《PKPM軟件在應用中的問題解析》講義(十九)

　　第十九章　其他問題

　　(一)結構周期比的計算

　?、沤Y構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構空間振型圖中所顯示的振動為整體平動;

　　③該振型所對應的地震剪力值為最大。

　?、平Y構第一扭轉振型的選擇

　　①根據(jù)工程具體情況，確定扭轉系數(shù)所占百分比;

　?、诮Y構空間振型圖中所顯示的振動為整體扭轉。

　　⑶將第一扭轉振型的所對應的周期值與第一平動振型所對應的周期值相比即得周期比。

　　(二)為什么SATWE軟件在調整0.2Q0系數(shù)時要默認最大值為2.0?如果想突破最大默認值

　　該怎么辦?

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

　　此外，如果不控制最大值，也可能使某些層的構件內力過大而無法設計。

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

　　產生這種情況的主要原因是由于設計人員定義了彈性板6，當其結構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。當某結構的變形由面內變形控制時，彈性板6的面內剛度小于剛性板的面內剛度，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?

　　高層建筑結構當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)調如此大的豎向位移，有時會出現(xiàn)拉柱或架沒有負彎矩的情況。而在實際施工中，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生影響。結構的豎向變形在建造到上部時已經完成得差不多了，因此不會產生一次性加荷所產生的異?，F(xiàn)象。程序對豎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，計算出的傳給基礎的力較為均勻合理，可以避免墻軸力遠大于往軸力的不合理情形。由于豎向構件的剛度放大，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致的重分配，所以施工模擬2的荷載分配結果，更接近千手算結果。

　　一次性加載：各種荷載一次性加到結構中。

　　(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，設計人員只要在SATWE軟件中將該值輸入進去即可。

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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。是否應按雙偏壓計算應根據(jù)規(guī)范決定。比如《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》第6.2.4條規(guī)定，角柱應按雙向受力構件進行正截面承載力設計。

　　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，而且計算結果較大;第二種是設計人員可以先按單偏壓計算，然后再在“分析結果圖形和文本顯示”中按雙偏壓驗算。這種方法得出的計算值是唯一的，而且結果也不大。

　　一般來講，該結構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”此項選擇對結構的剛度、周期、位移、梁的內力計算等均會產生一定的影響，尤其是梁的彎矩值。

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

　　(八)結構振型數(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當考慮的地震振型數(shù)量，使計算結果失真;取值太大，會消耗掉很多計算機資源?！陡咭?guī)》5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭耦聯(lián)計算結構的扭轉效應，振型數(shù)縣計算振型數(shù)應使振型參與質量不小于總質量的90%。

　　一般而言，振型數(shù)的多少與結構層數(shù)及參與質量貢獻的結構自由度數(shù)有關，當結構層數(shù)較多或結構層剛度突變較大時，振型數(shù)也應取得多些，如有彈性節(jié)點、多塔樓、轉換層等結構形式，但振型組合數(shù)應不大于有質量貢獻的結構自由度數(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兩個方向的有效質量系數(shù)都大于0.9為止。

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

　　得超過結構層數(shù)的三倍。如果該結構的振型組合數(shù)已經增加到結構層數(shù)的三倍后，其有效質量系數(shù)仍不能滿足要求，此時設計人員應該認真分析原因，考慮結構方案是否合理。

　　(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)底部加強區(qū)起算層號該如何填?

　　SAWE軟件在計算剪力墻底部加強區(qū)高度時，總是從±0.0開始計算。按照規(guī)范的規(guī)定，當有地下室時，地下一層的抗震等級應按上部結構采用。

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

　　(十一)結構基本周期是什么意思?該如何填?

　　結構基本周期主要是計算風荷載用的，設計人員可以先按照程序給定的缺省值對結構進行計算。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現(xiàn)?

　　如上圖所示(圖略，圖中在柱內又輸入一個節(jié)點)，設計人員在建模時應將柱子布置在一個節(jié)點上，這兩個節(jié)點之間只需布置一根普通混凝土梁即可。此時在用SATWE軟件進行計算時，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

　　實際上規(guī)范并沒有規(guī)定剪力墻邊緣構件的最大配筋率，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件的配筋較大，希望引起注意。設計人員可以不去管它。 

　　(十四)剪力墻邊緣構件，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行的，當在墻段重合時.程序取各段墻肢端部配筋之和，從而使剪力墻邊緣構件配筋過大。

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

　　剪力墻邊緣構件配筋過大的調整方法如下：

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

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

　　因此，在設計中當發(fā)現(xiàn)提高混凝土標號后墻體的配筋面積增大，就應考慮采用降低混凝土標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)。

　　⑶提高墻體分布筋的配筋率：根據(jù)剪力墻抗彎承載力的計算公式：

　　M分布十M端部>M設計

　　在設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，將該剪力墻邊緣構件的配筋面積由原來的9252。降低到現(xiàn)在的6754，降低幅度達27%。

　　⑷考慮鋼筋共用而對配筋面積進行折減: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行折減，但折減多少不宜掌握。

　?、烧{整剪力墻邊緣構件陰影區(qū)的長度：規(guī)范規(guī)定剪力墻邊緣構件陰影區(qū)的長度最小為300mm。有些設計人員在設計中將陰影區(qū)的長度加長以達到降低陰影區(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?

　?、攀裁词茄有员龋簶嫾试S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計規(guī)范》第4.4.2條規(guī)定：有一般密閉、防水要求的構件，宜按彈塑性工作階段設計，結構延性比[β]值按表4.4.2采用。

　　表4.4.2　鋼筋混凝土結構構件允許延性比[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/

　　--------------------------

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

　　[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――受拉鋼筋的動力強度設計值;

　　fcd――混凝土彎曲抗壓動力強度設計值。

　?、枪こ虒嵗?/P>

　?、倌彻こ虨榭蚣芙Y構，共十一層，包括一層地下室，6級人防。結構三維軸測圖和地下一層結構平面圖如圖1所示(圖略)：

　?、谟嬎憬Y果：以下是SATWE軟件在WPJI.OUT文件中關于梁1的計算結果：

　　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)查得結構構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{整措施降低構件的配筋率或提高混凝土強度以使其滿足要求。

　　(十六)斜支撐輸入中的常見問題

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

　　對于這種情況，用戶可以在建模的增加標準層來解決。

　　(十七)SATWE軟件中“強制執(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，在計算結構的位移比和周期比時，要采用剛性樓蓋。因此，設計人員在計算位移比和周期比時應考慮“強制執(zhí)行剛性板假定”。在計算結構的內力和配筋時，則應將此選項去掉。

　　(十八)何時考慮雙向地震作用?

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

　　在非偶然偏心作用下，結構位移比>1.2，或在偶然偏心作用下，A級高度建筑結構位移比>1.4，B級高度建筑結構位移比>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力”里的值是設計值還是標準值?可否作為基礎設計依據(jù)?

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

　　這主要是因為雖然某種內力為最大值，但由此而產生的其它內力有可能很小。比如說最大軸力所對應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并不一定是最不

　　利組合計算出來的。而次大軸力所對應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有可能是最不利組合計算出來的。