pkpm心得

PKPM结构设计使用心得

中国结构师考试网添加日期:2007-8-3 1:27:40网络课堂免费试听

1.在PM中如果有定义错层梁的话,如果错层高差太大,会导致TAT检查出现“有多余节点,必须删除”的错误。(若PM中定义错层梁,错层高差不能太大)

2.如果斜杆高度大于层高,可能会导致TAT数据检查出现“有水平支撑,无法计算”的错误。(斜杆高度不能大于层高)

3.如果定义的工作目录名太长,可能会导致一系列问题,例如:.T文件无法转换为.dwg文件。(工作目录名不能太长)

4.PKPM生成的.dwg文件字体是两边对齐,在\PKPM的安装目录\cfg\中有ET.lsp程序,可以在AUTOCAD中调用,将文字改为左对齐、右对齐,居中等格式。

5.在PKPM系统中,输入楼板厚度的唯一作用是计算楼板配筋,别无他用。对于TAT或SATWE,因为已经假设了楼板在平面内无限刚,平面外刚度为零,楼板厚度对于刚度计算不起作用。所以大家使用TAT或SATWE时,应考虑该假定的合理性。

6.在PKPM.ini文件中定义了斜杆竖向约束作用,如果斜杆变形或应力较大,大家应慎重取值考虑。

7.关于错层,PKPM中,如果楼板相错500以上,一般要按错层考虑。错层时,应在PM中按两个标准层进行输入,TAT和SATWE会自动形成错层数据。如果按一层输入并考虑错层影响,应该在TAT或SATWE中,定义弹性节点等措施。

8.关于节点太近,如果在PKPM输入时,不进行轴线简化,在节点较多较密的情况下,程序会提示节点太密(小于150)。此时应进行轴线简化调整,使上下节点尽量对齐。哪怕相近节点不在同一层,也会对后面的计算产生影响。(节点不能太密[小于150] ,应进行轴线简化调整)

9.关于斜梁、斜杆及斜柱,PKPM中,斜柱、支撑均按斜杆考虑,斜梁和普通梁一样,承受弯矩而无剪力。

10、特殊梁、柱、支撑定义,采用异或方式,即原有属性再次定义则取消原属性。举例:一下端铰接支撑要想定义为两端铰接,应该先再次定义下端铰接,此时上下端均为刚接,然后定义两端铰接。

11.TAT输出的构件内力正负号说明:

TAT输出的构件内力,其正向的取值一般是遵循右手螺旋法则,但为了读取、识别的方便和需要,TAT在输出的内力作了如下处理:

(1)梁的右端弯矩加负号,则在识别梁正负弯矩时,上表面受拉为负弯矩、下表面受拉为正弯矩;

(2)柱、墙肢、支撑的下端轴力加负号,则在识别它们的正负轴力时,受拉为正轴力、受压为负轴力;

(3)柱、墙肢、支撑的上端弯矩加负号,则在识别它们的正负弯矩时,右边或上边受拉正弯矩、左边或下边受拉为负弯矩。?????

使用pkpm之前,应该对结构体系进行合理的简化,并非向建科院的人说得那样,完全按照实际情况输入,例如:目前坡屋面做的较多,斜梁如何输入这个问题就摆在面前,我的作法很简单,按照直梁输入。

在PKPM中主梁与次梁的区别

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-------------次梁在PMCAD主菜单1和主菜单2

不同输入方法的比较分析

次梁可在PMCAD主菜单1中和其它主梁一起输入,程序上称为“按主梁输入的次梁”,也可在PMCAD主菜2的“次梁布置”菜单中输入,此时不论在矩形或非矩形房间内均可输入次梁,但只能以房间为单元输入,输入方式不如在PMCAD主菜单1中方便。

次梁在主菜单1输入时,梁的相交处会形成大量无柱联接节点,节点又把一跨梁分成一段段的小梁,因此整个平面的梁根数和节点数会增加很多。因为划分房间单元是按梁进行的,因此整个平面的房间碎小,数量众多。次梁在主菜单2输入时,次梁端点不形成节点,不切分主梁,次梁的单元是房间两支承点之间的梁段,次梁与次梁之间也不形成节点,这时可避免形成过多的无柱节点,整个平面的主梁根数和节点数大大减少,房间数量也大大减少。因此,当工程规模较大而节点,杆件或房间数量可能超出程序允许范围时,把次梁放在主菜2输入可有效地、大幅度减少节点、杆件和房间的数量。

在主菜单1中输入次梁(简称当主梁输)和在主菜单2中输入的次梁(简称当次梁输)在程序处理上有很多不同点,计算和绘图结果也会不同。

1、导荷方式

作用于楼板上的恒活荷是以房间为单元传导的,次梁当主梁输时,楼板荷载直接传导到同边的梁上。当次梁输时,该房间楼板荷载被次梁分隔成若干板块,楼板荷载先传导到次梁上,该房间上次梁如有互相交叉,再对次梁作交叉梁系分析(交叉梁系仅限于本房间范围),程序假定次梁简支于房间周边,最后得出每次梁的支座反力,房间周边梁将得到由次梁围成板块传来的线荷载和次梁集中力。

两种导荷方式的结构总荷载应相同,但平面局部会有差异。

2、结构计算模式

在PM主菜单1中输的次梁将由SATWE、TAT进行空间整体计算,次梁和主梁一起完成各层平面的交叉梁系计算分析,其它要特征是次梁交在主梁的支座是弹性支座,有竖向位移。有时,主梁和次梁之间是互为支座的关系。

在PM主菜单2输入的次梁按连续梁的二维计算模式计算。计算时,次梁铰接于主梁支座,其端跨一定铰支,中间跨连续。其各支座均无竖向位移。

3、梁的交点的连接

按主梁输的次梁与主梁为刚接连接,之间不仅传递竖向力,还传递弯矩和扭矩。特别是端跨处的次梁和主梁间这种固端连接的影响更大。当然用户可对这种程序隐含的连接方式人工干预指定为铰接端。

PM主菜2输的次梁和主梁的连接方式是铰接于主梁支座,其节点只传递竖向力,不传递弯矩和扭矩。对于其端跨计算支座弯距一定为0。

4、梁支座负弯矩调幅

在SATWE、TAT计算时对PM主菜单1中输的次梁均隐含设定为“不调幅梁”,此时用户指定的梁支座弯矩调整系数仅对主梁起作用,对不调幅梁不起作用。如需对该梁调幅,则用户需在“特殊梁柱定义”菜单中将其改为“调幅梁”。

在PM主菜单2输入的次梁按连续梁计算,均可读取用户设定的调幅系数进行调幅。

5、绘梁施工图前对梁的相交支座的支座修改

次梁按主梁输入时:

在PM主菜单1当作主梁输入的次梁,经过三维程序计算后,程序不一定认定他是次梁。 此时程序判定次梁的过程是:

对每个无柱节点需要判断为“支座”(用三角形表示)或“连通”(用园圈表示),该节点处于负弯矩区的为支座,为正弯矩区的为连通。

支座时,梁本身应为次梁,支座梁则为主梁。

连通时,连通节点两端的两跨梁将合并为一跨,成为主梁,节点上的另一方向梁成为次梁。

支座时,施工图上的梁下部钢筋在支座锚固长度仅为15倍钢筋直径。因处于负弯矩区而按非受拉锚固设计。连通时,该节点两端的梁下钢筋必然在节点下连通,程序不会出现锚入支座节点,因为处于受拉区。

对处于端跨的次梁(支承在梁支座上),程序需将其判断为“悬挑梁”或是“端支承梁”。 当端跨梁下无正弯矩,全跨均作用负弯矩时,程序判定该端跨为挑梁,在该跨端部用园圈表示。反之,程序认定该跨为端支承梁,在该跨端部用三角支座表示。

对如上程序自动判定的支座状况,一般人工应做干预修改。在中间跨,把支座改为连通将合并梁跨,施工图设计偏于安全。一般不应将连通改为支座。对于交叉梁系,更应注意把有些支座改为连通,才能得到符合实际的施工图设计。

次梁按次梁输入时:

对于在PM主菜单2输入的次梁,其跨度、跨数都已确定,与在PM主菜单1输入的主梁相交处,其本身是次梁的性质不能修改,其支座处的梁肯定当作主梁处理,也就是说,对这种次梁,一般没有修改支座的问题。

6、三维空间程序的活荷载不利布置计算

按主梁方式输入的次梁,将在层平面上形成大量的房间。SATWE、TAT的活荷不利布置计算是按每个房间逐个布置活载的过程,这时可能造成活荷不利 计算过于繁琐费时。按次梁方式输入的次梁,层平面上形成的房间均为不考虑次梁划分的大房间,其活荷不利布置计算更快捷。

7、楼板配筋

由于板底钢筋的配置是以房间为单元进行的,按主梁方式输入次梁的房间可能过多过密,此

时作楼板配筋施工图时,一般不应采用“逐间布筋”或“自动布筋”的方式,因为这种方式的板底钢筋是细碎的小段筋。一般应采用“通长配筋”菜单将板底钢筋按不同范围拉通配置。 砌体结构设计应注意的问题

1. 砌体结构应注明施工质量控制等级。

2. 多层砌体结构,在抗震设防地区,楼板面有高差时,其高差不应超过一个梁高(当错层楼盖高差不大于1/4层高且不大于700mm),超过时,应将错层当两个楼层计入房屋的总层数中。 当错层楼盖高差不大于1/4层高且不大于700mm,错层交界的墙体,除两侧楼盖处圈梁照常设置外,还应沿墙长每隔不大于2m增设一根墙中构造柱。

3. 在抗震设防区,多层砌体房屋墙上不应设转角窗。(对于剪力墙结构,b级高度的高层建筑不应在角部剪力墙上开设转角窗。抗震设计时,8度及8度以上设防区的高层建筑不宜在角部剪力墙上开设转角窗;必须设置时,应进行专门研究,并采取措施。见《全国民用建筑工程设计技术措施-结构》p220)

4. 底框(底部框架-抗震墙房屋)设计中要特别注意:a.上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐;b. 底框房屋的框架和抗震墙的抗震等级,6、7度可分别按三、二级采用。

5. 托墙梁侧向腰筋不满足 《建筑抗震设计规范》gb50011-2001 7.5.4(3)条。即:沿梁高应设腰筋,数量不应少于2ф14,间距不应大于200mm。

6. 对小墙垛的强度和梁端支承处砌体的局压的计算重视不够。

7. 阳台挑梁有时与墙中的烟道矛盾。

8. 顶层挑梁有时为两层板荷载,不能选用标准层的挑梁。

9. 挑梁外露部分与墙内部分标高不同时应注意梁在折角处的宽度及钢筋的锚固。

10. 构造柱设计不符合《建筑抗震设计规范》的要求,较大洞口(内纵墙、横墙>=2m,外纵墙>=2.4m)两侧应设构造柱,特别要注意:(《建筑抗震设计规范》gb500011?2001第7.3.2.5条)房屋高度和层数接近限值时,纵、横墙内构造柱尚应符合下列要求:a.横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍;下部1/3楼层的构造柱间距适当减小。b.当外纵墙开间大于3.9m时,应另设加强措施。内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。(规范地7.3.2.5的“接近”是指达到《抗规》第7.1.2条表中限制的层数或差一层。)

11. 砌体房屋伸缩缝的间距超过《砌体结构设计规范》(gb50003?2001)的规定要求(特别还应注意蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖和混凝土砌块房屋应按表中数值乘以0.8的系数),且未采取有效措施。《砌体结构设计规范》第6.3.1-6.3.9条有许多防止或减轻墙体开裂的措施。

12. 多层砌体住宅应设置不少于三道承重纵墙,每道纵墙还应沿各自轴线对齐、贯通。同一轴线上的窗间墙宜等宽,且房屋的局部尺寸宜满足《建筑抗震设计规范》(gb 50011?2001)第7.1.6条的要求。

13. 在冻胀地区,地面以下或防潮层以下的砌体,不宜采用多孔砖,如采用时,其孔洞应用水泥砂浆灌实。当采用混凝土砌块砌体时,其孔洞应采用强度等级不低于cb20的混凝土灌实。(《砌体结构设计规范》第6.2.2条 强条)。

14. 砌体结构挑梁埋入砌体的长度不满足规范要求。《砌体结构设计规范》gb50003?2001,既挑梁埋入砌体长度l1与挑出长度l之比宜大于1.2,当挑梁上无砌体时,l1/l之比宜大于2。

15. 圈梁兼过梁时,过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。(《砌体结构设计规范》gb50003?2001第7.1.5.4条。)

16. 采用已禁用的实心粘土砖。

17. 楼板计算时,砖混结构房间外墙(包括楼梯间墙)按固接计算不对,此处楼板边支座应按铰接计算。

18. 砌体结构的大梁,应根据《砌体结构设计规范》gb50003?2001第6.2.5条设计。既:

当梁跨度大于或等于下列数值时,其支承处宜加设壁柱,或采用其他加强措施。 对240mm厚的砖墙为6m,对180mm厚的砖墙为4.8m;

对砌块、料石墙为4.8m。

19. 外凸窗台板抗倾覆不够问题:

20. 突出屋面的屋顶房间何时可按突出屋面的屋顶计算而不算做一层。

一般认为当出屋面的屋顶房间面积小于楼层总面积的30%时,该部分可按突出屋面的屋顶间计算而不算做一层。

21. 多层砌体房屋不应采用砌体墙与现浇钢筋混凝土墙混合承重,如采用这种做法,属于超规。

22. 若多层砌体房屋的层数低于《建筑抗震设计规范》gb 50011?2001表7.3.1的最低层数,如6度区层数为三层及以下的房屋,对于构造柱的设置规范不做要求。此时是否设置构造柱可由设计人员根据实际情况掌握。

23. 坡地上多层砌体房屋的层数和总高度计算有何要求?

高度、层数也应从低处算起

 

第二篇:pkpm结构心得

Pkpm结构设计心得

1. 彻底了解在PKPM中主梁与次梁的区别 -------------次梁在PMCAD主菜单1和主菜单2

不同输入方法的比较分析

次梁可在PMCAD主菜单1中和其它主梁一起输入,程序上称为“按主梁输入的次梁”,也可在PMCAD主菜2的“次梁布置”菜单中输入,此时不论在矩形或非矩形房间内均可输入次梁,但只能以房间为单元输入,输入方式不如在PMCAD主菜单1中方便。 次梁在主菜单1输入时,梁的相交处会形成大量无柱联接节点,节点又把一跨梁分成一段段的小梁,因此整个平面的梁根数和节点数会增加很多。因为划分房间单元是按梁进行的,因此整个平面的房间碎小,数量众多。次梁在主菜单2输入时,次梁端点不形成节点,不切分主梁,次梁的单元是房间两支承点之间的梁段,次梁与次梁之间也不形成节点,这时可避免形成过多的无柱节点,整个平面的主梁根数和节点数大大减少,房间数量也大大减少。因此,当工程规模较大而节点,杆件或房间数量可能超出程序允许范围时,把次梁放在主菜2输入可有效地、大幅度减少节点、杆件和房间的数量。 在主菜单1中输入次梁(简称当主梁输)和在主菜单2中输入的次梁(简称当次梁输)在程序处理上有很多不同点,计算和绘图结果也会不同。

1、导荷方式

作用于楼板上的恒活荷是以房间为单元传导的,次梁当主梁输时,楼板荷载直接传导到同边的梁上。当次梁输时,该房间楼板荷载被次梁分隔成若干板块,楼板荷载先传导到次梁上,该房间上次梁如有互相交叉,再对次梁作交叉梁系分析(交叉梁系仅限于本房间范围),程序假定次梁简支于房间周边,最后得出每次梁的支座反力,房间周边梁将得到由次梁围成板块传来的线荷载和次梁集中力。

两种导荷方式的结构总荷载应相同,但平面局部会有差异。

2、结构计算模式

在PM主菜单1中输的次梁将由SATWE、TAT进行空间整体计算,次梁和主梁一起完成各层平面的交叉梁系计算分析,其它要特征是次梁交在主梁的支座是弹性支座,有竖向位移。有时,主梁和次梁之间是互为支座的关系。

在PM主菜单2输入的次梁按连续梁的二维计算模式计算。计算时,次梁铰接于主梁支座,其端跨一定铰支,中间跨连续。其各支座均无竖向位移。

3、梁的交点的连接

按主梁输的次梁与主梁为刚接连接,之间不仅传递竖向力,还传递弯矩和扭矩。特别是端跨处的次梁和主梁间这种固端连接的影响更大。当然用户可对这种程序隐含的连接方式人工干预指定为铰接端。

PM主菜2输的次梁和主梁的连接方式是铰接于主梁支座,其节点只传递竖向力,不传递弯矩和扭矩。对于其端跨计算支座弯距一定为0。

4、梁支座负弯矩调幅

在SATWE、TAT计算时对PM主菜单1中输的次梁均隐含设定为“不调幅梁”,此时用户指定的梁支座弯矩调整系数仅对主梁起作用,对不调幅梁不起作用。如需对该梁调幅,则用户需在“特殊梁柱定义”菜单中将其改为“调幅梁”。

在PM主菜单2输入的次梁按连续梁计算,均可读取用户设定的调幅系数进行调幅。

5、绘梁施工图前对梁的相交支座的支座修改

次梁按主梁输入时:

在PM主菜单1当作主梁输入的次梁,经过三维程序计算后,程序不一定认定他是次梁。 此时程序判定次梁的过程是:

对每个无柱节点需要判断为“支座”(用三角形表示)或“连通”(用园圈表示),该节点处于负弯矩区的为支座,为正弯矩区的为连通。

支座时,梁本身应为次梁,支座梁则为主梁。

连通时,连通节点两端的两跨梁将合并为一跨,成为主梁,节点上的另一方向梁成为次梁。

支座时,施工图上的梁下部钢筋在支座锚固长度仅为15倍钢筋直径。因处于负弯矩区而按非受拉锚固设计。连通时,该节点两端的梁下钢筋必然在节点下连通,程序不会出现锚入支座节点,因为处于受拉区。

对处于端跨的次梁(支承在梁支座上),程序需将其判断为“悬挑梁”或是“端支承梁”。 当端跨梁下无正弯矩,全跨均作用负弯矩时,程序判定该端跨为挑梁,在该跨端部用园圈表示。反之,程序认定该跨为端支承梁,在该跨端部用三角支座表示。

对如上程序自动判定的支座状况,一般人工应做干预修改。在中间跨,把支座改为连通将合并梁跨,施工图设计偏于安全。一般不应将连通改为支座。对于交叉梁系,更应注意把有些支座改为连通,才能得到符合实际的施工图设计。

次梁按次梁输入时:

对于在PM主菜单2输入的次梁,其跨度、跨数都已确定,与在PM主菜单1输入的主梁相交处,其本身是次梁的性质不能修改,其支座处的梁肯定当作主梁处理,也就是说,对这种次梁,一般没有修改支座的问题。

6、三维空间程序的活荷载不利布置计算

按主梁方式输入的次梁,将在层平面上形成大量的房间。SATWE、TAT的活荷不利布置计算是按每个房间逐个布置活载的过程,这时可能造成活荷不利 计算过于繁琐费时。按次梁方式输入的次梁,层平面上形成的房间均为不考虑次梁划分的大房间,其活荷不利布置计算更快捷。

7、楼板配筋

由于板底钢筋的配置是以房间为单元进行的,按主梁方式输入次梁的房间可能过多过密,此时作楼板配筋施工图时,一般不应采用“逐间布筋”或“自动布筋”的方式,因为这种方式的板底钢筋是细碎的小段筋。一般应采用“通长配筋”菜单将板底钢筋按不同范围拉通配置。

2. PKPM结构设计使用心得

****以下为本人集多年PKPM使用心得所写,可能有不对之处,敬请原谅!如果你愿意把你的一些心得与大家共享,请告诉我。 要想PKPM没有错误,很难,最好的办法就是别用她。如果做结构设计,不太可能不用PKPM,所以,最好不做这行,做“三陪”比这行轻松。

1.在PM中如果有定义错层梁的话,如果错层高差太大,会导致TAT检查出现“有多余节点,必须删除”的错误。(若PM中定义错层梁,错层高差不能太大)

2.如果斜杆高度大于层高,可能会导致TAT数据检查出现“有水平支撑,无法计算”的错误。(斜杆高度不能大于层高)

3.如果定义的工作目录名太长,可能会导致一系列问题,例如:.T文件无法转换为.dwg文件。(工作目录名不能太长)

4.PKPM生成的.dwg文件字体是两边对齐,在\PKPM的安装目录\cfg\中有ET.lsp程序,

可以在AUTOCAD中调用,将文字改为左对齐、右对齐,居中等格式。

5.在PKPM系统中,输入楼板厚度的唯一作用是计算楼板配筋,别无他用。对于TAT或SATWE,因为已经假设了楼板在平面内无限刚,平面外刚度为零,楼板厚度对于刚度计算不起作用。所以大家使用TAT或SATWE时,应考虑该假定的合理性。

6.在PKPM.ini文件中定义了斜杆竖向约束作用,如果斜杆变形或应力较大,大家应慎重取值考虑。

7.关于错层,PKPM中,如果楼板相错500以上,一般要按错层考虑。错层时,应在PM中按两个标准层进行输入,TAT和SATWE会自动形成错层数据。如果按一层输入并考虑错层影响,应该在TAT或SATWE中,定义弹性节点等措施。

8.关于节点太近,如果在PKPM输入时,不进行轴线简化,在节点较多较密的情况下,程序会提示节点太密(小于150)。此时应进行轴线简化调整,使上下节点尽量对齐。哪怕相近节点不在同一层,也会对后面的计算产生影响。(节点不能太密[小于150] ,应进行轴线简化调整)

9.关于斜梁、斜杆及斜柱,PKPM中,斜柱、支撑均按斜杆考虑,斜梁和普通梁一样,承受弯矩而无剪力。

10、特殊梁、柱、支撑定义,采用异或方式,即原有属性再次定义则取消原属性。举例:一下端铰接支撑要想定义为两端铰接,应该先再次定义下端铰接,此时上下端均为刚接,然后定义两端铰接。

11.TAT输出的构件内力正负号说明:

TAT输出的构件内力,其正向的取值一般是遵循右手螺旋法则,但为了读取、识别的方便和需要,TAT在输出的内力作了如下处理:

(1)梁的右端弯矩加负号,则在识别梁正负弯矩时,上表面受拉为负弯矩、下表面受拉为正弯矩;

(2)柱、墙肢、支撑的下端轴力加负号,则在识别它们的正负轴力时,受拉为正轴力、受压为负轴力;

(3)柱、墙肢、支撑的上端弯矩加负号,则在识别它们的正负弯矩时,右边或上边受拉正弯矩、左边或下边受拉为负弯矩。?????

*****非常不错,使用pkpm之前,应该对结构体系进行合理的简化,并非向建科院的人说得那样,完全按照实际情况输入,例如:目前坡屋面做的较多,斜梁如何输入这个问题就摆在面前,我的作法很简单,按照直梁输入。这一点我在3月24号上海pkpm研讨班上同建科院的人讨论过,他们也同意我得看法。程序毕竟是程序,并不是万能的,我们是用软件,而不是让软件牵着我们走,看法粗浅,大家一起探讨,共同提高

3. PKPM程序学习的一些体会

学习时间:2003.2.25~2003.2.27

主要的内容:

1、PKPM的发展方向

2、空间计算程序部分

一、PKPM的发展方向

PKPM程序的发展方向主要有两个方面:

●一个方面就是计算,它的方向就是集成化、通用化。集成化大家都能感觉到,PKPM程序都是以PM程序所建数据为条件,以空间计算为核心,基础、后期的CAD出图都能采用前面的数据。所有这些都构成了程序集成化的雏形。程序的通用化主要表现在计算上,PKPM程序的计算程序由以前的平面计算(PK)---->三维空间杆件(TAT)---->

空间有限元(SATWE)---->整体通用有限元程序(PMSAP)。能计算的结构类型有砖混、底框、钢筋混凝土结构、钢结构等。现在又在开发特种结构的计算程序:如高压塔架、巨型油罐等。在PM程序中就可以建立起这些结构的空间模型。当然现在的PKPM系列程序还不能计算。

●第二个方向就是开放计算参数的开关。有很多参数以前都是放在程序的“黑匣子”里的,设计人员不能干预。程序放开这些参数有两个原因,首先就是要让设计人员真正的掌握工程的设计过程,能够尽可能的控制设计过程。其次就是要把一些关键的责任交由设计人员来负,程序只能起到设计工具的作用,不能代替设计。所以就需要我们的结构设计人员充分的理解程序的适用范围、条件和校对结果的合理性、可靠性。如《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.16条要求“对结构分析软件的计算结果,应进行分析结果判断,确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据”。

二、空间计算程序部分

1、PKPM几个空间程序的不同(这是我们这次学习班一个学员提的问题)

现在,PKPM程序拥有的空间计算程序有三个,即TAT、SATWE、PMSAP

1)、TAT--它是一个空间杆件程序,对柱、墙、梁都是采用杆件模型来模拟的,特殊的就是剪力墙是采用薄壁柱原理来计算的,在它的单元刚度矩阵中多了一个翘曲自由度θ’,相应的力矩多了双力矩。因此,在用TAT程序计算框剪结构、剪力墙结构等含钢筋混凝土剪力墙的结构都要对剪力墙的洞口、节点做合理的简化,有点让实际工程来适应我们的计算程序的味道。作这种简化都是因为分析手段的局限所制(资料书的P129)。当然,在作结构方案时,对结构作这样的调整对建筑结构方案的简洁、合理有很大的好处。它的楼盖是作为平面内无限刚、平面外刚度为零的假设。在新版的TAT程序中,允许增设弹性节点,这种弹性节点允许在楼层平面内有相对位移,且能承担相应的水平力。增加了这种弹性节点来加大TAT程序的适用范围,使得TAT程序可以计算空旷、错层结构。

2)、SATWE--空间组合结构有限元程序,与TAT的区别在于墙和楼板的模型不同。SATWE对剪力墙采用的是在壳元的基础上凝聚而成的墙元模型。采用墙元模型,在我们的工程建摸中,就不需要象TAT程序那样做那么多的简化,只需要按实际情况输入即可。对于楼盖,SATWE程序采用多种模式来模拟。有刚性楼板和弹性楼板两种。SATWE程序主要是在这两个方面与TAT程序不同。

3)、PMSAP---是一个结构分析通用程序。当然,它是偏向于建筑的,但它是一个发展方向。现在的比较著名的通用计算程序有:SAP84、SAP91、SAP2000、ANSYS、ETABS等程序,这些程序各有特长。

2、程序的参数及选择开关

1)、PMCAD中的参数

(1)总信息:

●结构体系、结构主材:主要是不同的结构体系有不同的调整参数。

●地下室层数:必须准确填写,主要有几个原因,风荷载、地震作用效应的计算必须要用到这个参数,有了这个参数,地下室以下的风荷载、水平地震效应就没有往下传,但竖向作用效应还是往下传递。地下室侧墙的计算也要用到。底部加强区也要用到这个参数。

●与基础相连接的下部楼层数:要说明的是除了PM荷载和最下层的荷载能传递到基础外,其他嵌固层的基脚内力现在的程序都不能传递到基础。????????

