《PKPM軟件在應(yīng)用中的問題解析》講義(十九)

　　第十九章　其他問題

　　(一)結(jié)構(gòu)周期比的計算

　　⑴結(jié)構(gòu)第一平動振型的選擇

　?、俑鶕?jù)工程具體情況，確定平動系數(shù)所占百分比;

　?、诮Y(jié)構(gòu)空間振型圖中所顯示的振動為整體平動;

　　③該振型所對應(yīng)的地震剪力值為最大。

　　⑵結(jié)構(gòu)第一扭轉(zhuǎn)振型的選擇

　?、俑鶕?jù)工程具體情況，確定扭轉(zhuǎn)系數(shù)所占百分比;

　　②結(jié)構(gòu)空間振型圖中所顯示的振動為整體扭轉(zhuǎn)。

　?、菍⒌谝慌まD(zhuǎn)振型的所對應(yīng)的周期值與第一平動振型所對應(yīng)的周期值相比即得周期比。

　　(二)為什么SATWE軟件在調(diào)整0.2Q0系數(shù)時要默認(rèn)最大值為2.0?如果想突破最大默認(rèn)值

　　該怎么辦?

　　SATWE軟件在調(diào)整0.2Q0系數(shù)時將最大值默認(rèn)為2.0主要是為了避免出現(xiàn)各層地震剪力都一樣的情況，從而使計算結(jié)果失真。

　　此外，如果不控制最大值，也可能使某些層的構(gòu)件內(nèi)力過大而無法設(shè)計。

　　如果設(shè)計人員想突破該默認(rèn)值的限制，可以直接建立0.2Q0文件(文件名為SATINPUT.02Q)，程序合自動讀取設(shè)計人員輸入的調(diào)整系數(shù)。

　　(三)為什么有時候彈性樓板下的位移值小于剛住樓板下的位移值?

　　產(chǎn)生這種情況的主要原因是由于設(shè)計人員定義了彈性板6，當(dāng)其結(jié)構(gòu)的變形由面外變形控制時，由于定義了彈性板6，其面外剛度大于剛性板的面外剛度，則位移就減小。當(dāng)某結(jié)構(gòu)的變形由面內(nèi)變形控制時，彈性板6的面內(nèi)剛度小于剛性板的面內(nèi)剛度，則位移就增大。

　　(四)模擬施工1、模擬施工2和一次性加載三者之間的聯(lián)系與區(qū)別?

　　高層建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)豎向恒載一次加上時，其上部的豎向位移往往偏大，為了協(xié)調(diào)如此大的豎向位移，有時會出現(xiàn)拉柱或架沒有負(fù)彎矩的情況。而在實(shí)際施工中，豎向荷載是一層一層作用的，并在施工中逐層找平，下層的變形對上層基本上不產(chǎn)生影響。結(jié)構(gòu)的豎向變形在建造到上部時已經(jīng)完成得差不多了，因此不會產(chǎn)生一次性加荷所產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象。程序?qū)ωQ向恒載作用專門做了處理，可以考慮施工加荷的這種因素。

　　施工模擬1：它就是上面說的考慮分層加載、逐層找平因素影響的算法;

　　施工模擬2：將豎向構(gòu)件(柱、墻)的剛度放大10倍后再做施工模擬l。采用算法2時，計算出的傳給基礎(chǔ)的力較為均勻合理，可以避免墻軸力遠(yuǎn)大于往軸力的不合理情形。由于豎向構(gòu)件的剛度放大，將使得水平梁的兩端豎向位移差減小，從而其剪力減小，這樣就削弱了樓面荷載因剛度不約而導(dǎo)致的重分配，所以施工模擬2的荷載分配結(jié)果，更接近千手算結(jié)果。

　　一次性加載：各種荷載一次性加到結(jié)構(gòu)中。

　　(五)如果地震加速度值不是規(guī)范規(guī)定中的值該怎么辦?

　　對于地震加速度值不是規(guī)范中規(guī)定的值的這種情況，一般在地震報告中都會提供地震最大影響系數(shù)α值，設(shè)計人員只要在SATWE軟件中將該值輸入進(jìn)去即可。

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　　(六)混凝土柱的單、雙偏壓計算該如何選擇?

