层钢筋混凝土结构只有符合高规JGJ3-2010第5.4.1条就可以不考虑,否则就要考虑。可以先不选择,待计算完成后,视WMASS.OUT文件的提示来确定。 3)对高层钢结构的无支撑结构和层间位移与层高的比值,1/1000的结构(按一阶弹性分析时),则按有侧移,按二阶弹性分析。 4)考虑后应按弹性刚度计算,因此,柱计算长度系数应按正常方法计算。(据有关分析结果,7度以上抗震设防的建筑,其结构刚度由地震或风荷载作用的位移限制控制,只要满足位移要求,整体稳定自然满足,可不考虑P-DELT效 2应。对6度抗震或不抗震,且基本风压小于等于0.5?/m的建筑,其结构刚度由稳定下限要求控制,宜考虑,考虑后结构周期一般会加长。) 5)个人观点。 其实,本人认为可以按下要求计算,请大家审核参考。 根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第3.6.3条的定义,计入重力二阶效应的的原始公式为: ,,G,Vh„„„„„„„1 iiiii ,式中:,,结构稳定系数; i G为位于楼层i及其以上的总重力荷载代表值;8、9度应考虑竖向地震作i 用,8度时为总重力荷载代表值的10%,9度时为总重力荷载代表值的20%; 为位于楼层i及楼层i-1之间的地震剪力标准值; Vi 为对应于的层间位移差; V,ii 为楼层i的高度; hi 当?0.1时,可不考虑效应; P,,,i 当0.25?,0.1时,结构内力及位移应考虑P,,效应; ,i 当,0.25时,表明结构在地震作用下将产生楼层失稳; ,i 又根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第5.2.5条强制性条文的要 求: „„„„„„„2 ,,VGii ,式中:为地震剪力系数; 1,i,.„„„„„„„„3 ,i,hi 又根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第5.5.1式: ,i〔〕,„„„„„„„ 4 ,ihi 11,i所以:,,.,〔,〕„„„„„„„„5 ii,,hi 由此可推出下表: ,表一按最小地震剪力系数下的稳定系数(扭转效应明显或基本周期,3.5s)i 抗震设防烈度 7 8 9 基本地震加速0.10g 0.15g 0.20g 0.30g 0.40g 度 最小剪力系数0.016 0.024 0.032 0.048 0.064 , 钢筋混凝土框0.114 0.076 0.057 0.038 0.028 架 钢筋混凝土框0.078 0.052 0.039 0.026 0.019 架,抗震墙; 板柱,抗震 墙;框架,核 心筒 钢筋混凝土抗0.063 0.042 0.031 0.021 0.016 震墙;筒中筒 钢筋混凝土框0.063 0.042 0.031 0.021 0.016 支层 多、高层钢结0.069 0.052 0.208 0.139 0.104 构 表二:按最小地震剪力系数下的稳定系数(基本周期,5.0s) ,i 抗震设防烈度 7 8 9 基本地震加速0.10g 0.15g 0.20g 0.30g 0.40g 度 最小剪力系数0.012 0.018 0.024 0.032 0.040 , 钢筋混凝土框0.152 0.101 0.076 0.057 0.045 架 钢筋混凝土框0.104 0.069 0.052 0.039 0.031 架,抗震墙; 板柱,抗震 墙;框架,核 心筒 钢筋混凝土抗0.083 0.056 0.042 0.031 0.025 震墙;筒中筒 钢筋混凝土框0.083 0.056 0.042 0.031 0.025 支层 多、高层钢结0.278 0.185 0.139 0.104 0.083 构 表一、二中的斜数字表明:按最小地震剪力设计时,若控制结构的层间位移 角在刚刚符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第5.5.1表的要求,就应 该计入结构内力及位移应考虑效应。 P,, 1根据:,〔〕„„„„„„„„„6 ,,ii, ,我们得出:〔〕,.