PKPM學習體會

2021-09-01 03:34:07 字數 5288 閱讀 9511

主要的內容:1、pkpm的發展方向

2、空間計算程式部分

一、pkpm的發展方向

pkpm程式的發展方向主要有兩個方面:

●乙個方面就是計算,它的方向就是整合化、通用化。整合化大家都能感覺到,pkpm程式都是以pm程式所建資料為條件,以空間計算為核心,基礎、後期的cad出圖都能採用前面的資料。所有這些都構成了程式整合化的雛形。

程式的通用化主要表現在計算上,pkpm程式的計算程式由以前的平面計算(pk)--三維空間桿件(tat)--空間有限元(satwe)--整體通用有限元程式(pmsap)。能計算的結構型別有磚混、底框、鋼筋混凝土結構、鋼結構等。現在又在開發特種結構的計算程式:

如高壓塔架、巨型油罐等。在pm程式中就可以建立起這些結構的空間模型。當然現在的pkpm系列程式還不能計算。

●pkpm程式發展的第二個方向就是開放計算引數的開關。有很多引數以前都是放在程式的「黑匣子」裡的,設計人員不能干預。程式放開這些引數有兩個原因,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,程式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式的適用範圍、條件和校對結果的合理性、可靠性。如《高層建築混凝土結構技術規程》的5.

1.16條要求「對結構分析軟體的計算結果,應進行分析結果判斷,確認其合理、有效後方可作為工程設計的依據」。

二、空間計算程式部分

1、pkpm幾個空間程式的不同(這是我們這次學習班乙個學員提的問題)

現在,pkpm程式擁有的空間計算程式有三個,即tat、satwe、pmsap

1)、tat--它是乙個空間桿件程式,對柱、牆、梁都是採用桿件模型來模擬的,特殊的就是剪力牆是採用薄壁柱原理來計算的,在它的單元剛度矩陣中多了乙個翹曲的自由度θ',相應的力矩多了雙力矩。因此,在用tat程式計算框剪結構、剪力牆結構等含鋼筋混凝土剪力牆的結構都要對剪力牆的洞口、節點做合理的簡化,有點讓實際工程來適應我們的計算程式的味道。作這種簡化都是因為分析手段的侷限所製(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築結構方案的簡潔、合理有很大的好處。它的樓蓋是作為平面內無限剛、平面外剛度不考慮的假設。在新版的tat程式中,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程式的適用範圍,使得tat程式可以計算空曠、錯層結構。

2)、satwe--空間組合結構有限元程式,與tat的區別在於牆和樓板的模型不同。satwe對剪力牆採用的是在殼元的基礎上凝聚而成的牆元模型。採用牆元模型,在我們的工程建摸中,就不需要象tat程式那樣做那麼多的簡化,只需要按實際情況輸入即可。

對於樓蓋,satwe程式採用多種模式來模擬。有剛性樓板和彈性樓板兩種。satwe程式主要是在這兩個方面與tat程式不同。

3)、pmsap---是乙個結構分析通用程式。當然,它是偏向於建築的,但它是乙個發展方向。現在的比較著名的通用計算程式有:

sap84、sap91、sap2000、ansys、etabs等程式,這些程式各有特長。

2、程式的引數及選擇開關

1)、pmcad中的引數

(1)總資訊:

●結構體系、結構主材:主要是不同的結構體系有不同的調整引數。

●地下室層數:必須準確填寫,主要有幾個原因,風荷載、**作用效應的計算必須要用到這個引數,有了這個引數,地下室以下的風荷載、水平**效應就沒有往下傳,但豎向作用效應還是往下傳遞。地下室側牆的計算也要用到。

底部加強區也要用到這個引數。

●與基礎相連線的下部樓層數: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式都不能傳遞到基礎。

(2)、材料資訊:其他與老的程式一樣填法,就是鋼筋採用了新規範的新符號。

(3)**資訊

●設計**分組:就是老的抗震規範的近震、遠震。按抗震規範的附錄a選擇即可。內江的三縣兩區都是第一組,6度區,設計基本**加速度為0.05g。

●場地類別:程式是「場地土型別」,按《地基基礎規範》的3.0.

3條的4款,應該是「場地類別」。《建築抗震設計規範》的3.3.

