PKPM2010问题(计算)集锦 下载本文

《抗规》 6.1.3 和《高规》8.1.3 倾覆力矩的计算采用规定水平力,其中《抗规》条文:设置少量抗震墙的框架结构,在规定的水平力作用下,底部框架所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其框架的抗震等级仍应按框架结构确定,抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同。

软件实施:

除了原有各工况的位移统计结果,当计算地震作用时,软件同时给出规定水平力下的位移统计结果,用于位移比的判断。

规定水平力主要用于计算地震作用下的位移比和倾覆力矩,其中后者包含了:框架倾覆力矩、短肢墙倾覆力矩、框支框架倾覆力矩和一般剪力墙的倾覆力矩统计。

什么是强制刚性楼板假定?在什么情况下勾选该功能?

刚性楼板假定在工程设计中应用得最多,其物理意义是假定楼板平面内无限刚,平面外刚度为零。

该假定成立的前提是:楼板在其自身平面内刚度很大,基本不产生轴向变形和剪切变形。由该假定出发,抗侧力结构之间由无限刚性的楼板联系。当结构有变位时,楼板只做刚体运动,因而各片结构的侧移值呈直线关系,如图。

计算分析和工程实践证明,刚性楼板假定对于绝大多数建筑的分析具有足够的计算精度。因此《高层建筑混凝土结构技术规程》(报批稿)(JGJ3-2010)(简称《高规》)第5.1.5条规定:进行高层建筑内力与位移计算时,一般可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。

《抗震规范》条文说明第3.4.3 及3.4.4条指出:“对于扭转不规则,按刚性楼板计算,当最大层间位移与其平均值的比值为1.2时,相当于一端为1.0,另一端为1.45;当比值为1.5时,相当于一端为1.0,另一端为3。”因此在验算 “位移比”时,要求在刚性楼板假定的条件下进行,一般都应该采用“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”。楼板可能是“刚性板”,也可能被定义为“弹性膜”、“弹性板”、“板厚为0”、“全房间洞”等情况,这样在计算楼层平均位移时,只有把楼层中的所有房间均按“强制刚性楼板”计算, “位移比”的计算才满足规范的要求。当然,“强制刚性楼板假定”并不是必须采用的,用户可根据工程实际灵活把握。

除计算“位移比”时应采用强制刚性楼板假定外,一般在在计算周期比、层间刚度比这些整体控制指标时,一般都宜采用“全楼强制刚性楼板假定”,以忽略局部震动造成的影响。比如,当高层建筑楼层开洞口较复杂,或为错层结构时,若不采用强制刚性楼板假定,则程序给出结果中往往会产生局部的较大变形和局部振动,这并非结构整体性能的反映。因此,此时应选择强制刚性楼板假定来计算结构的“位移比”、“周期比”,可以约束局部的较大变形、过滤局部振动产生的周期。

通常,进行内力配筋计算时不应采用强制刚性楼板假定。

对于大多数高层结构均符合强制刚性楼板假定的适用条件,但是极个别结构复杂、空间结构,其明显不符合刚性楼板假定的情况,控制“位移比”、“周期比”等比值已没有多大意义。因此也不存在勾选“全楼强制刚性楼板假定”的问题。

勾选了强制刚性楼板假定,若要考虑楼板面外刚度,该怎样操作?

勾选了强制刚性楼板假定,若要考虑楼板面外刚度,此时只需要将【总信息】中的“强制刚性楼板假定时保留弹性板面外刚度”钩选即可。勾选后,程序对于弹性板3和弹性板6只在楼板面内进行强制刚性楼板假定,面外刚度仍按实际情况考虑。由于SATWE程序对于地下室楼板默认为强制刚性楼板假定,当地下室为板柱体系时, 通过勾选该参数保证地下室楼板存在面外刚度,柱内力计算更加准确。

不勾选强制刚性楼板假定,为何在“特殊构件补充定义“的刚性板号中,仍可

见结构平面的刚性板块?

