PKPM程序?qū)W習(xí)的一些體會

1、PKPM程序?qū)W習(xí)的一些體會一、PKPM的發(fā)展方向 PKPM程序的發(fā)展方向主要有兩個方面： 一個方面就是計算，它的方向就是集成化、通用化。集成化大家都能感覺到，PKPM程序都是以PM程序所建數(shù)據(jù)為條件，以空間計算為核心，基礎(chǔ)、后期的CAD出圖都能采用前面的數(shù)據(jù)。所有這些都構(gòu)成了程序集成化的雛形。程序的通用化主要表現(xiàn)在計算上，PKPM程序的計算程序由以前的平面計算（PK）->三維空間桿件（TAT）->空間有限元（SATWE）->整體通用有限元程序（PMSAP）。能計算的結(jié)構(gòu)類型有磚混、底框、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等?，F(xiàn)在又在開發(fā)特種結(jié)構(gòu)的計算程序：如高壓塔架、

2、巨型油罐等。在PM程序中就可以建立起這些結(jié)構(gòu)的空間模型。當(dāng)然現(xiàn)在的PKPM系列程序還不能計算。 PKPM程序發(fā)展的第二個方向就是開放計算參數(shù)的開關(guān)。有很多參數(shù)以前都是放在程序的“黑匣子”里的，設(shè)計人員不能干預(yù)。程序放開這些參數(shù)有兩個原因，首先就是要讓設(shè)計人員真正的掌握工程的設(shè)計過程，能夠盡可能的控制設(shè)計過程。其次就是要把一些關(guān)鍵的責(zé)任交由設(shè)計人員來負(fù)，程序只能起到設(shè)計工具的作用，不能代替設(shè)計。所以就需要我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員充分的理解程序的適用范圍、條件和校對結(jié)果的合理性、可靠性。如高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的5.1.16條要求“對結(jié)構(gòu)分析軟件的計算結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行分析結(jié)果判斷，確認(rèn)其合理、

3、有效后方可作為工程設(shè)計的依據(jù)”。 二、空間計算程序部分 1、PKPM幾個空間程序的不同（這是我們這次學(xué)習(xí)班一個學(xué)員提的問題） 現(xiàn)在，PKPM程序擁有的空間計算程序有三個，即TAT、SATWE、PMSAP 1）、TAT-它是一個空間桿件程序，對柱、墻、梁都是采用桿件模型來模擬的，特殊的就是剪力墻是采用薄壁柱原理來計算的，在它的單元剛度矩陣中多了一個翹曲的自由度'，相應(yīng)的力矩多了雙力矩。因此，在用TAT程序計算框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等含鋼筋混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)都要對剪力墻的洞口、節(jié)點做合理的簡化，有點讓實際工程來適應(yīng)我們的計算程序的味道。作這種簡化都是因

4、為分析手段的局限所制（資料書的P129）。當(dāng)然，在作結(jié)構(gòu)方案時，對結(jié)構(gòu)作這樣的調(diào)整對建筑結(jié)構(gòu)方案的簡潔、合理有很大的好處。它的樓蓋是作為平面內(nèi)無限剛、平面外剛度不考慮的假設(shè)。在新版的TAT程序中，允許增設(shè)彈性節(jié)點，這種彈性節(jié)點允許在樓層平面內(nèi)有相對位移，且能承擔(dān)相應(yīng)的水平力。增加了這種彈性節(jié)點來加大TAT程序的適用范圍，使得TAT程序可以計算空曠、錯層結(jié)構(gòu)。 2）、SATWE-空間組合結(jié)構(gòu)有限元程序，與TAT的區(qū)別在于墻和樓板的模型不同。SATWE對剪力墻采用的是在殼元的基礎(chǔ)上凝聚而成的墻元模型。采用墻元模型，在我們的工程建摸中，就不需要象TAT程序那樣做那么多的簡化，只需要按實際情

5、況輸入即可。對于樓蓋，SATWE程序采用多種模式來模擬。有剛性樓板和彈性樓板兩種。SATWE程序主要是在這兩個方面與TAT程序不同。 3）、PMSAP-是一個結(jié)構(gòu)分析通用程序。當(dāng)然，它是偏向于建筑的，但它是一個發(fā)展方向?，F(xiàn)在的比較著名的通用計算程序有：SAP84、SAP91、SAP2000、ANSYS、ETABS等程序，這些程序各有特長。 2、程序的參數(shù)及選擇開關(guān) 1）、PMCAD中的參數(shù) （1）總信息： 結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)主材：主要是不同的結(jié)構(gòu)體系有不同的調(diào)整參數(shù)。 地下室層數(shù)：必須準(zhǔn)確填寫，主要有幾個原因，風(fēng)荷載、地震作用效應(yīng)的計算必

