pkpm建模及计算结构分析

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,、双击,PKPM,图标，进入,PKPM,界面，找到工作目录，点击应用进入,PKPM,输入文件名，创建新文件,2,、进入,PKPM,点击轴线输入，选择正交轴网，按照建筑的开间进深输入轴网，,3,、进入楼层定义，分别点击梁、柱、墙布置，弹出相应对话框，点击新建，输入所需的梁、柱、墙截面尺寸，并布置在相应的轴线上。,4,、点击本层信息，输入相应的参数,5,、点击荷载输入，输入出相应的梁板荷载。,6,、点击楼层组装，根据建筑添加楼层，完成楼层组装,7,、点击设计参数，根据工程实际情况填写各参数，输入完毕之后，存盘之后退,8,、,点击,SATWE,界,面，运行第,1,项，根据工程实际情况及规范要求，填好各种参数；之后依次运行,2,、,5,、,6,项，生成数据文件。,SATWE,计算结果分析,主要关注对象,轴压比 剪重比 层刚度比,位移比、层间位移比 周期比,刚重比 层间受剪承载力之比,有效质量系数,90,最大值层间位移角,最大、最小配筋率,梁、柱的适宜配筋率,轴压比控制,-,主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求。,规范条文：,见抗规6.3.6和6.4.5,轴压比,N/(fcA),指考虑地震作用组合的框架柱和框支柱轴向压力设计值,N,与柱全截面面积,A,和混凝土轴心抗压强度设计值,fc,乘积之比值；对不进行地震作用计算的结构，取无地震作用组合的轴力设计值；,短柱应降低,0.05,，沿柱全高采用井字复合箍或复合螺旋箍筋并满足一定肢距要求时，可增加,0.1,。,剪重比控制,-,主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。,规范条文：,抗规,5.2.5,条,。,规范之所以规定剪重比，主要是因为在长周期作用下，地震影响系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应有可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面加速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，但采用振型分解法时尚无法对此做出较准确的计算。因此出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震剪力的最小值。,须大于,90%,地下室可以不受最小剪重比的控制,各层,X,方向的作用力,(CQC),Floor :,层号,Tower :,塔号,Fx : X,向地震作用下结构的地震反应力,Vx : X,向地震作用下结构的楼层剪力,Mx : X,向地震作用下结构的弯矩,Static Fx:,静力法,X,向的地震力,-,Floor Tower Fx Vx (,分塔剪重比,) (,整层剪重比,) Mx Static Fx,(kN) (kN) (kN-m) (kN),(,注意,:,下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构,),16 1 424.29 424.29( 9.75%) ( 9.75%) 1272.86 1780.51,15 1 2074.07 2496.49( 9.04%) ( 9.04%) 21240.45 1389.86,14 1 1096.26 3253.31( 7.06%) ( 7.06%) 34573.18 971.71,13 1 995.19 3852.76( 5.97%) ( 5.97%) 49926.23 902.30,12 1 988.31 4323.64( 5.21%) ( 5.21%) 66748.69 832.89,11 1 1037.96 4737.57( 4.67%) ( 4.67%) 84687.70 763.49,10 1 1038.40 5122.91( 4.27%) ( 4.27%) 103596.30 694.08,9 1 1066.55 5488.89( 3.96%) ( 3.96%) 123425.59 624.67,8 1 1074.79 5848.67( 3.73%) ( 3.73%) 144193.27 555.26,7 1 1081.06 6199.13( 3.53%) ( 3.53%) 165949.39 485.85,6 1 1037.50 6528.78( 3.38%) ( 3.38%) 187089.30 398.57,5 1 2198.31 7418.21( 3.21%) ( 3.21%) 208055.33 729.54,4 1 949.96 7854.46( 3.14%) ( 3.14%) 231841.33 292.56,3 1 1127.89 8306.62( 3.03%) ( 3.03%) 256066.31 299.28,2 1 443.58 8489.78( 2.91%) ( 2.91%) 289587.19 152.15,1 1 82.15 8518.24( 1.65%) ( 1.65%) 327807.75 1043.95,抗震规范,(5.2.5),条要求的,X,向楼层最小剪重比,= 