[PPT]PKPM之結(jié)構(gòu)分析講稿SATWE、TAT和PMSAP

1、2008 結(jié)構(gòu)分析講稿SATWE、TAT和PMSAP結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的改進(jìn)（SATWE、TAT和PMSAP）1 中震彈性、中震不屈服設(shè)計，和組合分項系數(shù)的控制2 墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換（SATWE、PMSAP）3 托墻梁剛度的放大選擇（SATWE、PMSAP）4 格構(gòu)截面的輸入分析和設(shè)計5 位于柱截面內(nèi)的剛性梁的處理6 分段、分塔方式的0.2Q0、0.25Q0調(diào)整7 用戶自定義地震設(shè)計譜8 時程分析增加了“三向地震波庫”及相應(yīng)計算9 混凝土規(guī)范（7.3.11-3）條關(guān)于砼柱長度系數(shù)的計算中震彈性、中震不屈服設(shè)計對于中(大)震彈性，程序主要考慮兩條：1）地震影響系數(shù)最大值A(chǔ)LPHAmax 按中震(2.

2、8倍小震)或大震(4.5-6倍小震)取值；2) 取消組合內(nèi)力調(diào)整（取消強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎調(diào)整）。程序使用時，需要用戶：1）按中震或大震輸入ALPHAmax；2) 構(gòu)件抗震等級指定為4級。對于中(大)震不屈服，程序主要考慮五條：1）地震影響系數(shù)最大值A(chǔ)LPHAmax按中震(2.8倍小震)或大震(4.5-6倍小震)取值；2) 取消組合內(nèi)力調(diào)整（取消強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎調(diào)整）；3）荷載作用分項系數(shù)取1.0（組合值系數(shù)不變）；4) 材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值；5）抗震承載力調(diào)整系數(shù) Rre 取1.0程序使用時，需要用戶：1）按中震或大震輸入ALPHAmax 2) 點(diǎn)開“按中震不屈服或大震不屈服做結(jié)構(gòu)設(shè)計”的按鈕。

3、中震彈性、中震不屈服設(shè)計(SATWE)中震彈性、中震不屈服設(shè)計(PMSAP)墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換一個輸入模型，兩種計算方式墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換（SATWE）墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換（PMSAP）墻梁剛度模型的轉(zhuǎn)換程序?qū)τ诮r輸入的剪力墻洞口進(jìn)行自動判斷，對于跨高比大于該值的墻梁自動轉(zhuǎn)換為框架梁，采用梁元進(jìn)行分析，否則仍按墻元分析，如果輸入零值則不進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該參數(shù)的目的主要是方便用戶建模輸入，可直接按照剪力墻洞口輸入，無需手工轉(zhuǎn)換為墻+框架梁。但目前程序自動判斷局限于規(guī)則對齊的洞口，對于上下層洞口不對齊、墻厚變化等特殊情況不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，應(yīng)通過平面圖查看轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。托墻梁剛度放大修復(fù)（轉(zhuǎn)換梁-墻）之間的協(xié)

4、調(diào)性；會使轉(zhuǎn)換構(gòu)件及上部樓層內(nèi)力和配筋減?。煌袎α簞偠确糯螅⊿ATWE）托墻梁剛度放大(PMSAP)托墻梁剛度放大實(shí)際工程中常常會出現(xiàn)“轉(zhuǎn)換大梁上面托剪力墻”的情況，當(dāng)用戶使用梁單元模擬轉(zhuǎn)換大梁，用殼元模式的墻單元模擬剪力墻時，墻與梁之間的實(shí)際的協(xié)調(diào)工作關(guān)系在計算模型中就不能得到充分體現(xiàn)，存在近似性。實(shí)際的情況是，剪力墻的下邊緣與轉(zhuǎn)換大梁的上表面變形協(xié)調(diào)；計算模型的情況是，剪力墻的下邊緣與轉(zhuǎn)換大梁的中性軸變形協(xié)調(diào)；于是計算模型中的轉(zhuǎn)換大梁的上表面在荷載作用下將會與剪力墻脫開，失去本應(yīng)存在的變形協(xié)調(diào)性。換言之，與實(shí)際情況相比，計算模型的剛度偏柔了。這就是軟件提供托墻梁剛度放大系數(shù)的原因。托墻梁剛