6、須要用到這個參數(shù)，有了這個參數(shù)，地下室以下的風(fēng)荷載、水平地震效應(yīng)就沒有往下傳，但豎向作用效應(yīng)還是往下傳遞。地下室側(cè)墻的計算也要用到。底部加強(qiáng)區(qū)也要用到這個參數(shù)。 與基礎(chǔ)相連接的下部樓層數(shù)：要說明的是除了PM荷載和最下層的荷載能傳遞到基礎(chǔ)外，其他嵌固層的基腳內(nèi)力現(xiàn)在的程序都不能傳遞到基礎(chǔ)。 （2）、材料信息：其他與老的程序一樣填法，就是鋼筋采用了新規(guī)范的新符號。 （3）地震信息 設(shè)計地震分組：就是老的抗震規(guī)范的近震、遠(yuǎn)震。按抗震規(guī)范的附錄A選擇即可。內(nèi)江的三縣兩區(qū)都是第一組，6度區(qū)，設(shè)計基本地震加速度為0.05g。 場地類別：程序是“場地土類型”

7、，按地基基礎(chǔ)規(guī)范的3.0.3條的4款，應(yīng)該是“場地類別”。建筑抗震設(shè)計規(guī)范的3.3.2、3.3.3條也是提的“建筑場地”，而不是“場地土”。一般的地質(zhì)勘察報告要提出此參數(shù)的。 計算震型個數(shù)：這個參數(shù)需要根據(jù)工程的實際情況來選擇。對于一般工程，不少于9個。但如果是2層的結(jié)構(gòu)，最多也就是6個，因為每層只有三個自由度，兩層就是6個。對復(fù)雜、多塔、平面不規(guī)則的就要多選，一般要求“有效質(zhì)量系數(shù)”大于90%就可以了，證明我們的震型數(shù)取夠了。 這個“有效質(zhì)量系數(shù)”最先是美國的WILSON教授提出來的，并且將它用于著名的ETABS程序。 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的5.1.13-

8、2條要求B級高度的建筑和復(fù)雜的高層建筑“抗震計算時，宜考慮平扭藕連計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于15，對多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)少于塔數(shù)的9倍，且計算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不少于總質(zhì)量的90%”  周期折減系數(shù)：這個參數(shù)是根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的3.3.16條（強(qiáng)條）要求，按3.3.17條進(jìn)行折減的。 框架：0.60.7 框剪：0.70.8 剪力墻：0.91.0 （4）風(fēng)荷載： 修正后基本風(fēng)壓：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的7.1.2條，對與高層、高聳以及對風(fēng)荷載比較敏感的其他結(jié)構(gòu)，基本風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)提高，并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

9、規(guī)范具體規(guī)定。按高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的3.2.2條，對與特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，其基本風(fēng)壓應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用。按規(guī)范的解釋，房屋高度大于60m的都是對風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑。 2）、TAT的參數(shù)及開關(guān) （1）、用TAT程序計算建模應(yīng)注意的幾點： 剪力墻必須要有洞口，不能形成封閉“口”字形。這樣在構(gòu)件截面上的剪力流才有進(jìn)口和出口，否則，程序無法對構(gòu)件進(jìn)行計算。這是TAT程序?qū)Ρ”谥鶖?shù)學(xué)模型模擬的要求。 剪力墻內(nèi)的洞口要求要上下對齊，且要有規(guī)律性。如果不這樣，那么內(nèi)力的傳遞將通過節(jié)點間剛域來傳遞，這與實際有時很大差別，引起很

10、大的計算誤差。且洞口布置不規(guī)律，計算結(jié)果具有很大的突變性。 （2）、參數(shù)：在PM參數(shù)中說過的就不在說了。 柱的計算長度：程序中增加了一個選項“柱長度系數(shù)按混凝土土規(guī)范的7.3.11-3計算。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條是新規(guī)范新增的?！爱?dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值占總彎矩設(shè)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(jié)果的較小者取值。 這是因為近年來對框架結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)的研究表明，豎向荷載在有側(cè)移的框架中引起的P-效應(yīng)只增大有水平荷載在柱端截面中引起

