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Pkpm相关若干设计问题的探讨

[摘 要]结构设计师在运用pkpm软件进行设计工作时,经常会遇到各种各样的问题,例如,如何快速建模,设计参数的选用,弹性楼板计算,等等。在设计中,许多问题处于模棱两可阶段,在此略述一二,希望能够抛砖引玉。   

[关键词]pkpm;快速建模;计算参数选取      

1.如何快速建模      

建筑理念的发展,日新月异,各种外形的建筑层出不穷,平面上来看,有弧形,圆形,不规则图形,等等。面对大面积的建筑,按照基本的pkpm建模方式,显得有些费时费力。况且目前甲方对于工期的要求相对要短,如果在建模阶段投入太多的时间,则结构分析阶段,画图阶段的时间就相应减少了,从而很可能会影响工程的质量。所以,如何在有效时间里,快速的建模,就成为一个有效的论题。   
在此,我推荐采用建筑图转化的方式进行操作。以剪力墙结构为例   
1.1打开建筑图,首先把多余的轴线删除(如外伸的轴线等),这样可以避免生成PKPM模型时产生不必要的节点。   
1.2用PLINE命令直接在建筑图上画剪力墙,PL线与墙同厚(放到结构剪力墙图层中)。   
1.3加载(粗线变墙)LISP选项,(本LISP为他山之石创作)框选所画的剪力墙,程序自动生成剪力墙外框。   
1.4删除门窗,让建筑的墙线自动闭合。然后利用节点编辑拉伸等将建筑的墙体按主次梁的平面布置完善。将建筑画的平面墙体独立显示,再利用天正建筑的分解对像命令,将建筑所画的平面墙体分解成一根根线段。   
1.5将修改后建筑的墙体,改到工SSD的BEAM层中来。将你画的结构剪力墙都改成到工SSD的COLU层中来。另存旧版为工3。   
1.6用探索者打开该图,利用探索者中的命令:交线处理,将梁伸人柱内的交线剪切掉。此步骤能节约大量的时间。   
1.7利用pkpm中的autocad平面图向建筑模型转化,将cad图形转化为pkpm模型。去除相应多余的节点。这样一层的模型就建成了。   
与传统模式相比,这种模式不必对照着建筑图,一点一点的建模,理论上也不会有误差,前提是建筑图一定要精准。而且还节约了大量的时间。      

2.satwe软件中各种参数的合理选取      

2.1水平力与整体坐标夹角的选取   
该参数为地震力、风荷载等荷载作用方向与整体坐标的夹角。设计人员经常将此角度和斜交抗侧力角度混淆。应该说明的时,当地震角度超过15度时,应该在附加地震选项中附加角度和地震,而不应该修改整体坐标。      
2.2偶然偏心是否考虑   
偶然偏心是指,由偶然因素引起的结构质量变化,会导致结构固有震动特性变化。计算单向地震时,应该考虑偶然偏心的影响。对于高层结构,即便是均匀对称的结构,也应该考虑偶然偏心的影响,对于多层建筑,则可以不考虑。      
2.3计算振型个数的确定   
规范规定,振型个数应该取振型参与质量达到总质量的90%所需要的振型数。尤其应当注意的是,当设缝双塔,单塔计算,有效质量系数在振型数不多的情况下,很容易满足。但是当双塔模型计算的时候,经常就不够了。在这种情况下,如果保守计算,可以增加振型,但是带来相应的问题就是,振型增加,往往会导致部分构件超筋,超限。      
2.4中梁刚度放大系数   
规范规定,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。   
在此,建议刚度放大系数取2.0,虽然根据规范条文,可以不取最大值,但是,软件在计算过程中,并不能完整的考虑规范的算法。当为了满足强柱弱梁的要求,软件采用的是计算出梁刚度并配筋后,按照梁的刚度,和规范的公式,放大柱子的刚度,并配筋。如果梁刚度放大系数取到2.0,对于结构设计来说,对柱子的安全储备也相应增加了。      2.5地震作用调整   
顶塔楼地震作用放大起始层号及系数:按顶塔楼的起始层自然层号填人。系数一般取3。   
2.5.1根据《抗规》第5.2.4条,当采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大系数3,……:采用振型分解法时,突出屋面部分可作为一个质点。   
2.5.2根据李国胜先生编著的《多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例》第2.16条:   
(1)在高层建筑顶部,当有突出屋面的楼电梯间、水箱间等高度较小的小塔楼时,如果采用振型分解反应谱法,并取3个振型时,小塔楼的水平地震作用宜乘以放大系数1.5:当采用9~15个振型时,求得的地震作用不再放大。   
(2)广播、通讯、电力调度等建筑物,由于天线高度以及其他功能要求,常常在主体建筑物的顶部再建一个细高的塔楼,塔高常超过主体建筑高度的1/4以上,甚至超过建筑物的高度,塔的层数较多,刚度较小。塔楼的高振型影响很大,其地震作用比按底部剪力法的计算结果大很多,远远不止3倍,有的甚至大8~10倍。因此,一般情况下塔与建筑物应采用振型分解反应谱法(≥15个振型)或时程分析法进行分析,求出其水平地震作用。      
2.6剪切刚度的理解与应用   
2.6.1规范要求   
《高规》第E.0.1条规定:底部大空间为一层时,可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,γ宜接近1,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。   
《抗震规范》第6.1.14条规定:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2,其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。   
2.6.2SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法   
2.6.3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。   
剪弯刚度的理解与应用   
(1)规范要求:《高规》第E.0.2条规定:底部大空间大于一层时,其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式(E.0.2)计算。γe宜接近1,非抗震设计时γe不应大于2,抗震设计时γe不应大于1.3,计算公式见《高规》151页。《高规》第E.0.2条还规定:当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。   
(2)SA工WE软件所采用的计算方法:高位侧移刚度的简化计算。   
(3)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。      
2.7地下室信息的输入   
地下室的输入,主要是看结构体系选择哪一层作为嵌固层。当选择基础顶作为嵌固的时候,就应该填无地下室。当选择正负零作为嵌固层时,就可以按照实际的地下室层数输入。      

3.结论      

综上所述,pkpm是个应用性很强的软件,有很多问题还需要大家去探讨解决,结构设计也是个系统、全面的工作,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行,始于足下。

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