PKPM計算分析高級篇(下)(結(jié)構(gòu)師必備技能，果斷分享)

定義

位移比即樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移與平均水平位移的比值。層間位移比即樓層豎向構(gòu)件的最大層間位移角與平均層間位移角的比值。

最大水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點的最大水平位移。平均水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點的最大水平位移與最小水平位移之和除2。

層間位移角：墻、柱層間位移與層高的比值。最大層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值。平均層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值與最小值之和除2。

作用

1)保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài)，避免混凝土墻柱出現(xiàn)裂縫，控制樓面梁板的裂縫數(shù)量，寬度。

2)保證填充墻,隔墻,幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好，避免產(chǎn)生明顯的損壞。

規(guī)范

位移比可以控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，見10抗規(guī)3.4.2，10版高規(guī)3.4.5和3.7.3。




位移比不滿足情況下的簡便調(diào)整方法1、程序調(diào)整SATWE程序不能實現(xiàn)。

2、人工調(diào)整只能通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與形心的偏心距;可利用程序的節(jié)點搜索功能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號簡圖”中快速找到位移最大的節(jié)點，加強該節(jié)點對應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度;也可找出位移最小的節(jié)點削弱其剛度;直到位移比滿足要求。

電算結(jié)果的判別與調(diào)整具體要點

PKPM軟件中的SATWE程序?qū)γ恳粯菍佑嬎悴⑤敵鲎畲笏轿灰?、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應(yīng)的比值，詳位移輸出文件WDISP.OUT。

但對于計算結(jié)果的判讀,應(yīng)注意以下幾點：1)若位移比(層間位移比)超過1.2，則需要在總信息參數(shù)設(shè)置中考慮雙向地震作用;

2)驗算位移比需要考慮偶然偏心作用，驗算層間位移角則不需要考慮偶然偏心;

3)驗算位移比應(yīng)選擇強制剛性樓板假定，但當(dāng)凸凹不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實際剛度變化的計算模型，當(dāng)平面不對稱時尚應(yīng)計及扭轉(zhuǎn)影響;

4)最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設(shè)下的控制參數(shù);

5)因為高層建筑在水平力作用下,幾乎都會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn),故樓層最大位移一般都發(fā)生在結(jié)構(gòu)單元的邊角部位。

周期比

定義

側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種相對關(guān)系。

作用

主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。周期比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對于側(cè)移剛度較小，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)過大。

規(guī)范

10版高規(guī)3.4.5與5.1.13


周期比不滿足情況下的簡便調(diào)整方法

1、程序調(diào)整SATWE程序不能實現(xiàn)。

2、人工調(diào)整只能通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度;總的調(diào)整原則是加強結(jié)構(gòu)外圍墻、柱或梁的剛度，適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)中間墻、柱的剛度。

當(dāng)?shù)谝徽裥蜑榕まD(zhuǎn)時，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對于其兩個主軸(一般都靠近X軸和Y軸)方向的側(cè)移剛度過小，此時宜沿兩主軸適當(dāng)加強結(jié)構(gòu)外圍的剛度，并適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剛度。

當(dāng)?shù)诙裥蜑榕まD(zhuǎn)時，說明結(jié)構(gòu)沿兩個主軸方向的側(cè)移剛度相差較大，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對其中一主軸(側(cè)移剛度較小方向)的側(cè)移剛度是合理的;但相對于另一主軸(側(cè)移剛度較大方向)的側(cè)移剛度則過小，此時宜適當(dāng)加強結(jié)構(gòu)外圍(主要是沿側(cè)移剛度較大方向)的剛度，并適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部沿側(cè)移剛度較大方向的剛度。

1)最有效原則： 削弱內(nèi)部剛度，增強周邊剛度，盡量周邊均勻?qū)ΨQ連續(xù);2)有較大凹入的部位加拉梁;3)看看位移，將位移大的地方加拉梁，或者加大梁截面，加厚板;4)增加外圍梁截面，特別加強角部，和抗震墻部位的梁截面。

電算結(jié)果的判別與調(diào)整具體要點

1)計算結(jié)果詳周期、地震力與振型輸出文件(WZQ.OUT)。因SATWE電算結(jié)果中未直接給出周期比，故對于通常的規(guī)則單塔樓結(jié)構(gòu)，需人工按如下步驟驗算周期比：

a)根據(jù)各振型的兩個平動系數(shù)和一個扭轉(zhuǎn)系數(shù)(三者之和等于1)判別各振型分別是扭轉(zhuǎn)為主的振型(也稱扭振振型，扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.5)，還是平動為主的振型(也稱側(cè)振振型，扭轉(zhuǎn)系數(shù)小于等于0.5)。

b)周期最長的扭振振型對應(yīng)的是第一扭振周期Tt，周期最長的側(cè)振振型對應(yīng)的是第一側(cè)振周期T1。

c)計算Tt / T1，看是否超過0.9(0.85)。

對于多塔結(jié)構(gòu)周期比，應(yīng)該將多塔結(jié)構(gòu)分成多個單塔，按多個結(jié)構(gòu)分別計算、分別驗算(注意不是在同一結(jié)構(gòu)中定義多塔，而是按塔分成多個結(jié)構(gòu))。

2)在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，使得扭轉(zhuǎn)振型不應(yīng)靠前，以減小震害。