(2)、材料信息:其他与老的程序一样填法,就是钢筋采用了新规范的新符号。

(3)地震信息

●设计地震分组:就是老的抗震规范的近震、远震。按抗震规范的附录A选择即可。内

江的三县两区都是第一组,6度区,设计基本地震加速度为0.05g。

●场地类别:程序是“场地土类型”,按《地基基础规范》的3.0.3条的4款,应该是“场地类别”。《建筑抗震设计规范》的3.3.2、3.3.3条也是提的“建筑场地”,而不是“场地土”。一般的地质勘察报告要提出此参数的。

●计算震型个数:这个参数需要根据工程的实际情况来选择。对于一般工程,不少于9个。但如果是2层的结构,最多也就是6个,因为每层只有三个自由度,两层就是6个。对复杂、多塔、平面不规则的就要多选,一般要求“有效质量系数”大于90%就可以了,证明我们的震型数取够了。

这个“有效质量系数”最先是美国的WILSON教授提出来的,并且将它用于著名的ETABS程序。

《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.13-2条要求B级高度的建筑和复杂的高层建筑“抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不应小于15,对多塔楼结构的振型数不应少于塔数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不少于总质量的90%” ● 周期折减系数:这个参数是根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.16条(强条)要求,按3.3.17条进行折减的。 框架:0.6~0.7

框剪:0.7~0.8

剪力墙:0.9~1.0

(4)风荷载:

修正后基本风压:根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条,对与高层、高耸以及对风荷载比较敏感的其他结构,基本风压应适当提高,并应由有关的结构设计规范具体规定。按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.2.2条,对与特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100年重现期的风压值采用。按规范的解释,房屋高度大于60m的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。

2)、TAT的参数及开关

(1)、用TAT程序计算建模应注意的几点:

●剪力墙必须要有洞口,不能形成封闭“口”字形。这样在构件截面上的剪力流才有进口和出口,否则,程序无法对构件进行计算。这是TAT程序对薄壁柱数学模型模拟的要求。

●剪力墙内的洞口要求要上下对齐,且要有规律性。如果不这样,那么内力的传递将通过节点间刚域来传递,这与实际有时很大差别,引起很大的计算误差。且洞口布置不规律,计算结果具有很大的突变性。

续<3.PKPM程序学习的一些体会>

(2)、参数:在PM参数中说过的就不在说了。

●柱的计算长度:程序中增加了一个选项“柱长度系数按混凝土土规范的7.3.11-3计算。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条是新规范新增的。“当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时,框架柱的计算长度 lo 可按公式7.3.11-1和公式7.3.11-2计算结果的较小者取值。

这是因为近年来对框架结构二阶效应的研究表明,竖向荷载在有侧移的框架中引起的P-△效应只增大有水平荷载在柱端截面中引起的弯矩 Mh,而原则上不增大由竖向荷载引起的弯矩 Mv。因此,框架柱柱端考虑二阶效应后的总弯矩应是:

M=Mh+ηs*Mv(1-1)

式中ηs为反映二阶效应增大Mh幅度的弯矩增大系数。但在传统的η——lo法中,是用η同时增大Mv和Mh的,即:

M=η(Mh+Mv)(1-2)

因此,如果要使所求的总弯矩相等,那么必然有:

ηs>η

与ηs相应的lo也就必然比与η相应的lo取得大一点。

对于一般工程中的多层框架结构,(在 Mv/Mh为常见比例,即>1/3,框架节点的柱梁线刚度的比例也为常见值时)按规范表7.3.11-2的lo计算出的η再按1-2公式计算出的弯矩和按规范7.2.11-3条计算出的lo在按公式1-1算出的弯矩,两者差异不大。所以在一般多层框架,没有特殊的水平荷载和特殊的框架节点情况下,采用7.2.11-2和7.2.11-3计算的lo对计算结果没有大的影响。

但是,对于Mv/Mh<1/3或梁注线刚度相差较大的情况下,采用7.2.11-2条计算的lo对计算结果就很大的影响了,而且是偏于不安全的,所以在这种情况下就要求采用7.2.11-3计算。建议都采用7.2.11-3计算。

本来规范采用η——lo法就是不尽和理的,因此规范就在7.3.12条要求采用刚度折减法,这种方法也是国外通行的考虑二阶效应的计算方法,且也是准确的较为合理的计算方法,但遗憾的是这种方法在PKPM程序中还没有得到实现。

●竖向力计算信息:程序有四个选择

-----不计算竖向力:它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和对比等。

-----&#61676;&#61676;&#61676;&#61676;&#61676;一次性加载计算:主要用于多层结构,而且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。

-----模拟施工方法1加载:就是按一般的模拟施工方法加载,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。

------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,可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。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。

但是我认为这种方法人为的扩大了竖向构件与水平构件的线刚度比,所以它的计算方式值得探讨。

所以,专家建议:在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”;在基础计算时,用“模拟施工方法2”的计算结果。这样得出的基础结果比较合理。(高层建筑)

●&#61676;&#61676;&#61676;&#61676;&#61676;是否考虑P-△效应:选择否,就按规范的

7.3.11条计算柱的计算长度系数,如果选择“是”,则柱的计算长度系数为1,再按程序的计算方法来计算P-△效应。

●是否考虑梁柱重叠的影响:

---&#61676;&#61676;&#61676;&#61676;&#61676;不考虑:对于普通的多层框架,一般都采用这种选择。

---考虑梁端弯矩折减:

M边=M中-Min(0.38*M中,B*V中/3)

---考虑梁端刚域的影响:

扣除梁梁端刚域后的梁计算长度为:

Lo=L-(Dbi+Dbj)

但计算荷载还是按节点间梁长来计算的。

●水平力与整体坐标的夹角:????????????

--- 主要用于有斜向抗水平力结构榀时填写,在0~90之间。改写后,风荷载要变化,主要是受风面积变化、风荷载作用的坐标变化;抗侧力结构榀的刚度变化引起地震力的变化,所以要重新进行数检。

●回填土对地下室的相对刚度:

--- 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。????????????????????????????

●是否考虑扭转藕连:

《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.2-2条,“质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用下的扭转影响;”《建筑抗震设计规范》的5.1.1-3条,也与高规有相同的规定。

●地震设防烈度、设计地震分组、结构的抗震等级:

按结构的实际填入即可。

●竖向地震作用系数:程序取的是规范的计算值。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.14条,这个数值的来源有:

Fevk=avmaxGeq

Geq=0.75Ge

avmax=0.6amax

所以有:

Fevk=0.75*0.6amax*Ge

由于高规的3.3.14-3要求“宜乘以增大系数1.5”。

所以最后

Fevk=1.5*0.75*0.65amax*Ge

=0.73125amax*Ge

填入的就是“0.73125amax”,也是程序给出的隐含值。

●楼层最小地震剪力系数:

参见《高层建筑混凝土结构技术规程》的表3.3.13;地震规范的表5.2.5同。程序对算出的“楼层最小地震剪力系数”如果不满足规范的要求,将给出是否调整地震剪力的选择。根据规范组的解释,如果不满足,就应调整结构方案,直到达到规范的值为止,而不能简单的调大地震力。

●双向水平地震作用扭转效应选择:如果选择,地震力将增大很多,所以在选用的时候要慎重。

●5%的偶然偏心:这是《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求,3.3.3条要求:“计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响”。计算双向地震作用时,可不考虑质量偶然偏心的影响。

●结构的阻尼比:按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.8条“除专门规定外,钢筋混凝土高层建筑结构的阻尼比应取0.05”程序提供的参考值:钢结构:0.02;混合结构:0.03。这个阻尼值不但用于地震作用计算,也要用于风荷载的计算。

●水平、罕遇地震影响系数最大值:按《建筑抗震设计规范》的表5.1.4-1取。

●特征周期值:根据场地类别和地震分组按《建筑抗震设计规范》的表5.1.4-1选用。 在调整系数中,有以下的几个参数开关:

●0.2Qo(0.25Qo)调整:

这条是针对框架-剪力墙结构,主要要注意以下几点:

对于框架柱数量从下到上基本不变的规则建筑,Qo(Vo-规范表示)取得是“地震作用标准值的结构底部总剪力”。对于框架柱数量从下至上分段有规律的变化的结构,Qo(Vo-规范表示)取得是“每段最下一层的地震作用标准值的总剪力”对复杂结构框架的调整应专门研究框架剪力的调整方法。

框架剪力的调整必须满足规范规定的楼层“最小地震剪力系数(剪重比)”的前提下进行。 在设计过程中根据“计算结果”来确定调整层数。

●温度应力折减系数:程序一般推荐0.75或更低。《混凝土结构设计规范》的5.3.6条只是提出了原则性的要求。

材料信息就按实际情况填写即可。

设计信息:

●分项系数和组合系数:一般工程都采用程序给出的隐含值,不要去改动它。《建筑结构荷载规范》的3.2.5条“对于永久荷载效应控制的组合”永久荷载的分项系数应取1.35,但程序只给出了“有可变荷载效应控制的组合”的永久荷载分项系数1.2,按“程序编制组”的解释,他们已经在程序内部考虑了这种组合,所以不需要设计人员考虑,只需按一般情况填就可以了。

●活荷载重力荷载代表值系数:按《建筑抗震设计规范》的5.1.3条取。

●柱、墙荷载折减标志:要说明的是,在PM建摸中也有“荷载折减”,他们是叠加的,也就是PM中折减了,在空间程序计算中要在以前折减的基础上再折减。所以需要设计者在选用这项时特别慎重。

●柱配筋方式选择:有两种方式,单偏压和双偏压。单偏压程序就是按规范的公式进行配筋计算的。双偏压,程序是按数值积分法计算的,所以对于不同的“柱截面钢筋放置方式”就会得出不同的配筋计算结果。所以,建议整体计算还是按“单偏压”计算,在得出固定的“柱截面钢筋放置方式”后,再进行复核。

再续3.PKPM程序学习的一些体会>

●结构基本自振周期:程序给出的隐含值是按《高层建筑混凝土结构技术规程》的附录B的公式:B.0.2计算的。最好是将程序计算的精确值反填回来,再计算。

(3)、TAT中的弹性节点:在TAT程序中也叫“特殊节点”,由于TAT程序采用的是“刚性楼板假定”所以,在同层中,各节点具有相同的位移,没有相对位移。弹性节点就是为了弥补这种假定对很多“空旷结构、错层结构”不合理模拟的补充。

3)、SATWE的参数及开关

总信息中:

●墙元侧向节点信息:这是剪力墙计算“精度和速度”取舍的一个选择。选择“内部节点”,那么剪力墙侧边的节点将作为内部节点而凝聚掉,但这样速度快,精度稍有降低;作为“外部节点”,那么剪力墙侧边的节点也将作为出口节点,这样墙元的变形协调性好,计算准确,但速度慢。

所以程序建议规则的结构可以选择“内部节点”,复杂的结构还是选择“外部节点”进行计算。

地震信息中:

●斜交抗侧力构件方向附加地震数:主要是针对“非正交的、平面不规则”的结构,这里填的是除了两个正交的,还要补充计算的方向角数。

●相应角度:就是除0、90这两个角度外需要计算的其他角度,个数要与“斜交抗侧力构件方向附加地震数”相同,且不得大于90和小于0。这样程序计算的就是填入的角度再加上0度和90度这些方向的地震力。

特殊构件:

●楼板的分类:

----刚性楼板:在程序中考虑为“平面内刚度无穷大,平面外刚度为零”

----弹性楼板3:假定平面内无限刚,真实的模拟楼板平面外刚度

----弹性楼板6:程序真实的计算楼板的平面内外的刚度

----弹性膜:程序真实的计算楼板平面内的刚度,楼板平面外的刚度不考虑。

●多塔定义:注意折线围区可以重叠,但同一构件不能同时属于两个不同的区域。最好是从最高楼层编起。

3、PKPM程序对底层-框架抗震墙的计算:

1)、模型数据的输入:

模型尽量按原型输入:即洞口、挑梁、砖墙等都要按原型输入。

节点尽量具有规律性:节点尽量上下一致,这样才能保证荷载传递的正确。

参数的输入要合理:

(1)、在“交互式”的设计参数输入中结构体系要选择相应的结构体系(砌体、底框抗震墙)。

(2)、在PM的“次梁楼板”输入中,要求把墙体材料选择为“砖”,混凝土抗震墙做个别修改。

(3)、楼面刚度类别:按《砌体结构设计规范》的表4.2.1中“屋盖或楼盖类别分为三类:整体式、装配整体式和装配式无棱体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖---刚性;装配式有棱体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋架和有密铺望板的木屋盖或木楼盖---刚柔性;瓦屋面的木屋盖和轻钢屋盖---柔性。

在这里要说明的是楼盖的“刚柔性”和房屋的静力计算方案的“刚弹性”是两回事,楼盖的“刚柔性”仅仅是确定房屋的静力计算方案的“刚弹性”的一个条件,还有房屋横墙间距这个条件。

(4)墙体材料的自重:对于机制砖,程序隐含为21Kn/m3,对于抹灰荷载、墙砖荷载,就在砌体容重中考虑。不要采用加厚墙体来体现,因为这样会增加墙体刚度,与墙体的实际刚度不符。

(5)、混凝土剪力墙等效系数:相当于混凝土墙与砖墙刚度的比值。对于底框-抗震墙结构的底部抗剪墙刚度计算及地震剪力分配中该值不起作用。

(6)、构造柱参与共同工作:首先构造柱要按普通柱输入,程序对构造柱参与工作的计算是按《砌体结构设计规范》的10.3.2条来计算的。

2)、PM程序对砖混底框的计算:

(1)、墙体的计算:

墙体的受压计算:是以墙段为计算单元的。一是门窗洞口间墙;一是两节点间的墙段;对于墙段长小于250的程序将忽略不记,这引起我们对小墙支强度的重视,程序根本没有计算,也没有给出警告,我们就认为他是满足要求的,就留下了隐患。而实际上这样的墙段也不能作为结构构件来使用的,要求我们在做结构时特别小心。

墙体高厚比计算:是将相邻有相交的墙肢支撑的墙段生成墙高厚比计算的单元,对墙长度小于1.9m的墙段单元不作高厚比计算。

墙体的局部受压计算:计算的条件是在该节点上支撑有一根在交互式输入中输入的梁,且有墙体,在节点位置没有柱,可以有垫块和圈梁。

(2)、底框的计算:

参数输入:

●底层框架的层数

●考虑墙梁作用上部荷载折减系数

《砌体结构设计规范》的7.3.6条有公式:

Mbi=Mli+am*M2i

Nbti=ηN*M2i/Ho

其中

am---为考虑墙梁组合作用的托梁跨中弯矩系数(支座也是am,但计算公式不同) ηN--为考虑墙梁组合作用的托梁跨中轴力系数

按规范计算的折减系数是很小的。

有些资料有0.6的,有0.8的

程序的折减系数与规范的调整系数有差别,程序是针对墙梁以上的荷载。而程序是针对上部墙梁传递给框架梁的恒载和活载的。

●剪力墙侧移刚度考虑边框柱的作用:

边框柱对侧移刚度的贡献是按“面积等效”的方法计入的。

●底框的计算过程:

在PM程序中分为三步:

第一步:计算其它各层砖墙的抗震承载力,以及底框中混凝土抗震墙的剪力设计值,不考虑框架承担的地震作用,地震作用全部由抗震墙承担。这是《建筑抗震设计规范》的7.2.4-3条要求的。

第二步:计算底部各榀框架承受的侧向地震作用及各榀框架柱由地震倾覆力矩产生的附加轴力。分配按侧移刚度进行分配,但混凝土墙的刚度要乘以0.3的折减系数。这是《建筑抗震设计规范》的7.2.5-1条要求的。

第三步:根据混凝土墙的剪力、轴力、弯矩设计值进行墙的配筋计算。但没有进行梁柱的计算。对于底框的计算,最好采用空间程序的计算结果。

3)、空间程序对砖混底框的计算:

这里主要讲SATWE程序:SATWE程序对砖混底框的计算主要采用两种方式:

●一个就是“规范算法”:程序仅仅对底框进行空间分析,接PM地震分析后所生成的底框部分的地震剪力、上部砖房传递给底框部分的地震剪力、倾覆力矩、竖向荷载、以及竖向荷载的折减系数。

●有限元分析法:是将整个房屋包括底框和上部砖房部分作为一个整体来进行分析。这种分析是参照钢筋混凝土结构的分析方法的,有它的先进性和局限性。先进就是能整体分析,考虑上部砖房与底框的共同协调工作。但是程序把砌体做各向同性材料来进行分析是不符合砌体材料的实际情况的,我们所用的砌体材料一般都是各向异性的。而且这种计算方法超规范。所以只能作为参考。建议还是采用“规范算法”。

4. 参加pkpm学习班的笔记

上周末参加了pkpm学习班,主要学习了三个内容:1)sts的使用;2)运用pkpm进行高层设计时的一些问题;3)spascad建模。对于1)和3),本人都没有多少经验,对于

2)则有一点体会。整理了自己关于2)的听课笔记,和大家共同来学习提高。对于其中的一些观点,希望大家能够进行讨论。谢谢了!

Pkpm听课笔记

一、 风荷载

程序中给出的基本周期是采用近似方法计算得到的,建议计算出结构的基本周期后,再代回重新计算。

二、 地震作用及结构振动特性

1) 对于耦联选项,建议总是采用;

2) 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。 例: *** 一31层框支结构,考虑双向水平地震力作用时,其计算剪重比增量平均为12.35%;

*** 规则框架考虑双向水平地震作用时,角柱配筋增大10%左右,其他柱变化不大; *** 对于不规则框架,角、中、边柱配筋考虑双向地震后均有明显的增大;

*** 通过双向地震力、柱按单偏压计算和双向地震力、双偏压计算比较可知,后者计算柱的配筋较前者有明显的增大。建议:若同时勾选双向地震力、柱双向配筋时,要十分谨慎。

3)计算单向地震力,应考虑偶然偏心的影响。5%的偶然偏心,是从施工角度考虑的。 ****计算考虑偶然偏心,使构件的内力增大5%~10%;

****计算考虑偶然偏心,使构件的位移有显著的增大,平均为18.47%。

注:对于不规则的结构,应采用双向地震作用,并注意不要与“偶然偏心”同时作用。“偶然偏心”和“双向地震力”应是两者取其一,不要都选。

建议的选用方法:

****当为多层(≤8层,≤30m),考虑扭转耦联与非扭转耦联均可;

****当为一般高层,可选用耦联+偶然偏心;

****当为不规则高层、满足抗规2条以上不规则性时,或位移比接近限值, 考虑双向地震作用。

4)有效质量系数

例:一八层框架,有大量的越层结构和弹性结点,需许多的振型才能使有效质量系数满足要求。

计算振型数 剪重比 有效质量系数

30 1.6 50%

60 3.2 90%

原因:振型整体性差,局部振动明显。

注:要密切关注有效质量系数是否达到了要求。若不够,则地震作用计算也就失去了意义。

三、结构的周期与位移

周期比:控制结构在大震下,扭转振型不应靠前,以减小震害。

最大层间位移:按规范要求取楼层竖向构件最大杆件位移称为楼层控制层间位移; 位移比:取楼层最大杆件位移与平均杆件位移比值。位移比是控制结构的扭转效应的参数。

注:最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果(即构件设计可以采用弹性楼板计算,而位移计算必须在刚性楼板假设下获得),故可先采用刚性楼板算出位移用于送审,而后采用弹性楼板进行构件分析。

一旦出现周期比不能满足要求的情况,一般只能通过调整平面布置来改善。这种改善一般是整体性的,局部小调整往往收效甚微。一句话,周期比控制的不是在要结构足够结实,而是在承载力布局合理性,限制结构抗扭刚度不能太弱。

四、 刚度比控制

(1)剪切刚度;

(2)弯剪刚度;

(3)抗规3.4.2中定义的刚度。

选用方法如下:

(1)对于多层(砌体、砖混底框),宜采用刚度1;

(2)对于带斜撑的钢结构,宜采用刚度2;

(3)多数结构宜采用刚度3。(所有的结构均可用刚度3)

五、地下室设计分析

(1)地下室一般与上部共同作用分析;

(2)地下室刚度大于上部层刚度的2倍,可不采用共同分析;

(3)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。

六、梁、柱、斜撑和墙的抗震等级逐个指定

实际工程中常会遇到同一结构不同部位需采用不同的抗震等级的情况,在satwe的〈特殊构件补充定义〉中可以通过交互式逐个指定。

注:对于〈特殊构件补充定义〉中的一些构件,如角柱、框支梁等,程序可自动搜索。但总存在一些特殊的情况使得搜索不够完全或准确,强烈建议通过菜单〈特殊构件补充定义〉手动搜索。

七、框架结构分析

(1)注意柱计算长度系数的选取;

(2)柱一般按单偏压配筋、双偏压验算为好,因双偏压存在多解,配筋量与形式不唯一;

(3)梁-柱保护层厚度按规范取,程序自动加12.5;

(4)对于大截面的柱,可考虑梁、柱重叠部分为刚域;

(5)一般可考虑梁刚度放大、扭矩折减,以考虑楼板的影响;

(6)负弯矩向下调幅后,跨中弯矩自动增大。“梁跨中弯矩增大系数”是不 考虑活载不利布置时乘的系数,不要与此混淆;

(7)梁弹性挠度以主梁为主,次梁的挠度计算仅供参考;

(8)恒载一般用“模拟施工一”,也可用“一次性加载”。若有竖吊构件(如 吊柱),必须用一次性加载。

八、框剪结构

(1)0.2Q一定要考虑;

(2)可选择“模拟施工二”传基础力。值得注意的是,“模二”不能用于上 部结构的计算。

九、地震作用调整

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。 程序根据层刚度比的计算,自动确定薄弱层并将其效应放大

5. PKPM公司论坛精华帖

--------godbull 成员

用satwe8算砖混结构时,构造柱是否按框架梁计算了?算出配筋为4根16?这样算是否对梁有影响?梁的配筋会不会偏小?算梁的配筋,satwe,tat,pk怎么差别会比较大?pk按平面算还可理解(不过砖混应该影响不大?)satwe,tat就不应有太大差别了。

PKPMZB 论坛管理员

我个人认为计算砖混结构PK和TAT均不太适合。如果在SATWE中计算的话,如果不想过多的考虑构造柱的影响那就干脆不要把它作为结构构件输入。

jdwk 成员

我发现当砖混结构厨房卫生间处输入楼板错层后,程序中现浇板的裂缝在此处特别大,不知别人有无同感?

guozhen3098 PKPM论坛高级会员

所有板厚不同的交线处都是这样。我不清楚板配筋是否一定要使裂缝宽度要求如果是,按程序配的话此处的配筋将会很大。

logical PKPM论坛高级会员

现浇筐架结构的板厚度凸变处裂缝很大。

cyc PKPM论坛高级会员

如果两边板高差大,可按简支支座调整负筋,同时增大板跨中钢筋。

yunxd PKPM论坛高级会员

请注意,是连续板在高差两侧弯矩的传递,造成较薄的一边(往往是厕所板厚比相邻房间薄)配筋不够,产生裂缝。

doagain PKPM论坛高级会员

如果假设是连续板,配筋是按照薄的那边配的吧。

newnew 成员

按规范应该用连续梁计算,我能不能把基础部分作为底框结构,将桩作为圆柱布置用pk计算配筋呢?现在要施工图审查,需要计算书,难道还要手算再整理计算书吗? wnwn 成员

可将地梁所在层作为一结构层,将底层填充墙作为荷载输入计算出地梁,再根据地梁受力特点适当调整配筋。地梁层竖向导荷结果可加上原楼层竖向导荷结果计算挖孔桩。 kurt 成员

楼上那位说的做法我不敢苟同。砖混结构人工挖孔桩,我们院的做法是把桩和梁看成框架结构,用TAT进行计算,这其中关键有几点:

1,根据地质情况确定桩长和"模拟框架"的柱尺寸;也就是说,本来土层对桩的抗侧变形有影响。这时就要适当加?quot;柱"尺寸,让它刚度增大。

2,梁上荷载原则按PM倒荷的结果,如按墙梁理论,可适当折减。具体系数可凭经验。 HUANGXIANGJUN 成员

将桩当圆柱用PK计算,这种模型与桩的实际受力差别较大,因为桩周土对桩的嵌固作用未考虑,有关计算书的问题确实挺烦人,我设计了一个工程,光独立柱基的计算书就打了24张3#纸,没办法,吃的就这碗饭。

newnew 成员

是啊,多并不是问题,问题是多还要手工编制就太花费劳动力了!施工图审查要求前段时间看过,具体也记得不是很清楚了,等我再借来扫描了放上来。

pkpm.z 成员

本人正在设计:六层框架结构,地下一层地下室高4m,基础采用梁板式筏基,地下室侧墙为砼墙.

1.pm建模时能否把地下室顶板也建在内,还是作为基础处理?

2.计算基础时上部力传下来如何考虑地下室墙体的作用?

3.如果把地下室顶板层作为上部结构的话,底层层高取地下室高度吗?还有整个结构不是变成七层框架结构了吗?是否可以当成七层框架计算?如不能则地下室墙体 输入时是否需要作开洞口处理?

4,本结构与已有建筑紧邻,局部(沿已建建筑一侧)我想做一排柱下条基(其余处为地下室)是否可行?如何解决建模问题?

