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底部框架上部门式刚架的设计直播问题汇总

发布于：2021-07-30 08:34:30 来自：建筑结构/PKPM [复制转发]

在7月20日的构力学堂直播中我们对底部框架上部门式刚架结构整体流程进行了讲解，大家对这种结构形式在程序中如何实现有了基本的了解，同时在直播中和课后大家都积极踊跃的提出自己的问题，下面就对大家所关心的问题进行解答。

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如下图所示：底部混凝土框架上层是门式刚架的结构，两种材料的阻尼比不同，应该如何确定？

一般的钢筋混凝土为主材的结构通常按照阻尼比5%，钢结构则按照2%考虑，对于底部混凝土上部钢结构这种由两种材料组合而成的结构，或者说混合结构，可以选择以下两种方式考虑阻尼比：

1）近似按照《组合结构设计规范》JGJ138-2016中的4.3.6条要求“组合结构在多遇地震作用下的结构阻尼比可取为0.04，房屋高度超过200m时,阻尼比可取为0.03……”此时将阻尼比统一修改为0.04。

2）采用抗规附录中的G.1.4条提出的“按混凝土部分和钢结构部分总变形能所占比例折算为等效阻尼比”。程序中提供了这种基于应变能比例的算法，在参数定义地震信息中选择“按材料区分”，如下图所示：

此时程序按照应变能加权方式计算各个振型的阻尼比，如下图，此时计算的结果根据钢和混凝土的占比及空间分布准确计算每个振型的阻尼比。

对于底部框架上部门式刚架结构形式，在SATWE中，确定地震作用时，吊车荷载质量应该如何确定并在程序中实现？

吊车桥架安装在厂房后基本会和厂房本身的使用寿命相同，它的质量也要考虑到确定地震作用所用的重力荷载代表值当中去，同时根据抗规5.1.3条，在地震作用计算时，硬钩吊车悬吊物重力的 0.3倍要计入重力荷载代表值当中。

目前SATWE程序默认还考虑不了吊车桥架及硬钩吊物重量对于地震作用的质量贡献，因此需要利用 SATWE 前处理中的提供的特殊节点中的‘附加质量’功能将吊车桥架重及硬钩吊车的0.3倍吊重输入到相应的节点处，如下图所示:

那么吊车桥架质量的数值该如何确定呢？吊车桥架重量为吊车在额定起重量时，扣除掉吊物重量后，所有吊车轮的轮压之和即为吊车桥架重量，所以一般的吊车桥架重量为：

（吊车最大轮压+吊车最小轮压）×单侧轮数-吊车起重量

如下图所示的中级软钩吊车，最大轮压为5.66t，最小轮压为0.28t，吊车起重量为5t，吊车轮数单侧轮数为2，此时吊车的桥架重量为：（5.66+0.28）*2-5=6.88t。

程序在结构建模吊车荷载显示中也输出了吊车桥架重量Wt，与程序计算结果一致（g取9.8）。

确定了吊车桥架重量的大小之后，怎样将这些重量输入到模型当中呢？

首先在三维模型中吊车桥架重量主要是沿着吊车梁方向是移动的，它属于移动的质量，目前可以采用下面的方法考虑吊车质量移动到不同的位置对于地震作用的不利影响：

将一个模型复制出多个模型，每个模型在吊车运行的其中一个有代表性的位置布置附加质量，具体在布置吊车质量时，每一个模型的吊车荷载可以近似平均分配到吊车作用的两个柱顶节点上，如下图所示：吊车桥架重量为67.5kN,平均分配到两个柱节点位置为3.44t。

这样就有了吊车桥架质量位于多个模型的结果，然后再对多个模型进行包络设计以及分别进行指标控制，作为近似计算吊车质量的方式。

对于底部框架上部门式刚架结构形式，当存在均匀分布、不均匀分布等多种雪荷载时，应该如何输入到模型中并在计算中加以考虑？

对于底部框架上部门式刚架结构形式，其屋面雪荷载可以用结构建模中的自定义工况进行布置，如下图所示：

如果模型中存在多种雪荷载的分布形式需要分别输入多组屋面雪荷才能满足要求。首先还是在结构建模自定义工况中，在工况列表里增加几组屋面雪荷载，以单跨双坡为例，在雪荷载中需要考虑一组均匀分布的雪荷载和两组不均匀分布的雪荷载，此时在工况列表中除了原有的屋面雪之外，在增加两组屋面雪荷载，即屋面雪1和屋面雪2。