5、度放大為了再現(xiàn)真實(shí)的剛度，根據(jù)我們的經(jīng)驗，托墻梁剛度放大系數(shù)一般可以取為100左右。當(dāng)考慮托墻梁剛度放大時，轉(zhuǎn)換層附近的超筋情況（若有）通常可以緩解，當(dāng)然，為了使設(shè)計保持一定的裕度，也可以不考慮或少考慮托墻梁剛度放大。使用該功能時，用戶只須指定托墻梁剛度放大系數(shù)，托墻梁段的搜索由軟件自動完成。最后指出一點(diǎn)，這里所說的“托墻梁段”在概念上不同于規(guī)范中的“轉(zhuǎn)換梁”，“托墻梁段”特指轉(zhuǎn)換梁與剪力墻“墻柱”部分直接相接、共同工作的部分，比如說轉(zhuǎn)換梁上托開門洞或窗洞的剪力墻，對洞口下的梁段，程序就不看作“托墻梁段”，不作剛度放大，可參見示意圖。增加格構(gòu)截面的輸入分析和設(shè)計新增了格構(gòu)截面的內(nèi)力分析和設(shè)計功

6、能。在STS中定義了格構(gòu)截面后，計算程序可接力計算和驗算格構(gòu)柱常用于重型工業(yè)廠房。由于它是一種組合截面，計算剛度和設(shè)計驗算都需是專門的公式。格構(gòu)柱在結(jié)構(gòu)整體分析時，還是按照桿件模型。這樣其位移、內(nèi)力等，與普通柱沒有差別。當(dāng)在PMCAD或STS中定義了“任意截面”（kind=99,kind=305），則計算程序只能進(jìn)行剛度、內(nèi)力的計算，不能進(jìn)行截面設(shè)計。增加格構(gòu)截面的輸入分析和設(shè)計格構(gòu)柱平面圖增加格構(gòu)截面的輸入分析和設(shè)計格構(gòu)柱結(jié)果輸出：圖形和文本位于柱截面內(nèi)的剛性梁的處理主梁主梁柱節(jié)點(diǎn)剛性梁正確搜索主梁；正確形成節(jié)點(diǎn)；減小剛度陣的病態(tài)，提高計算精度。柱布置在該節(jié)點(diǎn)上該梁仍當(dāng)框架梁處理適應(yīng)性加強(qiáng)實(shí)

7、例：柱內(nèi)梁不再當(dāng)作剛性梁，大大減少SATWE計算失真狀況適應(yīng)性加強(qiáng)實(shí)例：同一柱內(nèi)包含的多個節(jié)點(diǎn)上布置梁，盡管柱只能布在其中一個節(jié)點(diǎn)上，程序?qū)ζ渌?jié)點(diǎn)上的梁仍當(dāng)作框架梁處理柱布置在該節(jié)點(diǎn)上該梁仍當(dāng)框架梁處理位于柱截面內(nèi)的剛性梁的處理老版本的軟件對于位于柱截面內(nèi)的短梁，一律按照剛性梁計算，這主要是從正確模擬剛度的角度考慮。當(dāng)多根梁同時搭在一根大截面柱上時，由于偏心等原因，這些梁通常并不交于一點(diǎn)，那么為了做到在該節(jié)點(diǎn)處梁、柱之間能夠正確傳力，就需要用短梁來連接梁端和柱節(jié)點(diǎn)，于是就形成一根或數(shù)根位于柱截面內(nèi)的所謂剛性梁。這個辦法從計算原理上講是正確的，但在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的缺陷，歸納起來有這么幾點(diǎn)：

8、位于柱截面內(nèi)的剛性梁的處理1）連接梁端與柱節(jié)點(diǎn)的剛性梁通常不再與梁位于同一條軸線上，這樣就會造成主梁搜索失?。ㄕ也坏蕉瞬康闹ё?，誤將主梁判為次梁，那么豎向力作用下主梁的負(fù)彎矩調(diào)幅就不能正確進(jìn)行；2）基于類似的原因，由于剛性梁的存在，當(dāng)以柱節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)，搜索梁柱交接關(guān)系、形成梁柱節(jié)點(diǎn)時，也不能正確地進(jìn)行。故相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)驗算也存在問題；3）由于位于同一柱節(jié)點(diǎn)處的剛性梁可能較多、也可能很短(比如幾厘米)，這有可能造成剛度矩陣的過分病態(tài)，從而顯著降低結(jié)構(gòu)分析的精度，這種情況因工程而異?？傊畡傂粤涸蕉?、越短，就越不利。位于柱截面內(nèi)的剛性梁的處理新版軟件針對上述問題進(jìn)行了改進(jìn)：A）自動搜索位于柱截面

