KM程序學習的一些體會

PKPM程序學習的一些體會一、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、后期的CAD出圖都能采用前面的數(shù)據(jù)。所有這些都構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）。能計算的結構類型有磚混、底框、鋼筋混凝土結構、鋼結構等?，F(xiàn)在又在開發(fā)特種結構的計算程序：如高壓塔架、巨型油罐等。在PM程序中就可以建立起這些結構的空間模型。當然現(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。有很多參數(shù)以前都是放在程序的“黑匣子”里的，設計人員不能干預。程序放開這些參數(shù)有兩個原因，首先就是要讓設計人員真正的掌握工程的設計過程，能夠盡可能的控制設計過程。其次就是要把一些關鍵的責任交由設計人員來負，程序只能起到設計工具的作用，不能代替設計。所以就需要我們的結構設計人員充分的理解程序的適用范圍、條件和校對結果的合理性、可靠性。如《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》的5.1.16條要求“對結構分析軟件的計算結果，應進行分析結果判斷，確認其合理、有效后方可作為工程設計的依據(jù)”。

二、空間計算程序部分

1、PKPM幾個空間程序的不同（這是我們這次學習班一個學員提的問題）

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θ'，相應的力矩多了雙力矩。因此，在用TAT程序計算框剪結構、剪力墻結構等含鋼筋混凝土剪力墻的結構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我們的計算程序的味道。作這種簡化都是因為分析手段的局限所制（資料書的P129）。當然，在作結構方案時，對結構作這樣的調整對建筑結構方案的簡潔、合理有很大的好處。它的樓蓋是作為平面內無限剛、平面外剛度不考慮的假設。在新版的TAT程序中，允許增設彈性節(jié)點，這種彈性節(jié)點允許在樓層平面內有相對位移，且能承擔相應的水平力。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、錯層結構。

2）、SATWE--空間組合結構有限元程序，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---是一個結構分析通用程序。當然，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

1）、PMCAD中的參數(shù)

（1）總信息：

●結構體系、結構主材：主要是不同的結構體系有不同的調整參數(shù)。

●地下室層數(shù)：必須準確填寫，主要有幾個原因，風荷載、地震作用效應的計算必須要用到這個參數(shù)，有了這個參數(shù)，地下室以下的風荷載、水平地震效應就沒有往下傳，但豎向作用效應還是往下傳遞。地下室側墻的計算也要用到。底部加強區(qū)也要用到這個參數(shù)。

●與基礎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外，其他嵌固層的基腳內力現(xiàn)在的程序都不能傳遞到基礎。

（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

●設計地震分組：就是老的抗震規(guī)范的近震、遠震。按抗震規(guī)范的附錄A選擇即可。內江的三縣兩區(qū)都是第一組，6度區(qū)，設計基本地震加速度為0.05g。

●場地類別：程序是“場地土類型”，按《地基基礎規(guī)范》的3.0.3條的4款，應該是“場地類別”?！督ㄖ拐鹪O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層的結構，最多也就是6個，因為每層只有三個自由度，兩層就是6個。對復雜、多塔、平面不規(guī)則的就要多選，一般要求“有效質量系數(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。

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》的5.1.13-2條要求B級高度的建筑和復雜的高層建筑“抗震計算時，宜考慮平扭藕連計算結構的扭轉效應，振型數(shù)不應小于15，對多塔樓結構的振型數(shù)不應少于塔數(shù)的9倍，且計算振型數(shù)應使振型參與質量不少于總質量的90%”

●

周期折減系數(shù)：這個參數(shù)是根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》的3.3.16條（強條）要求，按3.3.17條進行折減的。

框架：0.6~0.7

框剪：0.7~0.8

剪力墻：0.9~1.0

（4）風荷載：

修正后基本風壓：根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》的7.1.2條，對與高層、高聳以及對風荷載比較敏感的其他結構，基本風壓應適當提高，并應由有關的結構設計規(guī)范具體規(guī)定。按《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》的3.2.2條，對與特別重要或對風荷載比較敏感的高層建筑，其基本風壓應按100年重現(xiàn)期的風壓值采用。按規(guī)范的解釋，房屋高度大于60m的都是對風荷載比較敏感的高層建筑。

2）、TAT的參數(shù)及開關

（1）、用TAT程序計算建模應注意的幾點：

●剪力墻必須要有洞口，不能形成封閉“口”字形。這樣在構件截面上的剪力流才有進口和出口，否則，程序無法對構件進行計算。這是TAT程序對薄壁柱數(shù)學模型模擬的要求。

●剪力墻內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，引起很大的計算誤差。且洞口布置不規(guī)律，計算結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?！爱斔胶奢d產(chǎn)生的彎矩設計值占總彎矩設計值的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計算結果的較小者取值。

這是因為近年來對框架結構二階效應的研究表明，豎向荷載在有側移的框架中引起的P-△效應只增大有水平荷載在柱端截面中引起的彎矩

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后的總彎矩應是：

M=Mh+ηs*Mv（1-1）

式中ηs為反映二階效應增大Mh幅度的彎矩增大系數(shù)。但在傳統(tǒng)的η——lo法中，是用η同時增大Mv和Mh的，即：

M=η（Mh+Mv）（1-2）

因此，如果要使所求的總彎矩相等，那么必然有：

ηs>η

與ηs相應的lo也就必然比與η相應的lo取得大一點。

對于一般工程中的多層框架結構，（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7.3.11-2的lo計算出的η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η——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，這種方法也是國外通行的考慮二階效應的計算方法，且也是準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的觀察和對比等。

-----一次性加載計算：主要用于多層結構，而且多層結構最好采用這種加載計算法。因為施工的層層找平對多層結構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，對高層結構，一般都采用這種方法計算。但是對于“框剪結構”，采用這種方法計算在導給基礎的內力中剪力墻下的內力特別大，使得其下面的基礎難于設計。于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”的基礎上將豎向構件（柱、墻）的剛度增大10倍的情況下再進行結構的內力計算，也就是再按模擬施工方法1加載的情況下進行計算。采用這種方法計算出的傳給基礎的力比較均勻合理，可以避免墻的軸力遠遠大于柱的軸力的不和理情況。由于豎向構件的剛度放大，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致的內力重分配，所以這種方法更接近手工計算。

但是我認為這種方法人為的擴大了豎向構件與水平構件的線剛度比，所以它的計算方式值得探討。

所以，專家建議：在進行上部結構計算時采用“模擬施工方法1”；在基礎計算是，用“模擬施工方法2”的計算結果。這樣得出的基礎結果比較合理。

●是否考慮P-△效應：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。

●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。

●水平力與整體坐標的夾角：

---主要用于有斜向抗水平力結構榀時填寫，在0~90之間。改寫后，風荷載要變化，主要是受風面積變化、風荷載作用的坐標變化；抗側力結構榀的剛度變化引起地震力的變化，所以要重新進行數(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。

●是否考慮扭轉藕連：《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》的3.3.2-2條，“質量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結構，應計算雙向水平地震作用下的扭轉影響；其他情況，應計算單向水平地震作用下的扭轉影響；”《建筑抗震設計規(guī)范》的5.1.1-3條，也與高規(guī)有相同的規(guī)定。

●地震設防烈度、設計地震分組、結構的抗震等級：按結構的實際填入即可。

●豎向地震作用系數(shù)：程序取的是規(guī)范的計算值。DATE\@"M.d.yyyy"DATE\@"HH:mm"19:48DATE\@"M.d.yyyy"DATE\@"HH:mm"19:48DATE\@"HH:mm:ss"19:48:38TIME\@