2.40%,X,方向的有效质量系数,: 99.09%,=,=,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,1 1.453 1.211 :,本层地震剪力不满足抗震规范,(5.2.5),已作调整,2 1.000 1.000,3 1.000 1.000,4 1.000 1.000,5 1.000 1.000,6 1.000 1.000,7 1.000 1.000,8 1.000 1.000,9 1.000 1.000,10 1.000 1.000,11 1.000 1.000,12 1.000 1.000,13 1.000 1.000,14 1.000 1.000,15 1.000 1.000,16 1.000 1.000,有效质量系数,90,高规,5.1.13-1,条规定，抗震计算时，宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应，振型数不宜小于,15,，对多塔结构的振型数不应小于塔楼的,9,倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的,90,振型的数量，取值太小不能正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，浪费时间；同时最大值不能超过结构的总自由度数（对采用刚性板假定的单塔结构，其振型不得超过结构层数的,3,倍 ）。,层刚度比控制,-,主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。,规范条文：,抗规,3.4.3,。 该层的侧向刚度小于相邻上一层的,70%,，或小于其上相邻三个层侧向刚度平均值的,80%,时为竖向不规则的一种，,3.4.4-2,其薄弱层的地震剪力应乘以,1.15,的增大系数。,高规,3.5.2,条,规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的,70%,或其上相临三层侧向刚度平均值的,80%,；,-,Floor No. 9 Tower No. 1,Xstif= 31.6146(m) Ystif= 111.2814(m) Alf = 0.0172(Degree),Xmass= 32.4464(m) Ymass= 112.5467(m) Gmass= 629.2401(t),Eex = 0.1258 Eey = 0.2597,Ratx = 0.9716 Raty = 0.9352,Ratx1= 1.4136 Raty1= 1.4738,薄弱层地震剪力放大系数,= 1.00,RJX = 3.5753E+05(kN/m) RJY = 4.8921E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m),-,Floor No. 10 Tower No. 1,Xstif= 0.3196(m) Ystif= 111.9692(m) Alf = 0.0276(Degree),Xmass= -1.8918(m) Ymass= 112.5799(m) Gmass= 551.1284(t),Eex = 0.2614 Eey = 0.1118,Ratx = 0.9469 Raty = 0.9761,Ratx1= 0.9441 Raty1= 1.0559,薄弱层地震剪力放大系数,= 1.15,RJX = 3.7939E+05(kN/m) RJY = 5.8204E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m),-,Ratx1,，,Raty1 : X,，,Y,方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度,70%,的比值,或上三层平均侧移刚度,80%,的比值中之较小者,位移比、,层,间位移比控制,-,主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。,规范条文：,高规,3.4.5,条规定，楼层竖向构件的最大水平,位移和层间位移角，,A,、,B,级高度高层建筑均不宜大于该楼层,平均值的,1.2,倍；且,A,级高度高层建筑不应大于该楼层平均值,的,1.5,倍，,B,级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建,筑，不应大于该楼层平均值的,1.4,倍。,抗规,3.4.4-1-1),扭转不规则时，应计及扭转影响，且楼层竖,向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端,弹性水平位移和层间位移平均值的,1.5,倍,；,最大位移：,墙顶、柱顶节点的最大位移,平均位移：,墙顶、柱顶节点的最大位移与最小位移之和除,2,最大层间位移：,墙、柱层间位移的最大值,平均层间位移：,墙、柱层间位移的最大值与最小值之和除,2,不规则时，配筋计算考虑双向地震作用,最大值层间位移角,位移与结构的总体刚度有关，计算位移愈小，其结构的总体刚度就愈大，反之，位移值愈大，其结构总体刚度就愈小，故可以根据初算的结果对整体结构进行调整。