　　從理論上講，所有的樁樁的受力狀態(tài)都是雙偏壓。但規(guī)范并沒有要求所有的政柱都按雙偏壓計算。是否應(yīng)按雙偏壓計算應(yīng)根據(jù)規(guī)范決定。比如《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第6.2.4條規(guī)定，角柱應(yīng)按雙向受力構(gòu)件進(jìn)行正截面承載力設(shè)計。

　　目前的SATWE軟件提供了兩種方式計算雙偏壓。第一種是在“設(shè)計信息”里按雙偏壓計算，這種方法計算出來的值多解，而且計算結(jié)果較大;第二種是設(shè)計人員可以先按單偏壓計算，然后再在“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中按雙偏壓驗算。這種方法得出的計算值是唯一的，而且結(jié)果也不大。

　　一般來講，該結(jié)構(gòu)能夠通過雙偏壓驗算也就可以了。

　　(七)梁柱重疊部分簡化為剛域該如何選擇?

　　“梁柱重疊部分簡化為剛域”此項選擇對結(jié)構(gòu)的剛度、周期、位移、梁的內(nèi)力計算等均會產(chǎn)生一定的影響，尤其是梁的彎矩值。

　　一般而言，對于異型柱結(jié)構(gòu)，宜采用“梁柱重疊部分簡化為剛域”，對于矩形柱結(jié)構(gòu)，可以將其作為一種安全儲備而不選擇它。

　　(八)結(jié)構(gòu)振型數(shù)的選取

　　振型組合數(shù)既不能大小，也不能過大，取值太小不能正確反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的地震振型數(shù)量，使計算結(jié)果失真;取值太大，會消耗掉很多計算機(jī)資源?！陡咭?guī)》5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭耦聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)縣計算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。

　　一般而言，振型數(shù)的多少與結(jié)構(gòu)層數(shù)及參與質(zhì)量貢獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)自由度數(shù)有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時，振型數(shù)也應(yīng)取得多些，如有彈性節(jié)點(diǎn)、多塔樓、轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)形式，但振型組合數(shù)應(yīng)不大于有質(zhì)量貢獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)自由度數(shù)。

　　振型組合數(shù)是否取值合理，可以看SATWE計算書(文件名為WZQ.OUT)中的X、Y向的有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9。若小于0.9，可逐步加大振型個數(shù)，直到X和Y兩個方向的有效質(zhì)量系數(shù)都大于0.9為止。

　　必需要指出的是，結(jié)構(gòu)的振型組合數(shù)并不是越大越好，其最大值不能超過結(jié)構(gòu)有質(zhì)量貢獻(xiàn)的總自由度數(shù)。例如對采用剛性板假定的單塔結(jié)構(gòu)，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)作用時，其振型數(shù)不

　　得超過結(jié)構(gòu)層數(shù)的三倍。如果該結(jié)構(gòu)的振型組合數(shù)已經(jīng)增加到結(jié)構(gòu)層數(shù)的三倍后，其有效質(zhì)量系數(shù)仍不能滿足要求，此時設(shè)計人員應(yīng)該認(rèn)真分析原因，考慮結(jié)構(gòu)方案是否合理。

　　(九)頂塔樓地震作用放大系數(shù)該如何填?

　　按照《抗震規(guī)范》的規(guī)定，只有采用底部剪力法時，才考慮頂塔樓地震作用放大系數(shù)。目前的TAT和SATWE軟件均采用振型分解法計算地震力，因此只要將振型數(shù)給足夠，一般可以不用考慮將頂塔樓地震力放大。

　　(十)底部加強(qiáng)區(qū)起算層號該如何填?

　　SAWE軟件在計算剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)高度時，總是從±0.0開始計算。按照規(guī)范的規(guī)定，當(dāng)有地下室時，地下一層的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用。

　　“底部加強(qiáng)區(qū)起算層號”主要就是指由設(shè)計人員指定地下室的剪力墻是否計入底部加強(qiáng)區(qū)。

　　(十一)結(jié)構(gòu)基本周期是什么意思?該如何填?

　　結(jié)構(gòu)基本周期主要是計算風(fēng)荷載用的，設(shè)計人員可以先按照程序給定的缺省值對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算。計算完成后再將程序輸出的第一平動周期值填入即可。

　　(十二)一根混凝土柱托兩根不在同一條軸線上的梁該如何實(shí)現(xiàn)?

　　如上圖所示(圖略，圖中在柱內(nèi)又輸入一個節(jié)點(diǎn))，設(shè)計人員在建模時應(yīng)將柱子布置在一個節(jié)點(diǎn)上，這兩個節(jié)點(diǎn)之間只需布置一根普通混凝土梁即可。此時在用SATWE軟件進(jìn)行計算時，程序自動將這根普通混凝土梁定義為剛性梁。

　　(十三)混凝土剪力墻暗柱為什么會超筋?