„„„„„„„„„„7 ,,ii 我们按最小地震剪力和最小稳定系数控制, ,即:,;,0.10;可得下表: ,,imin 表三:保证结构不考虑P,,效应的弹性层间位移角限值(扭转效应明显或基本 周期,3.5s) 抗震设防烈度 7 8 9 基本地震加速0.10g 0.15g 0.20g 0.30g 0.40g 度 最小剪力系数0.016 0.024 0.032 0.048 0.064 , 钢筋混凝土框1/625 1/417 1/313 1/208 1/156 架 钢筋混凝土框1/625 1/417 1/313 1/208 1/156 架,抗震墙; 板柱,抗震 墙;框架,核 心筒 钢筋混凝土抗1/625 1/417 1/313 1/208 1/156 震墙;筒中筒 钢筋混凝土框1/625 1/417 1/313 1/208 1/156 支层 多、高层钢结1/625 1/417 1/313 1/208 1/156 构 表四:保证结构不考虑效应的弹性层间位移角限值(基本周期,5.0s)P,, 抗震设防烈度 7 8 9 基本地震加速0.10g 0.15g 0.20g 0.30g 0.40g 度 最小剪力系数0.012 0.018 0.024 0.032 0.040 , 钢筋混凝土框1/833 1/555 1/417 1/313 1/250 架 钢筋混凝土框1/555 1/417 1/313 1/250 1/833 架,抗震墙; 板柱,抗震 墙;框架,核 心筒 钢筋混凝土抗1/833 1/555 1/417 1/313 1/250 震墙;筒中筒 钢筋混凝土框1/833 1/555 1/417 1/313 1/250 支层 多、高层钢结1/833 1/555 1/417 1/313 1/250 构 表三、四中的斜数字表明:仅满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001) P,,第5.5.1表的要求,还不能满足不考虑效应的要求,在最小地震力作用下, P,,只要满足表三、四中的限值才能满足不考虑效应的要求,当然若计算中不 P,,是最小地震剪力控制,应代入公式7中换算得出不考虑效应的弹性层间位 移角限值。 8.7梁、柱保护层厚度。(单位mm,记为Cover) 这是净保护层厚度,一排钢筋的合力作用点到截面外缘的距离为 Cover+12.5,即对于单排配筋计算,则有h=h-Cover-12.5,对于梁的双排配筋0 计算,则有h=h-Cover-37.5。 0 8.7.1规范依据:混凝土结构设计规范GB50010-2010第8.2节、第3.5节。 8.7.2取值规定:1)最为关键的条文是GB50010-2010第8.2.1条。 2)但要注意安全等级为一级、结构使用年限为100年的结构要在表8.2.1数值的基础上增加40,。 3)混凝土强度等级?C25时,保护层厚度增加5mm。 4)对受力钢筋保护层大于50mm时,要采取有效的防裂措施(第8.2.3条)。 5)有防火要求的建、构筑物要防火和环境类别二者的较大值。 6)对桩承台底层的纵筋保护层为100mm。 8.8 钢构件截面净毛面积比。 钢构件截面净面积与毛面积的比值。 8.9剪力墙构造边缘构件的设计执行高规7.2.16-4条。 这是08版新增的参数。 高规7.2.16-4条规定:抗震设计时,对于复杂高层建筑结构、连体结构、错层结构以及B级高度高层建筑结构中的剪力墙(筒体),其构造边缘构件的最小配筋应按照要求相应提高。 08版以前未提供此项开关时,程序不区分结构类型,一律按照高规7.2.16-4条的要求控制构造边缘构件的最小配筋,即对于不符合上述条件的结构类型,也进行了从严控制,为此,08版新增了参数开关,可由用户选择是否执行高规7.2.16-4条。 8.10柱配筋计算原则。 8.10.1何谓“单偏压”:在某一组合荷载作用下,计算单方向的配筋只考虑该方 向的弯矩值,不考虑另一方向。双偏压则考虑另一方向内力。 8.10.2宜按“单偏压”计算,在“分析结构图形和文本显示”中按双偏压对角 柱、异形柱等按“双偏压”验算。 8.10.3不推荐在“设计信息”中按双偏压计算。因为解不是唯一的,没有优化, 个别配筋偏大。 8.10.4可按特殊构件定义角柱,程序自动按[双偏压]计算。 8.11框架梁端配筋考虑受压钢筋。 这是10版新增的参数。 8.11.1规范依据:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.2.3-1条强制性条文规定,梁端计入受压钢筋的混凝土受压高度和有效高度之比,一级不应大于0.25,二、三级不应大于0.35;《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第6.3.2-1强制性条文也有同样的规定。 8.11.2规定:应考虑框架梁端的受压钢筋,这符合《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第6.3.3条,梁端纵向受拉钢筋不宜大于2.5%,不应大于2.75%的规定。