《PKPM软件在应用中的问题解析》讲义（3）

不规则结构方案调整的几种主要方法
（一）工程算例１
⑴工程概况：某工程为一幢高层住宅建筑，纯剪力墙结构，结构外形呈对称Y形。一层地下室，地上共23层，层高2.8m。工程按 8度抗震烈度设防，地震基本加速度为0.2g，建筑抗震等级为二级，计算中考虑偶然偏心的影响。其结构平面图如图1所示。（图略）
⑵这个工程的主要特点是：
①每一个楼层沿Y向对称。
②结构的角部布置了一定数量的角窗。
③结构平面沿Y向凹进的尺寸10.2m，Y向投影方向总尺寸为22.3m。开口率达45%，大于相应投影方向总尺寸的30%，属于平面布置不规则结构，对结构抗震性能不利。
⑶本工程在初步设计时，结构外墙取250厚，内墙取200厚。经试算结果如下：
结构周期：
T1＝1.4995s，平动系数：0.21（X），扭转系数：0.79
T2＝1.0954s，平动系数：0.79（X），扭转系数：0.21
T3＝1.0768s，平动系数：1.00（Y），扭转系数：0.00
周期比：T1／T2＝1.37， T1／T3＝1.39
最大层间位移比：1.54
最大值层间位移角：1／1163
⑷通过对上述计算结果的分析可以看出，该结构不仅周期比大于规范规定的0.9限值，而且在偶然偏心作用下的最大层间位移比也超过1.5的最高限值。
经过分析我们得知，之所以产生这样的结果，主要是由于结构的抗扭转能力太差引起的。
⑸为了有效地提高结构的抗扭转能力，经与建筑协商，在该结构的深开口处前端每隔3层布置两道高lm的拉梁，拉梁间布置200mm厚的连接板（如图2所示）。（图略）
经过上述调整后，计算结果如下：
T1＝1.3383s，平动系数：0.22(X)，扭转系数：0.78
T2＝1.0775s，平动系数：0.78(X)，扭转系数：0.22
T3＝1.0488s，平动系数：1.00(Y)，扭转系数：0.00
周期比：T1／T2=1.24，T1／T3=1.28
最大层间位移比：1.48
最大值层间位移角：1／1250
⑹从上述结果中可以看出，由于设置了拉梁和连续板，使结构的整体性有所提高，抗扭转能力得到了一定的改善。结构的周期比和位移比有所降低，但仍不满足要求。
经过分析得知，一方面，必须进一步提高结构的抗扭转能力以控制周期比；另一方面，结构的最大位移值出现在角窗部位，因此，控制最大位移值就成为改善位移比的关键。
为此，对本工程采取如下措施：
①尽量加大周边混凝土构件的刚度。具体做法是将结构外围剪力墙厚增加到300以提高抗扭转的能力。
②将转角窗处的折梁按反梁设计，其断面尺寸由原来的200×310改为350×1000，从而控制其最大位移。
③将外墙洞口高度由2490mm降为2000mm，以增大周边构件连梁的刚度。
④加大结构内部剪力墙洞口的宽度和高度，以降低结构内部的刚度。
经过上述调整后，计算结果如下：
T1＝1.0250s，平动系数：1.00(X)，扭转系数：0.00
T2＝0.9963s，平动系数：1.00(Y)，扭转系数：0.00
T3＝0.8820s，平动系数：0.00， 扭转系数：1.00
周期比：T3／T1＝0.86；T3／T2＝0.88
最大层间位移比：1.29
最大值层间位移角：1／1566
该工程最大层间位移比为1.29，根据《复杂高层建筑结构设计》建议的表7.2.3（如下表所示）可知，本工程在小震下最大水平层间位移角限值为1／1240，满足要求。
表7.2.3
扭转变形指标　ξ＝Umax/U／1.2／1.3／1.4／1.5／1.6／1.7／1.8／
中震下最大水平层间位移角限值／2.8／2.26／1.81／1.4／1.05／0.74／
小震下最大水平层间位移角限值／1／1/1.24／1/1.55／1/2／1/2.67／1/3.78／1/6
