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PKPM参数设置教程

1.1.1 水平力与整体坐标夹角(度)

规规定:《抗震规》5.1.1条和《高规》3.3.2条规定,“一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进形抗震验算”。

程序实现:该参数为地震作用力方向或风荷载作用方向与结构整体坐标的夹角,逆时针方向为正,如地震沿着不同方向作用,结构地震反映的大小一般也不相同,那么必然存在某个角度使得结构地震反应最为剧烈,这个方向称为最不利地震作用方向,从严格意义上讲,规中所讲的主轴是指地震沿该轴方向作用时,结构只发生沿该轴方向的侧移而不发生扭转位移的轴线,当结构不规则时,地震作用的主轴方向就不一定时0°或90°,如最震力方向与主轴夹角较大时,可以输入该角度考虑最不利作用方向的影响。

操作要点:由于设计人员事先很难估算结构最不利地震作用方向,因此可以先取初始值0°,SATWE计算后在计算书WZQ.OUT中输出结构最不利方向角,如果这个角度与主轴夹角大于±15°,应将该角度重新计算,以考虑最不利地震作用方向的影响。

注意事项:(1)为避免填入该角度后图形旋转带来的不便,也可以将最不利地震作用方向在多方向水平地震参数中输入。

(2)本参数不是规要求的,供设计人员选用。

(3)本参数也可以考虑最大风力作用的方向,但需要用户自行设定多个角度进行计算,比较多次计算结构取最不利值。

1.1.2 混凝土容重(kN/m3)

规规定:参看《荷载规》附录A常用材料和构件的自重表。容重是用来计算梁、柱、墙、板重力荷载用的。

操作要点:初始值钢筋混凝土容重为25.0 kN/m3,这适合于一般工程情况,若采用轻只混凝土或需要考虑构件装饰层重量时,应按实际情况修改此参数。

注意事项:如果结构分析是不想考虑混凝土构件自重荷载,可以填0。

1.1.3 对所有楼层强制采用刚性楼板假定

规规定:《高规》5.1.5条规定,“进行高层建筑力与位移计算时,可假定楼板在其自身平面均无限刚性”

程序实现:选择该项后,程序可以将用户设定的弹性楼板强制为刚性楼板参与计算。

操作要点:初始值为不选择该项。

(1)在计算位移、周期等控制参数时,应选择该项,将弹性楼板强制为刚性楼板参与计算,以满足规要求的计算条件,计算完成后应去掉此项选择,以弹性楼板方式进行配筋和其他就算分析。

注意事项:对于复杂结构,如不规则坡屋顶、体育馆看台、工业厂房,或者柱、墙不在同一标高,或者没有楼板等情况,如果采用强制刚性楼板假定,结构分析会严重失真。对这类结构可以查看位移的<详细输出>,或观察结构的动态变形图,考察结构的扭转效应。

(2)对于错层或带夹层的结构,总是伴有大量的越层柱,如采用强制刚性楼板假定,所有越层柱将受到楼层约束,造成计算结构失真。

1.1.4结构的材料信息

操作要点:按工程实际情况设定结构材料信息

1.1.5结构体系

操作要点:按工程实际情况确定结构体系

1.1.6恒活荷载计算信息

规规定:《高规》5.1.9条规定“高层建筑进行重力荷载作用效应分析时,柱、墙轴向变形宜考虑施工过程的影响,施工过程的模拟可根据需要采用适当的简化方法。”

程序实现:这是竖向力控制参数,程序设有五个选项;

●不计算恒活荷载,不计算竖向力。

●一次性加载:采用整体刚度模型,按一次加载方式计算竖向力。高层框剪结构当竖向荷

载一次加上时,由于墙与柱的竖向刚度相差很大,墙柱间的连梁协调两者之间的位移差,使柱的轴力减小,墙的轴力增大,层层调整累加的结果,有时会使高层结构的顶部出现拉柱或梁没有负弯矩的不真实情况