然后分别将当前工况切换为屋面雪工况布置各个房间的均匀分布雪荷载、屋面雪1布置各个房间的均匀分布雪荷载1、屋面雪2布置各个房间的均匀分布雪荷载2，完成布置后，进入SATWE设置参数，注意此时必须要设定的参数是组合信息中的“自定义工况组合方式”，由于各种雪荷载情况不会同时出现的，因此不会出现屋面雪1+屋面雪2这样的组合，此时这个参数应选择轮换，保证它们不同时出现在同一个组合当中。

设定好以上参数之后，多组雪荷载就可以参与组合，参与到构件承载力验算中去了。

当顶部门式刚架结构存在高低跨，需要考虑不均匀分布和高低跨交接部位雪堆积时，应该如何考虑？

对于门式刚架结构存在高低跨的情况，荷载规范表7.2.1中分为两种情况考虑，如下图所示:

在门式刚架规范4.3.3条中“当高低屋面及相邻房屋屋面高低满足(hr—hb)／hb大于0．2时，应按下列规定考虑雪堆积和漂移”。

此时可以采用手工计算，确定各个榀中的不同情况的梁上雪荷载标准值，然后用Q4问题中提到的自定义工况方式布置到梁上。

下面以一个高低跨门式刚架为例，说明雪荷载不同分布形式的手算确定过程：

如下图所示的高低跨门式刚架，高跨部分高度为11米，檐口高度10.45米，跨度22米，低跨高度6.85米，跨度9米，受荷宽度为8米，基本雪压为0.5kN/㎡。

根据荷载规范确定高低跨位置的不均匀分布情况1和不均匀分布情况2，根据门式刚架规范确定低跨部位雪堆积的情况。

1）不均匀分布情况1、不均匀分布情况2确定过程：

所以低跨部位高点雪荷载

刚架上低跨部位线荷载高点值为，低点值为

不均匀分布情况2高点雪荷载值为

不均匀分布情况的作用范围a值为7.2米。

以下是程序确定的雪荷载，与上面手工核算结果是一致的。

2）根据门式刚架规范4.3.3条确定雪堆积情况下雪荷载分布

根据公式4.3.3-1和4.3.3-2确定积雪堆积高度

积雪平均密度

此时堆积雪荷载最高点荷载值为

刚架上低跨部位线荷载高点值为

因为,其积雪堆积长度

以下是程序确定的雪荷载，与上面手工核算结果是一致的。

如果需要使用程序辅助确定梁上雪荷载标准值，则可以建立门式刚架单榀模型或者采用钢框架三维模型中的“PMCAD形成pk文件”生成单榀模型，这个功能位置如下图所示：

得到了二维单榀模型，可以到门式刚架二维中采用“自动活荷”功能，生成不同情况下的雪荷载标准值如下图所示：

生成后查看程序计算结果，注意程序一次只生成当前选择的一种情况的雪荷载，需要将每种情况记录，再修改参数，生成下一种雪荷载情况，所有情况都确定后，回到PM模型中按照计算的结果来定义不同自定义工况下的雪荷载形式和大小，并布置到屋面梁上。

底部框架上部门式刚架结构形式中，楼梯应该如何输入和考虑？

这种结构与一般的框架结构类似，目前程序可以考虑在这种形式中考虑混凝土楼梯对整体的影响，操作过程和一般框架结构相同，首先在结构建模中的楼板中将楼梯所在房间板厚定义为0，然后在楼梯布置里正常布置楼梯，如下图所示：

布置楼梯后，需要在楼梯所在房间输入除了楼梯生成的构件以外的楼梯自重，如踏步重、建筑做法、栏杆重需要增加到板面恒载当中。

然后在总信息参数中选择“整体计算考虑楼梯刚度”并选择相应的楼梯模型，计算后程序就会考虑楼梯对整体模型的影响。

底部框架上部门式刚架结构，上层门式钢柱设置了柱间支撑，它的平面外计算长度系数需要如何修改？

上部门式刚架柱面外的计算长度系数可以根据柱侧向支撑点间的间距进行确定，一般是柱间支撑间距或刚性系杆间距，然后到SATWE模型修改下设计属性中修改柱的计算长度系数，注意这里的柱x向，y向指的是绕柱的局部坐标系方向对应的计算长度系数，如下图所示的钢柱，屏幕水平向是门式刚架柱的面外方向，柱截面没有轴转角，此时要修改柱的面外计算长度系数，就是要修改柱y向计算长度系数。