　　剪力墻暗柱超筋，這種情況主要是剪力墻暗柱配筋面積超過最大配筋率4%引起的。而

　　實(shí)際上規(guī)范并沒有規(guī)定剪力墻邊緣構(gòu)件的最大配筋率，這個4%是程序自己制定的，目的在

　　于提示目前剪力墻邊緣構(gòu)件的配筋較大，希望引起注意。設(shè)計人員可以不去管它。 

　　(十四)剪力墻邊緣構(gòu)件，鋼筋配筋面積太大怎么辦?

　　目前的SATWE軟件在計算剪力墻的配筋時是針對每一個直墻段進(jìn)行的，當(dāng)在墻段重合時.程序取各段墻肢端部配筋之和，從而使剪力墻邊緣構(gòu)件配筋過大。

　　將來的SATWE軟件會對此做一些改進(jìn)。在配筋計算時將考慮整體計算的結(jié)果，而非按單個墻段進(jìn)行配筋。

　　剪力墻邊緣構(gòu)件配筋過大的調(diào)整方法如下：

　?、耪{(diào)整剪力墻混凝土標(biāo)號：提高混凝土標(biāo)號并不一定能使剪力墻邊緣構(gòu)件配筋面積降低，有時反而會使配筋面積升高。如下圖所示(圖略)。

　　如上圖所示，混凝土標(biāo)號提高后墻體配筋增大。產(chǎn)生這種情況的主要原因是雖然隨著混凝土標(biāo)號的提高，混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值增大，混凝土彈性模量增大，結(jié)構(gòu)的剛度增加，地震力也隨著增大。當(dāng)?shù)卣鹆υ龃蟮姆却笥诨炷量箟簭?qiáng)度設(shè)計值增大的幅度時，墻體的配筋面積就會增加。

　　因此，在設(shè)計中當(dāng)發(fā)現(xiàn)提高混凝土標(biāo)號后墻體的配筋面積增大，就應(yīng)考慮采用降低混凝土標(biāo)號的方法來降低墻體的配筋面積。

　?、铺岣呒袅χ鹘钿摻罴墑e：以上圖為例，將C鋼筋級別由HRB335級變成HRB400級，可以有效地降低墻體的配筋面積(如下圖所示，圖略)。

　?、翘岣邏w分布筋的配筋率：根據(jù)剪力墻抗彎承載力的計算公式：

　　M分布十M端部>M設(shè)計

　　在設(shè)計中一般都是通過指定剪力墻分布筋的最小配筋率，反算出剪力墻分布筋所在區(qū)域的抗彎設(shè)計承載力，從而再計算出剪力墻端部的配筋面積。

　　因此，我們可以通過提高墻體分布筋的配筋率來達(dá)到降低剪力墻端部配筋面積的目的。如下圖所示(圖略)，將墻體分布筋的配筋率由0.3提高到0.4后，剪力墻端部配筋面積進(jìn)一步降低。

　　如上圖所示，通過采取上述方法，將該剪力墻邊緣構(gòu)件的配筋面積由原來的9252。降低到現(xiàn)在的6754，降低幅度達(dá)27%。

　?、瓤紤]鋼筋共用而對配筋面積進(jìn)行折減:由于目前的SATWE軟件在計算剪力墻配筋面積時偏大，因此可以對該配筋面積進(jìn)行折減，但折減多少不宜掌握。

　?、烧{(diào)整剪力墻邊緣構(gòu)件陰影區(qū)的長度：規(guī)范規(guī)定剪力墻邊緣構(gòu)件陰影區(qū)的長度最小為300mm。有些設(shè)計人員在設(shè)計中將陰影區(qū)的長度加長以達(dá)到降低陰影區(qū)的配筋率的目的。

　　這里需要指出的是，這樣處理是偏不安全的。軟件在計算剪力墻有效高度時，

　　h0=hw-a

　　a=MAX{lc/2，200，Bw｝

　　由此可以看出，陰影區(qū)的長度增加，有可能使剪力墻計算的有效高度減小，從而使配筋增加。因此如果加大陰影區(qū)長度，則宜相應(yīng)加大剪力墻配筋面積。

　　(十五)如何解決人防地下室工程梁延性比超限問題?