在 “接PM生成SATWE数据”时,对于在PMCAD中输入的水平放置的楼板,程序将自动地默认为刚性楼板。用户可以双击“特殊构件补充定义”菜单,点击“刚性板号”来查看默认生成的刚性板情况。

PM模型中的楼板是以房间为单元的,而SATWE默认将同平面的非常厚度平板合并成刚性板块,同一层中允许存在多个刚性板块,如图1;但在多个刚性板块之间不能有公共节点相连,因此即使两房间楼板之间仅有一个公共节点,程序也会把两房间楼板归为一个刚性楼板如图2。

勾选强制刚性楼板假定或结构平面刚性板块上的梁,荷载作用下轴力为零,但

为什么剪力墙上的连梁轴力不为零?

强制刚性楼板假定是指结构的整个楼面,其楼层的位移附属于刚性板的公共位移,因此勾选强制刚性楼板假定或结构平面刚性板块上的梁,荷载作用下轴力为零。如果连梁采用梁单元建模,梁单元的两个节点没有相对变形,所以没有轴力。但是如果连梁是采用剪力墙开洞口建模,程序采用壳单元模拟连梁,这时壳单元的各节点是有相对变形的,因此会有轴力。

勾选强制刚性楼板假定,对斜屋面上的板是否有效?是否也可以考虑该斜板的

面外刚度?

05版SATWE忽略坡屋面斜板的作用,则屋顶的整体性将比实际情况减弱,计算得出的结构自振周期和固有振型等都会发生变化。08/10版SATWE程序自动将斜板和坡屋面楼板设置为弹性膜计算,这是一个重要改进。

斜屋面理论上应该采用弹性楼板6(同时考虑楼板的平面内刚度和平面外刚度),但是由于存在楼板的平面外刚度,将促使楼板与梁共同分担上部结构引起的内力。从而使梁的弯矩和配筋相应减小,减小的

弯矩部分由弹性楼板承担。这与传统意义上的采用刚性板假定计算梁的内力和配筋不同,采用刚性板假定计算梁的内力和配筋时,所有的楼面竖向荷载均由梁来承担,再由梁传给竖向构件。因而从工程经验上讲,过去所有的关于梁的内力计算的安全储备都是基于刚性板假定前提下进行的。因此程序将斜屋面定义为弹性膜。弹性膜与弹性板6的主要区别是忽略楼板的平面外刚度,只计算楼板的平面内变形。由于楼板的平面外刚度不存在,就不会使楼板与梁共同分担上部结构引起的内力,梁的弯矩和配筋也不会减小。

勾选强制刚性楼板假定后,坡屋面部分的斜板仍然按照弹性板处理,如图1、2。

采用刚性楼板假定,是否会造成结构的总刚度减小?应该如何处理?

日期:2011-6-14 点击:258

由于刚性板假定忽略了楼板的平面外刚度,对于某些工程则可能使结构的总刚度偏小。实际上,现浇楼板和装配整体式楼板作为梁的有效翼缘形成T形截面,提高了楼面梁的刚度,结构计算时应考虑。《高规》第5.2.2条规定:在结构内力与位移计算中,现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3~2.0。对于无现浇面层的装配式结构,可不考虑楼面翼缘的作用。其在条文说明中明确指出:通常现浇楼板的边框架梁可取1.5,中框架梁可取2.0;有现浇面层的装配式楼面梁的刚度增大系数可适当减小。当框架梁截面较小而楼板较厚或者梁截面较大而楼板较薄时,梁当度放大系数可能会超出1.5~2.0的范围。按照《高规》的要求,边梁和中梁的放大系数并不相同。SATWE软件能够根据工程实际情况,自动判断梁与楼板的连接关系,给出相应的放大系数。比如梁两侧有板时,程序取中梁放大系数

,梁只有一侧有板时程序取边梁的放大系数

。(注:对于不与楼板

相连的梁、钢梁等,程序不予放大。)

板对梁的贡献与梁刚度的大小同样密切相关,空刚度越大则板的影响越小,反之,梁刚度越小则板的影响越大,这是合理的。同样,板厚越大则影响越大。而《高规》给的放大系数比较近似,在实际工程设计中由于结构布置的复杂性很难自动统一实现。《砼规范》第5.2.4条规定:对现浇楼盖和装配整体式楼盖,宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。梁受压区有效翼缘计算宽度

可按表5.2.4所列情况

中的最小值取用;也可采用梁刚度增大系数法近似考虑,刚度增大系数应根据梁有效翼缘尺寸与梁截面尺寸的相对比例确定。

表5.2.4 矩形组合截面受弯构件受压区有效翼缘计算宽度

情况 T形、I形截面 倒L形截面