框架结构PKPM手算与电算分析

华中科技大学毕业设计16810PKPM电算分析本次PKPM电算采用的是PKPM2005版。10.1电算过程由于PKPM电算的具体过程比较多，在此只列出大的流程：1PMCAD建模过程依次为“轴线输入”，“构件定义与布置”，“设计信息”，“荷载定义”，“楼层组装”。2输入次梁楼板3输入荷载信息包括楼面荷载和梁间荷载。4形成PK文件5数据交互输入与数捡6框架结构计算7生成SATWE8结构分析与构件内力计算9结果的图形显示与文本显示10.2结果分析根据STAWE的计算结果和手算结果进行比较得出，误差产生的原因在于模型的建立不能与元结果完全的一致，比如说顶层的女儿墙在电算的过程中就没有考虑。在PK文件里得出的内力计算简图与手算结果十分的接近，只是在偏心弯矩的数值上电算的稍微偏大，其他的数值基本一致。以下便从地震作用的大小、结构的自振周期、质量参与系数、地震作用下和风华中科技大学毕业设计169荷载作用的层间位移和层间位移角、底层柱的轴压比、梁的最大弹性挠度和薄弱层验算等方面进行简要分析。10.2.1地震作用的大小分析从SATWE中截图如图10-1和图10-2图10-1地震作用下反应力由上图得，X方向的地震反应力小于Y方向的地震反应力，因为第5榀框架其Y方向的刚度小于X方向的刚度，即横向刚度小于纵向刚度，故地震作用在结构上分在Y向的地震作用会大一些，楼层反应力也会大一些。楼层的最大剪力在第一层，但是最大反应力在顶层。与手算结果进行比较稍微偏小，这是因为电算时没考虑墙的自重。由图10-2可知，在地震作用下，Y方向的的最大楼层剪力为1920.3kN，手算结果为2460.28kN，两者是比较吻合的。电算的结果偏小的原因是在输入梁间荷载华中科技大学毕业设计170时可能漏掉了一些项，另外，手算考虑了墙的自重，而电算时，因为是框架结构，所以没考虑墙的自重，导致结构的质量偏小，则水平地震作用偏小。图10-2地震作用下楼层剪力10.2.2结构的自振周期及质量参与系数分析将电算结果以文本形式输入如下===============================================================周期、地震力与振型输出文件(VSS求解器)===============================================================考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y方向的平动系数、扭转系数振型号周期转角平动系数(X+Y)扭转系数华中科技大学毕业设计17111.038612.110.98(0.94+0.04)0.0221.0185104.090.94(0.06+0.89)0.0630.890973.280.08(0.01+0.07)0.9240.33665.450.99(0.98+0.01)0.0150.324596.960.93(0.01+0.92)0.0760.284475.530.08(0.00+0.07)0.9270.19142.340.99(0.99+0.00)0.0180.178893.490.93(0.00+0.92)0.0790.157478.450.08(0.00+0.08)0.92100.13071.221.00(1.00+0.00)0.00110.118092.080.92(0.00+0.92)0.08120.104280.920.08(0.00+0.08)0.92130.09930.711.00(1.00+0.00)0.00140.086691.340.93(0.00+0.93)0.07150.08350.441.00(1.00+0.00)0.00地震作用最大的方向=0.615(度)抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比=1.60%X方向的有效质量系数:100.00%抗震规范(5.2.5)条要求的Y向楼层最小剪重比=1.60%Y方向的有效质量系数:99.90%==========各楼层地震剪力系数调整情况[抗震规范(5.2.5)验算]==========层号X向调整系数Y向调整系数11.0001.00021.0001.00031.0001.00041.0001.00051.0001.00061.0001.000华中科技大学毕业设计172由上面的电算结果可知，结构的基本周期即第一振型的自振周期为1.0386s，乘以0.7的折减系数后为0.727s，与手算结果0.584s进行比较稍微偏大，但还是很接近的。X方向的质量参与系数为100%，Y方向的有效质量系数为99%。一般要求有效质量系数大于90%就行了，证明我的振型数取够了。10.2.3地震作用下及风荷载作用下层间位移角的分析如图10-3,10-4。图10-3地震作用下层间位移角曲线从图中可以看出地震作用下Y方向的最大层间位移角为1/1058，风荷载作用下Y方向的最大层间位移角为1/3724。