3)振型分解反應(yīng)譜法分析計算周期，地震力時，還應(yīng)注意兩個問題，即計算模型的選擇與振型數(shù)的確定。

4)周期比控制不是在要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實，而是在要求結(jié)構(gòu)承載布局的合理性。

5)扭轉(zhuǎn)周期控制及調(diào)整難度較大，要查出問題關(guān)鍵所在，采取相應(yīng)措施，才能有效解決問題。

a)扭轉(zhuǎn)周期大小只與樓層抗扭剛度有關(guān);

b)剪力墻全部按照同一主軸兩向正交布置時，較易滿足;周邊墻與核心筒墻成斜交布置時要注意檢查是否滿足;

c)當(dāng)不滿足周期限制時，若層位移角控制潛力較大，宜減小結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件剛度，增大平動周期;

d)當(dāng)不滿足周期限制時，且層位移角控制潛力不大，應(yīng)檢查是否存在扭轉(zhuǎn)剛度特別小的層，若存在應(yīng)加強該層的抗扭剛度;

e)當(dāng)不滿足扭轉(zhuǎn)周期限制，且層位移角控制潛力不大，各層抗扭剛度無突變，說明核心筒平面尺度與結(jié)構(gòu)總高度之比偏小，應(yīng)加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墻厚，增大核心筒的抗扭剛度。

f)當(dāng)計算中發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)為第一振型，應(yīng)設(shè)法在建筑物周圍布置剪力墻。

剛重比

定義

結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與重力荷載設(shè)計值之比稱為剛重比。

作用

影響重力二階效應(yīng)的主要參數(shù)，且重力二階效應(yīng)隨著結(jié)構(gòu)剛重比的降低呈雙曲線關(guān)系增加。主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在風(fēng)載或地震力的作用下整體失穩(wěn)。

規(guī)范

見10版高規(guī)5.4.1和5.4.4。


剛重比不滿足情況下的簡便調(diào)整方法

1、程序調(diào)整SATWE程序不能實現(xiàn)。

2、人工調(diào)整1)對于剪切型的框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)剛重比大于10 時，則結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)可控制在20%以內(nèi)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定已經(jīng)具有一定的安全儲備;當(dāng)剛重比大于20 時，對結(jié)構(gòu)的影響已經(jīng)很小,可以不考慮重力二階效應(yīng)。

2)對于彎剪型的剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)，當(dāng)剛重比大于1.4 時，結(jié)構(gòu)能夠保持整體穩(wěn)定;當(dāng)剛重比大于2.7 時，導(dǎo)致的內(nèi)力和位移增量僅在5%左右，可以不考慮重力二階效應(yīng)。

3)若結(jié)構(gòu)剛重比(Ejd/GH2)>1.4，則滿足整體穩(wěn)定條件，SATWE 輸出結(jié)果參WMASS.OUT。

4) 高層建筑的高寬比滿足限值時，可不進行穩(wěn)定驗算，否則應(yīng)進行。

5)當(dāng)高層建筑的穩(wěn)定不滿足上述規(guī)定時，應(yīng)調(diào)整并增大結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。

電算結(jié)果的判別與調(diào)整具體要點

1)對于剪切型的框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)剛重比大于10 時，則結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)可控制在20%以內(nèi)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定已經(jīng)具有一定的安全儲備;當(dāng)剛重比大于20 時，對結(jié)構(gòu)的影響已經(jīng)很小,可以不考慮重力二階效應(yīng)。

2)對于彎剪型的剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)，當(dāng)剛重比大于1.4 時，結(jié)構(gòu)能夠保持整體穩(wěn)定;當(dāng)剛重比大于2.7 時，導(dǎo)致的內(nèi)力和位移增量僅在5%左右，可以不考慮重力二階效應(yīng)。

3)若結(jié)構(gòu)剛重比(Ejd/GH2)>1.4，則滿足整體穩(wěn)定條件，SATWE 輸出結(jié)果參WMASS.OUT。

4) 高層建筑的高寬比滿足限值時，可不進行穩(wěn)定驗算，否則應(yīng)進行。

5)當(dāng)高層建筑的穩(wěn)定不滿足上述規(guī)定時，應(yīng)調(diào)整并增大結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。

層間受剪承載力比

定義

指在所考慮的水平地震作用方向上，該層全部柱、剪力墻、斜撐的受剪承載力之和。

作用

控制豎向不規(guī)則性，以免豎向樓層受剪承載力突變形成薄弱層。

規(guī)范

見10抗規(guī)3.4.2， 10版高規(guī)3.5.3;對于形成的薄弱層應(yīng)按 10版高規(guī)3.5.8予以加強。

層間受剪承載力比不滿足情況下的簡便調(diào)整方法

1、程序調(diào)整在SATWE的“調(diào)整信息”中的“指定薄弱層個數(shù)”中填入該樓層層號，將該樓層強制定義為薄弱層，SATWE按10版高規(guī)3.5.8將該樓層地震剪力放大1.25倍。

2、人工調(diào)整

如果還需人工干預(yù)，可適當(dāng)提高本層構(gòu)件強度(如增大配筋、提高混凝土強度或加大截面)以提高本層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的承載力，或適當(dāng)降低上部相關(guān)樓層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的承載力。

如果結(jié)構(gòu)豎向較規(guī)則，第一次試算時可只建一個結(jié)構(gòu)標準層，待結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、剪重比、剛度比等滿足之后再添加其它標準層;這樣可以減少建模過程中的重復(fù)修改，加快建模速度。