●模拟施工加载1:在实际施工中竖向荷载逐层增加,逐层找平,下层的变形对上层基本没

有影响,连梁的调节作用也不大。程序模拟施工中逐层加载,逐层找平的加载方式计算竖向力。但为了简化计算过程,程序没有逐层增加结构刚度,而是采用整体刚度分层加载模拟进行计算。

●模拟施工加载2:按模拟施工1的加载方式计算竖向力,但为了防止框筒结构按刚度分配

荷载可能出项的不合理情况,将筒体外围框架构件的刚度放大十倍,再进行荷载分配,显然这属于经验处理方法,但这样处理接近手工计算结果,传给基础的荷载比较合理。

●模拟施工加载3:新版软件增加的选项,采用分层刚度分层加载模型,再每层加载时不用

总体刚度,只用本曾及以下层的刚度,虽然计算工作量大了,但其更符合施工实际情况,如图

操作要点:

●不计算恒活荷载:仅用于研究分析。

●一次性加载:主要用于多层结构、钢结构和有上传荷载(例如吊柱)的结构。

●模拟施工加载1:适用于多高层结构。

●模拟施工加载2:仅可用于框筒结构向基础软件传递荷载(不要传递刚度)

●模拟施工加载3:适用于多高层无吊车结构,更复合工程实际情况,推荐使用。

1.1.7风荷载计算信息

程序实现:这是风荷载计算控制参数,程序设有两个选项,其含义如下:

●不计算风荷载:即不计算风荷载。

●计算风荷载:计算X、Y两个方向的风荷载。

操作要点:通常选择初始项“计算风荷载”。

1.1.8地震作用计算信息

规规定:

●《抗震规》3.1.4条规定,“抗震设防烈度为6度时,除本规0有具体规定外,对乙丙丁

类建筑可不进行地震作用计算。”

●《抗震规》5.1.6条规定,“6度时的建筑(建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外),以

及生土房屋和木结构房屋等,应允许不进行截面抗震验算,但应符合有关的抗震措施要求。”“6度时建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑,7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外),应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。”

●《抗震规》5.1.1条规定,“8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应计

算竖向地震作用。”

●《高规》3.3.2条规定,“8度、9度抗震设计时,高层建筑中的大跨度和长悬臂结构应考

虑竖向地震作用;”“9度抗震设计时应计算竖向地震作用。”

●《高规》10.2.6条规定,“8度抗震设计时转换构件尚应考虑竖向地震的影响。”

●《高规》10.5.2条规定,“8度抗震设计时,连体结构的连接体应考虑竖向地震的影响。”程序实现:这是地震作用控制采纳数,程序设有三个选项,其含义如下:

●不计算地震作用:即不计算地震作用。

●计算水平地震作用:计算X、Y两个方向的地震作用

●计算水平和竖向地震作用:计算X、Y和Z三个方向的地震作用。

操作要点:按照规规定,依据当地抗震等级及工程实际情况进行选择;

●不计算地震作用:用于抗震设防烈度6度以下地区的建筑(6度甲类建筑和6度Ⅳ类场

地的高层建筑除外)。

●计算水平地震作用:用于抗震设防烈度7、8度地区的多高层建筑,及6度甲类建筑和6

度Ⅳ类场地的高层建筑。

●计算水平和竖向地震作用:用于抗震设防烈度9度地区的高层建筑;8、9度地区大跨度

和长悬臂结构;8度地区带有连体和转换结构的高层建筑。

注意事项:8(9)度地区大跨度结构一般指看度不小于24m(18m),长悬臂构件指悬臂板不小于2(1.5)m,悬臂梁不小于6(4.5)m。

1.1.9结构所在地区

程序实现:程序提供三个选项,其含义如下:

选择“全国”。程序执行国家规。

选择“”,程序除执行国家规外,还执行市有关的地方规。

选择“”,程序除执行国家规外,还执行省有关的地方规。

操作要点:初始值为“全国”。应按地区进行选择。

全国除、以外的地区都应选择“全国”。

地区的工程应选择“”