PKPMZB 论坛管理员

可以按七层框架建模.

pekoe 成员

为什么有建筑物紧邻就要做柱下条基?解释一下可好?两种基础形式混用不好吗? pkpm.z 成员

按基础规范要求:相邻基础水平距离应为其高差的1~2倍。已有建筑基础已经挖出为-2m,而本工程地下室地面已经达到-4m,本来想做一些支护,据说老建筑质量极差,怕有影响,(当然施工图是找不到了)所以想做一排柱下条基,与老建筑基底平,这样紧靠其设置条基,可充分利用地基,减少基础的偏心。

pekoe 成员

如果用条基和筏基配合,筏基部分的地基反力应该不大吧,如果要使条基部分的地基反力达到这一水平也不容易吧。 我想还是都做筏基好,旧建筑外侧先打护坡桩,桩算够了,应该不影响旧建筑吧。 而且似乎解决护坡的问题是施工单位的任务吧,如果出现因为基础不配合引起沉降不均,就是设计人的责任了。

nxjun 成员

在tat说明书中,8度地震区二类场地土高层建筑剪压比一般为3%~6%,随高强混凝土应用,比如C60混凝土用于柱,其相对C20混凝土,在同样轴压比下,柱断面小的多,E提高不多,I(b*h*h*h)降低太多,整个结构偏??因而剪压比常小于3%,审图人要求乘以放大系数达到3%,请各位高手指教,此是否合理,有为其他方法?

pkcheny 成员

规范规定"建筑结构的地震影响系数。其下限值不应小于最大值的20%",也就是说不小于0.2x0.16=0.032。按3%差不多。这也是强制条文。"剪压比"听起来挺怪的,通常是构件剪力与砼抗压强度的比值,现在应该是底部剪力与重力荷载代表值的比数,"剪重比"好一些吧?

Lixx PKPM论坛高级会员

这个系数是地震作用与等效重力荷载的比值,有的文章中也称为剪重比。规范中这类条文均是根据10-30层的建筑总结成的,对于超高层建筑来说,无论怎样布置,剪重比均不可能达到7度二类土1.5%-3%,8度二类土3%-6%的范围。但对于多层建筑来说,达到5%以上的也不少。还是根据情况自己掌握比较好。不知新规范中有无变化。 PKPMZB 论坛管理员

LIXX说得有道理实际上剪重比是一个很灵活的指标,对它的控制应该从安全性和经济性等各方面加以综合考虑不能生搬硬套更不能绝对化.而且据我所知目前规范中还没有特别的强制条文吧.

wjh 成员

请问车库转弯坡道按何方法简化计算及出图表示?

haipeng PKPM论坛高级会员

我认为只能手算,其实很简单,按挡土墙呗!

wjh 成员

我是指坡道板,类似螺旋楼梯,水平转角90度。

jiangjiangjg 成员

就用LTCAD螺旋楼梯计算试试。

wjh 成员

可中心线展开长度有12m,按s/30板厚要400mm,配筋还算不下来,次坡道四边均有剪力墙,可否简化为四边嵌固板算?

cyc PKPM论坛高级会员

假如坡道较长,L/B>2,按单向板算应该没问题。

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在tat说明书中,8度地震区二类场地土高层建筑剪压比一般为3%~6%,随高强混凝土应用,比如C60混凝土用于柱,其相对C20混凝土,在同样轴压比下,柱断面小的多,E提高不多,I(b*h*h*h)降低太多,整个结构偏?因而剪压比常小于3%,审图人要求乘以放大系数达到3%,请各位高手指教,此是否合理,有为其他方法?nxjun

规范规定"建筑结构的地震影响系数。其下限值不应小于最大值的20%",也就是说不小于0.2x0.16=0.032。按3%差不多。这也是强制条文。"剪压比"听起来挺怪的,通常是构件剪力与砼抗压强度的比值,现在应该是底部剪力与重力荷载代表值的比数,"剪重比"好一些吧?pkcheny

这个系数是地震作用与等效重力荷载的比值,有的文章中也称为剪重比。规范中这类条文均是根据10-30层的建筑总结成的,对于超高层建筑来说,无论怎样布置,剪重比均不可能达到7度二类土1.5%-3%,8度二类土3%-6%的范围。但对于多层建筑来说,达到5%以上的也不少。还是根据情况自己掌握比较好。不知新规范中有无变化。Lixx LIXX说得有道理实际上剪重比是一个很灵活的指标,对它的控制应该从安全性和经济性等各方面加以综合考虑不能生搬硬套更不能绝对化.而且据我所知目前规范中还没有特别的强制条文吧.PKPMZB 论坛管理员

我下载了7月23日的CFG文件,内容和老的一样,没有解决掉轴线为PLINE的问题!难道最新的CFG一定要邮购才能得到吗?网上不能下载吗?我们都是正版用户!正版用户的权益在那里? lzhksoft

在北京网页下载区的 update\cfg 中有新的程序 modifyw.exe 可解决 Pline 问题! Hi 也可以从.cn/download/index.htm中"PKPM软件Windows Update更新"进入此目录进行更新。注意文件的日期和字节数。 davidsun 论坛管理员

PKPM软件Windows Update更新中,最好能提供更新的实际日期,我才上去了,怎么看都不象新的!羊三皮

和你手头的文件日期进行比较,就可以看出新旧了。davidsun 论坛管理员

6. 网络版的工作站安装问题?

1,通过安装工作站SETUP程序。 2。直接映射到服务器上。那种方法好一些?

另外在各类*.T图中,背景色总是单纯色,手动修该为双色退晕后确定。再次进入后又

回到了单纯色。应该如何设置?(采用的前者安装)。 蚂蚁

如果掌握原理就可以手动操作,不过要设的东西挺多的。包括运行库、注册表、路径等 如果没有掌握原理,请使用工作站设置程序。 建议用户用设置程序完成安装。davidsun 论坛管理员

工作站设置程序在哪?重新安装时怎样改变设置。 请指教,因为每次进入*。T画面都要手动设置为双色退晕,很麻烦。单纯色情况下无法看清多谢了。蚂蚁

就是client.set目录中的setup.exe .第二个问题暂时无法解决 davidsun 论坛管理员

1.普通梁能放在连梁上吗?

2.七层框架,二层仅有横向梁及四周边梁,且无板,大部分柱在该层处无纵向支点,这种情况下柱的计算长度系数该作怎样的调整? 鲁班

1.能。

2.对于穿层的柱程序应该能自动识别,当然您最好是能对程序给出的柱计算长度作一下校核。PKPMZB 论坛管理员

普通梁一般不能放在连梁上! nxjun

由于在三维分析软件中各梁段之间均为交叉梁系,故我个人认为如果有需要的话,普通梁也可放在连梁上。不知大家以为如何? PKPMZB 论坛管理员

----------我真的很想知道satwe8计算底框是否可靠?

我算了一个底部两层框架,上部五层住宅的结构,六度区,计算一切顺利,由于体型不规则,用PKPM出框架有不少麻烦,于是改用SATWE8计算出图,转换层框架大梁差别不是很大,有的也有差别,地梁及一层梁大部分差别不大,但也有差的多的,尤其是单榀框架,PK出图

一 般负筋较大,但本身荷载不大,SATWE负筋就较小,柱筋也有差别,SATWE的边柱及角柱配筋较大,而中柱配筋较PK小,我个人觉得SATWE的计算模型和配筋简图比较合理,但是因为说明书上也说SATWE在计 算框架梁时配筋偏小,所以老总就不放心我的计算结果,我想请教一下SATWE8的计算结果到底可不可用,是不是一定要用PK校核,(那样太麻烦了)不好意思,请高人一定有空指点,谢谢。 yesno

我用satwe8计算底框觉的结果还是可靠的. 不过柱筋及顶层框架自己根据经验作调整。Gzcj

用SATWE-8计算底框结构应注意对地震作用的放大。尤其是底框梁的配筋可以得到明显改善。

PKPMZB论坛管理员

六度区不用抗震计算,何来放大地震作用. 二层框架应考虑上面五层砖混水平力产生的倾覆力矩。Gzcj

是呀,六度区是不用计算地震力的,在SATWE8中填写参数时,是不算地震力的,所以没法放大,再说二层框架如何考虑上部荷载的水平力?感觉水平力好象影响不大

根据经验调整?好象只有凭感觉了yesno

如何改变层刚度, 我加厚板RATX,RATY均未变 logical

板厚度加大多大?此外对层刚度影响较大的应该是剪力墙、大梁等结构构件的刚度。

PKPMZB论坛管理员

加大板的厚度对改善上下层刚度比的用处不大。关键是要加大下层柱、墙等竖向构件的刚度,以及连接竖向构件的框架梁的刚度。我觉得你的情况很可能是由于矩形柱和异形柱截面相差太大造成的,如果所有柱都是下层矩形,上面异形的话,应控制异形柱每肢不应超出矩形柱300左右。Lixx

异型柱肢可以在大于矩形柱吗? Asuhe

可以.再类似单桩承台做转换. WYM65

异型柱支为啥不能超过方柱 logical

应改可以,作转换承台 gzcj

梁一端不能搭到柱节点怎么办? 由于两个柱布置不在一条轴线上,梁一端因此不能搭到柱定位节点上.而实际上这个柱扁长,梁是能搭在这个柱上的.但这样计算机是并不认为梁的这个支座是柱!我应怎么办?在梁与扁柱交的节点上再输入一个同样的扁柱,与原扁柱重合.是否可行? 没有图示,不知大家能否理解我的意思. f.f

俩柱节点间梁考滤扁心移动 huangd

柱上加一刚性梁 y.h

1.俩柱节点间梁考滤扁心移动:不行.我的前提是必须在两柱不在一轴线上.

2.柱上加一刚性梁:请问怎样才为刚性梁?事实上垂直方向这根梁一般是有的.但断面不是随意定的. f.f

刚性梁是不能由用户定义的,PKPM中隐含设定整个梁长度均包含在同一根柱截面内的梁为刚性梁,此梁刚度为无穷大,仅起正确传力的作用。建议结构输入时柱按实际情况输入偏心,保证能将两个节点包含在其截面内,另外千万记住在这两个节点间布置一根梁,截面大小无所谓。Lixx

我的处理方法是在两偏心节点间上布置一段剪力墙,配筋计算根据此段墙的内力进行调整。Cxl

梁按轴线输入,柱偏心.柱两结点间加一根梁,此梁自己调整. Gzcj

这节点间梁就指所谓的刚性梁吗? f.f

是的!断面随便定!此梁一定超筋,查看超筋信息及配筋,可知此梁仅为传力.TAT中出平法图自己修改! Gzcj

那么该支座是否会成铰支座? f.f

这个要看程序中对刚性梁刚度的处理,如果将此梁的各种刚度设为普通梁的1000倍以上,那么此点不会成为铰支座,当然和实际结构还是有一些差别。 Lixx

根据以些工程实践,与此结点有关构件人为调整,我一般根据原用TBSA分析比较由此得出经验调整。本人用TBSA4.2版. Lxin

在 JCCAD 中输入地质资料后,因地质不均匀,程序自动计算出桩筏下的桩有两个 K 值,(桩筏下的桩径、桩距、桩长等均相同),而根据静荷载实验,该桩仅有一个 K 值,那么,我应该如何选择 K 值?当桩筏下同时布置两个不相同的 K 值,桩的反力很不均匀,而取一相同 K 值,则桩反力很均匀。 y.h

静载荷试验只做1个吗?最好在地质条件差别大的地方多做一个,根据试验结果定k值。我觉得应取两个k值,地质不均匀,相同持力层,沉降差别不大,桩反力自然不同。 Dink

在桩筏计算中,当采用倒楼盖法,桩的 K 值大小应该对桩的反力无影响,但如果在同一桩伐中采用不少于两个 K 值时,即使采用倒楼盖算法,对桩的反力也有影响。因此,我不是很清楚,是否应该根据静荷载实验,统一取一个 K 值,还是分别取三个 K 值? y.h

采用倒楼盖法时,即基础无穷刚,在何载作用下,K值大的部位,所受的反力应该大。如地质不均匀,应该采用不同的K值进行桩筏计算。 奥特曼

我们院用 JCCAD 软件的设计人员都采用桩的一个统一 K 值,而不管地质情况是否有差别,我不清楚这样的计算模式是否正确?依我的计算经验,对桩的反力有校大影响。 y.h

桩基础的K值,程序能够自动计算,但是影响到内力、沉降的巨大差异,桩的刚度需要有量纲级的差别,产生这一差别,与桩基础,地址报告以及上部荷载均有关系。 ctt

为什么在均布荷载作用下框架端部的负弯矩会比中部的小?(边跨表现的更为明显).这和手算时出入太大了吧?本来端部应QL*L/12,而中部是QL*L/24的吧?那就应该是端部比中部大很多才对啊!HCXMY

因为有水平荷载的原因. ZPX

还有地震荷载的作用,手算你考虑到了吗 logical

在不考虑水平力和地震力的时候也一样 HCXMY

梁端怎么可能是完全固端,你说的系数是在梁端完全固接的情况下的! Pine

这跟荷载形式有较大关系,跨中是否作用较大的集中力?你的判断只适用于均布荷载作用。xiaoyoutiao

你有没有注意到PK的框架梁的弯矩调幅。Jin

用调幅系数只会使中部的弯矩比端部更大而它本就大得很离谱了 HCXMY

混凝土柱不是理想刚体,不能按绝对刚度计算,而应按照柱梁刚度比来进行弯据分配,我在PK中做了个试验,同一榀框架按不同柱截面输入计算,结果是不同的,柱截面大的框架,梁端弯据就比较大,个为 可以自己试试。Native

调整信息里面有一项系数是梁端负弯距调幅系数为0.85,不知有没有考虑?wmkun

我也发现这类问题,SAT好象比PK的正弯矩还要大一些是不是调幅的原因。yesno

我认为PKPM里考虑了梁柱刚度比的问题。Native

-----------------------我做一砖混结构,在大厅空旷处设一柱,四周有梁,但PM的砖混结构计算中,只能做抗震计算和楼板配筋,请问如何对这部分框架进行计算?pekoe

可通过PK性成连梁计算或通过TAT或SATWE软件进行计算。PKPMZB 论坛管理员

谢谢您回答,我曾用TAT进行计算,得出了梁和柱的计算结果,但是,同时软件也给出了很多墙的计算结果,感觉象是在计算框剪结构,是否把墙的计算结果忽略即可?pekoe

请问各位在砖混结构中设框架这种组合结构形式在现在审图时好像是通不过的吧. popzb

这应该算是内框架吧?确实通不过图纸审查。hx

砖混结构中局部大空间这种做法很多呀,图纸审查通不过的依据是什么?用SATWE计算是较符合实际的方法了,但墙体材料应定义为砖墙。cyc

听说,PKPM还有另一套结构软件ABDS可以计算此类结构。FENG_PING

这种结构形式应该称之为"混杂结构",但的确很多实例,审查...... tjyly

这种结构可以直接用satwe计算吗?就选用砖墙就行了吗?如果框架仅仅只有一小部分怎么办?举例:一六层砖混住宅,要在一二两层的一端设置商店,即用框架,其他部分都用砖混,该怎么算,怎么建模?? henry

7. TAT、SATWE

1-1 SATWE比TAT适用范围更广,例如可以计算长墙肢和封闭墙肢而不用开计算洞,那么有SATWE程序就可以不用TAT程序吗?

1-1答:可以,但要注意两者不同的适用范围。

2-1 SATWE中剪力墙小墙肢配筋为何总太大?长厚比<4的墙段按柱配筋,为何实际却按墙配?

2-1答:小墙肢按柱配筋,当墙长LW≤4*WT1或LW≤3*WT2或LW≤2*WT3时按柱配筋,其中 WT1: 小于4倍墙厚按柱配筋的最小墙厚

WT2: 小于3倍墙厚按柱配筋的最小墙厚

WT3: 小于2倍墙厚按柱配筋的最小墙厚

2-2 TAT作过动力时程分析后,各层梁内力包络图不能用,即DPB*.*图形乱了。且原先的PB*.*也不能用。

2-2答:程序毛病,1999.9月已改

2-3 厚板有限元分析网络划分有何要求,计算精度如何?

2-3答:单元大小及形状对计算精度都有影响,要求单元大小相差不大,形状尽可能好。 注:单元形状以正方形最好,其次是无尖角的四边形,再其次是三角形。

2-8 柱下墙用墙元模型算时,梁高弯矩如图,似乎不合理,是否有误?

2-8答:图中结果不正常。正确结果在柱顶处梁上弯矩应为负值或小的正值。可能数据有误,需根据数据检查问题在哪。

3-1 框支梁一边支座为柱,一边为梁时,由SATWE生成框支榀时,简图有梁处为什么无支座?

3-1答:此种情况不能用FEQ进行平面计算,用SATWE结果即可。

3-2 由SATWE生成的框支梁荷载如何校核。

3-2答:可在SATWE荷载图中校核

10-1 用TAT或SATWE计算过后,用“画梁施工图”菜单画梁顶有高差时(如150mm),在施工图中未标注高差值?

10-1答:如在PM建模时按错层梁或斜梁输入,可在梁施工图中画出高差。

25-5 计算高层带有地下室,嵌固端应该怎么取?如果取±0.00,地下室无法计算,如果取地下室底板但考虑相对刚度,实际结构±0.00开始

25-5答:地下室计算要反映侧向土对其的嵌固作用,因此在TAT、SATWE中设有‘侧向土与地下室的相对刚度’,此系数反映了侧向土对地下室的约束程度,如取0则为没有嵌固,取10为完全嵌固,由于侧向土对地下室不能完全嵌固,应取≤10的数,如在软件中缺省为3,也可自己按经验取值。

25-6 梁刚度放大系数并没有影响配筋结果,影响什么?

25-6答:梁刚度放大,使结构的刚度增大,则地震力会增大,周期会减少,在竖向力作用下的整体传力会有调整,而配筋,除非由构造所控制,一般会有变化,可仔细观察梁的内力包络。

26-1 WINDOWS下SATWE与DOS下PK在计算裂缝宽度时,结果相差较大,前者大,后者小?

26-1答:DOS版读SATWE荷载有误,已改正。

26-2 WINDOWS下SATWE在先进行轴力包络图检查,再进行左风或右风检查,然后再进行轴力包络图检查时,与前次结果有变?

26-2答:SATWE中没有此项功能,可能是其它软件的问题。

27-5 TAT计算时,AB梁在A端的弯矩中,钢筋面积比梁CA在A端大很多。输入时AB梁按B端铰接输入。请问这是为何?

27-5答:首先AB梁跨较大,由于B端为铰接,则在A端会引起更大的弯距,CA梁的A端与AB梁的A端弯矩不平衡的部分成为主梁的扭矩。

37-1 用PK计算多层框架,罕遇地震时算出配筋很大,甚至超筋,或者不能满足罕遇地震位移要求,但改为用TAT8,计算该框架所需配筋很小,设计时用TAT8结果来配筋可否?

37-1答:在19xx年8月以前的TAT罕遇地震计算偏小,现已改正。

40-1 一般版本的TAT(非TAT-8)计算一般的多层框架是否可行?(如3~4层)有没有要注意的地方

40-1答:可行,注意小于8层的结构程序已自动取为“要进行活荷载不利分布的计算”,并把它的梁跨中弯矩最大系数取1.0

61-1 底层大空间结构中,框支梁用SATWE程序计算主筋是否可靠,现有程序中仅FEQ能局部计算吗?

61-1答:框支梁SATWE计算没问题,如仍感到太粗,可用FEQ复核。

76-5 高层计算时用TAT,用TBSA程序较核有意义否?

76-5答:意义不大,因二者计算模型差不多

80-1 TAT与SATWE在计算高层时有什么本质区别?购买了TAT软件块还是否需要购买SATWE软件块?

80-1答:计算模型不同,(包括剪力墙、楼板),错层计算模型也有差异,如有实力可互相校核。

81-1 底框计算时刚才你们说用PMCAD中地震抗震验算,接PK不能用TAT、SATWE,但在PKPM新天地有一期中说可用SATWE将总信息材料信息改为砌块,并在砌块信息中输入底框的层数,PKPM新天地叙述可行吗?

81-1答:规范规定砌体结构用基底剪力法计算,SATWE将砌体结构用空间模型计算,其内力结果供用户参考,但不能用SATWE计算底框结构的底框架梁,SATWE将底框梁与其上的砌体考虑为共同工作,使底框梁的弯矩比常规算法小很多,今后SATWE将作改进适应底框计算。

82-3 SATWE计算地下室时,侧向土压力可否象平面内荷载一样,以图形形式打印出来。 82-3答:暂时不能,将考虑在以后增加这项功能。

82-4 SATWE计算地下室时,如果地下室顶板,中楼板开有较大的洞:①洞口在外墙边,地下室外墙的计算是否考虑到板对其支撑在这部分已不存在?②洞口边尚留一定宽度的板,此时,板是否根据平面内土压力,按平面内荷少作楼板配筋,同时按水平梁进行了计算?

82-4答:1.暂时未考虑

2.目前版本的SATWE软件未对板作配筋计算"

82-5 在TAT、SATWE算水平位移时,是按长期荷载效应算的吗?

82-5答:按标准值输出各工况的位移

83-1 多层框架,单层面积近3000m2首层拟设部分夹层(多块、独立)

问?①TAT、SATWE计算时可否做为一层输入,夹层面积如果过小,是否合适? ②夹层平面中,双向无连接梁程序自动设定为贯通柱但单向有梁连接的柱。TAT、SATWE计算结果差异过大,为什么?

83-1答:夹层面积过小可作为荷载,这里取决于楼板的定义,双向有梁时TAT、SATWE均为有板,则为刚度无限大,可单向有梁,TAT仍认为有楼板,而SATWE不认为,故在TAT计算时,应把该点定义为弹性节点。

84-1 有框剪力墙结构,用SATWE计算后,剪力墙边上的柱配筋相当大,此计算结果是否合理,或者是否是与实际受力情况一致?

84-1答:边框柱应与其相联的剪力墙配筋综合采用,因边框柱和与其相连的剪力墙肢是分别配筋的,对柱配筋时如将二者相加可能偏大,用户可酌情处理。

85-1 在同一层平面中,有几块互不相联的楼板,SATWE是否自动把本层各块楼板按分块无限刚计算?如果SATWE把各不相联的楼板按分块无限刚计算,那么定义多塔的意

义何在(除了多塔的各塔层高可互不相同之外)?是否可以认为当几个塔的层高相同时,可以不定义为多塔,固程序能自动按楼板划分为分块无限刚计算?

85-1答:是,刚性楼板的块数与多塔不是同一个概念,一个塔中可以有多块刚性板和弹性板,输出位移时按塔数输出,此外,多塔结构与非多塔结构的风荷计算是不同的。

86-1 带隔震层的建筑,隔震以下采用悬臂柱和隔震垫,如采用TAT计算如何进行模拟? 86-1答:目前无此先例

87-1 用TAT计算框架时,经常出现这种情况:

顶层柱配筋突然增大,甚至是下层各柱配筋的2~3倍,这是为什么?

87-1答:顶层柱轴力小产生,柱大偏心配筋引起

89-1 在FEQ计算中,荷载有三种取值,请问PM传荷和TAT传荷计算的结果相差大吗? 89-1答:大!PM传恒、活且不考虑平面外的力,而TAT则考虑平面外的力,并可考虑地震和风。

90-2 在砖混结构中,为何SATWE计算的底层最大轴力比PKPM的砖混抗震验算结果大?

90-2答:计算原理不同,考虑的荷载因素不同。

90-3 为何与剪力墙相联的悬挑梁,SATWE计算的配筋比TAT计算的配筋要小很多? 90-3答:剪力墙的计算模型不同,对梁的约束程度不同,就具体情况,如梁与剪力墙平面外相联而没有其它支撑,这种情况应以SATWE更真实。

91-1 对砖混结构,SATWE对构造柱和砖墙两种不同材料的联接处,如何模拟和协调,其计算结果与实际结果有多大差异?即请问你们有否作过实验为证?

91-1答:未作过实验,SATWE计算砌体结构,是按有限元理论对砌体结构的一种模型简化,梁柱与墙在连接点处变形协调,墙与墙在交接线处变形协调。

92-4 用SATWE及TAT计算绘图中梁裂缝宽度计算没有?

92-4答:有

92-5 用SATWE及TAT计算给出的抗扭纵筋及箍筋是否在绘图中加配进去? 92-5答:梁抗扭箍筋已加入施工图,但抗扭纵筋目前尚未传入。

92-6 SATWE-8是否有12层以下框架薄弱层验算?

92-6答:有

8. 92-7 罕遇地震下薄弱层验算经常通不过如何处理?

92-7答:应修正设计方案

93-1 为什么相同的标准层,(相同的柱、梁截面),上面输入的荷载相同,在TAT计算时某一根梁会超筋,而另一层相同位置上的那根梁不超筋。

93-1答:水平力(地震、风)对不同位置的构件的影响不同。

94-1 如何在TAT计算中钢筋砼房屋上考虑铁塔,如电讯楼

94-1答:可内PM直接输入铁塔部分,计算时多取几个振型。

95-1 用TAT计算多层框架结构时,在计算结果输出的层间位移时,是否考虑砖填充墙的抗侧力刚度?

95-1答:没有

96-1 TAT计算和SATWE计算同一高层,层间位移为什么不同,我算的结果是TAT小,SATWE大。

96-1答:纯框架应相同,其余应视具体情况而定(如剪力墙的影响,楼板及其开洞的影

响)

98-1 用SATWE算高层异型框架结构,为什么出现二级抗震构件,UN=0.73还出现轴压比过大。

98-1答:异型柱按“冶标”轴压比控制比高规从严0.1

99-1 在TAT计算中,如果第一次计算开了活荷载折减开关,那么在第二次计算时必须把这一开关关掉,否则进入数据检查时就出错,这是怎么回事。

99-1答:在重新生成TAT数据时,应把旧的TAT文件删除,现在版本已对这种操作作了保护

104-2 TAT中,有次梁的弧形主梁箍筋明显偏大?

104-2答:正常,弧梁扭矩大。

105-2 TAT、SATWE如何输入吊车荷载?

105-2答:目前版本尚无此功能,今年将增加这一功能。

105-3 一般4~5层框架,用PK二维及TAT及SATWE计算,何者安全度大,可否用后者代替前者用于工程设计?

105-3答:选用什么样的计算模型,应以设计人员的经验和传统设计手法来定,一般来说,平面布置较为规则的建筑,平面杆系和空间杆系模型计算结果差不多,对于复杂体型结构,TAT,SATWE的计算更能适应实际状况。

108-1 在底层二层框架计算时,是否可以把上部砖混荷载作为外荷载输入到二层平面中利用TAT或SATWE进行计算?如果能计算如何考虑地震荷载?