风荷载作用下结构的层间位移角远小于地震作用下结构的层间位移角，这表明本计算书验证地震作用下结构的层间位移角是正确的。另外，手算得到的最大层间位移角发生在第一层，大小为1/1286，与电算结果1/1058很接近。华中科技大学毕业设计173图10-4风荷载作用下层间位移角曲线10.2.4底层柱的轴压比分析选择底层柱中轴压比最大的位置进行截图，如图10-5。华中科技大学毕业设计174图10-5底层柱最大轴压比底层柱最大轴压比为⑥轴处的中柱，最大轴压比是0.62，符合《建筑设计抗震规范》（GB50011-2010）的规定0.85限值。另外，我手算的⑤轴的最大轴压比是0.418，与电算结果0.61相比较偏小。10.2.5梁的最大挠度分析电算结果如图10-6。华中科技大学毕业设计175图10-6梁最大挠度由图中可看出梁的最大挠度为8.20mm，小于梁的挠度限制7200/500=14.4mm，满足要求。10.2.6薄弱层验算分析薄弱层验算的电算结果如下所示：===============================================================OutputofWeak-Storey-AnalysisofFrameStructureDisplacementsofFloorsunderearthquakeload华中科技大学毕业设计176===============================================================Vx,Vy-----TheShearForceofFloorsVxV,VyV-----TheBearingShearForceofFloors---------------------------------------------------------------------------------------------------FloorTowerVxVyVxVVyV(kN)(kN)(kN)(kN)---------------------------------------------------------------------------------------------------613693.643714.065302.834137.34516364.796285.526853.196799.90418392.618206.358325.288701.513110029.029757.0710500.2910242.222111409.7411064.5911977.0811541.861112440.0812002.0712963.9212523.29由上面结果的第1、3列的剪力小于第2、4列的楼层的抵抗剪力，结构的薄弱层验算满足要求。华中科技大学毕业设计177致谢本毕业设计是在张仲先老师的亲自指导下由本人独立完成的。在此要对曾经给予我帮助的人致以最真诚的谢意！屈原曾经说过“路漫漫求修远兮，吾将上下而求索”，借用到此处是再恰当不过。毕业设计是对三年来所学的专业知识的一次汇总，一次质的升华。设计的整个过程是漫长而又艰辛的，我们会遇到各种专业性问题，比如说施工图绘制的时候一些细节问题，轴线应该是点划线却用成了实线，台阶的尺寸忘了标注等等。另外，我们也会遇到各种心理问题。每个人的设计或论文不相同，题目轻松一点的同学休息的就多一点，人之常情，题目复杂一点的就会“嫉妒羡慕恨”了。对于我来说，题目是中等的，我没有过多的抱怨，只是一步一个脚印，在老师的指导之下，在学长的帮助之中，慢慢求索，只为一个完美的结局。现如今，毕业设计已经结束，我为自己亲手完成了这份设计而自豪！毕竟这是我自己的劳动成果，一字一句全是自己一点一滴敲进去，一线一面全是自己一横一竖画上去。自豪之余我也感到一丝遗憾，我清晰地记得自己犯了一个错误，就是风荷载作用下底层柱高的选用，在此我提出对自己的批评。最后，对答辩老师致以衷心的感谢！向亚超华中科技大学，紫菘公寓2013.6.1华中科技大学毕业设计178参考文献[1]房屋建筑学（高等学校试用教材）[2]基础工程（建工出版社）[3]混凝土结构（中国建工出版社）[4]结构力学（高等教育出版社）[5]混凝土结构（上，中）（建工出版社）[6]建筑设计资料手册（同济大学，上海工业设计院）[7]高层建筑结构设计（建工出版社）[8]建筑制图标准（GB/T50104-2001)[9]多高层房屋结构设计（上、下册）（上海科学技术出版社）[10]钢筋砼结构计算手册（建工出版社）[11]建筑结构设计手册：钢筋砼结构构造（中国工业出版社）[12]基础工程中国建工出版社）[13]混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[14]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）[15]建筑结构荷载规范（GB50009-2001）[16]建筑抗震设计规范（GB50007-2010）