PKPM结构设计方法探讨

Word版本，下载可自由编辑PKPM结构设计方法探讨PKPM结构设计软件具有便利的快捷建模方式和强大的计算能力，能举行复杂的有限元分析，使得设计人员在较短周期内完成较大工程量成为了可能，在工程设计中的应用已经越来越普及。笔者结合自身应用阅历，对通过PKPM系列软件举行建造结构设计的办法和使用中应注重的一些问题举行探讨，包括参数的选取、计算结果的分析以及对电算结果举行人工调节的办法和注重问题等，供设计人员参考借鉴。

1参数的选取

1.1地震力计算信息

1.1.1地震分析办法

在结构的地震反应分析中，程序提供了振型分解反应谱法和时程分析法。振型分解法分为“侧刚计算法”和“总刚计算法”。侧刚法适用于楼板平面内刚度无限大假定的建造。基于这个假定，每块刚性楼板惟独两个平动自由度和一个转动自由度。当定义有弹性楼板或有不与楼板相连的构件时，采纳侧刚法误差较大。总刚法是直接采纳结构的总刚和与之相对应的质量阵举行地震反应分析，此办法精度高但计算繁琐。当工程结构楼板尺寸和平面刚度无急剧变化、楼板延续、无弹性楼板时，可采纳侧刚法举行计算。

1.1.2双向水平地震力

考虑双向水平地震力比单向水平地震力的结构配筋增大。对于规章结构，可只考虑单向地震力；对于不规章结构，应考虑双向地震力的作用。

1.1.3扭转耦联

地震力计算中，考虑扭转耦联要比分离考虑两垂直方向的平移振动更精确。考虑平移和扭转的耦联振动，不但考虑了各方向位移之间的互相影响，而且它是一种完整振动状态，其振动不是单一方向的，而是沿最弱方向，次最弱方向向来类推。结构只要不是双轴对称就会有平扭耦联，这种耦联振动产生的地震效应普通要比不考虑平扭耦联时大。对于平面很不对称的结构，在地震分析时宜考虑扭转耦联。

1.1.45%偶然偏心

规范规定，计算地震作用时，应考虑偶然偏心的影响，附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建造物边长的5%。偶然偏心是由偶然因素引起的结构质量分布的变化，会导致结构固有振动特性的变化，因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。考虑偶然偏心也就是考虑由偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用。

1.1.5计算振型个数

振型个数的大小与结构层数及结构形式有关，振型个数的选取应遵从有关规范规定，《高层建造混凝土结构技术规程》第3.3.10条和《建造抗震设计规范》第5.2.2条均规定了振型个数的取值办法。振型个数挑选要合理，过多的振型数会导致运算时光过长，过少的振型个数会导致计算结果担心全。只要振型参加质量达到总质量90%，就意味着计算振型个数够了。PKPM计算结果中的有效质量系数是必需检查项目之一，当有效质量系数大于0.9时，认为选取的振型数已足够，否则称振型数不够。

1.1.6周期折减系数

对于有填充墙的结构，在早期的弹性阶段填充墙有很大的刚度，因此会汲取很大的地震力。而软件计算中，未考虑填充墙，只计算了梁和柱的刚度，并由此刚度求得结构自振周期。因此结构实际刚度远大于计算刚度，实际周期小于计算周期，实际地震力大于计算地震力。若周期不折减，则地震力会偏小，使结构分析担心全，因此对地震力举行放大是有须要的。周期折减系数的取值遵从《高层建造混凝土结构技术规程》3.3.17条，当非承重墙体为填充砖墙时，高层建造结构计算自振周期折减系数取值为：框架0.6～0.7，框架-剪力墙0.7～0.8，短肢剪力墙0.8～0.9，剪力墙0.9～1.0。当采纳其它非承重墙体时，可按照工程状况确定周期折减系数。

1.2竖向力计算信息

宜挑选“模拟施工加载1”。当挑选“一次性加载”时，程序按一次性加载的模式作用于结构，不考虑施工找平的过程。“模拟施工加载1”考虑到在实际施工中，竖向恒载是一层一层作用的，并在施工中逐层找平，理论中的下层变形对上一层不产生影响。“模拟施工加载2”是在模拟施工加载1的基础上，考虑竖向构件的刚度放大10倍后再做模拟施工加载1，适用于较懦弱的地基。

1.3P-Δ效应挑选信息

当结构发生水平位移时，竖向荷载就会浮现垂直于变形后的结构竖向轴线的重量，这个重量将会加大水平重量，同时也会加大相应的内力。规范规定当结构的刚重比满足Di≥20∑Gj/hi时，可不考虑P-Δ效应。