如位移值偏小，则可以减小整体结构的刚度，对墙、梁的截面尺寸可适当减小或取消部分剪力墙。反之，如果位移偏大，则可考虑如何增加整体结构的刚度，包括加大有关构件的尺寸，改变结构抵抗水平力的形式、增加加强层、斜撑等。,风荷载，双向地震作用（不考虑偶然偏心）,=,工况,4 = Y,双向地震作用下的楼层最大位移,Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h,JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h DyR/Dy Ratio_AY,7 1 1029 10.10 9.90 1.02 3600.,1030 0.85 0.82 1.03 1/4248. 42.9% 0.83,6 1 1008 9.48 9.30 1.02 3600.,1008 1.22 1.18 1.03 1/2957. 15.8% 1.19,5 1 897 8.43 8.28 1.02 3600.,897 1.40 1.37 1.02 1/2571. 28.8% 1.21,4 1 717 7.14 7.01 1.02 3600.,717 1.80 1.77 1.02 1/2004. 17.9% 1.31,3 1 542 5.40 5.30 1.02 3600.,547 2.12 2.09 1.02 1/1699. 2.3% 1.21,2 1 367 3.30 3.23 1.02 3600.,367 2.17 2.14 1.02 1/1656. 48.3% 1.02,1 1 197 1.13 1.10 1.03 3600.,197 1.13 1.10 1.03 1/3194. 99.0% 0.46,Y,方向最大值层间位移角,: 1/1656.,双向地震作用下,周期比控制,-,主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响。,规范条文：,高规,3.4.5,条规定，结构扭转为主的第一周期,Tt,与平动为主的第一周期,T,1,之比，,A,级高度高层建筑不应大于,0.9,；,B,级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于,0.85,。,对于通常的规则单塔楼结构，如下验算周期比,:,1,）,根据各振型的平动系数大于,0.5,，还是扭转系数大于,0.5,，区分出各振型是扭转振型还是平动振型,2,）,通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期,Tt,，周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期,T1,3,）,对照“结构整体空间振动简图”，考察第一扭转,/,平动周期是否引起整体振动，如果仅是局部振动，不是第一扭转,/,平动周期。再考察下一个次长周期。,4,）,考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大,5,）,计算,Tt/T1,，看是否超过,0.9 (0.85),多塔结构周期比：,对于多塔楼结构，不能直接按上面的方法验算，而,应该将多塔结构切分成多个单塔,，按多个单塔结构分别计算,本条多层规范没有要求,周期比控制什么？,如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的,是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构,不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。一句话，周期比,控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合,理性。,周期比不满足要求，如何调整？,一旦出现周期比不满足要求的情,况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般,是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。周期比不满足要求，,说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，总的调整原则是,加强,结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。