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1、应用PKPM结构设计软件应重视的问题1 前 言结构分析软件不论其处理功能如何完善,隻能作为辅助设计工具,不能完全代替设计人员的作用。《建筑设计抗震规范》ＧＢ50011-2001(以下简称《抗规》)第3.6.6条对利用计算机进行结构抗震分析,更是作了具体明确的要求,设计人员在运用软件进行结构计算时,对软件的功能要有切实的了解,才能正确运用,并且对计算结果要进行判别,确认其合理有效后,方能在设计中使用,千万不可盲目依赖于计算软件。随着软件功能的日益完善,相当一部分结构设计人员应用软件时不够重视其技术条件与相关规范、标準规定的相符性。PKPM系列软件在结构设计中应用较广泛,
2、笔者就工作中发现应用PKPM系列软件时易被设计人员忽略的几个重要方面进行简述。2 结构计算振型数的确定采用振型分解反应谱法进行结构水平地震作用计算时,《抗规》第5.2.2条规定:不进行扭转藕联计算的结构,确定水平地震作用标準值的效应,可隻取前2～3个振型,当基本自振周期大于15ｓ或房屋高宽比大于5时,振型个数应适当增加。《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)第3.3.10条规定:对于不考虑扭转藕联振动影响的结构,结构计算振型数规则结构可取3;当建筑较高、结构沿竖向刚度不均匀时,可取5～6。上述规范的条文说明均要求振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90
3、%所需的振型数。《高规》第5.1.13条规定:Ｂ级高度的高层建筑结构和复杂高层建筑结构抗震计算时,考虑平扭藕联计算结构的扭转效应,振型数不应小于15;对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。ＴＡＴ在ＴＡＴ-4.ｏｕｔ文件、ＳＡＴＷＥ在ＷＺＱ.ｏｕｔ文件、ＰＭＳＡＰ在工程名-ＴＢ.ＲＰＴ文件中查看Ｘ,Ｙ向的有效质量系数。我们都知道,结构计算振型数增加,水平地震作用效应增大,即内力和变形增大;振型数如取少了,后续振型产生的地震作用效应未能计入,导緻计算结果不安全,所以,振型数要尽量取得多。但对大型结构,过多的振型数,导緻运
4、算时间过长,并对计算机的内存也要求大,而最后的那些高振型对结构地震作用贡献也不大,因此,也不必所有的振型都计算,当有效质量系数超过0.9,就意味着计算振型数够了;如果小于0.9,说明后续振型产生的地震作用效应不能忽略,应增加振型数重算。需要注意的是,振型数也不能超过结构固有振型总数,否则,会引起计算的混乱,以緻造成严重的分析错误。结构固有振型总个数等于结构自由度总数。每块刚性楼板上所有的节点隻有3个自由度(2个独立的水平平动自由度和1个转动自由度),每个弹性节点各有2个独立的水平平动自由度。也就是说,对于有ｎ块刚性楼板的结构,独立于刚性楼板的弹性节点数为ｍ,则结构的自
5、由度数为(3ｎ+2ｍ)个。所以,当结构存在大量弹性楼板、越层柱、大开洞错层时,如空旷的错层工业厂房、体育馆等,按常规的以楼层数为基数来确定振型数,有时很可能远远不够。所以,检查计算结果时,有效质量系数是否超过0.9,是必须检查项目之一。3 周期比控制及调整方法《高规》第4.3.5条对结构位移比、周期比作出了具体控制要求。在实际工作中,位移比可以从输出文件中直接检查,而周期比需要先根据振型的平动系数、扭转系数区分各振型是平动振型还是扭转振型,然后从中分别找出周期最长的扭转振型和侧振振型,得到对应的第一扭转周期Ｔｔ,第一侧振周期Ｔ1,计算出Ｔｔ/Ｔ1,看其是否符合规程要求
6、。需要注意的是,周期比针对的是高层建筑整体振动效应,要在“刚性楼板假定”前提下来分析,多层建筑不必控制周期比。多塔结构验算周期比时,不是在同一结构中定义多塔,而是按塔分成多个结构分别验算。周期比主要控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的相对关系,即抗侧力构件平面布置的合理性,避免结构出现过大的扭转效应。当周期比不满足要求时,说明结构扭转刚度相对于侧移刚度偏小,这时单纯增加结构尺寸,往往收效甚微,通常应通过整体调整结构布置,来获取良好的改善效果。如加强外圈结构刚度、增设抗震墙、增加外围连梁的高度、削弱内筒的刚度等措施。4 进行位移比、位移角验算时关联选项的确定判断结构是否属扭
7、转不规则时,《抗规》第3.4.2条的条文说明已明确应按刚性楼盖计算,即对结构位移比、位移角的控制要求均为在“刚性楼板假定”条件下的计算值。《抗规》表3.4.2-1规定:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值12倍为扭转不规则。扭转不规则结构进行水平地震作用计算时,应计及扭转影响。《高规》第3.3.3条规定:“计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响……”《抗规》第5.2.3条第1款规定:“规则结构不进行扭转藕联计算时,平行于地震作用方向的2个边榀其地震作用效应应乘以增大系数……”因此,在应用软件验算位移比时