1.4调节信息

1.4.1中梁和边梁的刚度放大系数

现浇楼板与梁浇筑在一起，板作为梁的翼缘参与工作，因此梁的刚度会增大。中梁和边梁的刚度放大系数不相同。由于中梁两边都有板的约束，边梁惟独一边受板的约束，故中梁的刚度放大系数要大于边梁的刚度放大系数，普通中梁取2.0，边梁取1.5。

1.4.2梁端负弯矩调幅系数

在竖向荷载作用下，超静定钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，梁柱节点并非彻低刚性，允许有梁铰浮现。将梁端弯矩调幅后，可以削减梁端配筋数量，从而减小梁受压区高度和配筋率，对形成延性梁有利。还可以提升柱的平安储备，以满足“强柱弱梁”的设计原则。但梁端弯矩调幅不宜过大，普通应控制在弹性理论计算弯矩的20%以内，普通现浇框架梁取0.8～0.9。

1.4.3梁跨中弯矩放大系数

当没考虑活荷载不利布置时，按满跨布置活载，使得跨中荷载比按活载不利布置时小，因此要对梁跨中的弯矩举行放大，普通取1.2的放大系数。当考虑活荷载不利布置时，梁跨中弯矩不举行调节。

2计算结果的分析

2.1结构体型规章性推断指标

规范规定了结构体型不规章的判定办法，不规章分为平面不规章和竖向不规章。平面不规章包括：高低不规章、扭转不规章、楼板局部不延续；竖向不规章包括：薄弱层、转换层、懦弱层。应按照计算结果及规范中的推断办法推断所计算结构的规章性。

2.2刚度相宜推断指标

2.2.1第一扭转周期与第一平动周期之比

结构计算动力模型为空间振动模型，每个主振型既有平动部分也有扭转振动部分。规范规定，结构扭转为主的第一自振周期Tt1与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建造不应大于0.9，其它不应大于0.85。周期比控制的目的是为了控制结构在地震作用下的扭转效应，使抗侧力构件的布置更合理。若Tt1与T1之比超出限值，说明结构的抗侧力构件布置不合理或数量不足，导致整体抗扭刚度偏小，此时应对计划举行调节，按照周边加强的原则，加强抗扭刚度，减小结构竖向布置的不规章性，避开产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应，须要时设置防震缝。

2.2.2刚度偏心率

结构地震时扭转反应的强弱，与楼层的偏心率密切相关。假如某一楼层的偏心率较大，地震作用下该楼层的扭转振动就剧烈。偏心率是楼层地震内力验算方向的偏心距与该方向弹力半径的比值，弹力半径与抗扭刚度有关。偏心率宜小于0.15。

2.2.3剪重比

当结构自振周期比较长时，结构的平安往往由位移及速度反应谱控制，长周期的结构，地震作用可能过小。而我国规范一律采纳加速度反应谱举行地震作用的计算，因此对于长周期的结构，计算的地震力可能偏小，担心全。为了解决此问题，抗震规范规定了最小剪重比，以保证地震力不至于过小。楼层最小剪重比普通浮现在首层，所以通常用首层剪重比举行最小剪重比的验算。

2.2.4弹性层间位移角

地震时层间侧移角越大，说明结构刚度越小，结构破坏越严峻。规范规定了弹性层间位移角限值。按照已建工程的统计，我国大多数多高层混凝土结构的计算侧移角普通小于1/1000。

2.3梁柱超限指标

对于梁和柱，需要检查最大配筋率、剪压比等是否超限。

3电算结果的人工调节

尽管使用软件可免去大量人工计算，利用多项多高层工程的设计后发觉，电算结果仍需举行人工调节，有的梁、柱的最后配筋要凭设计人员的阅历而定。这种不确定性造成有些设计调节放大过于保守，有些不调节时又严峻不足。为此，以框架为例，就电算结果的人工调节问题举行探讨，并且提出建议。

3.1板配筋的调节

板计算配筋面积在两个方向均需放大，考虑到现浇板主要为短跨方向受力，板短跨方向计算配筋面积放大得比长跨方向稍多一些。考虑到温度应力的影响，屋面板上部支座应配有通长钢筋。

3.2柱配筋的调节

考虑到角柱受地震作用影响较大并且普通处于双偏压状态，需对角柱举行双偏压验算，并且角柱箍筋采纳沿高度通长加密，间距100mm，以保证柱子具有良好的延性。配筋时，将角柱放大1.4倍，边柱放大1.3，中柱放大1.2倍。

3.3梁配筋的调节

为保证在地震作用下框架梁的梁端斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力，即“强剪弱弯”，梁端负弯矩钢筋计算面积放大1.1倍，梁跨中受拉钢筋放大1.2倍，梁端箍筋的直径增强2mm。

4结语