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⑺通过上述调整后，可以看出结构的整体抗扭转能力得到了很大的提高，周期比和位移比都能满足规范要求，设计合理。
⑻对于角窗结构，宜在角窗处的楼板内设置暗梁等措施以提高结构端部的整体性。
(二)工程算例2
⑴工程概况：某超高层商办楼，主楼41层，结构高度184.3m。地下室共5层，深19.5m，结构体系为钢筋混凝土筒体和框架组成的钢－混结构体系，框架由钢骨混凝土柱和钢柱组成。本工程按7度抗震烈度设防，建筑抗震等级按二级，因工程平面复杂，构造措施按提高一级。其结构平面图如图1所示。（图略，该结构总长35m，总宽42m，结构右上角和左下角均缺少14X16.8m的部分结构）
⑵工程特点：本工程筒体刚度较大，但延性较差，结构初算侧移很小，但平扭周期偏大，在地震作用下质心与其他角点以及边缘点的位移比亦不满足要求。究其原因，因筒体偏离整个平面较大，中部连接板带尺寸过小。
⑶调整方法
①剪力墙核心筒开计算洞以降低刚度；
②结构角部加水平隅撑以加强结构边缘节点的约束；
③薄弱层楼板加厚以提高楼板刚度，增加结构水平的协调能力。
④筒体内主要角部暗埋了竖向H型钢，在周边连梁内暗埋H型钢，以提高筒体的延性。
⑷计算结果
结构自振周期计算结果如下表所示：
ModeNo　Period　Angle　Movement　Torsion
1　　　4.8103　14.53　　0.93　　　0.07
2　　　3.8697　97.38　　0.85　　　0.15
3　　　3.1442　136.6　　0.23　　　0.77
周期比：T3／T1＝0.653：T3／T2＝0.813；
地震作用下的位移比均小于1.40。
地震作用下的最大层间相对位移：X向为1／1220，Y向为1／1328。


第十五章　用SATWE软件计算井字梁结构，为什么其计算结果与查井字梁结构计算表相差很大？
（一）、计算假定不同
查表法假定梁瑞无论是固接还是铰接，均没有竖向位移。而SATWE软件采用空间交叉
梁系计算井字架结构，梁端位移的大小取决于结构的刚度。
（二）计算假定不同的结果
正是由于计算假定的不同，采用SATWE软件计算，当梁瑞为主框架梁时，由于框架梁刚度较小，位移较大，从而使内力按照节点位移进行分配，则其计算结果与查表法相差较大：
当梁端为剪力墙等竖向刚度较大的构件时，该节点的竖向位移很小，基本为0，则其计算结果与查表法相近。
（三）工程算例
现以梁端铰接为例，介绍一下在恒载标准值作用下两种方式的计算过程。
该工程算例并字梁间距为3m×3m，面荷载为5kn/m2。在采用SATWE软件计算时，将面荷载转化为作用在节点上的集中荷载，以便使荷载输入方式与《建筑结构静力计算手册》的简化方式一样。
同时将SATWE软件中混凝土容重改为0，这样可以不计梁自重。以边梁为例，当梁端为主框架架时，该梁的跨中最大弯矩为 194.9kn-m；当梁瑞为剪力墙时，该梁的跨中最大弯矩为135.6kn-m。查《建筑结构静力计算手册》得该梁的跨中最大弯矩为：
M＝1.0641×5×3×3×3＝143.65kn-m
[（143.65－135.6）／143.65]×100%＝5.6％
由此可以看出，只要计算假定和各种计算条件相同，空间计算法和查表祛二者之间的计算误差是很小的。
（四）砖混结构，井字梁楼盖，如何计算？
目前的SAWE和TAT软件都不能计算砖墙，因此对于这种结构形式只能进行简化计算。
由上述分析可知，井字梁内力的大小与梁端构件的相对竖向刚度有关。这种结构形式梁端一般均铰接在砖墙上。我们在简化时可以将砖墙简化为混凝土墙，但要注意相对竖向刚度的正确性。比如某结构井字梁周边砖墙墙厚有370或240，则在将砖墙简化为混凝土墙时也应在相应位置布置墙厚为370或240的混凝土剪力墙。