108-1答:这样做对计算恒、活荷载是可行的,但对地震作用,要输入上部砖混传来的水平地震力和倾覆力矩。

109-1 TAT能否计算井字梁或密肋梁,此时梁定义中的主次梁如何解释

109-1答:可以,结构按刚度分配力,会自动算出梁之间的主次关系。

110-1 异形柱内力计算的理论基础是什么?

110-1答:按空间材料力学理论计算刚度和内力,配筋计算仿照剪力墙小墙肢的计算方法,并扣除重叠部分的多余贡献。

111-1 异形柱中计算配筋没有按双向偏压计算,那在TAT、SATWE中对矩形角柱等双向偏压柱是否按双向偏压构件进行了配筋计算?

111-1答:目前版本只提供单偏压配筋一种算法,一般偏于安全,今年我们将增加对柱和异形柱的双向偏压配筋计算,两种方法可由用户选择。

116-2 TAT平法绘图时,有时不能保证挑梁编号带A、或B。如何保证?

116-2答:程序如判断为挑梁将自动带A或B,对某些端支承梁也可由用户修改成挑梁,这样也会带A或B。

124-1 如图:L-A是一根荷载很小的次梁,在TAT计算中,发现左边的L-A超筋截面加大许多,还是超筋右边L-A配筋很小,为什么?

124-1答:先检查L-A梁上的荷载,再查看这两根梁的单工况内力,视具体情况分析原因。

124-2 在TAT计算中,一根次梁搭在一根主梁上,算出主梁超筋须加大截面许多,才能算成功。如取消次梁,把次梁上的荷载人工导算到主梁上去算,就不须加大主梁截面就能算成,且配筋不大,为什么?

124-2答:次梁对主梁产生扭矩,梁将出现抗扭配筋。

127-1 TAT中洞口上下对齐是指洞口尺寸相同,还是洞口上下定位尺寸相同,刚域≥2m是否是由它引起的?

127-1答:是,洞口的位置应对齐,大小不一定相同

128-1 同样计算数据,SATWE的配筋结果比TAT结果小,为什么?

128-1答:纯框架应差不多,其余应视具体情况而定

129-1 异型柱问题,广厦CAD配筋明显比PKPM小,这个问题你们打算进一步改进吗? 129-1答:异形柱配筋方法前面已讲过。

131-1 SATWE十六层,五层大柱网转换为小柱网,平法出图时,转换梁配筋无特殊表达? 131-1答:转换层的托梁应单独出施工图

138-1 SATWE程序,箍筋间距取200,则用平面表示法出来的箍筋直径很大,因而吊筋很小,请问?次梁箍筋是否按每边3肢加密?

138-1答:是

145-1 TAT-8中平法表示,梁宽=300时,为什么箍筋设成三支箍。

145-1答:按砼规范第8章,抗震等级为2时,梁加密区箍筋肢距不大于200

145-2 楼板配筋中,钢筋不编号,负钢筋截断处没有尺寸线,能否改进。

145-2答:截断长度只标出数据,未画尺寸线,因为这种画法标注多,容易标注重叠,因此画图中尽量简化。

147-1 SATWE在计算错层房屋时,计算层间位移与层高比值时似没有考虑错层,对层间位移相对值及层高的影响。虽也可根据两相邻层推算,但较烦。

147-1答:是未考虑,需用户自己核算

147-2 请介绍一下TAT在周期计算时质量矩阵的算法,柜架填充墙对转动是否有影响? 147-2答:结构楼层的质量矩为∑m*B133ri2,填充墙作为荷载已作质量考虑。

148-1 在公共建筑中,中庭屋顶往往采用钢网架之类的大跨度结构,这在TAT计算应怎样处理?FEQ接力SATWE分析框支梁,选荷载时工况是否应该有6种(SATWE中信息为竖,地X Y风X Y方向都算),荷载图中是否应有水平荷载?计算发现水平荷载没有

148-1答:如认为网架的水平刚度大,则TAT仍按楼板刚度无穷大的计算,如忽略网架刚度可在网架部分作楼板开洞,可在SATWE中对该层按弹性楼板计算

FEQ接SATWE的荷载工况与SATWE计算的工况相同,荷载图中应有水平荷载,也计算了水平荷载"

149-1 TAT-8计算纯框架结构所得的地震周期超出TAT中规定的范围,为什么,有何影响?

149-1答:纯框架如小于8层,则不一定附合高层建筑的常规值,应以地震力大小,如剪压比和楼层位移大小来判断

149-2 TAT中梁刚度放大系数如何调整,对计算结果有何影响。

149-2答:梁刚度调整放大,使结构地震力加大

149-3 上部五层砖混,下部两层框架这个工程适用于TAT,还是PK的结构计算? 149-3答:应用PMCAD主菜单8作砖混底框抗震计算,再用PMCAD主菜单4逐个生成底框部分数据文件,用PK逐个画出底框

9. 149-4 从计算结果来看,TAT的配筋大于PK的幅度比较大,有时在TAT计算中出现箍

筋超筋现象,在PK中却是很小,这如何解释,例如:梁(框架)箍筋在TAT中是&#61542;32@100,在PK中却是&#61542;6@200。

149-4答:TAT计算如考虑了活荷不利布置则应把梁跨中弯距增大系数隐含的1.2改为1,这样的话梁配筋将相差不多。

150-1 TAT与SATWE比较,在何种情况下用TAT或SATWE较好,在计算时有何不同? 150-1答:视具体情况而定,以如符合TAT的计算假定,可用TAT,否则应用SATWE 150-2 在计算框剪结构中,TAT与SATWE两程序计算梁的配筋的结果相差有20%为何? 150-2答:计算模型有差异,可能导致结果差异

151-4 FEQ计算剪力墙配筋时,转换层打出的配筋面积是总配筋面积,还是加强筋面积。(即:剪力配筋=STAT+SFEQ)

151-4答:两者取其一(是总面积)

151-5 FEQ计算转换大梁时,工况组合。先点TAT荷载,然后各种工况是否需再点? 151-5答:如用TAT计算,FEQ可选择按TAT的内力计算,如也用SATWE计算,则两者都可用,结果视外力变化来定

151-6 转换大梁三种情况计算结果基本相同?

151-6答:应该差不多,建议用SATWE

152-4 TAT对局部夹层的考虑

152-4答:夹层面积大,可按一层输入,TAT按错层或越层考虑,夹层面积小,按荷载考虑

152-5 楼层组装时,层高应随标准层变化,首选默认层高,

152-6 拷贝前层时,次梁和荷载,最好是对前层有选择,(如交互输入一样)

152-7 TAT能否将次梁与网格梁计算在一次完成

152-7答:如次梁与其它梁都在PM主菜单A输入,则一次计算完成,否则次梁用另一菜单单独计算

153-1 在SATWE中,柱的计算长度系数不能修改怎么办?

153-1答:暂时不行,以后将增加修改功能

154-1 原SAT中有将砖混作整体计算,新程序中是否有,对砌体弹性方案如何考虑? 154-1答:有,未考虑弹性方案

154-2 如在高层结构中设钢结构支撑,可否在SATWE计算完后接力STS画钢撑图 154-2答:STS可接力画钢结构梁柱施工图,对支撑的施工图功能将在今年完成 154-4 在SATWE中有时配筋简图与WPJ.OUT不一致,升版中是否注意到这点 154-4答:对同一文件的计算结果,二者是相同的

10. 剪力墙JLQ

2-5 剪力墙计算配筋< 构造配筋时,能否按构造配筋给在配筋简图上?

2-5答:可以。

LTCAD

9-4 旋转楼梯中,当楼梯是由二个不同半径的弧板组成时,可否在LTCAD中建模?如果近似采用一个半径,二者有何差别?计算结果与实际情况的差异会如何?此二段旋转楼梯之间有一段休息平台(如图)

9-4答:二个不同半径的楼梯没法建模与计算,可采用一种半径计算,此时应取用较大

的半径来计算,结果会偏安全一点

23-1 螺旋楼梯:梯板两端嵌固,有中间平台,梯段上部带直线段

23-1答:此类型可在直线段钢筋构造上稍作处理,即可满足一端有直线段且简支的类型。 23-2 软件中没有适用这个情况的假定,希望能完善。

27-1 LTCAD中二跑楼梯不能画剖面图,新版是否解决?

27-1答:用户操作有误,应可以画

100-2 希望LT软件与STS软件接口,让LT软件直接读取楼梯网格,这样节省很多时间。 100-2答:152-9可以考虑接口

100-4 LT软件画立面时,平台梁位置有些不对,应跟平面图的位置对应起来,这涉及到一些钢筋长度出错。

100-4答:程序可以正确对应

152-9 LT软件与STS无接口

152-10 LT的梁布置不能负值,LT剖面绘图时,休息平台梁位置不对。

152-10答:现在版本的梯梁布置可以输入负值

PREC予应力

30-1 PREC予应力软件中如何考虑予应力井字梁,密肋板,大偏压柱,预应力排架柱。 30-1答:PREC现在版本只能作框架梁,连续梁,以后的改进版本可用于井字梁,密肋板和板柱体系。

11. 基础CAD

27-6 JCCAD读取荷载时PMCAD恒十活与砖混荷载有何不同考虑,且同PMCAD砖混计算的底层轴力图有何不同,PMCAD恒十活和砖混荷载为何以网格为单位? 砖墙上有集中力时,在PMCAD砖混计算的轴力图和JCCAD中PMCAD恒十活砖混荷载图中该轴力是怎样考虑的?

27-6答:PM恒十活与砖混荷载的区别在于: 1、PM恒十活有节点荷载;砖混荷载无节点荷载,其节点荷载均布到墙上。2、在砖混荷载中,同一直轴线上的连续墙体的线荷载值被均匀处理成相同的,而PM恒十活各段墙的荷载一般是不相同的。

由于条基的宽度是按单位长度荷载计算的,所以墙下的荷载以均布荷载的方式表示更为直观。

对于砖上体用集中力,砖混荷载将其分布到墙的所在轴线上,而PM恒十活的处理方法有两种:①当集中力作用在墙端节点上,则该集中力直接传到基础的该节点上。②当集中力作用在墙中间,则该集中力分别传到该墙两端节点上。

28-1 一工程实例:一小区规划要求,多层砖混下要做人防。用BOX计算有以下问题: 交互式输入无问题,在计算前定义好人防等级、砼等级等参数(全部定义好后),点确定,变黑屏,死机。(在WIN98下使用),查交互数据无问题。连续操作多次,均同。 自查:①内存不足? 64MB应够

②硬盘不够? 虚拟内存不够? 应够

③源程序破坏? 不太可能

28 1答:99年下半年有一短时期的画图库函数中的某些函数不能在WINDOWS98下运

行,现已更改,用户更新版本即可。

39-2 独立基础,柱插筋根数与框架配筋图中柱筋根数不一致,怎样解决?

39-2答:独立基础中,柱插筋根数与框架配筋图中的箍筋根数不一致,产生的原因是: ①独立基础计算完之后又重新画柱施工图。

②该工程没有画柱施工图或画板施工图时钢筋数据没有存盘。

处理方法:对于前一种情况可进入基础输入程序中选择“读取新文件”执行一次就可将钢筋数据读入,对于后一种方法,可重新进入TAT或SATWE程序中画柱施工图,并将钢筋数据存入文件,再按“读取新文件”方式进入“基础输入”程序。

39-4 在出基础图时,尤其在出筏板基础图时,在形成图形文件时有图标,而在打印输出时有丢失图标现象和图标错位现象。

39-4答:这是程序曾出现的毛病,99年后版本已改。

41-1 基础梁下布桩时,基础梁输入时地耐力怎样考虑?在这种情况下,桩能验算吗? 41-1答:基础梁输入时没有考虑地耐力。原因是基础梁是超静定结构,需进行整体分析后才能得到梁底的反力(地基上的荷载)。同理,梁下的桩也只有通过基础梁和桩的整体分析才能得到桩的实际反力。因此,没有输入完粱的数据以及桩的数据是不能得到梁底反力的,也就不能进行地耐力的计算。

41-2 是否可以进行一遍联合承台的计算验示?

42-3 水闸(相当于筏板基础主要考虑边荷载的影响),二种主要基础形式用PKPM能算吗?

42-3答:对于相当于筏板基础的水闸可以用JCCAD进行计算,边荷载的影响需要外加弯矩值来进行人工模拟。

43-1 请问基础软件大概何时能解决上海新规范中沉降控制复合桩基。

43-1答:程序在99年底已增加上海新规范基础沉降计算内容,但与你所要求的用沉降来设计桩基的要求还有点距离,JCCAD程序是以承载力作为初设计的依据,在基础计算中绘出桩反力及沉降的校核结果。

43-2 底板,荷载形心座标,有时在JCCAD中出现,如何避免?

43-2答:如布置了梁式基础,肋板式基础或柱下平板式(布置了板带)基础底板,荷载、形心座标等数据在保存文件时会自动显示在屏幕上,只要按任意键就会继续进行,显示的荷载数除用户点取的外,最后还有一组长期荷载(该荷载用于沉降计算)。这些显示是为用户校核地基承载力等,并且预示形成了弹性地基梁板基础计算的数据文件,是必须的,不可避免。

44-1 地质报告输入时,同一大类土质中有几个小类时,如何输入?比如粘土层中,有粘土一,粘土二等,

44-1答:在地质报告输入时,同一大类土质如有几个小类,在土层划分时应分开,但是名称一样,如粘土一和粘土二,名称都叫粘土。

44-2 基础沉降计算中是否考虑了上海地区规范?沉降值能否得到上海设计检查站认可?

44-2答:程序在99年底已增加上海新规范基础沉降计算内容,可以计算独立基础,桩承台,筏板基础及桩筏基础的沉降。

沉降计算结果可靠,与规范的条文说明的例题(P.87 P.245)的结果作过详细的比较 46-1 桩基础菜单中,采用承台下布桩及墙下布桩后,算整体结构重心与桩总体形心时,只考虑墙下桩数量,而不考虑承台下桩,桩形心有误及反力均不对,这是为什么? 46-1答:99年6月以后版本已经没有上述限制。

47-1 土层分类中,砂质粘土如何归类,应归为粘土层还是归为砂层?例:坡积砂质粘土及残积砂质粘土应归哪类土层

47-1答:土层分类是按照地基规范和建筑桩基规范的土名称进行分类,对于地质报告中的其它亚类土或带描述性名称的土,应按主要特性划分。如砂质粘土就叫粘土,粘质粉土就叫粉土,坡积砂质粘土残积砂质粘土都叫粘土。

48-1 桩筏计算程序中是否作筏板冲切,抗剪验算

48-1答:桩筏计算程序能作桩对筏板的冲切验算,抗剪计算,冲切验算结果见桩反力图;抗剪计算结果见板剪力图。

50-1 如何在WINDOWS版本即JCCAD中输入地质报告,有连续的几层软土,但各种指标不同,这个问题在以前DOS版中能解决,现在反而不行了。

51-1 JCCAD中若段土层有四层不同粘土,粘土层物理力学指标不同,该如何输

50-1、51-1答:这个问题实为误解,地质资料土层划分是人为的,相同土名由于指标或位置不同应分为不同的层。

51-2 桩基中的钻孔灌注桩为何不能输入直径>1000T吨位>1000T的桩

51-2 答:在对话框中,如果输入的数据长度超过了编辑框的长度时对话框会自动将输入数据向前移动,输入数据也有效。这时可用&#61612;和&#61614;键调整显示范围。现在该编辑框已经加长。

51-3 JCCAD中的承台型式是否可以旋转,即承台生成菜单中的型式是否可以旋转 51-3答:自动计算生成的承台型式不能旋转。对于两个方向弯矩异差较大的承台,程序在进行承台计算时已经考虑了弯矩的影响,一般不需旋转。对于两个方向弯矩差异较小的承台,可在“输入系数”中输入转角,然后再重新布置承台即可。

52-1 JCCAD中,ZJ承台布置 中。柱截面与上部柱截面不一致?如:某工程上部是500*600柱450*500柱,画图时,下部都为400*400,不知何故?

52-1答:当上部结构的杆件截面修改过时,在JCCAD的“基础输入”菜单应按“建立新数据文件”重新输入,这样上部结构的网格数据,柱、墙截面数据、钢筋数据都重新读取;否则读入的是原来的数据,造成基础数据和上部结构数据不一致。

53-1 新的基础软件中增加了柱下条基,它的计算模型与弹性地基梁有何不同。 53-1答:柱下条基就是指的交叉地基梁,应按弹性地基梁的模型计算。

对于带卧粱的钢筋混凝土条基,是按墙下条形基础方法计算的,卧梁的尺寸和钢筋都由用户输入。

54-1 基础软件中桩上基础梁计算,在短肢剪力墙工程中,在自动划分网格中它好象显示,因为节点太多,就自动退出,怎么解决。

12. 54-1答:基础程序读取的是PMCAD的首层网格,因此在输入PMCAD时应将首层没有

用到的网格删除掉,这样就大大减少网格的数量。

55-1 联合基础桩承台下布桩在软件中好象是均匀分布,可否按两柱轴力重心来布置: 55-1答:在承台计算中,程序可计算多组荷载,各组荷载中不同柱之间的轴力比相差很大,造成各组荷载轴力重心不一致(有时会相差很大),因此不能按轴力重心来布置联合承台中的柱。

55-2 单桩承载力设计值是基于何种规范

55-3 基础设计中,柱下内力下传分了几种,如恒十活,TAT荷载等,编程人员可否建议一下我们具体取舍设计中,

55-3答:一般说来,除墙下条形基础外的基础设计时都可用TAT荷载或SATWE荷载。如果采用大面积整体式基础如筏板基础或柱下条形基础(基础梁),也可以采用PM恒十活荷载。而对于分离式的基础如柱下独立基础或柱承台,在设计基础时弯矩对计算结果的影响比较大,采用PM恒十活荷载有可能基础算得尺寸偏小。另外,TAT荷载或SATWE荷载由于竖向构件的变形的影响剪力墙周围的柱的荷载会有些异常(一般偏小),这一点需在设计时注意。对于砖混结构的墙下条形基础,同一轴线上的荷载分布较均匀时可选用砖混荷载;荷载分布不均匀时可采用选用PM恒十活荷载。

56-1 JCCAD沉降计算时的压缩模量之取值,如何满足规范GBJ7-89第5.2.5条“按实际应力范围取值”之要求?

56-1答:地质资料报告中的压缩模量值有各应力区段的值,规范所说按实际应力范围取值,指得是建筑物荷重加土自重的应力处的压缩模量值。

57-1 片筏(有助梁)基础采用JCCAD程序第3项弹性地基梁,计算梁板配筋是否合适?弹性地基梁有几种计算方法,如何选择?基床系数,如何确定?

57-1答:带肋筏板计算采用弹性地基梁法计算(主菜单3),一般来说是合适的,其技术条件已在说明书中写明。如用户希望考虑土壤的相互作用影响,可以考虑采用广义文克尔假定方法将基床反力系数前加负号(参见说明书有关说明)。 这样基础边角部的反力将明显大于中部。

弹性地基梁计算中有多种模式选择。

1.弹性地基梁;

2.考虑等代上部结构刚度影响的弹性地基梁;

3.按上部结构为刚性的弹性地基;

4.按TAT计算出的上部结构刚度进行弹性地基梁计算;

5.按普通梁单元刚度矩阵的倒按盖方式计算。

有关原理部分可参见说明书中技术条件和操作部分。用户一般应选用第1种模式计算。当建筑物层数较多时,用户可考虑一定的上部结构刚度采用模式2。 上部结构刚度为基础的倍数可按上部梁的总叠加刚度与地梁刚度比值近似填写(可参见箱基规程)。模式3适用于框支剪力墙结构, 模式4方法虽然很好,但只适用于框架结构,或带有少量形式简单剪力墙的框剪结构。 模式5一般不用,因为其计算结果明显不同于弹性地基梁法,只有用户有特别要求时才使用。该方法的梁上线荷载导算是根据底板刚性假定及上部总荷载N,对底板形心的总变矩M×、My求出各梁的反力:

最后根据反力等出梁的线荷载。基床反力系数取值可参见说明书附录的表。选取时用户可有一定的灵活性,增大基床反力系数可减少整体弯矩。

58-1 在桩筏基础设计时,筏板输入时,是否一定要布置暗梁。JCCAD计算筏板内力时的计算模型如何

58-1答:筏板基础设计如用有限元法计算,暗梁可以布也可以不布。平板中暗梁是为了在设计中明确受力,是在墙柱轴线处布置的没有外露的梁。在使用软件时如布置了暗梁则在施工图中将有暗梁的配筋图。在筏板有限元计算时暗梁刚度不参与计算,但配筋时有意将暗梁周围的分布筋进行部分集中。 没有布暗梁的筏板如要出筏板配筋施工图,则必须布置板带。

59-1 同样一个工程,以前用DOS版本,输入了地质资料,现改用WINDOWS版本,请问地质资料能否不再重输入,直接利用原来输入的地质资料,怎样操作?

59-1答:地质资料的数据文件是以文本方式存贮,可以用DOS版本生成,也可以用

WINDOWS版本生成,用户也可以按使用说明书用其它编辑工具生成修改。

60-1 计算基础时,用TAT或SATWE传下的荷载(因有水平力的作用)对上海这样的软土地基上,在没有地震荷载时基础是否会产生偏心?(与垂直荷载作用时荷垂重心不一致),是否用PM荷载加一放大系数合适?

60-1答:当荷载有水平力存在时,当然会产生偏心 。这样可以校核地基设计承载力。严格来说应按规范的有关条文对各组荷载都进行校核,但在实际操作中很多用户只对PM恒+活荷载进行校核计算,这是因为在选取PM恒+活荷载时,除非进行人工修改,否则程序自动将活荷载系数定为1.4,即没有考虑活荷载的折减,这样弥补了一些缺陷。一般来说这样做也不会有什么大问题,因为以前大部分基础手算时也没有进行多组荷载计算,但也都很安全,因此如果增加过多的钢筋,审核时会产生矛盾。

63-1 筏板基础的系数配筋,尤其在外挑地板>1.5&#61520;以上,而地板的配筋仍偏小,如R=100KW/M2板面积AS=600mm2 什么原因,而且基础地板配筋双向均拉通,自动生成后配筋才符合设计面积。为何?

63-1答:一般来说,底板配筋不会少配,除非发生错误,其内力配筋计算原理参见说明书中的技术条件。底板反力可取周边节点弹性反力或平均反力。用户使用的可能是老版本软件,挑板计算是在房间配筋面积显示之后才计算的,所以只有在通筋区域布置好、实配钢筋完成后才能满足挑板配筋要求。新版程序挑板计算是在房间配筋面积显示之前进行的,因此挑板计算结果可显示在配筋面积图中。

63-2 地质资料输入沉降点,为三个点,但点的当中碰到多层的住宅。地质技术孔,业主为省钱一幢房屋平面上,只钻一个技术孔,孔深为35m, 算沉降计算点如何输入。沉降怎样计算为正确。

63-2答:地质资料输入时,孔点数可以是一点,它代表整个场都采用此孔点的地质信息。 71-3 建议桩长/承载力的确定在JCCAD中保留两种方法

82-1 桩的配筋计算中,是否考虑了上部结构传至桩顶的N、M、V,是按什么方法算的,桩顶的约束对配筋的影响考虑了没有?

82-1答:桩身配筋程序没有计算,一般按构造配筋。

82-2 平法施工图梁内主筋、箍筋、是否已包括了抗扭钢筋

92-8 基础平面图中,柱尺寸标注都是柱中心标注,而不是以轴线标注

92-8答:99年7月版本已经修改

117-1 基础梁中四支箍经常发现当中钢筋以常在外面。

本答案见123-2问题解答。

117-2 排架输入,采用填表法好,还是用PK人机交互机法输入好,但传至基础,设计基础应采用什么方法好!

117-2答:对于排架,应采用PK的人机交互方式输入,如数据不全可在人工补充。在进行基础设计时,必须先有PMCAD的平面建模数据。

121-2 经过砖混计算进入JCCAD,进行条基计算是否考虑纵横墙基础的重叠部分问题? 121-2答:在进行墙下条形基础计算时程序没有考虑纵横墙基础重叠问题,一般说来,当条基宽度较小时,这样做是可以的,当条基宽度较大时最好适当调整地基地耐力标准值将基础底面适当放大。

123-1 弹性地基梁端钢筋为何没有锚固

123-1答:弹性地基梁挑梁由于外端部不存在弯矩,故不设弯起锚固。如是端梁则从柱

边计算锚固长度,且端头弯起(最短200mm)。

123-2 四肢箍的梁中间两个通长筋为何放在内箍外侧,怎样调到内侧

123-2答:四肢箍的梁中间两个通长筋有时放在内箍外侧的原因是有些地方钢筋根数多于四根,恰巧程序以该点为标准配置箍筋,这样导致钢筋少的地方,可能内侧无筋。为防止这种现象,建议下筋连通。

146-1 采用筏基时,地下室面荷载只能按线荷载和点荷载布置吗?按线荷或点荷布置后,计算的沉降值不同,如何使计算结果更合理?

146-1答:地下室面荷载问题,主要有两点,一是内力计算,二是沉降计算。一般来说,各房间面荷载相差不太大时内力计算可以忽略不计,只是影响到沉计算。但如果面荷载相差很大,不但影响沉降也影响内力。在实际计算时对沉降与内力的影响应分别计算,不能一次将两个问题都解决。

内力计算时只须考虑面荷载的差值部分,一般的原则是将局部多出面荷载平均分配到周边梁上。荷载采用计算值。沉降计算时,要将荷载的标准值按房间平均分配到周边梁上 13. 146-2 梁AC、BC不在同一轴线,在AB处设置一矩形柱来同时支承两根梁。在平面布

置时,操作时是按A、B两节点分别布置柱,还是在A节点或B节点将柱偏心布置。 146-2答:对这种情况,柱子可采用多种方式布置:

1、A、B点分别布置柱子,都设置偏心,使两个柱子重叠,这样的好处是画AC轴线和BD轴线梁时,端点均有柱子存在。但输入麻烦。

2、在A或B只布置一个柱子,没置偏心。但画轴线梁时有一个轴线的端点无柱子。以上两种方法均要注意在AB两点之间布置梁。否则内力就会中断。

152-2 基础软件多种荷载选择时,对基础计算有无影响?