11、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(yīng)后的總彎矩應(yīng)是： M=Mh+s*Mv（1-1） 式中s為反映二階效應(yīng)增大Mh幅度的彎矩增大系數(shù)。但在傳統(tǒng)的lo法中，是用同時增大Mv和Mh的，即： M=（Mh+Mv）（1-2） 因此，如果要使所求的總彎矩相等，那么必然有： s> 與s相應(yīng)的lo也就必然比與相應(yīng)的lo取得大一點。 對于一般工程中的多層框架結(jié)構(gòu)，（在 Mv/Mh為常見比例，即>1/3，框架節(jié)點的柱梁線剛度的比例也為常見值時）按規(guī)范表7.3

12、.11-2的lo計算出的再按1-2公式計算出的彎矩和按規(guī)范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(jié)點情況下，采用7.2.11-2和7.2.11-3計算的lo對計算結(jié)果沒有大的影響。 但是，對于Mv/Mh<1/3或梁注線剛度相差較大的情況下，采用7.2.11-2條計算的lo對計算結(jié)果就很大的影響了，而且是偏于不安全的，所以在這種情況下就要求采用7.2.11-3計算。建議都采用7.2.11-3計算。 本來規(guī)范采用lo法就是不盡和理的，因此規(guī)范就在7.3.12條要求采用剛度折減法，這種方法也是

13、國外通行的考慮二階效應(yīng)的計算方法，且也是準(zhǔn)確的較為合理的計算方法，但遺憾的是這種方法在PKPM程序中還沒有得到實現(xiàn)。 豎向力計算信息：程序有四個選擇 -不計算豎向力：它的作用主要用于對水平荷載效應(yīng)的觀察和對比等。 -一次性加載計算：主要用于多層結(jié)構(gòu)，而且多層結(jié)構(gòu)最好采用這種加載計算法。因為施工的層層找平對多層結(jié)構(gòu)的豎向變位影響很小，所以不要采用模擬施工方法計算。 -模擬施工方法1加載：就是按一般的模擬施工方法加載，對高層結(jié)構(gòu)，一般都采用這種方法計算。但是對于“框剪結(jié)構(gòu)”，采用這種方法計算在導(dǎo)給基礎(chǔ)的內(nèi)力中剪力墻下的內(nèi)力特別大，使得其下面的基礎(chǔ)難于設(shè)計。于

14、是就有了下一種豎向荷載加載法。 -模擬施工方法2加載：這是在“模擬施工方法1”的基礎(chǔ)上將豎向構(gòu)件（柱、墻）的剛度增大10倍的情況下再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算，也就是再按模擬施工方法1加載的情況下進(jìn)行計算。采用這種方法計算出的傳給基礎(chǔ)的力比較均勻合理，可以避免墻的軸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于柱的軸力的不和理情況。由于豎向構(gòu)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(dǎo)致的內(nèi)力重分配，所以這種方法更接近手工計算。 但是我認(rèn)為這種方法人為的擴(kuò)大了豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件的線剛度比，所以它的計算方式值得探討。 所以，專家建議：在進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)計算時采

15、用“模擬施工方法1”；在基礎(chǔ)計算是，用“模擬施工方法2”的計算結(jié)果。這樣得出的基礎(chǔ)結(jié)果比較合理。 是否考慮P-效應(yīng)：選擇否，就按規(guī)范的7.3.11條計算柱的計算長度系數(shù)，如果選擇“是”，則柱的計算長度系數(shù)為1，再按程序的計算方法來計算P-效應(yīng)。 是否考慮梁柱重疊的影響： -不考慮：對于普通的多層框架，一般都采用這種選擇。 -考慮梁端彎矩折減： M邊=M中-Min（0.38*M中，B*V中/3） -考慮梁兩端剛域的影響： 扣除梁兩端剛域后的梁計算長度為： Lo=L-（Dbi+Dbj） 但計算荷載還是按節(jié)點間梁長來計算的。 水平力與整體坐標(biāo)的夾角： -主要用于有斜向抗水平力結(jié)構(gòu)榀時填寫，在090之間。改寫后，風(fēng)荷載要變化，主要是受風(fēng)面積變化、風(fēng)荷載作用的坐標(biāo)變化；抗側(cè)力結(jié)構(gòu)榀的剛度變化引起地震力的變化，所以要重新進(jìn)行數(shù)檢。 回填土對地下室的相對剛度： -根據(jù)程序編制專家的解釋，填3大概為70%80%的嵌固，填5就是完全嵌固，填在樓層數(shù)前加“-”，表示在所填樓層完全嵌固。到底怎樣的土填3或填5，完全取決于工程師的經(jīng)驗。 是否考慮扭轉(zhuǎn)藕連：高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的3.3.2-2條，“質(zhì)量與剛度分布明顯不對稱