还有《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.3.4条规定情况下,设计是合理的。 8.12当边缘构件的轴压比小于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.4.5-1条要求时一律设置构造边缘构件。 依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.4.5-1条。但对于轴压比小于表6.4.5-1要求的,按6.4.5-2设置约束边缘构件。 9 规范参数七 9.1配筋信息。 08版钢筋强度信息不再在SATWE定义,而从PM直接读取,其中梁、柱、墙主筋级别按标准层分别指定;箍筋级别按全楼定义。钢筋级别和强度设计值的对应关系亦在PM中指定。在SATWE中仅可查看箍筋强度设计值。 9.2梁、柱箍筋和墙分布筋强度。 从pm参数中读取,此处不能修改。 29.3边缘构件箍筋强度(单位N/mm)。 9.4梁、柱箍筋间距(单位mm)。 强制为100,400,不允许修改。 9.5墙水平分布筋间距(单位mm)。 可取值100,400。 9.6墙竖向分布筋配筋率(%)。 可取值0.15,1.2。 9.7结构底部需单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数、配筋率。 这两项参数可以对剪力墙结构设定不同的竖向分布筋配筋率,如加强区和非加强区定义不同的竖向分布筋配筋率。 10 规范参数八 10.1荷载组合: 可以在本页指定各荷载工况的分项系数和组合值数,未给出的程序自动按荷载规范计算。 点取“采用自定义组合及工况”按钮,程序弹出一页对话框,用户可自定义荷载组合。首次进入该对话框时,程序显示缺省组合,用户可直接对组合系数进行修改,或者通过下方的按钮增加、删除荷载组合。删除荷载组合时,需首先点击要删除的组合号,然后点删除按钮。用户修改的信息保存在SAT_LD.pm和SAT_LF.pm文件中,如果要恢复缺省组合,删除这两个文件即可。 如果在本页中修改了荷载工况的分项系数或组合值系数,或者参与计算的荷 载工况发生了变化,再次点击“采用自定义组合及工况”进入自定义荷载组合时,程序会自动采用缺省组合,以前定义的数据将不被保留。但如果不进入“自定义荷载组合”对话框,程序仍采用先前定义的数据。 程序在缺省组合中自动判断用户是否定义了人防、温度、吊车和特殊风荷载,其中温度和吊车荷载分项系数与活荷载相同,特殊风荷载分项系数与风荷载相同。 对于采用“中震或大震”来设计分析的工程,由于目前组合设计方式并没有明确规定,用户可以根据实际工程的需要,在此处自己来定义组合分项系数,以达到指定的设计目的。 分项系数修改如下图所示。 11 规范参数九 11.1 地下室信息。 地下室层数为零时,“地下室信息”页为灰,不允许选择;填入地下室层数时,“地下室信息”页变亮,允许选择。 11.2土层水平抗力系数的比例系数(M值)。 该参数可以参照“建筑桩基技术规范JGJ94-94”的表5.4.5的灌注桩项来取值。m的取值范围一般在2.5~100之间,在少数情况的中密、密实的沙砾、碎石类土取值可达100~300。 其计算方法即是基础设计中常用的m法,可参阅基础设计相关的书籍或规范。 负数m(m小于或等于地下室层数M),则认为有m层地下室无水平位若填一 移。 11.3外墙分布筋保护层厚度(mm)。 在地下室外围墙平面外配筋计算时用到此参数。 11.4回填土容重和回填土侧压力系数。 这两个参数是用来计算地下室外围墙侧土压力的。 11.5室外地坪标高(m),地下水位标高(m)。 以结构?0.000标高为准,高则填正值,低则填负值。 211.6室外地面附加荷载 (kN/m)。 对于室外地面附加荷载,应考虑地面恒载和活载。活载应包括地面上可能的临时荷载。对于室外地面附加荷载分布不均的情况,取最大的附加荷载计算,程序按侧压力系数转化为侧土压力。 11.7扣除地面以下几层的回填土约束层数。 11.7.1含义是由设计人员指定从第几层地下室考虑基础回填土对结构的约束作 用。 11.7.2取值:对地下室结构,回填土对结构的约束作用并不是一成不变的,而是随着深度的增加而增加。对地下室一层的约束作用一般很小,而到了2、3层,这种约束一般较大,该参数反映的就是这种情况。 12 规范参数十 12.1层刚度比计算。 主要关系到结构薄弱层判断的准确性。因此,人为指定薄弱层十分重要。 一个完整的结构设计,仅这一项就需要反复计算。 12.2地震力与地震层间位移比的理解与应用 ?