152-2答:基础软件多种荷载选择时,对基础计算是有影响的。

PM恒十活荷载是模仿手工导算荷载的方式进行荷载传递计算的,该荷载比较均匀,但是没有弯矩和剪力,没有考虑风荷载和地震荷载。对于筏板基础或基础梁这样的整体式基础(下面可以有桩基础)并且风荷载不大或可不考虑风荷载的情况可用该种荷载,另外墙下条形基础也可用该种荷载。

TAT荷载或SATWE荷载是经过结构整体分析得到的传给基础的荷载。该种荷载有弯矩和剪力。考虑了风荷载和地震荷载。对于柱下独立基础和承台桩基础一般都应采用该类荷载,对于整体式基础也可采用该类荷载。该类荷载的不足之处是由于它用三维空间计算传导竖向力,空间构件的轴向刚度对内力的影响较大,在剪力墙下面的轴力过大而剪力墙周围的轴力过小,其力分布不均匀而失真。结果会造成基础局部配筋过大。

PK荷载的特点是只有框架平面内方向的弯矩和剪力,缺少另一方向的弯矩,因此设计基础必须同时考虑几个方向的框架传力,否则计算是不全面的。另外,PK荷载是按最大内力分组的,不同轴线上的PK荷载很难做到同一工况,所以在整体式基础(筏板、基础粱)中最好不要采用该荷载。

综合以上各类荷载的特点,在使用时应根据工程情况选用适当的荷载进行计算。 152-11 筏基当梁向下时,标高变成板底标高,应在梁立面图上有所表示。

147-7答:筏板梁肋朝下时,板底标高实际上是梁肋底面标高了,在梁立面圆、剖面图上已经标出。

其 它

2-4 今后DOS版软件是否会作进一步改进?

2-4答:因为DOS工作平台的功能限制太多,今后DOS版软件只对原有软件存在的错误(Bug)作纠正,不再进行功能上的改进。新功能的增加与改进主要在WINDOWS版上进行。

7-2 混凝土规范局部修订中规定(第6.1.12条)钢筋搭接时从任一接头中心至1.3倍搭接长度范围内应小于50%(受压区),程序未考虑。

7-2答:对绑扎答搭接的情况,程序对每边小于4根钢筋的柱,用柱钢筋搭接方式的选择参数可设为两次搭接。

9-2 井字梁结构,交点处的柱子。因为无法形成框架文件故采用连梁方式,但检查数据文件时此交点处无上部柱传下来的集中力,这是为什么?

9-2答:连梁支座处不形成节点力。

17-1 (图) 这个节点不能计算和画图,能否改进?

17-1答:柱上一侧有二根梁与之相连的框架是可以正确计算的,但不能对梁画图,画图时要求柱上一侧的梁不能多于一根。可在拐处角增设一短的柱,把上边一根梁连在短柱上,就可以画图了。

19-1 如图:要使杆件①与柱子之间联接是铰结联接,在出图时,梁柱结点配筋如何处理才能体现出铰结联接?

19-1答:对于两端铰支梁或两端铰支柱,程序在画图中将其略去,不予画出。对一端铰支梁或柱,因程序不能把握铰支端的构造,仍接固端形式画出。

25-1 下部二~三层为大柱网框架结构,上部为小柱网异形柱结构(住宅),总层数约10~12层,抗震设防烈度6度。请问在结构布置计算及配筋构造方面如何考虑? 25-1答:用PM建模,用TAT或SATWE空间计算,再接力PK画梁柱施工图。

27-2 简支梁以砖墙为支座,当墙和梁轴线相同时简支梁的支座长为700,请问这是作何考虑?且同支座为240时,有何不同?

27-2答:支座长取700mm是考虑到梁钢筋伸入墙体不进行弯曲处理而设置的,若支座取240mm时,梁端部将出现弯入墙体的锚固钢筋,二者在计算跨度上也有些区别。 27-4 连续梁绘图时有时上部钢筋一侧切断点未标注。

27-4答:当支座钢筋伸出长度大于跨度一半,而另一端没有相应钢筋与之在全跨连通时,伸出长度没有被标注,以后版本将补上这一标注。

29-1 在底框结构中,底框中有局部二层底框,是否能算?

29-2 有局部二层底框,且砖混与底框有错层的,是否能算?

29-2答:目前底框结构还只能处理框架顶部平整的情况,对于局部两层底框及框架顶部有错层梁等情况不能同时处理。

36-1 弧形梁及角柱箍筋是否应全长加密?按程序计算结果箍筋作加密,已满足要求,但在设计年检中,建委部门要求我们全长加密。

36-1答:角柱箍筋按规范应全长加密,但在程序中不能自动得到该柱是角柱的信息,用户可人工修改柱为箍全长加密。

对弧形梁是否全长加密由用户酌情决定。"

36-2 99年3月份出的PKPM软件中,文件打印中,文件图纸无法旋转90度打印,这是什么原因?(软件中没有旋转角度打印的对话框)

36-2答:: WINDOWS版打印图纸时,图纸的旋转选项在所迭的打印机的“属性”性。即点取打印后,在打印机名称边上有一“属性”按扭,点取后有“横向”“纵向”打印的选项。

71-2 *.T中的尺寸标注转到*.DWG中时,应将之转化为ACAD中标准的DIM,而不是

一堆无法自动修改的点点线线。

71-2答:由于PKPM中的尺寸线管理与AUTOCAD不同,没有专门的DIM类图素,所以无法相应转化。

71-4 提供批处理图形转换功能

71-4答:原DOS版中有批处理转换功能,以后将在WINDOWS版也加入。 71-5 提供简写命令的用户修改接口,象ACAD、PGP或宏

71-5答:现在版本的PKPM软件有些模块已加了可由用户修改的简写命令,通用的命令在CFG\CFG.Ali文件中编写。各程序也可能有其自己的简写命令接口文件,如:图形编辑打印转换“的程序为modify.ali;后缀名都是ALI。

71-6 简化数据,比如仅用SATWE的SAT.DAT、COAD.DAT文本文件,可逆生成交互数据,再者,发现断面或调整某些局部布置,每次都有要全部从头开始,PM—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、SAT—Ⅰ、Ⅱ 结果,做大工程时,奇繁琐无比。

71-7 简化操作。建议所有数据一次性准备完毕,计算一次性完成,因为很多无谓的交互实在可以取消,象连正确都要反复确认。只要把错误写出文件即可。最常用功能在建模时,比如0ffset、male、fillet、trim 等等,应减少进出菜单的层次,可以直接点击和直接键入简写命令。用户可定义其单条。

71-7答:今年的版本将近按如上意见改进。

73-1 在施工图编辑中,要是能像AUTOCAD一样可以多个图插入就可大大方便绘图,而现在插入图形文件(以图块方式)比例及其它编辑工作均不能合适的调整,是否能有这样的改进。

73-1答:今年可以改进。

74-1 99年版本,经常死机,尤其是窗口操作,在图库操作时也会常常出现故障。(谱华国方机P3 CPU 32M内存、10G硬盘)是怎么回事?

74-1答:内存条是否有问题。

74-2 图层操作时,尤其在施工图编辑菜单中,设置图层,线型较多,则程序把所有的原有线型改乱了,不知在新版中有无此问题。

74-3 *.T文件转成AUTOCAD文件后,字体改乱了而再转成*.T文件后,又设有图素怎样处理?

74-3答:*.T中的字形文件与AUTOCAD中字形文件相同,可把AUTOCAD的FONTS子目录中所用到的形文件考贝到CFG子目录中。

75-2 房屋(多层)由框架,混合结构组成,地震设计按7度考虑,在设置抗震缝下或不设置抗震缝下,PKPM如何考虑?

75-2答:抗震缝设置与否对砖混结构抗震验算没有影响,对框剪结构,采用TAT或SATWE计算时,设为多塔结构和不设为多塔结构的抗震计算结果是有区别的。

76-2 连续框架梁或次梁大小跨支座负筋为何,大跨的支座断点长,小跨的断点短和手册不符。

76-1答:目前程序仍不能在挑梁处画出次梁加密箍,其主筋也没有下弯钩住次梁的功能。 76-3 非抗震框架柱为何纵筋在楼板上500处搭接?

76-3答:程序现在对框架柱没有非抗震的构造,纵筋在楼板上500处搭接是根据国家标准图97G329。

76-4 竖向导荷包括梁柱自重否?

76-4答:竖向导荷包括梁、柱、斜杆的自重。

77-1 连续梁计算时,为什么某一个端支座(边跨)会变成悬臂端?

77-1答:当程序判断端跨梁端支承在梁支座上,且其梁下无正弯矩,仅有梁支座负弯矩

时,就认为这是悬挑梁,用户在同意时可在画图的“挑梁修改”菜单中将其改为端支承梁。

78-1 平法绘图中对于梁宽>350mm时,箍筋没有给于四肢箍配筋,且有时梁面,梁底只有两根筋贯通,这次是否有改进?

78-1答:平法对梁宽≥350的梁是按四肢箍配的。

14. 78-1 平法绘图中对于梁宽>350mm时,箍筋没有给于四肢箍配筋,且有时梁面,梁底只

有两根筋贯通,这次是否有改进?

78-1答:平法对梁宽≥350的梁是按四肢箍配的。

78-2 采用冷扎扭钢筋配板的配筋,对于简支端的负筋,仍给出8@200配筋?这样是否合理?

78-2答:楼板配筋程序有一根支座负筋的最小直径参数,将其改为6即可。

79-1 好的软件,不论是应用软件还是系统软件,在具体操作上都应是傻瓜型的,而不应过于复杂,让潜在的用户望而生畏,希望程序开发者重视。能让一个微机知识很少的高级土建工程师很快掌握PKPM软件的应用,那才是最理想的。

90-1 异形柱与剪力墙小墙肢构件有何区别?何时按异形柱设计为好?何时按剪力墙构件设计?建模时,每节点相连的杆件数现程序不能大于6能否改大?

90-1答:选择异形柱输入,要考虑梁端弯矩计算时与柱重叠部分设为刚域的选择项,而按墙输入时无此项要求。在其它方面是一样的。当墙枝较小时,按异形柱输入较方便些。 92-1 椭园轴线如何输入?

92-1答:按园输入,再用图素变换菜单将其X.Y向按不同的比例变形。

92-2 底框是否应把砖墙和砼墙都按墙输入

92-2答:底框结构应当把砖墙与砼墙都当作墙输入,可在“次梁楼板输入”菜单中修改相应的墙材料。

92-3 .T ,DWG文件能否在ACADR14中用?

92-3答:.T转成DWG文件是按AUTOCAD的R10版本转换的,R14版可以读取R10版的DWG文件。

97-1 剪力墙结构中,连梁上再搁置梁,那么这连梁自动断为两根了,如何解决? 97-1答:能否把此梁当次梁输入,这样就不会断为两根了。

102-1 砖混中,底层架空板是否可以作为一层输入,还是作为荷载输入。

102-1答:可作为一层输入。

102-2 顶层现在很多是坡屋顶,是否可作为一层输入,可以的话,斜墙怎么输入,边墙是否可以按照洞口全部开洞口。

102-2答:由于不考虑此类墙的抗侧力作用,所以把这些墙作为荷载输入即可。 102-3 上述两者结合的话,很可能超过规范层数,有无关系。

102-3答:由用户自己掌握。

106-1 要在钢框架梁梁底设一根吊车梁,软件能否输入?且吊车荷载能否传入框架梁上。 106-1答:目前的空间计算程序还不能处理吊车荷载这样的移动荷载。

106-2 钢框架梁柱节点连接,在演示时只看见用高强度螺栓连接,软件有没有焊接节点。 106-2答:现在已开发出焊接节点的梁施工图。

106-3 在工字梁梁拼接菜单中,拼接位置距柱中心的距离数据,我们的计算机中只能输

三位数,如我想输1500mm,但输入第四位数时,就变成三个0了。怎么回事? 106-4 我要在钢框架柱中间输人字形支撑,能否在平面图上输入?能否计算一下? 106-4答:可以输人字支撑,可以计算,对井字梁结构,程序是按空间杆系原理计算的。 107-1 如图所示井字梁楼盖,电算结果是边跨梁配筋比中跨梁大,而根据查计算手册,手算结果是中跨梁配筋大,边跨梁较小,哪种结果更合理?且电算结果中,与柱连接的梁被视作框梁,配筋较大,与实际的井字梁受力情况有否矛盾?

107-1答:TAT和SATWE是用空间三维杆系有限元方法计算井字梁结构。

112-2 框架结构底层的高怎样确定,是从二层楼面算至室内地面呢?还是从二层楼面算至基础顶面?

112-2答:为结构计算和框架柱画图,结构底层的高应从基础顶面算起。

112-3 昨天讲的交叉梁的支座情况要修改,能随便修改吗?应依据什么而修改。

112-3答:将无柱节点处的支座方式(三角形)改为连通方式(园形)是编于安全的。 112-4 现浇板底筋是双向的,软件有无考虑另一方向的板厚折减。

112-4答:考虑了

113-1 PKPM的图形用户界面是在什么环境下开发的,比如:用VC++。BOLEMDC++,或WINDOWS.9X或WINDOWS NT

113-1答:使用了多种语言。

113-2 你们的PKPM是否也象AUTOCAD那样有自己的二次开发环境,比如:AUTOCAD中的ADS-C FOR ACTOCAD14 ARX—VC++ FOV AUTOCAD 2000。

113-2答:目前这方面资料没有来得及整理,也无用户手册,将来会向用户提供。 114-1 挑梁根部有浮筋,新版有何改进。

114-1答:挑梁根部的弯起筋的端部有向下的弯钩,可见于钢筋表,不是浮筋。 114-2 挑梁宽度与框架梁宽度不同时,上部钢筋却通到挑梁头,如何处理?

114-2答:挑梁宽与框架宽相差>50mm时,其钢筋互不连通。

114-3 砖混结构中圈梁外设挑梁,如何制图?

114-3答:用GJ中的砖混挑梁功能设计

115-1 一个柱上相交有二个节点,为获导荷或计算会发生问题?

115-1答:二节点之间用梁相连后导荷不会出现问题。

118-1 由于PKPM一年中更换版本太多,用户有时无法判断自己的程序是否最新的,(程序里面没有标志,诸如版本号,日期等),不知你们以后怎样处理,才能解决新旧版本问题。

118-1答:光盘上部有日期,我们一般每隔半年统一通知用户更换一次光盘。 118-2 能否向国外的程序那样做法更新版本号(如AUTOCAD等)

119-1 多层框架结构中,上屋面楼梯间按顶层小塔楼计算合适,还是直接折算成节点荷载输入计算合适?

119-1答:还是输入小塔楼更符合实际状况。

120-1 梁平法表示中,当梁宽≥350时,仅二根纵筋贯通,另二根纵筋没有交待。 120-1答:20xx年3月软件已加上这种钢筋的表示。

120-2 梁平法表示与标准图集是否能配套使用。

120-2答:可以

120-3 底框砖混结构中,若底层抗震墙用砼时,材料如何定,因为指定墙材料时要么是砖,要么是砼。

120-3答:底层的墙材料不一定是一样的,可以指定有的是砖墙,有的是砼墙。

122-1 悬挑板在建模平面输入时,能否直接作为构件输入荷载等(如外墙边上有悬挑板,外墙上的荷载如何输在此悬挑板上)。

122-1答:悬挑板上只能输入均布面荷载。

130-1 在输入梁柱时,如遇柱跨越两个节点,该如何输入,才能使梁柱节点符合实际情况?

130-1答:柱只能布在其中一个节点上,如柱内二节点都有外梁与之连接,则这二节点之间也应布上梁。

134-1 框架抗震等级4级时,梁箍筋为何总是ф8开始。

134-1答:抗震等级=4时,梁箍筋可为Ф6,但当梁高≥800或箍筋计算面积较大时,仍取直径Ф8。

147-3 砖混抗震验算,抗力级荷载效应在不满足的情况下,给出砌体附加钢筋面积,这样是否能保证就满足抗震要求,如何反算回去?

147-3答:如钢筋并未起筋,配上给出的钢筋就可以满足设计要求了。

147-5 弧型梁当主梁计算输入时,计算结果为何支座上筋小,跨中却很大。 147-5答:力学结构分析的结果。

147-6 砖混结构,在抗震规范中构造柱对砖混结构而言只是一种构造要求,如梁参考与工作则构造柱其不就成了 受力柱,且轴向力直接传入基础。对砖混结构的抗震,验算定会有影响。如何解释?

147-6答:在94年发布的《设置钢筋砼构造柱多层砖混抗震技术规程》(JGJ/713-94)中规定砖混结构的抗震验算应考虑构造柱的作用。

152-8 网上软件更新应最好同步

152-8答:今年PKPM网站上的程序将至少每月更新一次。

15. 二、GB50011-2001规范对GBJ11-89规范的主要改进

与89规范相比,2001规范的内容增加较多:

89规范共有11章、39节、7附录共329条,其中包括41条强制性条文;2001规范共有13章、56节、11附录共507条,其中包括52条强制性条文,删去粉煤灰中型砌块、单排柱内框架、烟囱和水塔的有关内容。

(一)GBJ11-89抗震规范的基本规定

《建筑抗震设计规范(GBJ 11-89)》对建筑结构的抗震设计做如下基本规定:

1. 用三个不同的概率水准和两阶段设计体现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的基本设计原则;

2.以抗震设防烈度做为抗震设计的基本依据,引入“设计近震和设计远震”,以体现地震震级、震中距的影响;

3.不同类型的结构需采用不同的地震作用计算方法;并利用“地震作用效应调整系数”,体现某些抗震概念设计的要求;

4.按照建筑结构设计统一标准的原则,取消78规范的“结构影响系数”,通过“多遇地震”条件下的概率可靠度分析,建立了结构构件截面抗震承载力验算的多分项系数的设计表达式;

5.把抗震计算和抗震措施作为不可分割的组成部分,强调通过概念设计,协调各项抗震措施,实现“大震不倒”;

6.砌体结构需设置水平和竖向的延性构件形成墙体的约束,以防止倒塌;

7.钢筋混凝土结构需确定其“抗震等级”,从而采取相应的计算和构造措施;对框架结构还要求控制“薄弱层弹塑性变形”,通过第二阶段的设计防止倒塌;

8.装配式结构需设置完整的支撑系统,采取良好的连接构造,确保其整体性。

(二)2001规范对抗震设防依据、场地划分和地基基础设计的改进

2.1 结构抗震设防依据的改进

原《中国地震烈度区划图(1990)》规定,在50年内超越概率为10%的地震,按烈度划分为5个等级,即≤5度、6度、7度、8度和≥9度。抗震设计时,与设防烈度对应的设计地震基本加速度值,6、7、8、9度分别为重力加速度的5%、10%、20%和40%。 正在编制的地震动参数区划图,标准场地(相当II类场地)50年超越概率为10%的峰值加速度分为7个等级,即<0.05g,0.05g,0.10g,0.15g,0.20g,0.30g和≥0.40g。同时,考虑震级、震源机制和震中距的影响,标准场地阻尼比为0.05的加速度反应谱的设计特征周期,将分别取0.35s,0.40s和0.45s三档,(大致反映近、中、远震影响)。 于是,当按地震动参数进行抗震设计时,抗震设防依据将有21个不同的分档,对结构所遭遇的地震作用的估计将更为细致。为此,对设防地震烈度与设计地震加速度的对应关系要作相应调整,对设计地震影响系数最大值也要作相应的变动。

2.2 建筑场地类别划分方法的局部调整

89规范首次引入场地剪切波速和场地覆盖层厚度,作为划分场地类别时所考虑的两个因素。这种划分方法的主要缺点是:

①多层土的剪切波速采用以厚度为权的平均方法,不能使多层土与匀质土层等效,平均的物理意义不够清楚。

②对于各分层土土质和剖面顺序完全相同仅覆盖层厚度不同的两个场地,在覆盖层厚度较小时,可能会出现场地条件好的反而划为较不利的类别。例如,有A、B两个场地,其第一层为淤泥,平均波速为100m/s,厚度均为8m;第二层为密实的粘土,平均波速为280m/s,A场地厚度2m,B场地厚度9m;第三层均为波速大于500m/s的碎石土。很明显,A场地条件要好于B场地,但是按规范划分的结果:A场地为Ⅲ类,B场地反而为Ⅱ类。

③剪切波速和覆盖层厚度处于不同类场地的分界附近时,实测误差可使场地类别划分结果不同。

为此,在2001规范中关于场地划分方法提出下列修改(参见修改示意图1):

①剪切波速的平均方法,改用以走时为权的平均,称为等效剪切波速,即多层土与匀质土在剪切波速的传播时间上等效。

②适当调整不同类别场地的分界。

③对波速和覆盖层厚度处于不同类场地分界附近的情况,例如,在场地分界附近相差±15%的范围内,计算结构地震作用时,允许对反应谱特征周期内插取值。

Vse (m/s)

500 ┃

┃┇

Ⅰ┃┇

类┃┇

┃┇ ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅

250 ┏┛┇ ┇ ┏━━━━━━━━━━

┃ ┅ Ⅱ类 ┇ ┃ ┅┅┅┅┅┅┅┅┅

┃┇ ┇ ┃ ┇

┃┇ ┇ ┃ ┇

┃┇ ┅┅┅┅┅┅┅ ┃ ┇ ┅┅┅┅┅

140 ┃┇ ┇┏━━━━━━━┛ ┇ ┇ ┏━━━

┃┇ ┇┃ ┅┅┅┅┅┅┅┅ ┇ ┃ ┅┅

┃┇ ┇┃┇ Ⅲ类 ┇ ┃ ┇Ⅳ类

┃┇ ┇┃┇ ┇ ┃ ┇

0 ───────────────────┴───

3 5 15 50 80 dov (m)

2.3 岩土勘察和基础抗震设计要求的改进

────┬──────────┬────────────────── 项目 │ 89 规范 │ 2001 规范

────┼──────────┼────────────────── 危险地段│发震断裂带应考虑错动│发震断裂带在避让距离外不考虑错动

────┼──────────┼────────────────── 不利地段│提供岩土稳定性评价 │提供岩土稳定性评价,考虑地震作用放大 ────┼──────────┼────────────────── 液化 │Q3 以前不液化 │Q3 以前冲积砂土 粉土不液化

判别 │液化判别深度15m │液化判别深度改为20m

────┼──────────┼────────────────── 液化 │处理后液化指数≤4 │乙类处理后的液化指数≤3,倾斜场地的液

处理 │ │化处理, 复合地基的换算锤击数

────┼──────────┼────────────────── 软土 │综合考虑桩基 地基加 │同 89 规范,

地基 │固和上部结构处理 │增加考虑软土震陷的方法

────┼──────────┼────────────────── 桩基 │仅规定不验算范围 │增加桩抗震承载力(非液化 液化)和构造

────┴──────────┴────────────────── 16. 三) 2001规范对地震作用和抗震验算方法的改进

3.1 提出了长周期和不同阻尼比的设计反应谱

随着高层建筑高度的不断增加,以及高层钢结构、隔震消能结构的出现,89规范的设计反应谱已经不能适应建筑结构发展的需要。而且,随着地震动参数区划中关于特征周期的规定,89规范关于“设计近震和设计远震”的概念也需要加以发展。

修订后,2001规范设计反应谱的范围由3s延伸到6s,分上升段、平台段、指数下降段和倾斜下降段四个区段。一般结构阻尼比为0.05,在5Tg以内与89规范相同,从5Tg起改为倾斜下降段,斜率为0.02,保持了规范的延续性。

对阻尼比ζ不等于0.05的结构,设计反应谱在阻尼比ζ=0.05的基础上调整: 平台段的数值乘以 1+(0.05-ζ)/(0.06+1.7ζ)

指数下降段的指数,由0.9 改为 0.9+(0.05-ζ)/(0.5+5ζ)

倾斜下降段的斜率,由0.02 改为 0.02+(0.05-ζ)/8

3.2 建筑结构分析模型的规定

2001规范增加了对于结构分析的一些规定,主要包括:

弹性分析和弹塑性分析的要求;

当侧移附加弯矩大于水平力作用下构件弯矩的1/10时,应考虑重力二阶效应; 按楼盖刚度、扭转效应等的区别对待,划分平面结构和空间结构分析; 对计算软件的要求和对电算结果的分析判断。

3.3 建筑结构地震作用取值的控制

在2001规范中,从特征周期、最小地震力、偶然偏心和双向水平地震等四个方面来控制建筑结构地震作用:

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地特征周期将比89规范增大0.05s,总体上提高了中等高度房屋和单层厂房的地震作用,使量大面广的一般结构的抗震安全性有一定的提高,符合当前提高设计安全性的呼声。

长周期结构,按加速度反应谱计算的地震作用明显减少,由于未考虑强地面运动速度和位移所施加于结构上的作用,可能是不安全的。为此,提出按烈度、扭转效应等分级控制,不仅控制底部总地震作用力,而且控制每个楼层的地震作用力。当结构基本周期不大于3.5s或扭转效应明显时,楼层剪力系数应不小于0.2αmax ,其它情况,7、8、9度时的楼层剪力系数分别不小于0.012(0.018)、0.024(0.032)和0.040。

震害经验和强震记录的分析认为:实际地震地面运动是同时具有平动、扭转和上下分量的,对于对称且抗侧力构件正交的结构,可简化为两个主轴方向分别考虑地震作用,但需要考虑实际结构偶然偏心和地震地面运动的扭转作用,将边榀结构的地震内力适当增大1.05~1.3倍;对于非对称结构或抗侧力构件斜交的结构,必需考虑两个主轴方向同时施加地震作用。至于两个方向的地震作用效应组合,取一个方向100%与另一正交方向85%的“平方和方根组合”:

S =

3.4 结构弹塑性变形验算的规定

近几年来,高层建筑和新结构体系增多,相应的研究也取得一定的成果。2001规范规定,结构弹性层间变形的控制值,不仅是楼层的质心处、而且是楼层最大的层间位移。除了以弯曲变形为主的高层建筑外,小震下的各类结构的弹性层间位移角限值是:

RC框架 1/550

RC框-墙,内筒-外框 1/800

RC抗震墙,筒中筒,RC框支层 1/1000

多、高层钢结构 1/300

不规则结构、超高层结构、隔震和消能减震结构均需进行弹塑性层间变形验算。其中,对排架、框架、隔震和消能减震结构、甲类建筑和高层钢结构的要求为“应”,其余为“宜”。层间变形可采用静力的弹塑性计算方法,即所谓推覆(push-over)方法予以简化。除了新增多层钢结构弹塑性变形简化计算的增大系数外,大震下各类结构的弹塑性层间位移角限值是:

RC排架 1/30

RC框架 1/50

RC框-墙,板柱-墙、内筒-外框,底框砖房的框-墙 1/100

RC抗震墙,筒中筒,RC框支层 1/120

钢结构 1/50

(四)提出增加建筑结构延性的设计要求

4.1 不规则结构的抗震概念设计

19xx年台湾921大地震的经验表明,凡骑楼、底层层高加大、二层悬挑、楼板中空等不规则结构的地震破坏严重。2001规范中增加了沿平面和沿高度布置的规则界限,并明确规定某些不规则的上限。表4.1和4.2分别是平面不规则和竖向不规则的定义,表4.3是不规则结构的设计要求。

表4.1 平面不规则布置的定义

──┬─────────────────────────────── 项目 │ 不 规 则 的 定 义

──┼─────────────────────────────── 扭转 │端部层间位移Umax 大于两端弹性层间位移平均值U0 的1.2倍

──┼─────────────────────────────── 凹凸角│局部凸出或凹进的尺寸大于该方向总尺寸的30%

──┼─────────────────────────────── 楼板不│缩进或开洞后的板宽小于该方向典型板宽的1/2,或洞口面积大于该层 连续 │楼板面积的1/3, 错层

───┴───────────────────────────────

表4.2 竖向不规则布置的定义

───┬────────────────────────────── 项目 │ 不 规 则 的 定 义

───┼────────────────────────────── 刚度突变│层侧向刚度小于相邻上层0.7,或小于其上三层平均值的0.8 ───┼────────────────────────────── 构件间断│柱、抗震墙、抗震支撑承担的地震力由转换构件向下传递

───┼────────────────────────────── 强度突变│楼层受剪承载力与相邻上层受剪承载力之比(ξy 比)<0.8

───┴────────────────────────────── 表4.3 不规则布置的设计要求

────────┬──────────────────────── 项 目 │ 设 计 要 求

─────────┼──────────────────────── 平面不规则,竖向规则│考虑扭转、楼盖变形的空间结构分析,Umax <1.5Uo ─────────┼──────────────────────── 平面规则,竖向不规则│1.15FEk ,不落地构件的地震内力1.5倍,ξy 比>0.65 ─────────┼──────────────────────── 平面和竖向均不规则│同时满足上述要求

─────────┴────────────────────────

17. 钢筋混凝土框架结构的内力调整和构造

①弱化了房屋高度对抗震等级划分的影响

钢筋混凝土结构的抗震等级划分中,对房屋高度的分界适当调整,使同一结构类型相同

高度的房屋,在不同烈度下有不同的抗震等级;而且在高度分界附近允许对抗震等级做些调整。

②强柱弱梁、强剪弱弯的概念设计,需按构件截面实际承载力的不等式控制。

89规范从实用的角度,综合了安全、经济和合理诸方面的考虑,在截面实际配筋面积不超过计算配筋量10%的情况下,将实际承载力不等式转换为内力和抗震承载力的验算表达式。

考虑到实际配筋往往超过计算值的10%,2001规范提高了增大系数的数值,仅在9度和一级的框架中保留按实际配筋验算的要求:

柱、梁、墙和节点核芯区弯矩或剪力设计值增大系数

──────────────────────────────

强柱弱梁和柱强剪 梁强剪 墙强剪 核芯区

9度等 (按实际配筋验算)

其它一级 1.4 1.3 1.6 1.35

二级 1.2 1.2 1.4 1.2

三级 1.1 1.1 1.2 1.1

──────────────────────────────

③对框架柱轴压比控制给出了放松的条件:

按89规范控制轴压比的有关规定,柱子的截面尺寸往往取决于轴压比,不仅因截面较大影响了使用要求,而且其纵向钢筋和箍筋配置实际上均由最低的构造要求控制,抗震性能并不高。为此,综合考虑结构中抗震墙数量、柱子剪跨比、箍筋构造和在整个结构中所处的部位,在2001规范中修订了钢筋混凝土柱的轴压比控制值:

对框架-抗震墙结构、框架-筒体结构,其框架柱的轴压比限值可增加0.05;

当采用井字复合箍、复合螺旋箍或连续复合螺旋箍时,提高体积配箍率后,各类框架柱的轴压比限值可增加0.05~0.10;

当在柱截面的中部另加纵向钢筋,其截面不少于柱截面面积的0.9%,各类框架柱的轴压比限值可增加0.05。

④柱体积配箍率改用含箍特征值控制。

随着各类建筑结构的发展,混凝土和箍筋的强度等级均有较大的变化,规定直接按含箍特征值λv 的要求设置柱加密区的箍筋,即:

ρv =λv (fc /fyv )

4.3 RC抗震墙结构设置边缘构件的要求

底部加强部位需根据其轴向压力的大小采取不同的构造要求,并且需要控制墙的最大轴压比。底部加强部位以上,墙的轴压比不得大于底部加强部位。为了简化,墙的轴压比计算仅考虑重力荷载代表值作用下整个墙肢的平均值。

一、二级墙体的底部加强部位,墙体在重力荷载下的平均轴压比控制如下: ─────────────────────────────── 边缘构件类型 9度 8度一级 二级

设置约束边缘构件后的平均轴压比上限 0.40 0.50 0.60

仅设置构造边缘构件的平均轴压比上限 0.10 0.20 0.30

───────────────────────────────

当设置构造边缘构件时,暗柱取一倍墙厚和400mm的较大值;抗震等级二级时,纵筋4φ14,箍筋φ8,间距150mm。

当轴向力超过构造要求的上限时,需设置约束边缘构件,暗柱范围由计算确定,且

不小于1.5倍墙厚和450mm的较大值,箍筋需按含箍特征值λv 控制:

──────────────────────────

9度 8度一级 二级

λv 0.1-0.2 0.09-0.18 0.08-0.16

──────────────────────────

4.4 砌体结构总高度和构造柱设置的改进

①砌体房屋使用范围的控制仍保持层数和总高度双控。增加坡屋面及半地下室时总高度的计算方法。

②根据试验研究成果,在严格控制侧移刚度比、提高底部混凝土墙体和过渡层砖墙延性的基础上,底部的框架-抗震墙可有两层,总高度可与普通砖房相同。

③结合实际工程的需要,进行了一批试验和有限元计算分析,发现在一个墙段内设置多个构造柱、芯柱时,如构造柱间隔小于层高,这种约束砌体的抗震性能可有较明显的提高,可适应开间较大和高度较高的砌体房屋的抗震设计要求。

④近来,混凝土小砌块的质量和工艺有很大,提高设置芯柱的要求后,房屋的层数和总高度可与普通砖房相同。

18. (五) 新增若干类结构的抗震设计原则

5.1 配筋混凝土小砌块房屋

根据试验研究和试点工程的经验,参照国外有关规定,增加了配筋混凝土小砌块房屋抗震设计的要求。包括适用最大高度、最大高宽比、结构布置、承载力计算、墙体构造、圈梁和楼盖等设计要求。

5.2 钢筋混凝土筒体结构

框架-核心筒体系的楼盖宜采用梁板结构。对设置水平加强层应慎重处理:9度时不宜采用;低于9度时,加强层的墙梁或桁架应贯通核心筒,与外框架宜弱连接,注意整体分析时刚度的合理取值,施工时尚需考虑温度和轴向变形影响。

筒中筒体系的构件选型,外框筒梁柱的线刚度宜接近,柱子的轴压比和角部的框筒梁剪压比需严格控制,内、外筒墙体的剪压比也需控制;内筒在大梁支座处需设置暗柱。

5.3 高强混凝土和预应力混凝土结构

对混凝土强度超过C55的钢筋混凝土结构,规定了梁、柱配筋要求、柱轴压比要求和抗震验算时的承载力折减系数。

对预应力结构,规定无粘结的预应力筋仅适用于采用分散配筋的连续板和扁梁结构,主要用于满足构件的挠度和抗裂度要求;桁架下弦拉杆和悬臂大梁等主要承重构件不得采用无粘结预应力。

应设置足够的非预应力筋保证必要的吸能能力。

抗震设计的预应力筋应在节点核芯区以外锚固;主楼和裙房不宜共用预应力筋。

5.4 高层和多层钢结构

高层钢结构适用于高度在300m以下且高宽比不大于6.5的结构。

结构布置上,需根据烈度和房屋高度的不同,选择合理的结构体系,包括内藏钢板抗震墙、有消能梁段的偏心支撑和筒体体系等;楼板宜用组合楼板。

抗震分析时,小震验算时高层钢结构的阻尼比宜取0.02,并考虑节点域变形对结构侧移的影响;注意节点域和各种连接件的验算。

按照概念设计的要求进行强柱弱梁的调整,以及支撑内力、消能梁段及其相连框架梁柱内力的调整;还需进行小震下层间弹性位移角和大震下弹塑性位移角的验算。 抗震构造上,要使各种连接能传递地震作用力;要控制梁、柱、支撑的杆件长细比和

板件的宽厚比,合理选用杆件的截面形式;在杆件可能出现塑性铰的截面处,上下翼缘均需设置侧向支撑。

根据最新的震害经验,还专门规定了现场焊接的细部构造要求、柱脚的连接方式等。 对多层民用钢结构和多层钢结构厂房,2001规范也作了相应的规定。

5.5 隔震结构

设置隔震层以隔离地震能量,是一种新型的结构体系,2001规范提出下列基本设计要求:

隔震层以上结构部分的使用要求应高于非隔震建筑。

现阶段,隔震结构主要用于高烈度区以剪切变形为主、基本周期小于1.0s且场地类别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类的结构。

隔震结构应进行大震下的弹塑性变形验算。

隔震层以上结构的动力特性应根据隔震垫的动态刚度和阻尼计算;水平地震作用可根据隔震前后结构周期的比值,比非隔震结构有所降低,但竖向地震作用力不减少。对丙类建筑,构造措施也可适当降低要求。

隔震垫应保证其耐久性和地震后的复位性,在大震下不宜出现拉应力,且水平位移应控制在容许值内。

隔震层以下的基础应保证大震下不致破坏。

5.6 消能减震结构

在建筑结构中设置消能器以吸收和耗散地震能量是实现基于性能要求的抗震设计的一种技术措施。2001规范提出如下的原则性要求:

消能减震结构的使用要求应高于非消能结构。

消能部件可由消能器及配套的斜撑、墙板、梁柱节点等组成,应能通过局部变形提供附加阻尼来减震。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其它类型。其有效刚度和阻尼与振动周期有关时,宜取相应于结构基本自振周期的数值。

消能减震设计的关键是根据预期的结构位移(中震下或大震下的控制位移要求)确定所需的附加阻尼,与结构阻尼相加后进行结构的非线性变形验算。

除设置消能装置的部位外,其余的计算和构造与非消能结构基本相同。

5.7 非结构构件抗震设计

明确非结构的抗震设计应由其它专业的设计人员承担。

归纳整合了89规范各章对非结构构件抗震构造的有关规定,并提出非结构构件地震作用计算的原则──等效侧力法和楼面谱方法以及基本抗震措施,新增了建筑附属设备支架的设计规定。

19. 三 地形影响评价

1关于局部地形条件的影响,从国内几次大地震的宏观调查资料来看,岩质地形与非岩质地形有所不同。在云南通海地震的大量宏观调查中,表明非岩质地形对烈度的影响比岩质地形的影响更为明显。如通海和东川的许多岩石地基上很陡的山坡,震害也末见有明显的加重。但对于岩石地基的高度达数十米的条状突出的山脊和高耸弧立的山丘,由于鞭端效应明显,振动有所加大,烈度仍有增高的趋势。

应该指出:有些资料中曾提出过有利和不利于抗震的地貌部位。本规范在编制过程中曾对抗震不利的地貌部位实例进行了分析,认为:地貌是研究不同地表形态形成的原因,其中包括组成不同地形的物质(即岩性)。也就是说地貌部位的影响意味着地表形态和岩性二者共同作用的结果,将场地土的影响包括进去了。但通过一些震害实例说明:当处于平坦的冲积平原和古河道不同地貌部位时,地表形态是基本相同的,造成古河道上

房屋震害加重的原因主要因地基土质条件很差所致。因此本规范将地貌条件分别在地形条件与场地土中加以考虑,不再提出地貌部位这个概念。

2本次规范修订中增加了4.1.8当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外,尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用,其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定,但不宜大于1.6。 这一条主要考虑局部突出地形对地震动参数的放大作用,主要依据宏观震害调查的结果和对不同地形条件和岩土构成的形体所进行的二维地震反应分析结果。所谓局部突出地形主要是指山包、山梁和悬崖、陡坎等,情况比较复杂,对各种可能出现的情况的地震动参数的放大作用都做出具体的规定是很困难的。从宏观震害经验和地震反应分析结果所反映的总的趋势大致可以归纳为以下几点:1.在高突地形距离基准面的高度愈大,高处的反应愈强烈,2.离陡坎和边顶部边缘的距离愈大反应相对减小。

3从岩土构成方面看,在同样地形条件下,土质结构的反应比岩质结构大,4.高突地形顶面愈开阔,远离边缘的中心部位的反应是明显减小的,5.边坡愈陡,其顶部的放大效应相应加大。

基于以上变化趋势,以突出地形的高度H,坡降角度的正切H/L以及场址距突出地形边缘的相对距离B/H为参数,对各种地形的地震力放大作用可按公式(第六讲式2.1)和第六讲表(2.1)进行调整。

式中 — 局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数;

— 局部突出地形地震动参数的增大幅度,可按表4.1.7采用。

— 附和调整系数,与建筑场地离突出台地边缘的距离B与相对高差H的

比值有关。当B/H<2.5时,ξ可取为1.0;当2.5≤B/H<5时,ξ可取

为0.6;当B/H≥5时,ξ可取为0.3。

局部突出地形地震动参数的增大幅度

第六讲表2.1

突出地形的高度H(m) 非岩质地层 H<5 5≤H<15 15≤H<25 H≥25

岩质地层 H<20 20≤H<40 40≤H<60 H≥60

局部突出台地边缘的侧向平均坡降H/L H/L<0.3 0 0.1 0.2 0.3

0.3≤H/L<0.6 0.1 0.2 0.3 0.4

0.6≤H/L<1.0 0.2 0.3 0.4 0.5

H/L≥1.0 0.3 0.4 0.5 0.6

最大调整幅度1.6是根据分析结果和综合判断给出的。在应用公式(2.1)和表(2.1)时,

B、L,均应按距离场地的最近点考虑。这样一来,本条的规定对各种地形,包括山包、山梁、悬崖、陡坡都可以应用。

20. 四 桩基设计

本章是在与构筑物抗震设计规范和桩基规范?与协调?,?吸收了部分与构筑物抗震设计规范条文,新增加了桩基抗震验算的原则与方法和桩身的筋的要求。

1非液化土中低承台桩基的抗震验算。

本次规范修订中增加了4.4.2条。

4.4.2 非液化土中低承台桩基的抗震验算,应符合下列规定:

1 单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值,可均比非抗震设计时提高25%。

2 当承台侧面的回填土夯实至干密度不小于《建筑地基基础设计规范》对填土的要求时,可由承台正面填土与桩共同承担水平地震作用;但不应计入承台底面与地基土间的摩擦力。

本条规定主要根据下面情况综合考虑确定的

1) 关于单桩抗震承载力提高的数值,与构筑物规范和桩基规范二者基本协调。

2)本条未能提及地坪的抗水平力作用。当有必要考虑时可参阅有关规范。事实

上地坪的抗水平力作用现已为多方面材料所证实,如铁路抗震规范中承认中小型桥水平力;唐山地震中有多例厂房柱子在地坪上剪坏,说明地坪起了侧向支点的作用;构筑物抗震规范及冶金部抗震规范均有利用地坪抗力水平地震作用的条款。

有的条款规定基础旁的土抗力可取1/3被动土压力,这种考虑是经验性的。

3)关于地下室外墙侧的被动土压与桩共同承担地震水平力问题,我国这方面的情况比较混乱,因无有关规定可遵循,多凭设计者的认识自由处理。大致有以下做法:假定由桩承担全部地震水平力;假定由地下室外的土承担全部水平力;由桩、土分担水平力(或由经验公式求出分担比,或用m法求土抗力或由有限元法计算)。目前看来,桩完全不承担地震水平力的假定偏于不安全,因为从日本的资料来看,桩基的震害是相当多的,因此这种做法不宜采用;由桩承受全部地震力的假定又过于保守。

公式4.4.2是参考日本19xx年发布的“建筑基础抗震设计规程”提出的。其主要根据是对地上3~10层、地下1~4层平面14×14m的塔楼所作的一系列试算结果。在这些计算中假定抗地震水平的因素有桩、前方的被动土抗力,侧面土的磨擦力三部分。土性质为标贯值N=10~20,q(单轴压强)为0.5~1.0kg/cm2(粘土)。土的磨擦力与水平位移成以下弹塑性关系;位移≤1cm时抗力呈线性变化,当位移>1cm时抗力保持不变。被动土抗力最大值取朗金被动土压,达到最大值之前土抗力与水平位移呈成线性关系。由于背景材料只包括高度45m以下的建筑,对45m以上的建筑没有相应的计算资料。但从计算结果的发展趋势推断,对更高的建筑其α值估计不超过0.9,因而本条规定桩负担的地震力应在(0.3~0.9)VD之间取值。

4) 关于不计桩基承台底面与土的摩阻力为抗地震水平力的组成部分问题;主要

是因为这部分摩阻力不可靠:软弱粘性土有震陷问题,一般粘性土也可能因桩身摩擦力产生的桩间土在附加应力下的压缩使土与承台脱空;欠固结土有固结下沉问题;非液化的砂砾则有震密问题等。实践中不乏有静载下桩台与土脱空的报导,地震情况下震后桩台与土脱空的报导也屡见不鲜。此外,计算摩阻力亦很困难,因为解答此问题须明确桩基在竖向荷载作用下的桩、土荷载分担比。出于上述考虑,为安全计,本条规定不应考虑承台与土的摩擦阴抗。

对于目前大力推广应用的疏桩基础,如果桩的设计承载力按桩极限荷载取用则可以考虑承台与土间的摩阻力。因为此时,承台与土不会脱空,且桩、土的竖向荷载分担比比较明确。

2液化土层低承台桩基抗震验算

本次规范修订中增加了4.4.3条

4.4.3 存在液化土层的低承台桩基抗震验算,应符合下列规定;

1 对一般浅基础,不宜计入承台侧面土的抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担 作用。

2 当桩承台底面上、下分别在厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土层或非软弱土层时,可按下列二种情况进行桩的抗震验算,并按不利情况设计:

1)桩承受全部地震作用,桩承载力按本节4.4.2条取用,液化土的桩周摩阻力及 桩水平抗力均应乘以表4.4.3的折减系数。

土层液化影响折减系数 表4.4.3

实际标贯锤击数/监界标贯锤击数 深度ds(m) 折减系数

≤0.6 ds≤10 0

10< ds≤20 1/3

>0.6~0.8 ds≤10 1/3

10< ds≤20 2/3

>0.8~1.0 ds≤10 2/3

10< ds≤20 1

2) 地震作用按水平地震影响系数最大值的10%采用桩承载力仍按本节4.4.2条1 款取用,但应扣除液化土层的全部摩阻力及桩台下2m深度范围内非液化土的 桩周摩阻力。

3 打入式预制桩及其他挤土桩,当平均桩距为2.5~4倍桩径且桩数不少于5×5时,可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响。当打桩后桩间土的标准贯入锤击数值达到不液化的要求时,单桩承载力可不折减,但对桩尖持力层作强度校核时,桩群外侧的应力扩散角应取为零。打桩后桩间土的标准贯入锤击数宜由试验确定,也可按下式计算:

(4.4.3)

式中 —打桩后的标准贯入锤击数;

—打入式预制桩的面积置换压入率;

—打桩前的标准贯入锤击数。

本条规定主要从下述三方面考虑的

1)不计承台旁的土抗力或地坪的分担作用是出于安全考虑,作为安全储备,因 目前对液化土中桩上地震作用与土中液化进程的关系尚未弄清。

2)根据地震反应分析与振动台试验,地面加速度最大时刻出现在液化土的孔压

比为小于1(常为0.5~0.6)时,此时土尚未充分液化,只是刚度比未液化时下降很多,因之建议对液化土的刚度作折减。折减系数采用构筑物抗震设计规范成果。

3)液化土中孔隙水压力的消散往往要较长的时间。地震后土中孔不会排泄消散

完毕,往往于震后才出现喷砂冒水,这一过程通常持续几小时甚至一、二天,其间常有沿桩与基础四周排水现象,这说明此时桩身摩阻力已大减,从而出现竖向承载力不足和缓慢的沉降,因此应按静力荷载组合校桩身的强度与承载力。

3 关于液化土层中桩的配筋要求

桩基理论分析已经证明,地震作用下的桩基在软、硬土层交界面处最易受到剪、弯损害。阪神地震后桩基的实际考查也证实了这一点,但在采用m法的桩身内力计算方法中却无法反映这一点,因此必须采取构造措施解决。为此本规范增加了4.4.5条,本条的要点在于保证软土或液化土层附近桩身的抗弯和抗剪能力。

4.4.5 液化土中桩的配筋范围,应自桩顶至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度,其纵向钢筋应与桩顶部相同,箍筋应加密。

21. 第四讲 建筑结构抗震设计基本要求的新规定

龚思礼

一、结构的规则性

建筑结构的平、立面是否规则,对结构抗震性具有最重要的影响,也是建筑设计首先遇到的问题。这个问题要求,建筑师和工程师共同协调解决,因此,本次修订,除对工程师提供要求外,还对建筑师提出了一条要求,即规范3.4.1条。建筑设计应符合抗震概念设计要求,不应采用严重不规则的设计方案。

规则的建筑结构体现在体形(平面和立面的形状)简单,抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀,平面布置对称。

规则与不规则的区分,本规范规定了一些定量的界限,如3.4.2条。但实际上引起建筑结构不规则的因素还有很多,特别是复杂的建筑体形,很难用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。但是,有经验的、有抗震知识素养的建筑设计人员,应该对所设计的建筑的抗震性能有所估计,宜采用抗震性能好的规则的设计方案,不宜采用抗震性能较差的不规则的设计方案,不应采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。 这里指出了三种不规则性的程度:不规则,特别不规则和严重不规则。

不规则,指的是超过3.4.2条中一项及以上的规则指标;特别不规则,指的是表3.4.2-1和表3.4.2-2中多项不规则指标接近上限或超过规定指标较多,具有较明显的抗震薄弱部位,将会引起不良后果;严重不规则,指的是体形复杂,各项不规则指标超过表3.4.2-1和表3.4.2-2中有上限值或大大超过规定值,具有严重的抗震薄弱环节,将会导致地震破坏的严重后果者。

本规范3.4.2、3.4.3条规定已考虑了《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)和《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》的相应规定,并参考了美国UBC、日本BSL和欧洲规范。 上述五本规范对不规则结构的条文规定有以下三种方式:

1、规定了规则结构的准则,不规定不规则结构的相应设计规定,如《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)和《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》及欧洲规范。

2、对结构的不规则性作出限制,如日本BSL。

3、对规则与不规则结构作出了定量的划分,并规定了相应的设计计算要求,如美国UBC。美国UBC自19xx年开始就有了区分规则与不规则的规定,直至现在的IBC,这个规定仍基本不变。

本条文规定基本上采用了第3种方式。

本条文对不规则性尽可能给予定量,对实际容易避免或危害性较小的不规则问题,未作规定。

对于A类型结构平面不规则,最大层间位移与其平均值的比值为1.2时,相当于一端为1.0,另一端为1.45;1.5时相当于一端为1.0,另一端为3。

图4.1为典型示例,以便理解本规范表3.4.2中所述的不规则类型。

22. 二、场地和地基

本次修订,抗震设计基本要求一章中的场地和地基这一节,对原规范略有变动。

1、原规范当建筑场地为Ⅰ类时,建筑可按原烈度降低一度采取抗震构造措施,考虑到甲、乙类结构在提高一度的同时又降低一度采取抗震构造措施,两相抵消,新规定甲、乙类建筑的抗震构造措施可按本地区的设防烈度执行,即不提高也不降低,而对丙类建筑的抗震构造措施仍按本地区设防烈度降低一度执行。

2、对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,虽其对应的抗震设防烈度为7度和8度,但实际的地震作用比原来的7度和8度要高,因此,当场地为Ⅲ、Ⅳ类时宜分别按8度和9度采取抗震构造措施。

3、对同一结构的单元不宜部分采用天然地基,部分采用桩基的要求,原则上是对的,但在高层建筑中,主楼和裙房不分缝的情况下,难以满足时,需仔细分析不同地基在地震下变形的差异及上部结构地震反应差异的影响,采相应措施。

23. 三、抗震结构体系

抗震结构体系是抗震设计应考虑的最关键问题,结构方案选取是否合理,对安全和经济起决定性的作用。抗震结构体系的确定,受设计项目的经济和技术条件(地震性质、场地条件)有关系,是综合的系统决策,需要从多方面考虑。新修订的规范,基本上保持原规范的条文内容并稍加增补,其原则精神和过去一样。结构抗震设计时,仍应考虑以下的一些抗震概念设计问题。

1、地震动的性质和结构的地震反应

抗震概念设计在选择建筑结构的方案和采用抗震措施时,要考虑地震动的性质及其对建筑影响,应注意地震的不确定性及其一定的规律性。

(1) 地震及其影响的不确定性

实际地震的时间、空间和强度,是现有科学水平难以预估的。抗震设防的依据是一个地区的设防烈度,由于可资统计分析的历史地震资料有限,以及地震地质背景不够清楚,在一个地区发生超过设防烈度的地震是完全可能的。近30多年来,我国发生的大地震大多数是超过了原定的基本烈度,因此,设计时要慎重考虑罕遇地震下结构防倒塌的能力。