地区的工程应选择“”

二、风荷载信息

下面是与风荷载计算有关的信息,,如果“总信息”页中选择了“不计算风荷载”,可以不设置本页参数。

1.2.1地面粗糙度类别

规规定:《荷载规》7.2.1条规定,“地面粗糙度可分为A、B、C、D四类:

A类指近海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;

B类指田野,乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;

C类指有密集建筑的城市市区;

D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。”

参看《高规》3.2.3条的有关规定。

程序实现:程序岸设计人员输入的地面粗糙度类别确定风压高度变化系数。

操作要点:按规规定和当地情况输入地面粗糙度类别,初始值为B。

1.2.2修正后的基本风压

规规定:《荷载规》7.1.2条规定,“基本风压应按本规附录D.4中附表D.4给出的50年一遇

的风压采用,但不得小于0.3kN/m3。”

《高规》3.2.2条规定,“对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100年重现期的风压值采用。”

操作要点:根据《荷载规》附表D.4输入本地基本风压。初始值为0.3。

注意事项:当没有100年一遇的风压资料时,可近似将50年一遇的基本风压乘以1.1增大系数。

1.2.3结构基本周期

规规定:《荷载规》附录E结构基本自振周期的经验公式”规定了各类结构自振周期计算的经验公式。

“对比较规则的结构,也可采用近似公式计算;框架结构T1=(0.08~0.1)n, 《高规》3.2.6条规定,

框架-剪力墙和框架-核心筒结构T1=(0.06~0.08)n,剪力墙结构和筒中筒结构T1=(0.05~0.06)n,n为结构层数。”

程序实现:结构基本周期主要用于计算风荷载中的风振系数,SATWE给出的结构基本周期初始值是按《高规》3.2.6条简化公式计算的。

操作要点:结构基本自振周期可以采用以下三种方法取值:

(1)根据规的近似公式手工计算输入。

(2)采用程序简化计算的初始值。

(3)在完成一次计算后,将计算书WZQ.OUT中的结构第一平动周期值输入重算。三、地震信息

本页是有关地震作用的信息,共有19个参数,对于抗震设防烈度为6度和6度以下,不需要进行抗震计算,但仍需采用抗震构造措施的地区,可以再第一页中选择<不计算地震作用>,本页中的地震烈度、框架抗震等级和剪力墙抗震等级按实际情况进行情况输入,其他参数可不考虑

1.3.1结构规则性信息

规规定:《抗震规》5.2.3条规定,“规则结构不进行扭转藕联计算时,平行于地震作用方向的两个边榀,其地震作用效应应乘以增大系数”

《高规》3.3.1条规定,“对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转藕联振动影响的振形分解反应谱法”

程序实现:考虑到扭转藕联计算适用于任何空间结构的分析,SATWE软件去掉了扭转藕联选项,不论结构是否规则总进行扭转藕连计算,因此不必考虑结构边榀地震效应增大。

操作要点:根据结构设计方案选择“规则”或“不规则”。初始值为不规则。

1.3.2设计地震分组

规规定:《抗震规》3.2.3条规定“本规的设计地震共分为三组。”

《抗震规》3.2.4条规定,“设计地震分组,可按本规附录A采用”

操作要点:根据《抗震规》附录A设置本地区地震分组。初始值为一组。

1.3.3设防烈度

规规定:《抗震规》3.2.2条规定,“抗震设防烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系,应符合表3.2.2的规定。”

操作要点:根据《抗震规》附录A设定本地区抗震设防烈度。该参数共有六个选项,6(0.05g); 7(0.10g);7(0.15g); 8(0.20g); 8(0.30g); 9(0.40g).初始值为7(0.10g)。

1.3.4场地类别

规规定:《抗震规》4.1.6条规定,“建筑的场地类别,应根据土层等有效剪切波速和场地覆盖层厚度按表4.1.6划分为四类。”

