篇一:PKPM學習心得
經過一段時間的PKPM實習,對PKPM軟件有了一個基礎的認識。要想熟練運用還需要一定時間的練習。下面就這段時間的學習談一些心得體會。
一、PKPM的發展方向
PKPM程序的發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程序所建數據為條件,以空間計算為核心,基礎、后期的CAD出圖都能采用前面的數據。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。現在又在開發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。當然現在的PKPM系列程序還不能計算。
PKPM程序發展的第二個方向就是開放計算參數的開關。有很多參數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”。
二、空間計算程序
1、PKPM幾個空間程序的不同
現在,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,允許增設彈性節點,這種彈性節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,但它是一個發展方向。現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、程序的參數及選擇開關
1)、PMCAD中的參數
(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。
地下室層數: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,有了這個參數,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。底部加強區也要用到這個參數。
與基礎相連接的下部樓層數: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范的新符號。
(3)地震信息
設計地震分組:就是老的抗震規范的近震、遠震。按抗震規范的附錄A選擇即可。內江的三縣兩區都是第一組,6度區,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《地基基礎規范》的3.0.3條的4款,應該是“場地類別”。《建筑抗震設計規范》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的。
計算震型個數:這個參數需要根據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、平面不規則的就要多選,一般要求“有效質量系數”大于90%就可以了,證明我們的震型數取夠了。
這個“有效質量系數”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,振型數不應小于15,對多塔樓結構的振型數不應少于塔數的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不少于總質量的90%”
周期折減系數:這個參數是根據《高層建筑混凝土結構技術規程》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《建筑結構荷載規范》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范具體規定。按《高層建筑混凝土結構技術規程》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年重現期的風壓值采用。按規范的解釋,房屋高度大于60m的都是對風荷載比較敏感的高層建筑。
1.風荷載
風壓標準值計算公式為:WK=βzμsμZ W。其中:βz=1+ξυφz/μz在新規范中,基本風壓Wo略有提高,而建筑的風壓高度變化系數μE、脈動增大系數ξ、脈動影響系數υ都存在減小的情況。所以,按新規范計算的風壓標準值可能比89規范大,也可能比89規范小。具體的變化包括下面幾條:
1)、基本風壓::新的荷載規范將風荷載基本值的重現期由原來的30年一遇改為50年一遇:新高規3.2.2條規定:對于B級高度的高層建筑或特別重要的高層建筑,應按100年一遇的風壓值采用。
2)、地面粗糙度類別:由原來的A、B、C類,改為A、B、C、D類。C類是指有密集建筑群的城市市區;D類為有密集建筑群,且房屋較高的城市市區。
3)、鳳壓高度變化系數:A、B、C類對應的風壓高度變化系數略有調整。新增加的D類對應的風壓高度變化系數最,比C類小20%到50%。
2.地震作用
1)、抗震設防烈度::新規范改變了抗震設防烈度與設計基本地震加速度值的對應關系,增加了7度(0.15g〉和8度(0.30g)兩種情況(見新抗震規范表3.2.2)。
2)、設計地震分組:新規范把直接影響建筑的設計特征周期Tg的設計近震、遠震改為設計地震分組,分別為設計地震第一組、第二組和第三組。
3)、特征周期值:比89規范增加了0.05s以上,這在一定程度上提高了地震作用。
3.地震作用調整
1)、最小地震剪力調整::新規范5.2.5條規定,抗震驗算時,結構任一樓層的水平地震的剪重比不應小于表5.2.5給出的最小地震剪力系數λ。對于豎向不規則結構的薄弱層,尚應乘以1.15的增大系數。
2)、0.2Q0調整:新規范6.2.13條規定,側向剛度沿豎向分布基本均勻的框一剪結構,任一層框架部分的地震剪力,不應小于結構底部總地震剪力的20%和按框-剪結構分析的框架部分各樓層地震剪力中最大值1.5倍二者的較小值。
3)、邊榀地震作用效應調整:新規范5.2.3條規定,規則結構不進行扭轉禍連計算時,平行于地震作用方向的兩個邊桶,其地震作用效應應乘增大系數。一般情況下,短邊可按1.15采用,長邊可按1.05采用:當扭轉剛度較小時,宜按不小于1.3采用。軟件未執行這一條。
4.作用效應組合
1)、作用效應組合基本公式非抗震設計時由可變荷載控制的組合zs=γGSGK+γJQJZ的iYQiSω非抗震設計時由永久荷載控制的組合zs=γGSGK+立的hSQik抗震設計時的組合。
2)、恒荷載作用的分項系數:當其對結構不利時,對于可變荷載效應控制的組合,應取1.2,對于永久荷載效應控制的組合,應取l.35:當其對結構不利時,一般應取1.0。
3)、可變荷載作用的分項系數和組合值系數:一般應取l.4;對于標準值大于4.OKN/m2的工業房屋樓面結構的活荷載應取1.3;樓面活荷載的組合值系數見荷載規范表4.1.1,取值范圍在0.7-0.9之間;風荷載的組合值系數為0.6;與地震作用效應組合時風荷載的組合系數為0.2。
5.設計內力調整
1)、梁設計剪力調整:抗震規范第6.2.4條和高規第6.2.5、7.2.21條規定,抗震設計時,特一、一、二、三級的框架梁和抗震墻中跨高比大于2.5的連梁,其梁端截面組合的設計剪力值應調整。
2)、柱設計內力調整:為了體現抗震設計中強柱弱梁概念設計的要求,抗震規范第6.2.2、
6.2.3、6.2.6、6.2.10條和高規第4.9.2條規定抗震設計時,特一、一、二、三級的框架柱、框架結構的底層柱下端截面、角柱、框支柱的組合設計內力值應調整。
3)、剪力墻設計內力調整:高規第7.2.10、10.2.14、4.9.2條規定,抗震設計時,特一、一、
二、三級的剪力墻底部加強區和非加強區截面組合的設計內力值應調整。
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