第十六章　JCCAD软件应用中的主要问题
（一）地质资料的输入
⑴±0相对于绝对标高是什么意思？
±0相对于绝对标高指大地坐标，设计人员只要根据地质勘探报告给出的大地坐标直接输入即可。
⑵孔点标高怎么输？
与上±0相对于绝对标高一样，可直接输入大地坐标，程序会根据设计人员输入的坐标值自动判断孔口高度。
⑶孔点坐标的单位是什么？
孔点坐标的单位是米，不是毫米。
（二）荷载的输入
⑴“一层上部结构荷载作用点标高”是什么意思？
该参数主要是用于求出基底剪力对基础底面产生的附加弯矩作用。在填写该参数时，应输入PMCAD中确定的柱底标高，即柱根部的位置。
注意：该参数只对柱下独基和桩承台基础有影响，对其他基础没有影响。
⑵自动计算覆土重对什么基础起作用？
“自动计算覆土重”主要是指自动计算基础和基础以上回填土的平均重度，主要用于独基和条形基础的计算，对筏板基础没有影响。
⑶筏板上覆土重如何输入？
筏板上覆土重在“筏板荷载”中输入（如下图所示，图略）
⑷读取荷载时需要将所有荷载都选上吗？如果都选上会怎么样？
读取荷载时不需要将所有荷载都选上。如果都选上，则只有独基和墙下条基会在计算时考虑所有组合并选最不利进行设计，其他基础只认一种软件传下来的荷载。
⑸什么叫当前组合？
屏幕上当前所显示的组合值就叫当前组合。
⑹当前组合是控制工况吗？
当前组合仅表示当前屏幕上所显示的值。并不是说基础的最终控制组合就一定是它。
⑺什么叫目标组合？
某一最大内力所对应的组合值，比如最大轴力或最大弯矩下所对应的组合值。
⑻目标组合能作为基础设计依据吗？
目标组合并不一定是最不利组合，比如最大轴力下所对应的组合值其弯矩值有可能很小，不一定是控制工况，所以目标组合不能作为基础设计依据。
⑼标准组合与基本组合程序能够自动识别吗？
程序能够按照规范的要求自动识别标准组合与基本组合。
（三）筏板基础的输入
⑴不等高筏板基础如何布置？（有张图，无说明，图略）
⑵不等厚筏板基础如何布置？（有张图，无说明，图略）
⑶程序在计算柱下筏板时，可以加柱墩吗？
可以加柱墩。设计人员在“基础人机交互”中“上部构件”中定义柱墩。
⑷“第一块地基板上没有布置覆土荷载和板面设计荷载，如需要请在筏板布置中输入”请问是什么意思？我已经读取了SATWE荷载，为什么还有这个提示？
这主要是因为设计人员没有布置“筏板荷载”所致，只要布置了“筏板荷载”，该提示会自动消失。
（四）弹性地基梁基础
⑴弹性地基梁基础，墙下一定要布粱吗
一般而言，弹性地基梁基础，墙下都要布梁，如果没有布梁，也应该点一下“墙下布梁”菜单，这样程序将自动生成一个与墙同宽、梁高等于板厚的混凝土梁。如果不布置梁，也应该布置板带。
布置梁或板带的主要目的是：
①正确读取上部荷载；
②为筏板寻找正确的支撑点。
注意：a）在布置板带时，对于抽柱位置不应布置板带，否则易将板带布置在跨中位置。
b）点取“墙下布梁”选项时，必须首先布置筏板。
⑵弹性地基梁基础，梁的翼缘宽度如何定义？
①梁的翼缘宽度在初次定义时要根据上部结构竖向荷载的比例关系来定。比如某工程边跨竖向荷载总值是中间跨竖向荷载总值的一半，那么在定义梁的翼缘宽度时就取边跨为1米，中间跨为2米。
②在退出“基础人机交互”时程序给出提示：“预期承载力与反力之比”，此时输入预期值，比如1.2，则程序会自动根据预期值和翼线宽度的比例关系，对基础宽度进行调整。
③弹性地基梁基础，在退出基础人机交互时会显示9～10组荷载，这些荷载分别代表什么意思？是标准组合还是基本组合？
这些荷载是标准组合，它的含义在程序所显示的荷载图中都有明确的说明。