操作要点:根据规规定和当地情况输入场地类别,该参数共有五个选项,0代表地区,1、2、3、4丰碑代表全国其它地区的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地。

1.3.5框架抗震等级

1.3.6剪力墙抗震等级

规规定:《抗震规》6.1.2条规定,“钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,丙应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级应按表 6.1.2确定。”

参考《高规》4.8.1条、4.8.2条和4.8.3条有关高层建筑抗震等级的规定。

操作要点:根据规规定和工程实际情况输入构件抗震等级,该参数共有六个选项,0、1、2、3、4、5分别代表抗震等级为特一级、一级、二级、三级、四级和没有抗震构造要求。

1.3.7按中震(或大震)不屈服做结构设计

程序实现:该参数用于实现基于性能的抗震设计,选择该项可以对结构进行中震或大震不屈服设计,程序执行以下操作:

(1)取消地震组合力调整(不做强柱弱梁、强剪弱弯调整)。

(2)荷载作用分项系数取1.0(组合值系数不变)。

γ取1.0。

(3)抗震承载力调整系数RE

(4)钢筋和混凝土材料强度取标准值。

操作要点:进行中震或大震不屈服设计时选择此项,还应按抗震等级修改(多遇地震影响系σ中震取2.8倍小震值,大震取4.5~6倍的小震值。

数最大值),一般

max

注意事项:基于性能的抗震设计还有中震(或大震)弹性设计,此时不选择<中震(或大震)的不屈服做结构设计>,但地震最大影响系数取为中震(或大震)值,构件抗震等级取“不考虑“(取消地震组合力调整,即强柱弱梁、强剪弱弯调整)。

1.3.8考虑偶然偏心

规规定:《高规》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。”

《高规》4.3.5条规定,“再考虑偶然偏心影响的地震作用下”验算楼层位移比。

程序实现:偶然偏心是指由偶然因素引起的结构质量变化,会导致结构固有振动特性变化,因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。考虑偶然偏心,就是考虑由偶然偏心引起的最不利地震作用。

程序设置<考虑偶然偏心>选择开关,由设计人员自行决定是否考虑偶然偏心的影响,考虑偶然偏心时,程序将无偏心的初始质量分布作为一组地震作用效应,再按附加偏心距取X、Y 地震作用方向垂直的建筑物边长的±5%,形成四种偏心方式的两组地震作用效应,合起来共三个地震组合进行力分析计算,使地震组合数增加到原来的三倍。

操作要点:对于高层建筑结构,通常选择考虑偶然偏心。初始值为不选择。

注意事项:由于结构平立面布置的多样性、复杂性,大量计算分析表明,计算双向水平地震作用并考虑扭转影响与计算单向水平地震作用并考虑偶然偏心的影响相比,前者并不总是最不利的。因此抗震设计时,根据《抗震规》第5.2.3条规定及其条文说明,对于多层建筑,除平面规则的可通过考虑扭转藕联计算来估计水平地震作用的扭转影响外,凡属该规第3.4.2

条所指的平面不规则多层建筑,亦应考虑偶然偏心的影响。

1.3.9考虑双向地震作用

规规定:《抗震规》5.1.1条规定,“质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。”

《高规》3.3.1条规定,“质量和刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响。” 方向地震作用的效应分别为x S 和y S ,则:

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x S <= y S <=程序对柱采用了与其他构件略有不同的双向地震的组合方式,柱的剪力和弯矩只考虑地震作用主方向的双向地震组合,次方向不作双向地震组合。在进行柱双偏压配筋计算时,这种调整后的组合方式会使计算结构更合理。

考虑双向地震时,输出双向地震作用下楼层最大位移及位移比,将原地震工况力替换成双向地震作用工况力。

操作要点:当建筑结构的质量和刚度明显不对称、不均匀时,应选择该项。初始值为不选择 注意事项:(1)不对称不均匀的结构是不规则结构的一种,指同一平面质量、刚度布置不对称,或虽在本层对称,但沿高度分布不对称的结构。