9、內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，記錄這些節(jié)點(diǎn)與柱之間存在的這種包含關(guān)系或關(guān)聯(lián)關(guān)系。這樣在主梁搜索時，就可以利用這種關(guān)聯(lián)關(guān)系，正確地找到柱支座，從而正確地形成主梁并進(jìn)行負(fù)彎矩調(diào)幅。B)類似地，通過柱截面內(nèi)的節(jié)點(diǎn)與柱之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以正確形成梁柱節(jié)點(diǎn)。C)對于柱截面內(nèi)的短梁的計算方法作了調(diào)整，改用矩陣變換算法代替剛性梁算法。該方法通過直接將梁端力在剛臂上平移來模擬梁柱間的傳力，避免了剛性梁計算帶來的大剛度，從而改善剛度矩陣的性態(tài)，提高計算精度。分段、分塔方式的0.2Q0、0.25Q0調(diào)整老版本的軟件無論對于單塔結(jié)構(gòu)還是多塔結(jié)構(gòu)、立面規(guī)則的結(jié)構(gòu)還是立面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，在做0.2Q0調(diào)整時，均看作一個塔樓，且在立面上不分段

10、(認(rèn)為是一段)，應(yīng)該說這樣的調(diào)整方式對立面規(guī)則的單塔樓結(jié)構(gòu)是合適的，但對于多塔結(jié)構(gòu)（尤其是各塔的結(jié)構(gòu)形式差異較大時）、或立面有突變的結(jié)構(gòu)就不是很準(zhǔn)確了。新版軟件增加了“分段、分塔方式的0.2Q0調(diào)整”，程序可以自動通過用戶定義的多塔信息，將整個結(jié)構(gòu)拆分成數(shù)段，在每段之中，Q0取為本段底層的地震剪力，1.5Vfmax取為本段框架最大樓層剪力的1.5倍，從而最終確定出0.2Q0調(diào)整系數(shù)。(完全類似地，在鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)中，程序?qū)⒆詣幼?.25Q0-1.8Vfmax調(diào)整)比如一個雙塔結(jié)構(gòu)，三層底盤，底盤以上左塔10層，右塔15層，則結(jié)構(gòu)將被分作三段進(jìn)行調(diào)整：三層底盤、左塔10層和右塔15層。分段、分

11、塔方式的0.2Q0、0.25Q0調(diào)整底盤和左右塔各為獨(dú)立的一段用戶自定義地震設(shè)計譜新版軟件允許用戶輸入任意形狀的地震設(shè)計譜，以考慮來自安評報告或其他情形的比規(guī)范設(shè)計譜更貼切的反應(yīng)譜曲線。用戶自定義地震設(shè)計譜在此菜單逐點(diǎn)輸入地震影響系數(shù)！時程分析增加了“三向地震波庫”及相應(yīng)計算定義地震波的主分量，次分量和豎向分量加速度峰值時程分析增加了“三向地震波庫”及相應(yīng)計算九個特征周期，三向天然波和三向人工波各36條可供選擇混凝土規(guī)范（7.3.11-3）條關(guān)于砼柱長度系數(shù)的計算當(dāng)在老版程序中點(diǎn)取“混凝土柱長度系數(shù)執(zhí)行混凝土規(guī)范(7.3.11-3)”時，程序?qū)o條件地對結(jié)構(gòu)中的所有混凝土柱的長度系數(shù)按照混凝土

12、規(guī)范(7.3.11-3)條進(jìn)行計算和采用，并不判斷該柱水平荷載產(chǎn)生的設(shè)計彎矩是否超過其總設(shè)計彎矩的75%；新版程序完善了該條的實(shí)現(xiàn)：1）當(dāng)不鉤選“混凝土柱長度系數(shù)執(zhí)行混凝土規(guī)范(7.3.11-3)”時，混凝土柱的長度系數(shù)將按照混凝土規(guī)范(7.3.11-2)的現(xiàn)澆樓蓋情況進(jìn)行考慮，即底層取為1.0，其余樓層取為1.25。2）當(dāng)鉤選“混凝土柱長度系數(shù)執(zhí)行混凝土規(guī)范(7.3.11-3)”時，程序?qū)γ恳粋€柱截面的每一組基本組合內(nèi)力，計算其水平荷載產(chǎn)生的設(shè)計彎矩與總設(shè)計彎矩的比值，如果該比值大于75%，則按照(7.3.11-3)計算其計算長度系數(shù)，否則，仍舊按照混凝土規(guī)范(7.3.11-2)的現(xiàn)澆樓蓋