,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,1 2.5178 178.31 0.98 ( 0.97+0.01 ) 0.02,2 2.0427 91.93 0.89 ( 0.00+0.89 ) 0.11,3 1.9634 79.92 0.36 ( 0.03+0.33 ) 0.64,4 0.7306 178.28 1.00 ( 0.99+0.00 ) 0.00,5 0.5637 88.74 0.29 ( 0.01+0.28 ) 0.71,6 0.5028 88.32 0.84 ( 0.01+0.83 ) 0.16,7 0.4586 72.66 0.34 ( 0.08+0.26 ) 0.66,8 0.4460 175.38 0.92 ( 0.91+0.01 ) 0.08,9 0.3876 4.83 0.64 ( 0.55+0.08 ) 0.36,10 0.3857 172.03 0.57 ( 0.45+0.13 ) 0.43,11 0.2754 91.15 0.28 ( 0.01+0.27 ) 0.72,12 0.2577 88.69 0.97 ( 0.00+0.97 ) 0.03,13 0.2489 179.03 1.00 ( 0.99+0.00 ) 0.00,14 0.2111 148.16 0.12 ( 0.07+0.05 ) 0.88,15 0.2000 1.98 0.93 ( 0.93+0.00 ) 0.07,16 0.1902 86.04 0.28 ( 0.00+0.27 ) 0.72,17 0.1778 90.11 0.86 ( 0.00+0.85 ) 0.14,18 0.1705 89.43 0.10 ( 0.00+0.10 ) 0.90,地震作用最大的方向,= -1.474 (,度,),Tt,T1,Tt/T10.9 (0.85),与主轴斜交角度大于,15,度时，应带回计算该方向的地震作用,自振周期,对比较规则的结构，也可采用近似公式计算：框架结构,T,1,=,（,0.08-0.1,）,n,，框架,-,剪力墙和框架,核心筒结构,T,1,=,（,0.06-0.08,）,n,，剪力墙结构和筒中筒结构,T,1,=,（,0.05-0.06,）,n,，,n,为结构层数,全国民用建筑工程设计技术措施,-,结构,8.9.1,条：框架结构,T,1,=,（,0.1,0.15,）,n,，框剪结构,T,1,=,（,0.08,0.12,）,n,，剪力墙结构,T,1,=,（,0.04,0.08,）,n,，筒中筒结构,T,1,=,（,0.06,0.10,）,n,如果计算结果偏离上述数值太远，应考虑工程中截面是否太大、太小，剪力墙数量是否合理，应适当进行调整。,刚重比控制,-,主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆。,规范条文：,高规, 5.4.4,规定。,刚重比是结构刚度与重力荷载之比，它是控制结构整体稳定的重要因素，也是影响重力二阶（,p-,）,效应的主要参数。该值如果不满足要求，则有可能引起结构失稳倒塌。,输出结果参见,WMASS.OUT,=,结构整体稳定验算结果,=,X,向刚重比,EJd/GH*2= 4.15,Y,向刚重比,EJd/GH*2= 5.85,该结构刚重比,EJd/GH*2,大于,1.4,能够通过高规,(5.4.4),的整体稳定验算,该结构刚重比,EJd/GH*2,大于,2.7,可以不考虑重力二阶效应,如大于,1.4,小于,2.7,则需要考虑重力二阶效应，在参数定义选择考虑,P-Delt,效应,层间受剪承载力之比控制,-,控制结构竖向不规则的重要指标 。,规范条文：,抗规, 3.4.4-2-3),楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的,65%,。,高规,3.5.3条,规定：,A,级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的,80%,，不应小于其上一层受剪承载力的,65%,；,B,级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的,75%,。,*,*,楼层抗剪承载力、及承载力比值 *,*,Ratio_Bu:,表示本层与上一层的承载力之比,-,层号 塔号,X,向承载力,Y,向承载力,Ratio_Bu:X,Y,-,16 1 0.3963E+04 0.4521E+04 1.00 1.00,15 1 0.1070E+05 0.1322E+05 2.70 2.92,14 1 0.1922E+05 0.2179E+05 1.80 1.65,13 1 0.2129E+05 0.2458E+05 1.11 1.13,12 1 0.2324E+05 0.2684E+05 1.09 1.09,11 1 0.2519E+05 0.2890E+05 1.08 1.08,10 1 0.2699E+05 0.3090E+05 1.07 1.07,9 1 0.2856E+05 0.3255E+05 1.06 1.05,8 1 0.2990E+05 0.3390E+05 1.05 1.04,7 1 0.3311E+05 0.3715E+05 1.11 1.10,6 1 0.3533E+05 0.3922E+05 1.07 1.06,5 1 0.4766E+05 0.5522E+05 1.35 1.41,4 1 0.4549E+05 0.5195E+05 0.95 0.94,3 1 0.5994E+05 0.5643E+05 1.32 1.09,2 1 0.4734E+05 0.4982E+05 0.79 0.88,1 1 0.1829E+06 0.1297E+06 3.86 2.60,最小配筋率,砼规范,8.5.1,抗震设计,最大配筋率,抗规,按有效高度计算,梁、柱的适宜配筋率,对于框架梁，其纵向受拉钢筋的配筋率取,0.4%1.5%,较适宜。对于框架柱，其全部纵向受力钢筋的配筋率取,1%3%,较适宜。,