pkpm-v22新版发布用户分享大会--技术篇

青岛专场2014.10.30常见结构设计问题辨析建研科技股份有限公司设计软件事业部目录1梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取2对于顶层框架柱进行强柱弱梁的调整3如何正确的使用软件的楼板配筋功能4使用M/Vh0计算剪跨比5多层框架结构柱底设计内力的放大原则目录6对《抗规》6.1.14-3条的执行原则7悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条8混合结构中钢斜撑受剪承载力的调整9框支框架结构的倾覆力矩带地下室结构的有效质量系数10复杂剪力墙截面配筋设计方法111梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取◙梁刚度放大系数在计算时，l0应该取净跨长度，还是节点间距？◙规范条文：10版《砼规》5.2.4条1梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取【SATWE做法】SATWE在计算梁刚度放大系数时，采用的是节点间距。T形截面惯性矩为：4.53e+09mm4矩形截面惯性矩为：2.08e+09mm4刚度放大系数为：4.53/2.08=2.181600=4800/31梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取SATWE梁刚度放大系数结果1梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取2对于顶层框架柱进行强柱弱梁的调整◙SATWE对顶层框架角柱进行强柱弱梁调整的做法是否恰当？◙规范条文：10版《抗规》6.2.2条2对于顶层框架柱进行强柱弱梁的调整【理由】有些建筑利用顶层设置大会议室、多功能厅，将中柱取消改为大跨结构，框架梁刚度较框架柱大很多。这些结构的顶层在地震作用下会在柱端产生塑性铰而不是梁端，这与强柱弱梁的本意相悖。另外，角柱由于承受双向地震作用，扭转效应对内力影响较大且受力复杂等因素，规范中对其抗震措施和抗震构造措施均有专门要求。因此，软件出于安全性考虑，对顶层角柱仍做强柱弱梁调整。2对于顶层框架柱进行强柱弱梁的调整3如何正确的使用软件的楼板配筋功能◙PKPM软件可以妥善的处理楼板配筋问题，提供了以下三个模块供用户选择。①逐房间计算并配筋（PMCAD）；②逐层计算并配筋（SLABCAD）；③整体有限元分析并配筋（PMSAP）3如何正确的使用软件的楼板配筋功能【如何选择？】如果结构的某些楼板（包括平板和斜板）存在显著的面内应力和变形，那么这些楼板就应该采用整体有限元分析得到的内力结果进行配筋设计，建议用户采用PMSAP进行分析设计。如果不是，则建议用户采用PMCAD或SLABCAD进行分析设计。其中，PMCAD的计算方法和传统手算方法相同，而SLABCAD则可以考虑同层房间之间的相互影响，以相邻楼层柱墙作为弹性支座，相对于理想的三种边界条件（固支、简支和自由），精度有所改善。3如何正确的使用软件的楼板配筋功能4使用M/Vh0计算剪跨比◙规范中两种剪跨比算法H/2h0和M/Vh0之间的关系：若柱上下端内力满足ΔM=VH，则M/Vh0算法的剪跨比一定不小于H/2h0算法的剪跨比注：由于CQC算法的原因，地震工况下柱内力很可能不满足ΔM=VH，程序在用M/Vh0算法计算地震组合剪跨比时，会和H/2h0算法计算的剪跨比进行比较，保证其不小于H/2h0算法的结果。4使用M/Vh0计算剪跨比◙采用M/Vh0算法的影响：对于短柱，在地震时容易发生脆性破坏，因而规范对其要求较严：①轴压比限值比一般柱降低0.05；②抗震等级为一级时，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%；③剪压比要求更严；④最小配箍率更大；【注】：对于单侧纵向受拉钢筋的配筋率的要求，程序仍然是用简化剪跨比计算结果来控制。4使用M/Vh0计算剪跨比◙采用M/Vh0算法的影响：由于M/Vh0算法的剪跨比一定不小于H/2h0算法的剪跨比，因而采用H/2h0算法判断为短柱的柱，使用M/Vh0算法可能程序就不判断其为短柱了。4使用M/Vh0计算剪跨比◙采用M/Vh0算法的影响：根据混凝土构件抗剪计算公式，剪跨比越大，混凝土承担的剪力就越小，因此计算箍筋可能有小幅增加。4使用M/Vh0计算剪跨比◙SATWE做法①v2.2以前版本：默认H/2h0方法②v2.2版：两种方法均提供，可自行选择4使用M/Vh0计算剪跨比5多层框架结构柱底设计内力的放大原则◙规范条文：10版《抗规》6.2.3条◙SATWE做法：软件对地上一层、嵌固端和地下室底层的柱底弯矩都做了调整。5多层框架结构柱底设计内力的放大原则【理由】结构底层和嵌固端执行该条调整的理由显而易见，就不再赘述。对于地上一层的柱底，我们认为不论地下室顶板是否达到嵌固要求与否，地上一层天然存在一个或强或弱的被嵌固效果。地震灾害分析报告中绝大多数工程的地上一层都属于结构的最薄弱部位，极少见到地下室结构发生严重破坏的。为确保工程安全，按此进行控制是必要的。