(2)从计算公式可以看出,考虑双向水平地震作用,意味着对X 和Y 方向地震作用予以放大,构件配筋也会相应增大。

(3)允许同时考虑偶然偏心和双向地震作用,程序按规要求分别计算,不进形叠加,取不利结果。

1.3.9计算振型个数

规规定:《抗震规》5.2.2条文说明规定,“振型个数一般可以取参与质量达到总质量90%所需的振型数。”

《高规》5.1.13条规定,“抗震计算时,宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应,振型数不应小于15,对多塔楼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%”。

程序实现:程序采用既适用于刚性楼板又适用于弹性楼板的通用方法计算各地震方向的有效质量系数,用于判定振型个数是否取够。

操作要点:计算后应查看计算书WZQ.OUT ,检查X 和Y 两个方向的有效质量系数是否大于0.9,如都大于0.9则表示振型数取够了,否则应增加振型个数重新计算。

注意事项:(1)通常振型数取值应不小于3,且为3的倍数。

(2)必须保证有效质量系数大于0.9,否则计算振型数量不够,说明后续振型产生的地震效应被忽略了,地震作用偏小,结构设计不安全。

(3)振型数也不能取的太多,不能多于结构有质量贡献的自由度总数(每个刚性板取3个,每个弹性节点取2个)。例如全部为刚性楼板的结构,振型数不能超过楼层数的3倍,否则可能出现异常。

(4)当结构楼层数较多或结构层刚度突变较大时,如高层、错层、越层、多塔、楼板开大洞、顶部有小塔楼、有转换层、有弹性板等复杂结构,振型数应相对多取。

1.3.11活荷载质量折减系数

规规定:《抗震规》5.1.3条规定,“计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和构配

件自重标准值和各可变荷载组合值之和。”“按等效均布荷载计算的楼面活荷载:藏书库、档案馆0.8,其他民用建筑0.5。”

《高规》3.3.6条规定,“楼面活荷载按实际情况计算时取1.0;按等效均布活荷载计算时,藏书库、档案库、库房取0.8,一般民用建筑取0.5。”

操作要点:(1)该参数是计算重力荷载代表值时的活荷载组合系数,初始值为0.5,设计人员可以根据工程实际情况修改。

(2)该折减系数只改变楼层质量,不改变荷载总值,即对竖向荷载作用下的力计算没有影响。

1.3.12周期折减系数

规规定:《高规》3.3.16条规定,“计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减。”

《高规》3.3.17条规定,“当非承重墙体为填充砖墙时,高层建筑结构的计算自振周期折减系 可按下列规定取值:

T

1.框架结构可取0.6~0.7;

2.框架—剪力墙结构可取0.7~0.8;

3.剪力墙结构可取0.9~1.0。

对于其他结构体系或采用其他非承重墙体时,可根据工程情况确定周期折减系数。”

操作要点:周期折减的目的是为了考虑框架结构和框架-剪力墙结构填充墙刚度对计算周期的影响,因为建模时没有输入填充墙,仅考虑其荷载,没有考虑其刚度。根据工程实际情况确定周期折减系数,取值围0.7~1.0,初始值为0.8。

注意事项:(1)以上折减系数是按实心粘土砖做填充墙确定的,如采用轻质填充材料,折减系数应按实际情况不折减或少折减。

(2)周期折减不改变结构的自振特性,只改变地震影响系数。

1.3.13结构的阻尼比(%)

规规定:《抗震规》5.1.5条规定,“除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05“。

《高规》3.3.8条规定,“除有专门规定外,钢筋混凝土高层建筑结构的阻尼比应取0.05“。《抗震规》8.2.2条规定,“钢结构在多遇地震下的阻尼比,对不超过12层的钢结构可采用0.035,对超过12层的钢结构可采用0.02,在罕遇地震下的分析,阻尼比可采用0.05。”