规范要求:《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第3.5.2条均规定:其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70,或其上相邻三层侧向刚度平均值的80,。 ?计算公式:Ki=Vi/Δui ?应用范围: ?可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。 ?可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。 12.3剪切刚度的理解与应用 ?规范要求:《高规》第E.0.1条规定:当转换层设置在1、2层时,可近似转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比表示转换层上、下层结构刚度的变,e1 化,宜接近1,非抗震设计时不应小于0.4,抗震设计时不应小于0.5.,,,e1e1e1计算公式见《高规》177页。 ?SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。 ?应用范围:可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。 12.4剪弯刚度的理解与应用 ?规范要求: ?《高规》第E.0.3条规定:当转换层设置在2层以上时,尚宜采用P178图E所示的计算模型按公式E.0.3计算转换层下部结构与其相邻上层结构的等效侧向刚度比, 宜接近1,非抗震设计时不应小于0.5,抗震设计时不,,,,e2e2e2e2应小于0.8。计算公式见《高规》178页。 ?《高规》第E.0.2条还规定:当转换层设置在2层以上时,其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60,。 ?SATWE软件所采用的计算方法:高位侧移刚度的简化计算 ?应用范围:可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。 12.5《上海规程》对刚度比的规定 《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于: ?《上海规程》第6.1.19条规定:地下室作为上部结构的嵌固端时,地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。 ?《上海规程》已将三种刚度比统一为采用剪切刚度比计算。 12.6关于三种刚度比性质的探讨 ?地震剪力与地震层间位移比:是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移,还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。 ?剪切刚度:其计算方法主要是剪切面积与相应层高的比,其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高密切相关。但剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙 洞口高度变化时所产生的影响。 ?剪弯刚度:实际上就是单位力作用下的层间位移角,其刚度比也就是层间位移角之比。它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响,但没有考虑上下层对本层的约束。 三种刚度的性质完全不同,它们之间并没有什么必然的联系,也正因为如此,规范赋予了它们不同的适用范围。 12.7值得注意的几个问题 (1)人为指定薄弱层十分重要; (2)需要选用切合工程实际的方法反复验算,真正把薄弱层判定全面。 (3)剪切刚度:计算嵌固层刚度和纯框架结构层间刚度时采用,带斜撑结构不宜采用;底部大空间为一层时可采用。 (4)剪弯刚度:适用计算任何结构的刚度计算,建议采用;底部大空间为二层时可以采用。 (5)按层地震剪力与层地震位移差之比计算(抗震规范方法):该法概念模糊,结构完全相同的层,放在不同层位移时的刚度不同,这与层刚度的定义不符,建议在采用该方法后,仍采用其他方法验算。(系统默认是第三种计算方法,设计者应注意改正) 13 应用问题解析 13.1吊车荷载的输入。 (1)在要布置的吊车荷载处添加一新的标准层,并布置梁,否则程序在计算吊车荷载组合时会出错。 (2) SATWE是按框架计算带吊车的混凝土柱的长度系数,没有按照 GB50010-2002第7.3.11-1条规定排架柱计算长度系数,需要在文本文件中调整。但TAT可以。 (3) 程序中的最大轮压、最小轮压和最大水平刹车力应该是经过影响线计算后 得到的值,不是由吊车供应商直接提供的值。设计人员可以将供应商提供的值输入到STS软件中,由STS计算出最大轮压、最小轮压和最大水平刹车力后,将结果输入到SATWE中。 13.2结构有效质量系数不满足与总刚计算问题。 13.2.1多塔定义不对。 (1)同一构件同时属于两个塔。 (2)定义为空塔。 (3)某些构件不在塔内。 (4)塔的编号没有按高度顺序编制。 13.2.2悬空构件。 (1)用户输入斜梁、层间梁或不与楼面等高的梁时,如果不仔细检查,可能出现梁在梁端不与任何构件相连的情况,即梁被悬空。 注意:节点处如果有墙,则变节点高是不起作用的,与此节点相连的任一构件标高均与楼层相同。 (2)节点处有柱时,与同一柱相连的梁,如果标高差小于500时,标高较低的节点会被合并到较高的节点处,大于500则不合并,但最多只允许3种不同的标高。 13.2.3铰接构件定义不对。 (1)设计人员在定义铰接构件时,使结构成为可变体系。 如网架模型,各节点处梁均设为铰接,这样就出现了与同一节点相连的杆件 均为铰接的情况,这在程序中是不允许的。 (2)钢支撑在SATWE中是默认为两端铰接的,对于越层钢支撑,用户常常忽略 这一点,同样造成与同一节点相连的构件(这里为上下层的两段支撑)均为铰接 的情况,为避免这种情况,用户应在SATWE前处理的“特殊构件补充定义”中将 越层支撑设为两端固接。 13.3多塔和带变形缝结构的计算。 13.3.1带变形缝结构的计算。 ?带变形缝结构的特点: ?通过变形缝将结构分成几块独立的结构。 ?若忽略基础变形的影响,各单元之间完全独立。 ?缝隙面不是迎风面。 13.3.2计算方法。 (1)整体计算的注意事项。 a)在SATWE软件中将结构定义为多塔结构; b)所给振型数要足够多,以保证有效质量系数,90,; c)定义为多塔后,对于老版本软件,程序将对每一个缝隙面都计算迎风面,因此风荷载计算偏大;新版本软件增加了一项新的功能(即可以人为定义遮挡面(从 而有效地解决了这一问题。 d)周期比计算有待商讨。 (2)分开计算的注意事项。 a)旧版软件除风荷载计算有些偏大外,其余结果都没问题,新版软件定义遮挡面后,风荷载计算也就没有问题了。 b)一般而言,对于基础连在一起的带变形缝结构,由于基础对上部结构整体的协调能力有限,所以建议采用分开计算。 13.4大底盘多塔结构的计算。 13.4.1大底盘多塔结构的特点: ?各塔楼拥有独立的迎风面。 ?各塔楼之间的变形没有直接影响,但都通过大底盘间接影响其他塔楼。 ?塔楼与刚性板之间没有一一对应关系,一个塔楼可能只有一块刚性板,也可能有几块刚性板。 ?大底盘顶板应有足够的刚度以协调各塔楼之间的内力、变形和位移。 13.4.2计算方法。 ?在SATWE软件中将结构定义为多塔结构; ?位移比、大底盘以上的各塔楼的刚度比均正确; ?周期比、转换部位的刚度比计算有待商讨。 13.4.3大底盘多塔结构刚度比的计算方法。 大底盘多塔结构在大底盘与各主体之间的刚度比如何计算规范并没有说明,但也没有说不要求。SATWE软件仅仅输出1号塔的主体与大底盘相比较的结果,其它塔与大底盘相比的结果则用“,”号表示。 ?大底盘多塔结构刚度比的整体计算:根据龚思礼先生主编的《建筑抗震设计手册》提供的方法:要求在计算大底盘多塔结构的地下室楼层剪切刚度比时,大底盘地下室的整体刚度与所有塔楼的总体刚度比不应小于2,每栋塔楼范围内的地下室剪切刚度与相邻上部塔楼的剪切刚度比不宜小于1.5。 ?大底盘多塔结构刚度比的分开计算: a)根据《上海规程》第6.1.19条中条文说明中建议的方法:如遇到较大面积地下室而上部塔楼面积较小的情况,在计算地下室相对刚度时,只能考虑塔楼及其 周围的抗侧力构件的贡献,塔楼周围的范围可以在两个水平方向分别取地下室层高的2倍左右。 b)在各塔楼周边引45?线,45?线范围内的竖向构件作为与上部结构共同作用的构件。 13.5次梁输入方式对结构设计的影响。 13.5.1楼面荷载导算方式相同。 这两种输入方式形成的次梁均可将楼板划分成双向或单向板,以双向或单向 板的方式进行导荷。 13.5.2主、次梁之间的导荷方式不同。 (1)当次梁按次梁输入,且房间内部没有形成交叉梁系时,程序假定主梁为次梁的不动铰支座,按二维连续梁模型进行计算,次梁在楼面荷载倒算时传给主梁的集中力与次梁内力计算得出的支座反力不等。 (2)当次梁按次梁输入,且房间内部次梁之间形成交叉梁系时,则程序假定次梁简支于本房间周边,并对次梁进行仅限于本房间的交叉梁系分析,最后得出每根次梁的支座反力,房间周边主梁将得到由次梁围成板传来的线荷载和次梁集中力。 (3)当次梁按主梁输入,程序按照空间交叉梁系方式进行导荷,形成PK文件的次梁传到主梁的荷载为考虑主、次梁之间的变形协调关系后的结果。直接传导到PK框架梁上的楼面荷载将换算成等值均布荷载,这与按次梁输入形成的PK文件的计算结果是不同的。 13.5.3空间作用不同。 ?次梁按次梁输时,输入的次梁仅仅将其上所分配的荷载传递到主梁上,次梁本身的刚度不计入空间计算中,即对结构的刚度、周期、位移等均不产生影响。 ?次梁按主梁输时,输入的次梁本身的刚度参与到空间计算中,即对结构的刚度、周期、位移等均会产生影响。 13.5.4内力计算不同。 ?次梁按次梁输时,次梁的内力按连续梁方式一次性计算完成,主梁是次梁的支座。 ?次梁按主梁输时,程序不分主次梁,所有梁均为主梁。梁的内力计算按照空间交叉梁系方式进行分配。即根据节点的变形协调条件和各梁线刚度的大小进行计算。主梁和次梁之间没有严格的支座关系。 13.5.5哪种方式更合理。 (1)次梁按次梁输入,是传统模式; (2)次梁按主梁输入,考虑了交叉梁系的变形协同作用,符合实际,在采用计算机计算分析的今天,建议采用。 (3)无论采用哪种方法,要配套相应的构造措施。 13.6从主框架梁中间悬挑出去的梁端负弯矩明显小于从柱悬挑出去的梁端负弯矩。 这主要是因为当这两种悬桃梁都按主梁输时,梁的内力计算按照空间交叉梁系方式进行计算。由于柱的线刚度大,变形小,因此对悬挑梁的约束能力强,则相应的梁端负弯矩大。而主框架梁的平面外抗扭刚度小,变形大,因此对悬桃梁的约束能力低,则相应的梁端负弯矩就小。 13.7 SATWE底层柱、墙、支撑最大组合内力文件WDCNL*.OUT不能用于基础的设计。 1)确定基础底面积、埋深,确定桩数及裂缝计算时,要采用正常使用极限状态下的标准组合值,并非承载力极限状态下的基本组合,该标准组合值在WDCNL*.OUT没有输出。 2)计算地基变形、筏板基础的偏心距e值时,要采用正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入地震作用和风荷载。此值在WDCNL*.OUT没有输出。 3)对于抗震规范所述的有些抗震建筑的基础及桩基计算,可以不考虑地震作用,应不考虑作用在基础上的地震组合,故应采用“恒+活”、“恒+活+风”。“恒+活+风”在WDCNL*.OUT没有输出。对于“恒+活”工况,WDCNL*.OUT也只输出了“1.2D+1.4L”,二没有输出“1.35D+0.98L”,但对于一般的多高层建筑而言,“1.35D+0.98L”是起控制作用的,仅当楼面活荷载很大,活荷载与恒荷载比值到达大于1/2.8时采取“1.2D+1.4L”, 在WDCNL*.OUT中只给出“1.2D+1.4L”,并没有给出“1.35D+0.98L”。 4)即使采用最大组合内力做基础设计,其计算结果也可能偏于不安全。因为这些不利组合并不同时存在;同时,基础设计时并不考虑如抗震规范、高规中的增大和调整系数。 5)对柱下独立基础设计时,即使采用最大组合内力做基础设计,其计算结果也可能偏于不安全。这可以由规范的基础设计公式看出: FGM,KKK 1.2,,faAW 从上述公式中可以知道,影响基础底面积大小的主要有两个,一是轴力,二是弯矩,当某种内力为最大时,由此而产生的其他内力可能很小。由这种组合计算的基础并不一定是最不利组合计算出来的。 13.8 JCCAD软件应用中的主要问题。 13.8.1地质资料的输入 ??0.000相对于绝对标高是什么意思, ?0相对于绝对标高指大地坐标,设计人员只要根据地质勘探报告给出的大地坐标直接输入即可。 ?孔点标高怎么输, 与上?0相对于绝对标高一样,可直接输入大地坐标,程序会根据设计人员输入的坐标值自动判断孔口高度。 ?孔点坐标的单位是什么, 孔点坐标的单位是米,不是毫米。 13.8.2荷载的输入。 ?“一层上部结构荷载作用点标高”是什么意思, 该参数主要是用于求出基底剪力对基础底面产生的附加弯矩作用。在填写该参数时,应输入PMCAD中确定的柱底标高,即柱根部的位置。 注意:该参数只对柱下独基和桩承台基础有影响,对其他基础没有影响。 ?自动计算覆土重对什么基础起作用, “自动计算覆土重”主要是指自动计算基础和基础以上回填土的平均重度,主要用于独基和条形基础的计算,对筏板基础没有影响。 ?筏板上覆土重如何输入, 筏板上覆土重在“筏板荷载”中输入。 ?读取荷载时需要将所有荷载都选上吗,如果都选上会怎么样, 读取荷载时不需要将所有荷载都选上。如果都选上,则只有独基和墙下条基会在计算时考虑所有组合并选最不利进行设计,其他基础只认一种软件传下来的荷载。 ?什么叫当前组合, 屏幕上当前所显示的组合值就叫当前组合。 ?当前组合是控制工况吗, 当前组合仅表示当前屏幕上所显示的值。并不是说基础的最终控制组合就一定是它。 ?什么叫目标组合, 某一最大内力所对应的组合值,比如最大轴力或最大弯矩下所对应的组合值。 ?目标组合能作为基础设计依据吗, 目标组合并不一定是最不利组合,比如最大轴力下所对应的组合值其弯矩值有可能很小,不一定是控制工况,所以目标组合不能作为基础设计依据。 ?标准组合与基本组合程序能够自动识别吗, 程序能够按照规范的要求自动识别标准组合与基本组合。 13.8.3筏板基础的输入。 (1)程序在计算柱下筏板时,可以加柱墩吗, 可以加柱墩。设计人员在“基础人机交互”中“上部构件”中定义柱墩。 (2) “第一块地基板上没有布置覆土荷载和板面设计荷载,如需要请在筏板布置中输入”请问是什么意思,我已经读取了SATWE荷载,为什么还有这个提示, 这主要是因为设计人员没有布置“筏板荷载”所致,只要布置了“筏板荷载”,该提示会自动消失。 13.8.4弹性地基梁基础。 ?弹性地基梁基础,墙下一定要布梁吗, 一般而言,弹性地基梁基础,墙下都要布梁,如果没有布梁,也应该点一下“墙下布梁”菜单,这样程序将自动生成一个与墙同宽、梁高等于板厚的混凝土梁。如果不布置梁,也应该布置板带。 布置梁或板带的主要目的是: ?正确读取上部荷载; ?为筏板寻找正确的支撑点。 注意:a)在布置板带时,对于抽柱位置不应布置板带,否则易将板带布置在跨中位置。 b)点取“墙下布梁”选项时,必须首先布置筏板。 ?弹性地基梁基础,梁的翼缘宽度如何定义, ?梁的翼缘宽度在初次定义时要根据上部结构竖向荷载的比例关系来定。比如某工程边跨竖向荷载总值是中间跨竖向荷载总值的一半,那么在定义梁的翼缘宽度时就取边跨为1米,中间跨为2米。 ?在退出“基础人机交互”时程序给出提示:“预期承载力与反力之比”,此时输入预期值,比如1.2,则程序会自动根据预期值和翼缘宽度的比例关系,对基础宽度进行调整。 ?弹性地基梁基础,在退出基础人机交互时会显示9,10组荷载,这些荷载分别代表什么意思,是标准组合还是基本组合, 这些荷载是标准组合,它的含义在程序所显示的荷载图中都有明确的说明。 13.9基础的计算。 13.9.1联合基础的计算。 ?双柱联合基础的偏心计算:程序在进行双柱联合基础的设计时,并没有考虑由于两根柱子上部荷载不一致而产生的偏心的情况,因此计算出的基础底面积是对称布置的。这种计算方法对于两根柱子挨得很近,比如变形缝处的柱基础计算几乎没什么影响,但对于两根柱子挨得稍微远一些的基础,则会有一定误差。此时需要设计人员人为计算出偏心值,在独基布置中将该值输入进去,然后再重新点取“自动生成”选项,程序可以根据设计人员输入的偏心值重新计算联合基础。 ?双梁基础的计算:建议直接在双轴线上布置两根肋梁,然后再在梁下布置局部筏板。 13.9.2砖混结构构造柱基础的计算。 砖混结构一般都做墙下条形基础,构造柱下一般不单独做独立基础。有的时候设计人员会发现JCCAD软件在构造柱下生成了独立基础。这主要是因为读取了PM“恒十活“所致。这种荷载组合方式没有将构造柱上的集中荷载平摊到周边的墙上。 设计人员可以在荷载编辑中删除构造柱上的集中荷载,并在附加荷载中在周边的墙上相应增加线荷载值。或者设计人员也可以直接读取砖混荷载,因为砖混荷载自动将构造柱上的集中荷载平摊到周边的墙上了。 13.9.3基础重心校核。 ?“筏板重心校核”中的荷载值为什么与“基础人机交互”退出时显示的值不一样, 产生此种情况的原因主要有以下两种: ?对于梁板式基础,由于有些轴线上没有布置梁或板带,造成荷载导算时没有分配到梁或板带上,从而使两种方式所产生的重心校核值不一致。 ?地下水的影响:“筏板重心校核”中的荷载值没有考虑地下水的影响,而“基础人机交互”退出时显示的值考虑了地下水的影响。 ?对于带裙房的主体结构,筏板重心校核该如何计算, 对于带裙房的主体结构,“筏板重心校校”主体应该与裙房分开计算,而且主要是验算主体结构的重心校核。 13.9.4弹性地基梁结构5种计算模式的选择。 弹性地基梁结构在进行计算时,程序给出了5种计算模式,现对这5种模式的计算和选择进行一些简单介绍。 ?按普通弹性地基梁计算:这种计算方法不考虑上部刚度的影响,绝大多数工程都可以采用此种方法,只有当该方法时基础设计不下来时才考虑其他方法。 ?按考虑等代上部结构刚度影响的弹性地基梁计算:该方法实际上是要求设计人员人为规定上部结构刚度是地基梁刚度的几倍。该值的大小直接关系到基础发生整体弯曲的程度。而上部结构刚度到底是地基梁刚度的几倍并不好确定。因此,只有当上部结构刚度较大、荷载分布不均匀,并且用模式1算不下来时方可采用,一般情况可不用选它。 ?按上部结构为刚性的弹性地基梁计算:模式3与模式2的计算原理实际上最一 样的,只不过模式3自动取上部结构刚度为地基梁刚度的200倍。采用这种模式计算出来的基础几乎没有整体弯矩,只有局部弯矩。其计算结果类似传统的倒楼盖法。 该模式主要用于上部结构刚度很大的结构,比如高层框支转换结构、纯剪力墙结构等。 ?按SATWE或TAT的上部刚度进行弹性地基架计算:从理论上讲,这种方法最理想,因为它考虑的上部结构的刚度最真实,但这也只对纯框架结构而言。对于带剪力墙的结构,由于剪力墙的刚度凝聚有时会明显地出现异常,尤其是采用薄壁柱理论的TAT软件,其刚度只能凝聚到离形心最近的节点上,因此传到基础的刚度就更有可能异常。所以此种计算模式不适用带剪力墙的结构。 另外,设计人员在采用《JCCAD用户手册及技术条件》附录C中推荐的基床反力系数K时,该值已经包含上部刚度了,所以没有必要再考虑一次。 ?按普通梁单元刚度的倒楼盖方式计算:模式5是传统的倒楼盖模型,地基梁的内力计算考虑了剪切变形。该计算结果明显不同与上述四种计算模式,因此一般没有特殊需要不推荐使用。 13.9.5桩筏筏板有限元计算筏板基础时,倒楼盖模型和弹位地基梁模型计算结果差异很大,为什么, 这主要是因为二者的性质是截然不同的。 ?弹性地基梁板模型采用的是文克尔假定,地基梁内力的大小受地基土弹簧刚度的影响,而倒楼盖模型中的梁只是普通钢筋混凝土梁,其内力的大小只与板传递给它的荷载有关,而与地基土弹簧刚度无关。 ?由于模型的不同,实际梁受到的反力也不同,弹性地基梁板模型支座反力大,跨中反力小。而倒楼盖模型中的反力只是均布线载。 ?弹性地基梁板模型考虑了整体弯曲变形的影响,而倒楼盖模型的底板只是一块刚性板,不受整体弯曲变形的影响。 ?由于倒楼盖模型的底板只是一块刚性板,因此各点的反力均相同,由此计算得到的梁端剪力无法与柱子的荷载相平衡,而弹性地基梁板模型计算出来的梁端剪力与柱子的荷载是相平衡的。 13.9.6为什么同一个梁式筏板基础,采用梁元法计算和采用板元法计算二者之 间会相差较大, 这主要是由于两种计算模型的假定不同。这二者之间的差异主要表现在: ?梁元法计算梁式筏板基础时,地基梁的计算是按照带翼缘的T形梁计算的,梁翼缘宽度确定的原则是按各房间面积除以周长,将其加到梁一侧,另一侧再由那边相应的房间确定,最后两侧宽度叠加得到梁的总翼缘宽度。 ?板元法计算梁式筏板基础时,地基梁的计算仅按照矩形梁计算,没有按照T形梁计算。 ?梁元法计算筏板时,板仅仅是按四边嵌固的楼盖方式计算它的内力和配筋,不考虑板与梁整体弯曲的作用。 ?板元法计算筏板时,采用有限元的方法对楼板进行内力计算,能够考虑板与梁整体弯曲作用的影响。 13.9.7基础沉降计算时,为什么会出现沉降计算值为0, 这主要是因为基础埋置太深,基底附加应力为0,甚至于负数所致。 13.9.8基床反力系数K值的计算。 ?基床反力系数K值的物理意义:单位面积地表面上引起单位下沉所需施加的力。 ?基床反力系数K值的计算方法: ?静载实验法:(压力-沉降曲线图) 计算公式:K,(P2,P1),(S2,S1) 其中,P2( P1——分别为基底的接触压力和土自重压力, S2、S1——分别为相应于P2、P1的稳定沉降量。 值得注意是:静载试验法计算出来的K值不能直接用于基础设计,必须经太沙基修正后才能使用,主要因为这种方法确定K值时使用的荷载板底面积远远小于实际结构的基础底面积,因此需要对K值进行折减的缘故。 ?经验值法:JCCAD附录二中建议的K值。 13.10结构周期比的计算。 13.10.1结构第一平动振型的选择。 ?根据工程具体情况,确定平动系数所占百分比; ?结构空间振型图中所显示的振动为整体平动; ?该振型所对应的地震剪力值为最大。 13.10.2结构第一扭转振型的选择。 ?根据工程具体情况,确定扭转系数所占百分比; ?结构空间振型图中所显示的振动为整体扭转。 ?将第一扭转振型的所对应的周期值与第一平动振型所对应的周期值相比即得周期比。 13.11为什么SATWE软件在调整0.2Q系数时要默认最大值为2.0,如果想突破0 最大默认值该怎么办, SATWE软件在调整0.2Q系数时将最大值默认为2.0主要是为了避免出现各0 层地震剪力都一样的情况,从而使计算结果失真。 此外,如果不控制最大值,也可能使某些层的构件内力过大而无法设计。 如果设计人员想突破该默认值的限制,可以直接建立0.2Q文件(文件名为0SATINPUT.02Q),程序合自动读取设计人员输入的调整系数。
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