2、3.3.3條也是提的「建築場地」,而不是「場地土」。

一般的地質勘察報告要提出此引數的。

●計算震型個數:這個引數需要根據工程的實際情況來選擇。對於一般工程,不少於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。對複雜、多塔、平面不規則的就要多選,一般要求「有效質量係數」大於90%就可以了,證明我們的震型數取夠了。

這個「有效質量係數」最先是美國的wilson教授提出來的,並且將它用於著名的etabs程式。

《高層建築混凝土結構技術規程》的5.1.13-2條要求b級高度的建築和複雜的高層建築「抗震計算時,宜考慮平扭藕連計算結構的扭轉效應,振型數不應小於15,對多塔樓結構的振型數不應少於塔數的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不少於總質量的90%」

● 週期折減係數:這個引數是根據《高層建築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

剪力牆:0.9~1.0

(4)風荷載:

修正後基本風壓:根據《建築結構荷載規範》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,並應由有關的結構設計規範具體規定。按《高層建築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築,其基本風壓應按100年重現期的風壓值採用。按規範的解釋,房屋高度大於60m的都是對風荷載比較敏感的高層建築。

2)、tat的引數及開關

(1)、用tat程式計算建模應注意的幾點:

●剪力牆必須要有洞口,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,程式無法對構件進行計算。這是tat程式對薄壁柱數學模型模擬的要求。

●剪力牆內的洞口要求要上下對齊,且要有規律性。如果不這樣,那麼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)、引數:在pm引數中說過的就不在說了。

●柱的計算長度:程式中增加了乙個選項「柱長度係數按混凝土土規範的7.3.

11-3計算。以前老程式是按表7.3.

11-1和表7.3.11-2採用的。

7.3.11-3條是新規範新增的。

「當水平荷載產生的彎矩設計值佔總彎矩設計值的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後的總彎矩應是:

m=mh ηs*mv(1-1)

式中ηs為反映二階效應增大mh幅度的彎矩增大係數。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,那麼必然有:

ηs>η

與ηs相應的lo也就必然比與η相應的lo取得大一點。

對於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)按規範表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範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,採用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,對於mv/mh<1/3或樑注線剛度相差較大的情況下,採用7.2.11-2條計算的lo對計算結果就很大的影響了,而且是偏於不安全的,所以在這種情況下就要求採用7.

2.11-3計算。建議都採用7.

2.11-3計算。

本來規範採用η——lo法就是不盡和理的,因此規範就在7.3.12條要求採用剛度折減法,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程式中還沒有得到實現。

●豎向力計算資訊:程式有四個選擇

-----不計算豎向力:它的作用主要用於對水平荷載效應的觀察和對比等。

-----一次性載入計算:主要用於多層結構,而且多層結構最好採用這種載入計算法。因為施工的層層找平對多層結構的豎向變位影響很小,所以不要採用模擬施工方法計算。

-----模擬施工方法1載入:就是按一般的模擬施工方法載入,對高層結構,一般都採用這種方法計算。但是對於「框剪結構」,採用這種方法計算在導給基礎的內力中剪力牆下的內力特別大,使得其下面的基礎難於設計。

於是就有了下一種豎向荷載載入法。

------模擬施工方法2載入:這是在「模擬施工方法1」的基礎上將豎向構件(柱、牆)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載入的情況下進行計算。採用這種方法計算出的傳給基礎的力比較均勻合理,可以避免牆的軸力遠遠大於柱的軸力的不和理情況。

由於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。

但是我認為這種方法人為的擴大了豎向構件與水平構件的線剛度比,所以它的計算方式值得**。

所以,專家建議:在進行上部結構計算時採用「模擬施工方法1」;在基礎計算是,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。

●是否考慮p-△效應:選擇否,就按規範的7.3.11條計算柱的計算長度係數,如果選擇「是」,則柱的計算長度係數為1,再按程式的計算方法來計算p-△效應。

●是否考慮梁柱重疊的影響:

---不考慮:對於普通的多層框架,一般都採用這種選擇。

---考慮樑端彎矩折減:

m邊=m中-min(0.38*m中,b*v中/3)

---考慮梁兩端剛域的影響:

扣除梁兩端剛域後的梁計算長度為:

lo=l-(dbi dbj)

但計算荷載還是按節點間梁長來計算的。

●水平力與整體座標的夾角:

---主要用於有斜向抗水平力結構榀時填寫,在0~90之間。改寫後,風荷載要變化,主要是受風面積變化、風荷載作用的座標變化;抗側力結構榀的剛度變化引起**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:

---根據程式編制專家的解釋,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,完全取決於工程師的經驗。

●是否考慮扭轉藕連:《高層建築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**作用下的扭轉影響;其他情況,應計算單向水平**作用下的扭轉影響;」《建築抗震設計規範》的5.1.1-3條,也與高規有相同的規定。

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