13、情況考慮，即底層取為1.0，其余樓層取為1.25。老版本不判斷75%;新版本判斷75%！PMSAP的特有改進(jìn)除了與SATWE類似的改進(jìn)，PMSAP還新增了下列功能：1 豎向地震的振型疊加反應(yīng)譜計算方法2 增加整體屈曲分析（BUCKLING），增加用戶自定義組合3 地下室回填土計算改進(jìn)4 新增剪力墻和樓板的偏心考慮5 用溫度效應(yīng)模擬預(yù)應(yīng)力和混凝土收縮6 自動考慮屋面風(fēng)荷載7 風(fēng)荷載計算時的“雙向周期指定”8 讀入SATWE特殊構(gòu)件定義數(shù)據(jù)及參數(shù)定義數(shù)據(jù)9 增加平面/空間方式的荷載圖形檢查及樓面荷載檢查豎向地震的振型疊加反應(yīng)譜計算方法(PMSAP)規(guī)則高層建筑的豎向地震作用一般可以按照抗震規(guī)范給出

14、的簡化方法進(jìn)行分析，這也是老版本PMSAP提供的方法；但對于結(jié)構(gòu)中的長懸臂、多塔之間的連廊、網(wǎng)架屋頂以及各種空間大跨結(jié)構(gòu)，其豎向地震作用分布往往比較復(fù)雜，簡化方法有可能與實(shí)際情況出入較大?；诖?，除了依舊提供“抗震規(guī)范的簡化方法”，新版PMSAP還提供了“豎向地震的振型疊加反應(yīng)譜計算方法”，該方法在理論上較為嚴(yán)密，可以更好地適應(yīng)大跨結(jié)構(gòu)等復(fù)雜情形的豎向地震分析。當(dāng)用戶選用“振型疊加反應(yīng)譜法”計算豎向地震作用時，PMSAP會自動計算、考慮結(jié)構(gòu)的豎向振動振型；豎向地震的最大影響系數(shù)取為相應(yīng)水平地震的65%，同時依據(jù)規(guī)范進(jìn)行了1.5倍的放大。尤其需要注意的是，當(dāng)選用“振型疊加反應(yīng)譜法”計算豎向地震作

15、用時，參與振型數(shù)一定要取得足夠多，以使得水平和豎向地震的有效質(zhì)量系數(shù)都超過90%.豎向地震的振型疊加反應(yīng)譜計算方法(PMSAP)豎向地震的振型疊加反應(yīng)譜計算方法（PMSAP）豎向振動振型增加整體屈曲分析（BUCKLING）和自定義組合(PMSAP)補(bǔ)充定義基本組合：除了程序內(nèi)部按規(guī)范自動確定的基本荷載組合以外，新版PMSAP還允許用戶增加自定義的基本荷載組合，只要在下列交互菜單中填寫自己的組合系數(shù)即可。對于新增的荷載組合，組合名稱可以為空，也可以指定一個名稱，但該名稱不能是“BUCKLING”.補(bǔ)充定義屈曲分析組合：當(dāng)用戶增加一個或多個名稱為“BUCKLING”的組合時，這些組合將被看作是用于

16、屈曲分析的組合，而不作為補(bǔ)充的基本荷載組合。如果PMSAP檢測到用戶定義了名稱為“BUCKLING”的組合，就將自動針對這些組合，對結(jié)構(gòu)作屈曲分析。 屈曲分析的結(jié)果在“詳細(xì)摘要”文件中輸出，用于判斷結(jié)構(gòu)在指定組合下是否會發(fā)生失穩(wěn)；屈曲模態(tài)可以在后處理程序3DP中以圖形方式察看，以確定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定薄弱部位。自定義BUCKLING組合和基本組合（PMSAP）地下室回填土計算改進(jìn)(PMSAP)新版PMSAP改進(jìn)了回填土剛度的考慮方式：1) 可通過“室外地面到結(jié)構(gòu)最底部的距離H”調(diào)整回填土的高度，使得回填土約束在豎向的分布范圍不再限于整層高，比如說可以是2.8層；2) 通過“地面處回填土剛度折減系數(shù)r”