　?、攀裁词茄有员龋簶?gòu)件允許出現(xiàn)的最大變位與彈性極限變位的比值[β]。

　　⑵規(guī)范要求：

　?、佟度嗣穹揽盏叵率以O(shè)計規(guī)范》第4.4.2條規(guī)定：有一般密閉、防水要求的構(gòu)件，宜按彈塑性工作階段設(shè)計，結(jié)構(gòu)延性比[β]值按表4.4.2采用。

　　表4.4.2　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件允許延性比[β]值

　　受力狀態(tài)/受彎/大偏心受壓/小偏心受壓/中心受壓/

　　[β]值/3.0/2.0/1.5/1.2/

　　--------------------------

　　《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》第4.6.5條規(guī)定：結(jié)構(gòu)構(gòu)件按彈塑性工作階段設(shè)計時，受拉鋼筋配筋率不宜大于1.5%;當(dāng)大于1.5%時，受彎構(gòu)件或大偏心受壓構(gòu)件的允許延性比[β]值應(yīng)滿足以下公式：

　　[β]≤0.5/(x/h0)----(4.6.5-1)

　　x/ho=(ρ-ρ’)fyd/fcd----(4.6.5-2)

　　式中：x――混凝土受壓區(qū)高度(mm);

　　h0――截面的有效高度(mm)。

　　ρ、ρ’――縱向受拉鋼筋及縱向受壓鋼筋配筋率;

　　fyd――受拉鋼筋的動力強(qiáng)度設(shè)計值;

　　fcd――混凝土彎曲抗壓動力強(qiáng)度設(shè)計值。

　　⑶工程實(shí)例：

　　①某工程為框架結(jié)構(gòu)，共十一層，包括一層地下室，6級人防。結(jié)構(gòu)三維軸測圖和地下一層結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示(圖略)：

　?、谟嬎憬Y(jié)果：以下是SATWE軟件在WPJI.OUT文件中關(guān)于梁1的計算結(jié)果：

　　N-B=103(I=271，J=272)(1)B*H(mm)=300*700

　　Lb=4.30 Cover=25 Nfb=3 Rob=40.0

　　混凝土梁

　　**(l)X/ho=0.18>Max_X/h。=0.17

　　人防梁延性比超限

　　③最大受壓區(qū)高度Max_X/h。的計算過程:

　　根據(jù)《人防規(guī)范》表4.4.2(如前所述)查得結(jié)構(gòu)構(gòu)件受彎肘的允許延性比[β]為3.0，將該值代入公式(4.6.5-1)中，得：

　　Max_X/h。=0.5/[β]=0.17

　?、苷{(diào)整措施降低構(gòu)件的配筋率或提高混凝土強(qiáng)度以使其滿足要求。

　　(十六)斜支撐輸入中的常見問題

　　設(shè)計人員在輸入支撐時，可以按照樓層輸入，也可以直接輸入標(biāo)高，這樣在PMCAD中看似可以建立上述的模型，但實(shí)際上在SATWE中會進(jìn)行處理，所有的支撐上下節(jié)點(diǎn)均強(qiáng)制定位于樓層處(如下圖所示，圖略)。

　　對于這種情況，用戶可以在建模的增加標(biāo)準(zhǔn)層來解決。

　　(十七)SATWE軟件中“強(qiáng)制執(zhí)行剛性板假定”是何意?該如何選擇?

　　《抗震規(guī)范》和《高規(guī)》均要求，在計算結(jié)構(gòu)的位移比和周期比時，要采用剛性樓蓋。因此，設(shè)計人員在計算位移比和周期比時應(yīng)考慮“強(qiáng)制執(zhí)行剛性板假定”。在計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和配筋時，則應(yīng)將此選項去掉。

　　(十八)何時考慮雙向地震作用?

　　規(guī)范規(guī)定只有質(zhì)量和剛度明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，才考慮雙向地震作用。

　　在非偶然偏心作用下，結(jié)構(gòu)位移比>1.2，或在偶然偏心作用下，A級高度建筑結(jié)構(gòu)位移比>1.4，B級高度建筑結(jié)構(gòu)位移比>1.3，需要考慮雙向地震作用。

　　(十九)SATWE和TAT軟件中“底層柱墻最大組合內(nèi)力”里的值是設(shè)計值還是標(biāo)準(zhǔn)值?可否作為基礎(chǔ)設(shè)計依據(jù)?

　　SATWE和TAT軟件中“底層柱墻最大組合內(nèi)力”’里的值是設(shè)計值，不可以作為基礎(chǔ)設(shè)計依據(jù)。

　　這主要是因為雖然某種內(nèi)力為最大值，但由此而產(chǎn)生的其它內(nèi)力有可能很小。比如說最大軸力所對應(yīng)的彎矩和剪力值有可能很小，由這種組合所計算出來的基礎(chǔ)并不一定是最不

　　利組合計算出來的。而次大軸力所對應(yīng)的彎矩和剪力值有可能很大，由這種組合所計算出來的基礎(chǔ)有可能是最不利組合計算出來的。