5多层框架结构柱底设计内力的放大原则6对《抗规》6.1.14-3条的执行原则◙规范条文：10版《抗规》6.1.14-3条6对《抗规》6.1.14-3条的执行原则◙SATWE做法：如果嵌固层不在地上一层，则地下一层至嵌固层下一层框架柱配筋均取本柱配筋与1.1×地上一层框架柱配筋的较大值进行双控。◙理由：与“多层框架结构柱底设计内力的放大原则”的设计理念相同，一句话概括为：“地下室顶板处总是按照嵌固端设计”，这得到了规范专家的认可。6对《抗规》6.1.14-3条的执行原则7悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条◙有观点认为：悬挑梁底筋不应执行6.3.3-2条的调整。◙规范条文：10版《抗规》6.3.3-2条7悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条◙SATWE在执行6.3.3-2条时，仅考虑梁的抗震等级，与是否是悬挑梁无关。【理由】①规范是强条，没有明确指出悬挑梁是否需要执行该条。②悬挑梁应视其在结构中的作用决定其抗震等级，通过抗震等级来选择是否执行该条7悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条③条文说明中提到“梁端底面和顶面纵向钢筋的比值，同样对梁的变形能力有较大影响。梁端底面的钢筋可增加负弯矩时的塑形转动能力，…。”若悬挑梁并不是简单的悬挑构件，对结构的动力特性有影响，那用户自然应该考虑悬挑梁的抗震耗能问题，进而指定其抗震等级，进行该条规范的调整。该结构二层悬挑梁板对结构的动力特性有影响7悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条8混合结构中钢斜撑受剪承载力的调整◙对于布置了大量钢斜撑的工程，SATWE计算的楼层受剪承载力比某些软件的计算结果要小，具体对比每根构件的受剪承载力，可以发现是SATWE计算的钢斜撑的受剪承载力更小。原因是什么？◙SATWE做法：由于材料特性的差异，在水平荷载作用下，楼层中混凝土构件和钢支撑是无法同时达到其承载力峰值的，其层间位移-水平荷载曲线如图所示。图中钢构件还没达到其受剪承载力，混凝土构件就已经超过峰值，进入下降段。8混合结构中钢斜撑受剪承载力的调整因此，对于混合结构，在迭加各构件受剪承载力来计算楼层受剪承载力时，SATWE会对钢构件的受剪承载力进行一定的折减。根据钢结构和混凝土剪力墙结构层间位移角限值的比例关系，SATWE对混合结构中的钢支撑计算得到的受剪承载力*0.25的折减系数。8混合结构中钢斜撑受剪承载力的调整【工程示例】如图所示，对于除了“单层钢结构厂房”等纯钢结构体系，对于其他结构体系中的钢支撑，SATWE会将其受剪承载力*0.25采用。4755.4*0.25=1188.98混合结构中钢斜撑受剪承载力的调整9框支框架结构的倾覆力矩◙《抗规》6.1.3条文说明中给出了计算“倾覆力矩”的规范方法（V*H求和方法）◙按照力学上“力矩”的定义，可以给出计算“倾覆力矩”的力学方法（与取矩点有关）nstkinc1jijijckhVMnc1jkj0kkjkj*ck])([MxxNMiiiNxNxkkkk09框支框架结构的倾覆力矩SATWE中同时提供了两种方法的倾覆力矩值◙两种倾覆力矩的关系–楼层总的倾覆力矩相等（与外力的力矩平衡）–某一类构件的倾覆力矩一般不等◙规范方法的适用条件–适用于竖向构件连续的结构形式9框支框架结构的倾覆力矩◙《高规》10.2.16-7要求计算框支框架承担的倾覆力矩百分比◙对于框支剪力墙结构，规范方法并不适用，推荐采用力学方法规范方法力学方法X6.59%47.45%Y5.92%62.45%第5层框支框架倾覆力矩百分比9框支框架结构的倾覆力矩39◙某些软件对于这类情况仍然采用规范方法，而且在计算倾覆力矩百分比时，楼层总的倾覆力矩未考虑转换层以上部分，这种做法是不严谨的楼层整体受力状态转换层及以下部分的受力状态9框支框架结构的倾覆力矩带地下室结构的有效质量系数10◙有效质量系数——判断振型数足够◙两种不同的计算方法–上部结构的振型有效质量/上部结构总质量–结构的振型有效质量/结构总质量◙SATWE采用第一种方法带地下室结构的有效质量系数10◙上部结构的有效质量系数是和地下室顶板处总剪力相关的；整个结构的有效质量系数是和地下室底部的总剪力相关的。◙高层建筑地下室顶板处总剪力是衡量地震作用的重要指标。规范中的剪重比即采用该剪力来计算。◙整体结构的有效质量系数考虑了地下室回填土的贡献，由于回填土特性的不确定性，结构真实的响应（剪力等）会被掩盖。◙有效质量系数与结构的地震效应并非按相同路径收敛到100%，其中，90%的有效质量系数控制限值是最低要求，上部结构构件的承载力和变形的收敛程度也可以作为控制指标。带地下室结构的有效质量系数10复杂剪力墙截面配筋设计方法11◙对于工字型、T型、L型等复杂截面剪力墙，在外力作用下，截面会发生明显翘曲，某些软件直接采用平面截面假定去计算其承载力是存在问题的，很可能导致配筋过小，引发安全性问题。◙针对复杂剪力墙承载力设计问题，我们开展了相关的理论研究和软件研发工作，提出了复杂剪力墙承载力设计的一种新方法。该方法通过在复杂剪力墙截面上引入广义翘曲基，建立了一套完整的设计流程，可以摆脱平截面假定的束缚，有效考虑墙肢间的相互影响，并得到合理的配筋设计结果。复杂剪力墙截面配筋设计方法11THANKS谢谢大家