17、調(diào)整剛度分布形式,如果用戶填寫的回填土剛度（X向或Y向）為K,則結(jié)構(gòu)最底部的回填土剛度即取為K,而室外地面處的回填土剛度即為r*K,也就是說，X向或Y向的回填土剛度的分布均允許為矩形(r=1)、梯形(0r1)或三角形(r=0)；3）增加了“剛度填寫負(fù)值”表示完全嵌固的功能，也即X向回填土剛度填為-k,表示底部k層在X向嵌固，Y向回填土剛度填為-k,表示底部k層在Y向嵌固；4）在菜單上給出了不同類型回填土的剛度值的估算公式，方便用戶的具體填寫。地下室回填土計算改進(jìn)(PMSAP)地下室回填土計算改進(jìn)(PMSAP)新增剪力墻和樓板的偏心考慮(PMSAP)新版PMSAP增加了剪力墻偏心的自動考慮，這在

18、老版本中是被忽略的。由于剪力墻的偏心輸入，在平面上看，墻的長度會發(fā)生改變，因而會影響其抗側(cè)力剛度；在立面上看，偏心會造成剪力墻面外的附加彎矩；新版PMSAP準(zhǔn)確地考慮了這兩個效應(yīng)。舊版PMSAP在計算彈性樓板時，認(rèn)為樓板的中性面與梁的中性軸重合，這是不準(zhǔn)確的。新版PMSAP提供了“梁板向下相對偏移(0-0.5)”參數(shù)，比如0.5對板指半個板厚，對梁指半個梁高。如果填寫0.5,意味著梁、板的上表面及柱頂，三者對齊，一般而言，這是準(zhǔn)確的計算模型。但考慮到過去的計算習(xí)慣問題以及計算結(jié)果的連續(xù)性，該參數(shù)的缺省值取為零。新增剪力墻和樓板的偏心考慮(PMSAP)新增剪力墻和樓板的偏心考慮(PMSAP)用溫

19、度效應(yīng)模擬預(yù)應(yīng)力和混凝土收縮(PMSAP)新版PMSAP中的溫度效應(yīng)計算提供了模擬預(yù)應(yīng)力和混凝土收縮的功能，也即每個溫度工況允許為“溫度”，“預(yù)應(yīng)力”和“砼收縮”三個屬性之一。在進(jìn)行“預(yù)應(yīng)力”和“砼收縮”計算時，需要用戶自己算出等效溫差，在“補(bǔ)充建?！敝羞M(jìn)行輸入。如果溫度工況的屬性為預(yù)應(yīng)力，程序?qū)⒆詣釉O(shè)定溫度場的類型為“間斷型”；如果溫度工況的屬性為砼收縮，程序?qū)⒆詣雍雎凿摌?gòu)件上的等效溫度荷載。用溫度效應(yīng)模擬預(yù)應(yīng)力和混凝土收縮(PMSAP)自動考慮屋面風(fēng)荷載(PMSAP)新版PMSAP能夠根據(jù)樓板的布置情況自動搜索出屋面平板和屋面斜板，從而自動確定出屋面風(fēng)荷載（包括水平分量和豎向分量），并自動形成相應(yīng)的豎向風(fēng)工況、考慮其荷載組合。此時需要用戶輸入“屋面體型系數(shù)”，它指的是屋面板的切向風(fēng)的體型系數(shù)，應(yīng)為負(fù)值。屋面風(fēng)荷載形成的風(fēng)工況名稱為“W01,W02,”，相應(yīng)的位移、內(nèi)力分析結(jié)果，均可在后處理程序3DP中查看。自動考慮屋面風(fēng)荷載(PMSAP)自動形成屋面風(fēng)壓力和吸力自動考慮屋面風(fēng)荷載(PMSAP)風(fēng)荷載計算時的“雙向周期指定”(PMSAP)風(fēng)荷載計算時需要用到風(fēng)荷載作用方向的結(jié)構(gòu)基本平動周期。老版PMSAP只提供一個周期指定，也即對兩