一个建筑场地的地面运动也是不确定的。美国的研究者对埃尔森特罗台站的15次地震记录表明,不同震源所引起的地震动加速度反应谱差别很大;日本的研究者对将淇港湾技术研究所42个台站的222条水平分量记录的反应谱进行了分类统计,结果发现,同一台站上,不同震级、不同方位的地震记录得到的反应谱形状,有半数比较一致,半数相当离散或非常离散。实际上,一个地区的地面运动,是从震源传来的地震波达到所在地区的基岩面,并输入土层后的一种输出(或反应)。地面运动的性质除土层又是一个非线性的系统,随输入的强度不同,滤波作用也不同。因此,一个场地地面运动的性质,随震源机制、震级大小、震中距和传播途径中土层性质的不同,不是恒定不变的。

不同性质的地面运动对建筑的破坏作用不同。著名的帕克尔德地震记录,具有单独的一个很大的加速度脉冲。但对建筑的打击力量却不大;19xx年圣弗尔南多地震在柯依玛坝记录到的台震记录,在第3s附近有加速度为0.6g的脉冲,相应的速度增量为155cm/s,在第7s附近有加速度为1.25g的脉冲,相应的速度增量为62cm/s,根据这个地面运动推算橄榄景医疗中心附近的地面运动,进行医院主楼的非线性时程分析,结果表明,建筑的破坏是前一个加速度脉冲造成,19xx年墨西哥地震在墨西哥城软土上记录到的强震记录,则具有主要周期为2-3s的反应谱,墨西哥城六一十层建筑的破坏,主要由于建筑在这个频带范围内的选择性共振的结果。

19xx年美国北岭地震,靠近地震断裂同距离断裂稍多一点的建筑破坏不同。

19xx年台湾集集地震,同一地裂缝两边,上盘的建筑同下盘的建筑破坏程度差别很大。

(2) 地震及其影响的若干规律性

地震的震级大小和震中距的远近,对地面运动和结构的反应有重要的影响。一般来说,震级大、震源破裂的尺度大,地震波的周期长,而且地震波的传播距离远,地震动的持续时间长,其结果是对远距离的较柔性的建筑影响大。

场地的土层软硬和覆盖层厚度,对地面运动的谱特性有重大的影响。土层愈软,覆盖层愈厚,反应谱的特征周期愈长。

建筑的地震破坏,具有积累的性质。近年来在地震模拟振动台上进行的砌体结构和钢筋混凝土构件的试验表明,砌体结构在较大的加速度峰值的地震波输入时产生裂缝,并在反复多次输入地震作用的情况下,砌体由裂缝到散落以至倒塌;混凝土构件在反复多次输入地震波作用下,由钢筋屈服,混凝土裂缝发展到混凝土碎裂,钢筋断裂;实际地震震害也可见到类似的震害积累情况。

抗震设计的任务是考虑到地震及其影响的不确定性和结构抗震能力的一些规律性结合起来,使选取的建筑抗震结构方案、细部构造能具备较好的抗震能力。

2、建筑结构应具有多道抗震防线

结构多道抗震防线的概念,一是要求结构具有良好的吸能能力,二是要求结构具有尽可能多的赘余度。结构系统的吸能和耗能能力,主要依靠结构或构件在预定部位产生塑性铰,但结构体系或构件如果没有赘余度,则某些部分塑性铰的形成,使“结构”变成“机构”,并可能失稳和倒塌。

一般来说,静不定的次数愈高,结构的抗震愈有利,但这不是充分 的条件,为使结构各部分有效地发挥抗震能力,需要把能量耗散在整个结构的平面上和高度方向上。这要求在结构的适当部位设置一系列容许发生的屈服区,使这些并不危险的部位有意识地首先形成塑性铰,或发生可以修复的破坏,从而使主要的承重构件得到很大程度的保护。有以下几种处理方法:

(1) 结构体系由若干具有延性很好的分部结构组成,各部分结构之间用联系构件连接,作为结构的“耗能元件”。此种“耗能元件”,应进行良好的设计,采取合理的构造措施,使整个结构在中、小地震下不坏,在预估的大地震下产生可允许的破坏,并消耗相当的地震输入能量,保证所连接的分部结构不坏,从而维持了整个结构体系的稳定和继续承受竖向荷载的能力,达到“裂而不倒”的设计要求。这种多道防线的应用例子,是具有连梁的耦联抗震墙,其中连梁便起到结构“耗能元件”的作用。19xx年美国阿拉斯加地震中安克雷厅市的麦克金列建筑的抗震墙连梁破坏便是一个例子。

(2) 多道防线的结构体系类似框架-抗震墙结构系统。这种系统的主要抗侧力构件是抗震墙,是第一道防线,当抗震墙在一定强度的地震作用下遭受可允许的损坏,刚度降低或部分退出工作,并吸收相当的地震能量扣,框架部分起到第二道防线的作用。这种体系的设计既要考虑到抗震墙承受大部分的地震力,又要考虑到抗震墙刚度降低后框架部分能承担一定的抗侧力作用。新规范规定,规则的框架-抗震墙结构中,任一层框架部分按框架和抗震墙协同工作分析的地震剪力不小于结构底部总地震剪力的20%或框架部分各层按协同工作分析的地震剪力最大值的1.5倍(取二个值的较小值设计);不规则的框架-抗震墙结构框架部分承担的地震剪力,可按降低的抗震墙刚度与框架协同分析结果取值。

(3) 在结构上设置专门的耗能元件。近年来研究利用摩擦耗能或者利用材料塑性耗能的元件,预期在大地震时,相当一部分的地震能量消耗于这种耗能元件,以减少输入主体结构的地震能量,达到减轻主体结构的破坏。

3、建筑结构应避免竖向强度与刚度突变

建筑抗震性能的好坏,除取决于总体的强度、变形和吸能能力外,避免局部的抗震薄弱环节是十分重要的。某一层间,某一构件,均可能成为结构的抗震薄弱环节。薄弱环节

的形成,往往由于以下的原因:

(1) 刚度突变。刚度突变是由于建筑体型复杂或抗震结构体系在竖向布置的不连续不均匀产生。刚度不连续不均匀的部位,产生应力集中,如果设计时没有作必要的加强,便先于相邻部位进入屈服,刚度进一步减小,在地震反复作用下,该部位的塑性变形继续发展,我们称之为塑性变形集中,最终可能导致严重破坏甚至倒塌。

(2) 屈服强度比突变。屈服强度比的含义不是指截面实际承载力本身,而是一个相当的比值,即各层按实际配筋和材料标准强度计算的层间实际抗剪承载力同该层弹性层间剪力的比值。这个比值是影响结构弹塑变形的重要参数。实际结构各楼层的屈服强度比往往是不均匀的,如果给出各楼层屈服强度比沿楼层高度分布的折线图,则该分布曲线的凹点将会形成结构抗震的弱部位,在地震作用下率先屈报而出现较大的弹塑性变形。 结构的塑性变形集中是相当复杂的问题。结构弹塑性时程分析表明,即使是规则的,刚度和强度变化均 匀的结构系统,仍然在某些部位先于其它部位进入屈服,同样在率先进入屈服的部位发展变形,即一个结构体系在复杂的地震作用下各部分不会同时进入屈服状态;屈服强度分布不均匀的结构,弹塑性变形更为复杂。目前,确切地探明每一个结构抗震薄弱部位的弹塑性变形还有许多困难。因此,当前还是尽可能从体型上和结构体系的设计上,使刚度和强度变化均匀,尽量减少形成薄弱部位的因素,努力减少变形集中的程度,并采取相应的抗震构造措施提高结构的变形能力。

4、抗震结构体系应具有良好的吸能能力

抗震结构体系应具有良好的吸能能力,即抗震结构体系应同时具备必要的强度、刚度和良好的延性(或变形能力)。如果抗震结构体系有较高的抗侧力强度,但同时却缺乏足够的延性,如不配筋的砌体结构,这样的结构在地震时很容易破坏,其抗震性能是不好的;另一方面,如果结构有较大的延性,但抗侧力的强度不高,刚度不足,如纯框架结构,这样在不大的地震作用下就产生较大的变形,其抗震性也是不理想的,历次大地震中,钢筋混凝土纯框架严重破坏,甚至倒塌,是屡见不鲜的。较高的抗侧力强度、刚度和较大的变形能力的结合,使抗震结构体能做较大的功,具有较大的吸能能力,结构便具有较大的抗震潜力。

砌体结构,如果加上周边约束或砌体中配置钢筋,便有较好的变形能力,其抗震潜力就大了;有较大变形能力的框架结构,如果在框架中增加墙,形成带框的抗震墙,其抗震潜力也就大了。日本武滕清对高层钢框架建筑,镶入带竖缝的预制混凝土墙板,不仅增加了柔性框架的抗侧力强度和刚度,以阻止侧力作用过大的位移,同时大大地改善了在强地震中结构有能量吸收能力和延性性能。在抗震墙结构体系中,如果钢筋混凝土抗震墙设计得正确,将具有足够的强度和延性,对抗震带来很大的好处。因为类似这样的结构有很好的“强韧性”,具有很大的抗震潜力。

24. 四、非线性静力分析

非线性静力分析方法是GB20011-2001第三章3.3.2条规定的,对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种方法,但对此法没有作具体的规定,目前国内工程界对此法还接触不多,因此,本章稍加叙述。

非线性静力分析方法(Nonlinear Static Procdure)亦称推覆分析法(Push Over Analysis)在日本称荷重增分解析法,是将沿结构高度为某种规定分布形式的侧向力,静态、单调作用在结构计算模型上,逐步增加这个侧向力,直到结构产生的位移超过容许限值,或认为结构破坏接近倒塌为止。

在结构产生侧向位移的过程中,结构构件的内力和变形可以计算出来,观察其全过程的

变化,判别结构和构件的破坏状态,比一般线性抗震分析提供更为有用的设计信息。 在强地震作用下,结构处于弹塑性工作状态,目前的承载力设计方法,不能有效估计结构在强震作用下的工作性能,非线性静力分析,可以估计结构和构件的非线性变形,结果比承载力设计更接近实际。

非线性静分析与非线性时程分析比较可以获得较为稳定的分析结果,减少分析结果的偶然性,同时花费较少的分析时间和劳力。

非线性静力分析方法的研究,在美国已经有20多年,20世纪90年代初,为发展“性能设计”,又加大了该方法的研究力度,现在有若干个分析方法,这些方法有共同点,即都要首先建立力-位移曲线,但在评价结构的抗震能力是否满足需要上,各取不同的办法。 FEMA273 (1)采用“目标位移法(Target Displacement Method)”,用一组修正系数,修正结构在“有效刚度”时的位移值,以估计结构非线性非弹性位移。

ATC-40(2)采用“承载力谱法(Capacity Spectrum Method),先建立5%阻尼的线性弹性反应谱,再用能量耗散效应降低反应谱值,并以此来估计结构的非弹性位移。

以上这两种方法,都是以弹性反应谱为基础,将结构化成等效单自由度体系,因此它主要反映结构第一周期的性质,当较高振型为重要时,如较高的高层建筑和具有局部薄弱部位的建筑,采用非线性静力分析法要受限制。

(1)Federal Emergency Mamagememt Angency (联邦应急管理机构)

(2) Apllied Techmology Coumcil(应用技术委员会)

为弥补以上的非线静力分析的不足,也可用推复法计算得到结构的各层层间的力-位移骨架曲线,配以合适的恢复力模型,再用输入地震波和时程分析法计算各层的层间位移时程曲线,以估计层间变形是否满足设计需要。

非线性静力分析,基本工作分两个部分:

第一部分是建立侧向荷载作用下的结构荷载-位移曲线图;

第二部分是对结构抗震能力的评估

(一) 建立侧向荷载作用下结构荷载-位移曲线图

1、一般步骤

(1) 建立结构和构件的计算模型

(2) 确定侧向荷载分布形式

作用在结构高度方向的荷载分布形式,应能近似地包络住地震过程的惯性力沿结构高度的实际分布。当为三维分析时,荷载在水平方向分布应能模拟每一楼层横板上的惯性力分布。竖向分布形式一般有以下几种:

①均匀分布形式,这种形式是考虑侧向荷载同每一楼层上的总重成正比;

②第二种形式通常称为“振型分布”形式,有二种选择:

a、 当基本振型中有总重量的75%以上参予时,侧向荷载的分布形式,可以用底部力法中侧力系数的分布形式来代表。

b、 侧向荷载分布与结构的反应谱振型分析法得出的楼层一致,其中应包含足够的振型组合数使总重量的90%能够参予振动。

侧向荷载的分布,还可以有其它的选择形式,诸如分布形式使楼层惯性力同结构的变形形状成比例(Fajfar and Fischinger,1988),分布形式基于每一步加载时的割线刚度导出的振型形状(Eberhard and Sozen,1993),分布形式使作用于楼层的荷载与楼层第一步的抗剪强度成正比例(Bracci and et al.1995)。

(3) 侧向荷载增加到最薄弱的构件达到刚度发生明显的变化,一般达到结构屈服荷载或构件达到屈服(或抗剪)承载力;结构的计算模型中,“屈服”后的构件刚度应予以修正,对修正后的计算模型,继续加大侧向荷载(荷载控制)或位移(位移控制),此时可以采用同

一个侧向荷载分布形式,或采用规定容许的新的分布形式;构件性能的修正,可采用以下的办法:

a、在弯曲构件达到屈服承载力处(可能在梁的端部或柱和墙的底部)设一铰, b、抗震墙在楼层达到压屈后,承载力迅速降低时,取消其抗剪强度,

c、支撑构件达到压屈后,承载力迅速降低时,取消这个支撑,

d、当构件在刚度减小后仍能继续承担荷载时,修正其刚度。

(4)重复步骤(3),直到更多的构件达到屈服(或抗剪)承载力;对“屈服”结构加载全过程的荷载形式仍可保持原样,也可以采用另外的可选择的分布形式;在每一加载阶段,每个构件的内力及弹性和塑性变形应予计算出来。

(5) 所有加载阶段构件内力和变形都应记载下来,以期获得各个阶段所有构件的总内力和变形(弹性和塑性)。

(6) 加载过程继续到结构性能达到不可接受的水平,或者顶点位移超过设计地震下控制点处的最大位移。

(7) 作出控制点的位移与底部剪力在不同加载阶段关系曲线,作为代表结构的非线性反应图;曲线坡度的改变,表明不同构件屈服(或失效)程度。

2、荷载-位移曲线

(1)理想化的荷载-位移曲线如图4.4-1所示

在侧向总剪力(结构底部剪力)作用下,结构变形经弹性变形范围OA进入非线性变形范围ABC,并经结构失稳起点进入失稳以致倒塌的CDE范围。但在实际推覆分析(Push-Over)中,在接近C及进入CDE阶段时,如分析的软件功能不足,往往因为积分不收剑得不到曲线的全过程;现在已经有人对此作了研究并采取处理措施,从而能够获得荷载-位移的弹塑性全过程曲线。

如果结构具有较大的变形能力(延伸)和较大的承载能,则在曲线B点仍在上升阶段,即容许弹塑性变形尚未达到C点,仍可以获得足够的曲线线段供研究分析结构抗震能力之用。

(2) 推覆分析得到的荷载-位移曲线是侧向总剪力同顶点侧向位移(是结构各层间位移之总和),而规范要求分析的抗震性能是某个薄弱层间位移,因此再要通过顶点位移来观察层间位移,两者的关系在分析过程中是可以得到的。

(3) 荷载-位移曲线可以进一步简化为双线性或三线性骨架曲线,简化的方法可用等能量方法。

25. (二) 结构抗震能力的评估

通过推覆分析得到荷载-位移曲线后,还不能立即从图上某一点的位移确定为能代表结构抗震性能的“目标位移”与规范规定的容许变形限制来比较,以确定结构的抗震能力是否达到要求,因为抗覆分析是把一个多自由度体系的结构,按照等效的单自由度结构来处理,其外作用(这里叫地震需求)和结构反应(这里叫结构的承载能力)要经过一系列的转换处理。

处理方法有多种,这里介绍“承载力谱法”和“目标位移法”。

1、承载力谱法

这个方法是美国ATC-40采用的方法,也是日本新的建筑基准法(BSL2000)采用的方法。 这个方法的基本思想是,建立两条相同基准的谱线:

一条是由荷载-位移曲线转化为承载力谱线(亦称供给谱线),另一条是由加速度反应谱转化为ADRS谱(亦称需求谱线),把两条线放在同一个图上,两曲线的交点定为“目标位移”点(或“结构抗震性能”点),再同位移容许值比较,确定是否满足抗震要求。

(1) 承载力谱的转换

为了从承载力曲线(Push-Over Curve)转变为承载力谱,需要一点、一点的转换;从承载力曲线上任一点的 ,&#61508;顶点,转换到承载力谱的相应的点 ,可采用以下的式子: (4.4-1)

(4.4.-2)

式中 --第一振型质量系数;

--第一振型参予系数

--第一振型顶点振幅。

由荷载-位移曲转换为承载力谱,如图4.4-2所示。

(1) ADRS谱的建立

①反应谱的转换

由标准的加速度反应谱(Sa -T谱)转换为Sa-Sd谱(谱加速度为纵座标,谱位移为横座标),便是ADRS谱(Mahaney,1993)。

反应谱曲线上的每一点,同谱加速度Sa,谱速度Sv,谱位移Sd和周期T有确定的关系,要从标准的加速度反应谱Sa -T模式转换为ADRS模式,必须确定曲线上每一点的相应于Sai和Ti的Sdi值,其关系可从下式求得:

(4.4-3)

标准的需求反应谱包含一组常量的谱加速度和另一组常量的谱速度;在周期Ti处的谱加速度和谱位移有如下关系。

(4.4-4)

标准模式的反应谱与ADRS模式的转换,如图4.4-3所示。

②反应谱的阻尼调整

寻找地震需求与承载力供给之间的关系前,须考虑结构非线性耗能性质对地震需求的折减;当地震作用于结构,达到非线性状态时,结构的能量耗散可以视为结构粘性阻尼与滞回阻尼的组合;滞回阻尼用等效粘性阻尼来代表,并用来调低地震需求谱;滞回阻尼与滞回环以内的面积大小有关,因此要设定滞回曲线,一般采用双线型曲线代表承载力曲线,来估计有效阻尼(图4.4.-4);等效粘性粘,可由图4.4.-4所示的参数确定: (4.4-5)

式中 ED--阻尼耗能,等于由滞回环包围的面积,即平行四边形面积;

ES--最大的应变能,等于阴影斜线部分的三角形,即apap/2。

26. (二) 结构抗震能力的评估

通过推覆分析得到荷载-位移曲线后,还不能立即从图上某一点的位移确定为能代表结构抗震性能的“目标位移”与规范规定的容许变形限制来比较,以确定结构的抗震能力是否达到要求,因为抗覆分析是把一个多自由度体系的结构,按照等效的单自由度结构来处理,其外作用(这里叫地震需求)和结构反应(这里叫结构的承载能力)要经过一系列的转换处理。

处理方法有多种,这里介绍“承载力谱法”和“目标位移法”。

1、承载力谱法

这个方法是美国ATC-40采用的方法,也是日本新的建筑基准法(BSL2000)采用的方法。 这个方法的基本思想是,建立两条相同基准的谱线:

一条是由荷载-位移曲线转化为承载力谱线(亦称供给谱线),另一条是由加速度反应谱转化为ADRS谱(亦称需求谱线),把两条线放在同一个图上,两曲线的交点定为“目标位移”点(或“结构抗震性能”点),再同位移容许值比较,确定是否满足抗震要求。

(1) 承载力谱的转换

为了从承载力曲线(Push-Over Curve)转变为承载力谱,需要一点、一点的转换;从承载力曲线上任一点的 ,&#61508;顶点,转换到承载力谱的相应的点 ,可采用以下的式子: (4.4-1)

(4.4.-2)

式中 --第一振型质量系数;

--第一振型参予系数

--第一振型顶点振幅。

由荷载-位移曲转换为承载力谱,如图4.4-2所示。

(1) ADRS谱的建立

①反应谱的转换

由标准的加速度反应谱(Sa -T谱)转换为Sa-Sd谱(谱加速度为纵座标,谱位移为横座标),便是ADRS谱(Mahaney,1993)。

反应谱曲线上的每一点,同谱加速度Sa,谱速度Sv,谱位移Sd和周期T有确定的关系,要从标准的加速度反应谱Sa -T模式转换为ADRS模式,必须确定曲线上每一点的相应于Sai和Ti的Sdi值,其关系可从下式求得:

(4.4-3)

标准的需求反应谱包含一组常量的谱加速度和另一组常量的谱速度;在周期Ti处的谱加速度和谱位移有如下关系。

(4.4-4)

标准模式的反应谱与ADRS模式的转换,如图4.4-3所示。

②反应谱的阻尼调整

寻找地震需求与承载力供给之间的关系前,须考虑结构非线性耗能性质对地震需求的折减;当地震作用于结构,达到非线性状态时,结构的能量耗散可以视为结构粘性阻尼与滞回阻尼的组合;滞回阻尼用等效粘性阻尼来代表,并用来调低地震需求谱;滞回阻尼与滞回环以内的面积大小有关,因此要设定滞回曲线,一般采用双线型曲线代表承载力曲线,来估计有效阻尼(图4.4.-4);等效粘性粘,可由图4.4.-4所示的参数确定: (4.4-5)

式中 ED--阻尼耗能,等于由滞回环包围的面积,即平行四边形面积;

ES--最大的应变能,等于阴影斜线部分的三角形,即apap/2。

建筑双线性滞回曲线图,需要首先假定 ,dp ,这一点是决定等效阻尼大小和地震需求曲线的位置的一个座标点,是结构抗震性能的试设点。

27. (二) 结构抗震能力的评估

通过推覆分析得到荷载-位移曲线后,还不能立即从图上某一点的位移确定为能代表结构

抗震性能的“目标位移”与规范规定的容许变形限制来比较,以确定结构的抗震能力是否达到要求,因为抗覆分析是把一个多自由度体系的结构,按照等效的单自由度结构来处理,其外作用(这里叫地震需求)和结构反应(这里叫结构的承载能力)要经过一系列的转换处理。

处理方法有多种,这里介绍“承载力谱法”和“目标位移法”。

1、承载力谱法

这个方法是美国ATC-40采用的方法,也是日本新的建筑基准法(BSL2000)采用的方法。 这个方法的基本思想是,建立两条相同基准的谱线:

一条是由荷载-位移曲线转化为承载力谱线(亦称供给谱线),另一条是由加速度反应谱转化为ADRS谱(亦称需求谱线),把两条线放在同一个图上,两曲线的交点定为“目标位移”点(或“结构抗震性能”点),再同位移容许值比较,确定是否满足抗震要求。

(1) 承载力谱的转换

为了从承载力曲线(Push-Over Curve)转变为承载力谱,需要一点、一点的转换;从承载力曲线上任一点的 ,&#61508;顶点,转换到承载力谱的相应的点 ,可采用以下的式子: (4.4-1)

(4.4.-2)

式中 --第一振型质量系数;

--第一振型参予系数

--第一振型顶点振幅。

由荷载-位移曲转换为承载力谱,如图4.4-2所示。

(1) ADRS谱的建立

①反应谱的转换

由标准的加速度反应谱(Sa -T谱)转换为Sa-Sd谱(谱加速度为纵座标,谱位移为横座标),便是ADRS谱(Mahaney,1993)。

反应谱曲线上的每一点,同谱加速度Sa,谱速度Sv,谱位移Sd和周期T有确定的关系,要从标准的加速度反应谱Sa -T模式转换为ADRS模式,必须确定曲线上每一点的相应于Sai和Ti的Sdi值,其关系可从下式求得:

(4.4-3)

标准的需求反应谱包含一组常量的谱加速度和另一组常量的谱速度;在周期Ti处的谱加速度和谱位移有如下关系。

(4.4-4)

标准模式的反应谱与ADRS模式的转换,如图4.4-3所示。

②反应谱的阻尼调整

寻找地震需求与承载力供给之间的关系前,须考虑结构非线性耗能性质对地震需求的折减;当地震作用于结构,达到非线性状态时,结构的能量耗散可以视为结构粘性阻尼与滞回阻尼的组合;滞回阻尼用等效粘性阻尼来代表,并用来调低地震需求谱;滞回阻尼与滞回环以内的面积大小有关,因此要设定滞回曲线,一般采用双线型曲线代表承载力曲线,来估计有效阻尼(图4.4.-4);等效粘性粘,可由图4.4.-4所示的参数确定: (4.4-5)

式中 ED--阻尼耗能,等于由滞回环包围的面积,即平行四边形面积;

ES--最大的应变能,等于阴影斜线部分的三角形,即apap/2。 建筑双线性滞回曲线图,需要首先假定 ,dp ,这一点是决定等效阻尼大小和地震需求曲线的位置的一个座标点,是结构抗震性能的试设点。

(3) 地震需求谱

图4.4.-4中的参数是用来计算折减系数,对5%阻尼的ADRS谱时行折减,为地震需求谱。承载力谱与调整后的需求谱放在同一个ADRS图上,如图4.4.-5所示,两组曲线有一个交汇点,如果这个交点与ap , dp点相近,则此点可视为“性能点” (Performance Point),或称“目标位移点”,如果此点远离ap, dp点,则计算过程须重复进行,直至达到满意为止。 28. 1) 系数C0 谱位移与顶点位移修正系数

这个系数考虑了多自由度的顶点位移和等效单自由度体系位移之间的差,可以按下面的方法之一计算得到。

① 取控制点平面处的弹性第一振型参予系数值

(4.4-6)

式中 Gi -- i平面上的重量;

Xli,X1n--第一振型i点和顶点平面上的振型相对位移。

② 采用实际的结构沿高度方向的变形曲线,求控制点平面处的拓型参予系数值。 ③ C0采用下表表列数值(假定第一振型为直线)

楼层数 1 2 3 5 &#61619;10

修正系数 1.0 1.2 1.3 1.4 1.5

(2) C1 最大非弹性位移与由线性弹性反应计算出的位移差的修正系数

这个系数考虑到非线性位移反应与线性位移反应在控制点的差异,FEMA273根据理论和实验资料,建议C1取以下的数值:

(4.4-7)

式中 Tg--反应谱特征周期

R--弹性的计算内力与计算的屈服承载力的比值,由下式计算得到:

(4.4-8)

式中 Vy-- 非线性静力分析计算的屈服承载力,非线性荷载-位移曲线(即底部剪力和控制点的位移之间关系曲线)采用双线型;

