所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2011-04-22 17:03 熱度:
摘要:筆者根據應用PKPM軟件經驗,以及結合PKPM結構設計軟件功能及相關規范,提出了PKPM軟件應用在建筑結構設計中容易出現的錯誤,并就這些錯誤操作進行了較為詳細的分析,同時就如何提高PKPM軟件在建筑結構設計應用中的合理性提出了筆者的看法,為結構設計人員使用PKPM提供較有價值的參考。
關鍵詞:PKPM軟件;建筑結構;結構設計;參數選取
1. 引言
PKPM系列軟件是中國建筑科學研究院研發的建筑結構設計軟件,其包括許多應用軟件,其中最常用的有PK、PMCAD、TAT、SATWE和JCCAD等。由于PKPM系列軟件不僅具有快捷的建模功能,還具有強大的計算分析能力、自動化程度高,因此日益受到廣大結構設計人員的青睞,成為建筑結構設計的權威軟件之一。但盡管如此,PKPM只能作為輔助設計工具,對于建模過程中參數以及步驟的選取還需要設計人員進行操作,由此可知若設計人員對軟件操作不當,將會導致軟件的計算結果有誤,另外,還要求設計人員能判別計算結果的合理性。基于此,本文結合使用PKPM經驗,提出PKPM軟件應用在建筑結構設計中容易出現的錯誤,并就這些錯誤操作進行了較為詳細的分析,同時就如何提高PKPM軟件在建筑結構設計應用中的合理性提出了筆者的看法。
2. 參數選取
2.1地震信息
在PKPM中水平地震力的輸入,主要通過建模時輸入地震信息來實現,由此可知道地震信息參數輸入的正確與否將會直接影響結構受承受地震力大小的正確性。而地震信息中某些參數的輸入較難確定,對于沒有理解各參數的設計者來說,容易造成參數的輸入錯誤。筆者根據多年從事PKPM結構設計所得經驗,認為在地震信息對話框中容易出現輸入錯誤的參數如下,并就這些錯誤的改正提出筆者的建議:
(1)單、雙向水平地震作用的選取。對于該參數的勾選主要根據結構本身存在的質量和剛度是否對稱來判斷,若結構質量和剛度存在明顯不對稱則應勾選雙向水平地震力,考慮雙向水平地震作用下的扭轉效應。但經分析可發現,考慮雙向水平地震作用必然會比單向水平地震作用的計算結果偏大,從而導致梁柱的配筋量偏大。以一個不規則的三層普通框架結構為例,計算結果表明考慮雙向水平地震作用比考慮單向水平地震作用的柱配筋明顯增加,可見該參數對于結構用鋼量也有明顯影響,因此應慎重考慮結構的單雙向水平地震作用。
(2)耦聯選取。以筆者的工程經驗可發現,目前絕大多數結構都存在不對稱性,加上結構本身就存在相互耦聯的關系,因此筆者建議耦聯選項應選取,而無論結構質量、剛度的對稱與否。
(3)是否考慮偶然偏心。偶然偏心的考慮與否一直是PKPM軟件初學者容易出錯的地方。首先明確,偶然偏心是考慮了結構不可預知的偏心現象,顯然對于一些質量、剛度對稱的結構來說,由于一般只考慮單向水平地震作用,那么另外一個方向的地震作用并沒有考慮,這時可通過5%的偶然偏心來進行考慮。而對于質量、剛度明顯不對稱的結構來說,由于采用了雙向對平地震作用,即考慮了兩個方向的偏心問題,因此就沒有必要再勾選偶然偏心選項,而且既考慮雙向水平地震作用,又考慮偶然偏心將會增大結構設計成本。綜上所述,若選取了單向水平地震作用,則應同時選取偶然偏心,若選擇雙向水平地震作用,則沒必要同時選取偶然偏心。由此可知,偶然偏心的選取最終還是依據結構質量、剛度的對稱性。
(4)周期折減系數的大小。周期折減系數也是PKPM初學者難以把握的參數,其難點在于如何定取折減系數的大小。筆者認為關鍵在于理解周期折減系數是為何產生,而其產生的意義是什么。周期折減系數這個參數主要是由于填充墻而出現,由于實際上填充墻對結構會提供一定的剛度,從而使實際結構的周期會減小,但PKPM建模時只是把填充墻作為荷載加到梁上去,并沒有考慮填充墻所提供的剛度,因此實際結構的周期按道理應比計算所得到的周期要小,估在PKPM中采用周期折減系數來糾正計算模型以更吻合實際情況。顯然填充墻多則周期折減系數應取得更小。對于周期折減系數的取值,應按照《高層建筑混凝土結構技術規程》的3.3.16條(強條)要求,當非承重墻體為填充磚墻時,框架結構計算自振周期折減系數為0.6~0.7;剪力墻結構0.9~1.0;框架一剪力墻結構0.7~0.8;短肢剪力墻結構0.8~0.9。
2.2調整信息
調整信息中存在幾個參數對于構件內力、配筋等有較大影響,其大小應慎重定取。筆者就這幾個參數提出應注意的地方:
(1)梁端彎矩調幅系數、梁跨中彎矩增大系數大小定取。由于鋼筋混凝土在豎向荷載作用下存在內力重分布特性,從而致使梁端負彎矩減小,而梁跨中正彎矩增大的現象,因此應對梁端彎矩調幅系數以及梁跨中彎矩增大系數進行選取,一般梁端彎矩調幅系數應控制在彈性理論計算彎矩的20%以內,對于現澆框架梁一般選取梁端彎矩調幅系數為0.8~0.9,裝配整體式框架梁取0.7~0.8。但由于梁端負彎矩減小,必然導致梁端配筋減小,有可能會導致梁支座處的裂縫寬度超出限制,因此應查看裂縫寬度一欄,若裂縫寬度不滿足允許值,則應增大梁端彎矩調幅系數,或地選取“根據允許裂縫自動選筋”選項,重新調整梁配筋直至滿足裂縫寬度要求。這是較多PKPM初學者容易忽略的問題。
(2)中梁剛度增大系數大小定取。“中梁”指的是兩側均有樓板與之相連的梁,若僅有一側樓板與之相連的梁,則稱為“邊梁”。對于整體式肋型樓蓋,由于樓板和梁澆筑在一起形成T型截面梁,因此對于“中梁”、“邊梁”來說,樓板會對它們提供一定剛度,在參數輸入中,只需輸入中梁剛度增大系數,程序會自動計算邊梁增大系數。顯然考慮中梁剛度增大系數會使整體剛度增大,構建內力減小,而且得到的內力、位移更符合實際情況。程序僅給出中梁剛度增大系數默認值,但該值并非最優值,設計人員可在在1.0~2.0范圍內選取。根據筆者經驗:對現澆樓板中梁剛度放大系數可取為2;對現澆梁柱、預制樓板可取為1;對現澆梁柱,樓板為預制樓板加疊合板,可取為1.5。
3. 結構合理性的控制參數
PKPM軟件對結構進行計算分析之后,還需要對計算結果進行檢查,這是驗證模型是否正確的重要步驟之一。目前,新規范用于控制結構合理性的主要指標有周期比、位移比、剛度比、剛重比、剪重比等。筆者就其中容易判斷錯誤的幾個參數進行解析:
文章標題:PKPM在建筑結構設計中的應用剖析
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