结构阻尼比是反应结构部在动力作用下相对阻力情况的参数。

操作要点:根据规规定和工程实际情况输入结构的阻尼比,通常钢筋混凝土结构可取初始值0.05,钢结构可取0.02,混合结构取0.03。

T(s)

1.3.14特征周期

g

规规定:《抗震规》3.2.3条规定,“建筑的设计特征周期应根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定……对Ⅱ类场地,第一组,第二组和第三组的设计特征周期,应分别按0.35s,0.40s和0.45s采用。”

《抗震规》5.1.4条规定,“特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表5.1.4-2采用”。操作要点:根据工程实际情况输入特征周期值,初始值为0.45。

1.3.13多遇地震影响系数最大值

1.3.14罕遇地震影响系数最大值

规规定:《抗震规》5.1.4条规定,“其水平影响系数最大值应按5.1.4-1采用”。

操作要点:根据规5.1.4-1的规定输入多遇和罕遇地震时的地震影响系数最大值,多遇地震初

始值0.08,罕遇地震初始值为0.50。

注意事项:如果工程设计的地震加速度值不是规中规定的值,通常在地震报告中都会提供多 值,输入该值即可。

遇地震最大影响系数

max

1.3.15斜交抗侧力构件方向附加地震数

1.3.16相应角度(度)

规规定:《抗震规》5.1.1条规定,“有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。”

《高规》3.3.2条规定,“有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。”

程序实现:程序提供了计算多方向水平地震作用的功能,可以根据用户指定的多对斜交地震作用方向,将原有的一对水平地震工况和新增的多对水平地震工况一起进行地震反应谱分析,计算相应构件力和组合,以保证了结构设计安全。

操作要点:当建筑结构中有斜角抗侧力构件,且其与主轴方向相交角度大于15°时,应输入斜交构件的数量和角度。

注意事项:(1)程序定斜交抗侧力构件方向附加地震数取值围是0~5。初始值为0。

(2)程序计算的斜交地震方向是成组出现的,例如,在<附加地震数>中输入“2”,在<相应角度>中输入“30,60”,则程序自动增加30°和120°、60°和150°两组工况计算水平地震作用。

(3)可以在此输入最震作用方向,避免模型旋转带来的不便。

(4)考虑多方向地震作用并没有改变风力的方向。

1.4 活荷信息

本页是有关活荷载的信息,共有9个参数,如图所示。若横荷载与活荷载不分开计算,该页信息无效。

1.4.1柱墙设计时活荷载

1.4.2传给基础的活荷载

1.4.3柱、墙、基础活荷载折减系数

规规定:《荷载规》4.1.2条规定,“设计墙、柱和基础时的折减系数,1)第1(1)项应按表4.1.2规定采用”。

程序实现:作用在楼面的活荷载,不可能以标准值同时布满在所有的楼层尚,根据规规定,在柱、墙、基础设计时,可对活荷载进行折减。程序初始值采用规表4.1.2规定的楼层活荷载折减系数。

结构计算完成后,在计算书WDCNL.OUT中输出组合力,这是按《基础规》要求给出的各竖向构件的各种控制组合,活荷载作为一种工况,在荷载组合计算时可以进行折减。

操作要点:设计人员可根据工程实际情况确定柱、墙或基础的活荷载是否要折减,折减系数应根据计算截面以上的楼层数确定,采用程序初始折减值或进行适当修改。

注意事项:(1)该折减系数是有限元分析之后进行力组合时考虑的,因此不会影响结构其它构件的设计。但PMCAD建模时,设置了按从属面积对楼面梁的活荷载折减系数;此处为按楼层对柱墙的活荷载折减系数,应注意区分两者的不同,通常可以选择在一处对活荷载折减。如对活荷载折减两次会折减过多,可能导致结构不安全。

(2)注意此处输入的是构件计算截面以上的楼层数,不是构件所在楼层数。

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