G-- 全部恒载和部分可变荷载组合值。

(3) 系数C2 滞回线形状对最大位移反应的影响修正系数

上述C1系数的取值,是基于非弹性的单自由度体系的平均反应,具有双线性滞回模型,如果滞回环存在明显捏拢或刚度退化,则其能量吸收及消耗能力将会减小,并将产生更大的位移,目前只有少量资料能定量估计这种位移增大影响,仅仅知道对周期短,强度低,捏拢现象很明显的结构,这种影响很为重要,而且非线性程度愈小,捏拢的程度也愈小。

基于以上的认识和判断,FEMA273给出了如下表的C2系数,其中考虑了两种因素,一是地震作用的大小(分三个水平,超越概率分别为50年50%,50年10%和50年2%),另一是结构或构件的承载力和刚度退化的程度。

C2系数取值表

T=0.1(s) T&#61619;Tg(s)

地震作用水平 结构和构件承载和刚度退化类型

Ⅰ(a) Ⅱ(b) Ⅰ(a) Ⅱ(b)

50年超越概率50% 1.0 1.0 1.0 1.0

50年超越概率10% 1.3 1.0 1.1 1.0

50年超越概率2% 1.5 1.0 1.2 1.0

注:

a、任一层在设计地震下,30%以上的楼层剪力,由可能产生承载力或刚度退化的抗侧力结构或构件承担的结构,这些结构和构件包括:中心支撑框架,支撑只承提拉力的框架,非配筋砌体墙,受剪破坏为主的墙(或柱),或由以上结构组合成的结构类型。

b、上述以外的各类框架。

(4) 系数C3 动力效应放大系数

对屈服后具有正刚度的结构,C3=1,屈服后具有负刚度的结构,C3可按下式计算: (4.4-9)

式中 --屈服后刚度与有效刚度之比(图4.4-6)

T-- 弹性结构基本周期

-- 稳定系数

(4.4-10)

式中 -- i层以上重力荷载代表值

-- 第i层楼层质心处的弹性和塑性层间位移

Vi-- 第i层地震剪力设计值

hi-- 第i层层间高度。

29. 五、重力二阶效应

建筑抗震设计规范(50011-2001)第三章3.3.3条规定:“当楼层以上重力荷载与该楼层地震层间位移的乘积除以该楼层地震剪力与楼层高度乘积之商大于0.1时,应考虑重力二阶效应的影响”。

(一) 重力二阶效应

当柔性结构,如钢和钢筋混凝土框架结构,受到水平荷载时,其水平位移,会引起由于上部重力荷载产生的额外附加的(二阶)倾覆弯矩。

如图4.5-1, M=M1+M2=FE.h+P&#61508; (4.5.-1)

式中 ,为初始(一阶)弯矩, 为二阶弯矩,M2的加入,又使&#61508;增 大,同时又对附加弯矩进一步增大,如此反复,对柔弱的结构,可能产生积累性的变形增大而导致结构失稳倒塌。如图4.5-2

1、 稳定系数&#61553;

取二阶弯矩与一阶弯矩之比为&#61553;,称之为稳定系数:

GB50011-2001规定,各层的稳定系数&#61553;I取值为:

(4.5-2)

式中 -- i层以上重力荷载计算值;

-- i层楼层质心处的层间位移值;

Vi-- i层地震剪力设计值;

hi-- i层层间高度。

当 时,不考虑二阶效应影响,其上限则受弹性和弹塑性层间位移角限值控制。

对混凝土结构,弹性位移角限值较小,一般均在0.1以下,建议可不考虑重力

二阶效应的影响。

当在弹性分析时,作为简化方法,重力二阶效应的内力增大系数可取

当在弹塑性分析时,宜采用考虑所有受轴向力的结构和构件的几何刚度的计算

机程序进行重力二阶效应分析,亦可采用其它简化分析方法。

2、几何刚度

(1)索的几何刚度

如图4.5-3一索长L,具有初始拉力T,如果索二端受到侧向位移Vi和Vj ,则索单元必然产生附加力Fi和Fj,以维持平衡位置。

五、重力二阶效应

建筑抗震设计规范(50011-2001)第三章3.3.3条规定:“当楼层以上重力荷载与该楼层地震层间位移的乘积除以该楼层地震剪力与楼层高度乘积之商大于0.1时,应考虑重力二阶效应的影响”。

(一) 重力二阶效应

当柔性结构,如钢和钢筋混凝土框架结构,受到水平荷载时,其水平位移,会引起由于上部重力荷载产生的额外附加的(二阶)倾覆弯矩。

如图4.5-1, M=M1+M2=FE.h+P&#61508; (4.5.-1)

式中 ,为初始(一阶)弯矩, 为二阶弯矩,M2的加入,又使&#61508;增 大,同时又对附加弯矩进一步增大,如此反复,对柔弱的结构,可能产生积累性的变形增大而导致结构失稳倒塌。如图4.5-1、稳定系数&#61553;

取二阶弯矩与一阶弯矩之比为&#61553;,称之为稳定系数:

GB50011-2001规定,各层的稳定系数&#61553;I取值为:

(4.5-2)

式中 -- i层以上重力荷载计算值;

-- i层楼层质心处的层间位移值;

Vi-- i层地震剪力设计值;

hi-- i层层间高度。

当 时,不考虑二阶效应影响,其上限则受弹性和弹塑性层间位移角限值控制。对混凝土结构,弹性位移角限值较小,一般均在0.1以下,建议可不考虑重力二阶效应的影响。 当在弹性分析时,作为简化方法,重力二阶效应的内力增大系数可取

当在弹塑性分析时,宜采用考虑所有受轴向力的结构和构件的几何刚度的计算机程序进行重力二阶效应分析,亦可采用其它简化分析方法。

2、几何刚度

(1)索的几何刚度

如图4.5-3一索长L,具有初始拉力T,如果索二端受到侧向位移Vi和Vj ,则索单元必然产生附加力Fi和Fj,以维持平衡位置。

围绕j取矩,可及平衡方程如下:

(4.5-3)

取竖向力平衡:

(4.5-4)

4.5-3、4.5-4式联合,则侧向力可表示为侧向位移及矩阵:

或 (4.5-5)

可注意到2×2,几何矩阵,Kg是杆件长度和外力的函数,而非索的力学性质的函数,因此,称此矩阵为“几何”或“应力”刚度矩阵以区别“力学”刚度阵,后者是基于杆件的物理性质。

几何刚度存在于所有结构中,只不过当它与结构体系的力学刚度比较为足够大时,才为重要。

(2) 杆件的几何刚度

在杆件的变形状况为端部受弯产生转角 和并产生附加弯矩Mi和Mj,

其力和变形的关系由[Clough结构动力学]可表达为:

或 FG =KGV (4.5-6)

没有剪应变的梁,其弹性的力-变形-关系为:

或 (4.5-7)

4.5-6式为几何刚度联系的力与变形关系,4.5-7式为物理刚度联系的力和变形关系,而作用在梁单元上的总力为:

(4.5 -8)

如果杆件上作用很大的轴向力且保持常量,只须形成总刚度矩阵 ,即可进行由于几何刚度加进计算后的影响结果,且当所受轴力为压力时,几何刚度为负刚度,计算结果会产生应力软化,或软化效应。

几何刚度在重力二阶效应分析中,对所有结构体系,是通用的分析程序应该考虑的问题,包含二阶效的静力和动力问题。

(二) 静力和动力的重力二阶效应分析

本节介绍文献[11]的方法,是SAP2000程序分析重力二阶效应的依据。考虑到在建筑结构中,建筑的重量在侧向运动过程保持常量,且结构总体位移与结构总尺寸比为较小量。可使建筑的重力二阶效应线性化,并直接加入建筑结构的基本分析方程中去,使这个效应持续的包含在静力和动力分析当中。这样获得的位移,振型和频率,体现出\结构是自动的软化,构件的力满足静力和动力稳定条件,并反映附加的弯矩同直接计算得的位移相一致。

下面是方法的基本解释

1、变形位置的平衡方程

如图4.5-5a所示,一个竖向悬臂结构,在侧向位移状态下,考虑由于单一质量(或某i层的重力)在i楼层产生的附加倾覆力矩,其总的倾覆效应是所有楼层重力产生的同样结果之和。图4.5.-4是用等效的静力作用产生同样的倾覆力,或以矩阵表示: (4.5-9)

图4.5-b中的侧向力可以对所有的楼层进行计算,再加到外荷载作用上去,则结构的侧向平衡方程:

(4.5-10)

式中 K--与楼层侧向位移u相应的侧向刚度矩阵;

F--已知的侧向荷载;

L--含Gi/hi因子的矩阵。

上式可以写成以下形式:

(4.5-11)

式中

上式可以直接求出侧向位移,杆件的内力也可以由这些位移计算出来(与所用的线性理论一致),并可获得与变形后位置相应的平衡状态。

解4.5-11式存在一个问题,即K*矩阵是不对称的,然而如用另一个静力等效荷载系统代替图4.5-5b中的侧向荷载,矩阵可以变成对称。

作用在i平面上的总的倾覆力矩为:

(4.5-12)

i平面上的总位移ui可以写成:

(4.5-13)

因此,4.5-12式可以写成:

(4.5-14)

每层的重力Gi的侧向位移产生的倾覆效应,可以成为分布在i层以下各楼层上的力偶,或者在i平面上由于j层的重力在i和j+1平面上的力为:

(4.5-15)

由于倾覆效应是累加的,所有j层以上的楼层重力产生的在j层平面的力为:

(4.5-16)

其中Gj为j楼层以上总的静力荷载:

L变成对称形式,就不须特别求解非对称方程。

值得注意的是4.5-16式正好是4.5-5式中只包含轴力的效应的柱的“几何刚度”的形式,因此,这里给出关系式,完全等效于通常在非线性结构分析中,用来建立刚度增量更为理论化的方法。

2、三维结构方程

方程4.5-16可以直接用于各楼层持质心和刚心均位于同一竖向轴上时的楼层在 x、y两个方向上的分析。然而,对于有扭转耦联(各楼层的质心和刚心不重合,且 均不在上、下楼层的同一个竖向轴)时,则须引入结构的三维刚度,即在质心处有二个平移,ux、uy和一个转动ur 如图4.5-6a。

在方程4.5-16的倾覆力矩上,应加上由于分布在楼层上的有限大的楼层质量产生的二阶力矩,且在x、y座标处,由于质量位移产生的倾覆力的增量为:

(4.5-17)

以质量中心为原点的,在楼层i的位移为:

(4.5-18)

质心的力的增量,用x、y点的力的增量表达:

(4.5-19)

将方程4.5-18、4.5-19联合起来,并把楼层面积合成整体,则可获得质心处的力的方程: (4.5-20) 式中ri--楼层的i平面内的转动半径;

-- 的近似值,Pm为实际重力在第m根柱产生的轴力,r为柱位置。

楼层的力偶,必须作用在i层和所有楼层平面的质量中心,对i=1到N, j=i到N时,(如图所示),力的方程可如下:

(4.5-21)

或可写成

式中“,”表示所有层的力和位移都是直接位于楼层i的质心之下,如图4.5-6b各层的质心可能不在同一个位置,因此有必要把所有的力转换到每一层的质心处。对j层和j+1层,作用在各层质心处的力为: (4.5-22)

或可写成

同样,位移 与质心位移Uj可以用下式表达:

由此,在 j楼层平面处由于i层重力产生的倾覆力矩为:

(4.5-23)

式中

这些矩阵必须计算并加上i=1到N和j=i到N的侧向刚度。

3、不须修改计算机程序的重力二阶效应分析

4.5-16式给出第j楼层侧向力-位移方程(负刚度)。这个2×2的几何刚度矩阵是与棱柱体柱的刚度矩阵相同(该柱在顶部和根部的转动为零),因此,有可能在建筑的上下层间引入“虚拟柱”,并设定合适的虚拟柱的有关性质,以达到几何刚度相同的效果。 “虚拟柱”的力-位移方程为:

(4.5-24)

因此如果,柱子的转动惯量选择为:代入4.5-24式中,则“虚拟柱”便具有与几何刚度相同的刚度值。

这个方法可以引伸到三维的分析模型中去,只须将j层的“虚拟柱”设置在j层以上所有楼的质量中心,且扭转刚度可以用每一个“虚拟柱”的扭转常数予以包括。 有关这方面的较详细信息,可参阅下节。

(三)简化的重力二阶效应分析方法

重力二阶效应的简化分析方法很多。本节介绍文献[12]的一种方法,可以用来分析不对移结构的重力二阶效应,其基本思想和方法是在标准的一阶效应计算程序中引入具有负刚度的“虚拟柱(Fictitious Column)”,可直接完成对二阶效应的分析,不须采用繁琐的、费时的反复迭代技术。

方法的依据是:①作用在建筑结构框架柱上的重力荷载,通常比欧拉屈服荷载相对较低;②由于倾覆力矩对柱子轴向力的增大效应,通常为很小,并在某种范围内相互抵消。 这些情况在地震作用下结构的工作状态是存在的,从而允许简化结构的几何刚度矩阵,近似地使非线性问题线性化。

对这些结构,柱的常量几何刚度矩阵是三对角矩阵,如图4.5-7和表达式4.5-25,通常假定楼板自身平面内是刚性的,整个结构的几何刚度是将全部柱的侧移效应累加起来获得。相加后的几何刚度矩阵,仍是如4.5-25式三对角矩阵。

这个三对角线的矩阵,可视为平行于实际结构,具有负刚度性质的,虚拟剪切梁的刚度矩阵,如图4.5-8所示,这种模拟允许使用一阶的平面框架计算机程序来估算二阶效应。 由图4.5-7可见,层剪力 乃是与柱轴向力Pi成正比的力。

(4.5-25)

式中 -- 产生不稳定的侧向力

Pi-- i层柱子一阶轴力之和

hi-- 层高

-- i平面的侧向位移

代入4.5-24式中,则“虚拟柱”便具有与几何刚度相同的刚度值。

这个方法可以引伸到三维的分析模型中去,只须将j层的“虚拟柱”设置在j层以上所有楼的质量中心,且扭转刚度可以用每一个“虚拟柱”的扭转常数予以包括。

有关这方面的较详细信息,可参阅下节。

(三)简化的重力二阶效应分析方法

重力二阶效应的简化分析方法很多。本节介绍文献[12]的一种方法,可以用来分析不对移结构的重力二阶效应,其基本思想和方法是在标准的一阶效应计算程序中引入具有负刚度的“虚拟柱(Fictitious Column)”,可直接完成对二阶效应的分析,不须采用繁琐的、费时的反复迭代技术。

方法的依据是:①作用在建筑结构框架柱上的重力荷载,通常比欧拉屈服荷载相对较低;②由于倾覆力矩对柱子轴向力的增大效应,通常为很小,并在某种范围内相互抵消。 这些情况在地震作用下结构的工作状态是存在的,从而允许简化结构的几何刚度矩阵,近似地使非线性问题线性化。

对这些结构,柱的常量几何刚度矩阵是三对角矩阵,如图4.5-7和表达式4.5-25,通常假定楼板自身平面内是刚性的,整个结构的几何刚度是将全部柱的侧移效应累加起来获得。相加后的几何刚度矩阵,仍是如4.5-25式三对角矩阵。

这个三对角线的矩阵,可视为平行于实际结构,具有负刚度性质的,虚拟剪切梁的刚度矩阵,如图4.5-8所示,这种模拟允许使用一阶的平面框架计算机程序来估算二阶效应。 由图4.5-7可见,层剪力 乃是与柱轴向力Pi成正比的力。

(4.5-25)

式中 -- 产生不稳定的侧向力

Pi-- i层柱子一阶轴力之和

hi-- 层高

-- i平面的侧向位移

一、 断裂工程抗震评价

1 现 状

断裂对工程影响的评价,长期以来不同学科之间存在着不同看法。经过近些年地震区考察及不断地交流研究成果,尤其近些年对地震现场地表地裂对工程影响的专项考察,如:19xx年云南通海地震地表断裂研究,19xx年唐山地震地表断裂考察等认为:所谓要考虑断裂对工程影响主要是发震断裂地震时与地下断裂构造直接相关的地表地裂位错带,也就是有些学者称之为地震时老断裂重新错动后直通地表的地裂位错带。建在这类位错带上的建筑破坏是不易用工程措施加以解决的,因此规范中划为危险地段应予避开。至于与发震断裂间接相关的受应力场控制所产生的地裂(如分支及次生地裂),根据唐山地震时震中区地裂的实际探查及地面建筑破坏调查结果(唐山强震区工程地质研究,1981,中国建筑科学研究院),认为此类地裂带,对经过正规设计建造的工业与民用建筑影响不大,地裂缝遇到此类建筑不是中断就是绕其分布,仅对埋藏很浅的排污渠道及农村民房有一定影响,而且可以通过工程措施加以解决,并不是所有地裂均需考虑避开。这是近些年对断裂的工程影响新的认识,修订规范时应给予充分的考虑。至于地震强度一般在确定震中烈度时已给予考虑。

2 关于烈度小于8度可不考虑发震断裂对地面建筑错动影响问题

目前我国抗震设计规范的设防均是按概率水平考虑的,如:考虑小震时的超越概率为63%左右,考虑遭遇到中震时超越概率10%,考虑罕遇地震时超越概率3%左右。说明按设防水平进行设计时,当遭遇到地震时仍可能有少量建筑超出设防水平的破坏,并不是保证100%都不会遭到破坏;也可以理解为设防水准线并不是统计中的外包线,这是根据我国经济状况决定的。同样考虑不同烈度出现地表地裂对建筑有无影响的地震强度界线时,也应按出现的概率大小确定。根据工程

地质学报(工程地震专利1998.3 Vol.6 No.1)蒋溥研究员的统计资料表明:中国大陆地震断错形变——震级概率分布图,可以明显地看出当M=6.5级时有95%的断裂不会出现地表地震断错形变,仅有个别地震才有可能出现。19xx年编制中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》时,也曾对13个国家的历史地震资料做了统计分析,从分析结果可以明显地看出仅在8°或8°以上时才会出现地表地裂。新中国地震烈度表在地表现象一栏的描述中明确提出:当地震烈度8°或8°以上时地表才会出现明显的裂缝。因此,根据大量地震实例综合分析结果确定,在地震烈度为8°及8°以上时才需考虑地表位错对工程建筑影响是较为适宜的。

3 关于隐伏发震断裂上覆土层厚度对地面建筑影响问题

自从抗震设计规范提出发震断裂的概念后,在地震及地质界曾提出凡是活动断裂均可能发生地震。经过不断交流协商,工程中的发震断裂主要为可能产生M≥5级以上的地震断裂这种看法取得了一致,岩土工程勘察规范也给出明确定义,但对活动断裂来讲有一个什么时间活动过,工程上才需考虑的问题。经过不断深入研究交流看法,在活动断裂时间下限方面已取得了一致意见:即对一般工业与民用建筑只考虑1.0万年(全新世)以来活动过的断裂,在此地质期以前活动过的断裂可不予考虑,对于核电,水电等工程则考虑10万年以来(晚更新世)活动过的断裂,晚更新世以前活动过的断裂亦不予考虑。

目前尚有分歧的看法是关于隐伏发震断裂的评价问题,在基岩以上覆盖土层多厚?是什么土层?地面建筑就可不考虑下部断裂的错动影响。根据我国近年来地震宏观地表地裂考察,各学者看法不够一致。有人认为30m厚土层就可以不考虑对地面建筑影响,有些学者认为是50m,还有人提出用基岩位错量大小来衡量,如:土层厚度是基岩位错量的25~30倍以上就可以不考虑等等。唐山地震震中区的地裂经建设部综合勘察研究设计院详细工作后证明这些地裂不是与地下岩石错动的发震断裂直接相关的直通地表的构造地裂,而是由于地面振动,地面应力形成的表层地裂,仅分布在地面以下3.0m左右的范围,下部土层并未断错(挖探井证实)。在采煤巷道中也未发现断错。对有一定埋深的正规建筑地裂缝不是绕开就是中断,对建筑本身没什么影响。另据中国地震局地质研究蒋溥研究员对覆盖层厚度对断错地表形变影响的研究结果,如下表:

覆盖层厚——断错形变影响指数表

覆盖层厚度(m) 0 20 20-50 >50

M≥7.5 1.0 0.6 0.3 0.1

7.5>M>5.5 1.0 0.3 0.1 0

M<5.5 1.0 0.1 0 0

鉴于上述种种看法,在缺乏实际地震现场可靠资料的情况下,为了对此问题做进一步深入研究,由北京市勘察设计研究院在建设部抗震办申请立项,对发震断裂上覆土层厚度对工程影响做了专项研究。本次研究主要采用大型土工离心机模拟实验。此实验主要优点是可以将缩小的模型通过提高加速度的办法达到与原型应力状况相等的状态。这是其它模拟实验(如振动台试验方法等)所解决不了的,为了模拟断裂错动专门加工了模拟断裂突然错动装置,可进行垂直与水平二种错动,其位错量大小是根据国内外历次地震不同震级条件下,位错量统计分析结果确定的。

根据邓起东(1992);蒋溥(1993)和WellsD.L.K.J.coppersmith(1994)等人整理的世界和中国的地震地表位错资料情况,国外共112次地震资料,国内共49次地震

资料。

国外地震断裂地表位移与震级资料

第六讲表3.1

震 级 平均位移量(m) 平均值(m)

M=6.0-6.9 0.90 3.50 1.00 0.30 0.90 0.25 0.45 2.10 0.50 0.10 0.15 0.20 0.18 0.90 0.54

1.20 0.68

1.50 0.25 0.10 0.67 0.48 0.50 1.00 0.08 0.50 0.18 1.10 0.20 0.64 0.60 0.60 0.60 0.03 1.20 0.45 0.11 1.70 0.23 0.54 0.63 0.60 0.93 2.00 0.80 0.20 0.20

M=7.0-7.9 1.90 2.59 3.30 2.00 3.00 3.30 1.35 2.90 4.60 2.00 1.85 1.50 0.66 0.50 0.57

1.80 2.16

3.50 0.60 2.10 2.80 0.55 6.45 6.60 2.14 0.80 1.30 1.63 0.50 0.52 2.30 0.86 2.60 2.05 1.50 1.20 1.54 0.80 0.95 6.20 2.95

注:小于6级和大于8级地震未参加统计

国内地震断裂地表位移与震级资料

第六讲表3.2

震级 位移量(m) 平均值(m)

M=6.0-6.9 水平 2.00 2.40 2.00 0.24 1.66

垂直 0.30 0.76 1.20 0.40 0.67

M=7.0-7.9 水

平 1.50 2.50 7.40 10.50 5.50 7.00 2.00 5.50 1.50 8.00 3.90

7.50 2.00 1.63 5.00 2.90 2.70 3.60 0.55 1.53 2.20

0.90

直 4.00 1.50 1.50 1.10 2.00 3.00 5.60 3.00 2.75 2.00 2.09

5.50 5.50 1.20 1.30 5.25 0.95 0.50 0.50 0.20 0.70

1.10 0.30 0.50

注:大于8级地震未参加统计

按上述统计结果实验时的位错量定为1.0-4.0m,基本上包括了8°、9°情况下的位错量。上覆土层按下不同岩性,不同厚度分数种情况,通过离心机提高加速度,当达到与原型应力条件相同时,下部突然错动,观察上部土层破裂高度,以便确定安全厚度。从现有实验结果看,垂直位错比水平位错时的破裂高度大,当下部基盘位错量为1.0~3.0m时其上覆土层最大破裂高度约20m,当下部基盘位错量达到4.0~4.5m时其上覆土层破裂最大高度为30m。按照土工试验一般常规取值方法并考虑地震动的影响综合考虑安全系数取为3。据此提出了8°、9°时上覆土层安全厚度界限值分别为60m、90m。应当说这个结果是初步的,可能有些因素尚未考虑,也可能安全系数偏大,但毕竟是第一次有模拟实验为基础的定量提法,与以往的宏观经验和有关的理论计算均很接近,可以说有一定的可信度。 对于特殊地震地质条件下的特殊工程尚可召开专家论证会加以确定。

令 为i层的虚拟柱的剪切刚度:

(4.5-26)

由此, (4.5-27)

式中 j--i层总共的柱子数。

可见虚拟柱的负剪切刚度,等于i层总的轴向力Pi。当计算机程序不能模拟剪切位移时,可以采用转动为固定的,平移为自由的,受弯柱子作用计算模型。 (4.5-28)

由此, (4.5-29)

上述公式的建立是基于柱子在层间是按直线形式变位。实际上柱子有端部弯矩,还由于变位后的柱子中心轴线与轴力之间有偏心,产生附加的侧移力等,这些效应不大,可以近似地估计一个放大系数 ,相应地

(4.5-30)

(4.5-31)

式中 。

在三维情况下(结构有二个方向的水平位移和一个绕竖轴的转动),结构的线性化几何刚度矩阵不再是三对角了。但当侧向位移向量及相应的矩阵分隔成二个平移和一个转动时,每一个分隔后的几何刚度仍保持三对角的形式。这样仍然可以对非对称结构的几何刚度矩阵按照具有负刚度性质的柱子来模拟,在此情况下,前面计算的虚拟柱的剪切性质(平面座标以及其扭转性质)必须一层一层来确定。 虚拟柱的位置应设在楼层柱子的荷载中心(CG)。围绕CG的该柱的负扭转刚度,按以下表达式确定。

(4.5-32)

式中 dx,dy--柱子距CG在x和y 方向的距离。

(4.5-33)

因此

由此可见,虚拟柱的扭转刚度可以取楼层重力荷载和绕CG的惯性矩的平方的乘积。

CG的位置和G&#61508;的大小,取决于楼层轴力的分布,同 的情况不同。这里忽略了侧向力和二阶力对这一分布的影响,会产生一些误差,但影响不大. 当计算机程序无法模拟梁构件的扭转性质时,4.5-29式定义的等效受弯构件可用来代表虚拟柱的这些性质,但需要用每层两个这样的柱子来模拟负的扭转刚度,每一个应具有一半的负楼层刚度,即:

(4.5-34)

每一个这样的柱应放在CG两旁距离为 的位置上,如图4.5-9所示。

对规则建筑,每一层的虚拟柱(或二个等效柱)位于上下一根(或二根)竖轴上。然而,当柱子的轴力沿柱高度与层的分布为不连续时,就不同了。因此,虚拟柱的模拟应保证层与层之间为连续。例如,上下柱在楼板平面处利用刚性的水平连杆连接,如图4.5-10。一旦具有负刚度性质的附加柱子,加进到模型中去,一阶的空间框架计算机程序便自动地生成二阶刚度矩阵的各项。

二、