《KPM演示SATWE参数》PPT课件.ppt
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1、20052005新版新版PKPMPKPM结构软件专题结构软件专题研讨会研讨会SATWE参数祥解PKPM2005PKPM2005新版软件特点新版软件特点及改进及改进新版设计规范(新版设计规范(6本)本)n n建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009-2001GB50009-2001GB50009-2001GB50009-2001n n建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011-2001GB50011-2001GB50011-2001GB50011-2001n n混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范混凝土结
2、构设计规范GB50010-2002GB50010-2002GB50010-2002GB50010-2002n n建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002GB50007-2002GB50007-2002GB50007-2002n n高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002JGJ3-2002JGJ3-2002JGJ3-2002n n砌体结构设计规范砌体结构设计规范砌体结构设计规范砌体结构设计规范GB50003-200GB50003-200GB50003-
3、200GB50003-200钢结构新规范钢结构新规范n n钢钢结构设计规范结构设计规范结构设计规范结构设计规范GB50017-2003GB50017-2003GB50017-2003GB50017-2003n n门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102:2002 CECS102:2002 CECS102:2002 CECS102:2002n n冷弯薄壁型钢结构技术规范冷弯薄壁型钢结构技术规范冷弯薄壁型钢结构技术规范冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002 GB50018-2002 GB50
4、018-2002 GB50018-2002新规范修订的背景及指导原则新规范修订的背景及指导原则n n工程界关于结构可靠度的大讨论n n基于概率极限状态的设计方法是否适用基于概率极限状态的设计方法是否适用n n结构设计安全度是否需要大幅提高结构设计安全度是否需要大幅提高n n新规范修订指导原则n n适当提高结构设计安全度适当提高结构设计安全度n n与国际主流规范靠近与国际主流规范靠近SATWE软件软件分析与设计参数补充定义分析与设计参数补充定义最不利地震作用方向:概念:地震沿着不同的方向作用,结构地震反应的大小一般也不同。结构地震反应是地震作用方向角的函数,存在某个角度使得结构地震反应取极大,那
5、么这个方向我们就称为最不利地震作用方向。逆时针方向为正。使用:TAT、SATWE和PMSAP可以自动计算出这个最不利方向角,并在文件中输出。如该角度大于 15度,用户可以把这个角度值回填到:“水平力与整体坐标夹角(度)”参数项中,重新进行计算,以体现最不利地震作用的影响。TAT 在 TAT-4.OUT 中输出;SATWE 在 WMASS.OUT 中输出;PMSAP 在 工程名.ABS 中输出;裙房层数:规范规范规范规范:高高规规第条条文第条条文说说明指出明指出为为保保证证多塔楼建筑中塔楼与底多塔楼建筑中塔楼与底盘盘整体工整体工作,塔楼之作,塔楼之间间裙房裙房连连接体的屋面梁以及塔楼中与裙房接体
6、的屋面梁以及塔楼中与裙房连连接体接体相相连连的外的外围围柱、柱、墙墙,从固定端至出裙房屋面上一,从固定端至出裙房屋面上一层层的高度范的高度范围围内,在构造上内,在构造上应应予以特予以特别别加加强强。实现实现实现实现:n n程序程序设设置了置了裙房裙房层层数数参数,作参数,作为为多塔楼多塔楼结结构的底部加构的底部加强强部位的判断因素,即底部加部位的判断因素,即底部加强强部位的高度部位的高度还还要要满满足裙房足裙房层层数数的要求,从而加的要求,从而加强墙强墙的抗震构造。的抗震构造。n n裙房裙房层层数数参数的加参数的加强仅强仅限于剪力限于剪力墙墙,程序没有,程序没有对对塔楼之塔楼之间间裙房裙房连连
7、接体的屋面梁以及塔楼中与裙房接体的屋面梁以及塔楼中与裙房连连接体相接体相连连的外的外围围柱构造上柱构造上应应予以特予以特别别加加强强。对对于于这这些部位用些部位用户应户应在施工在施工图图中中特特别别加加强强。转换层所在层号:新抗震规范条规定,竖向不规则的建筑结构,其薄弱层的地震剪力应乘以的增大系数;新高规条规定,楼层侧向刚度小于上层的70%或其上三层平均值的80%时,该楼层地震剪力应乘增大系数;新抗震规范条规定,竖向不规则的建筑结构,竖向抗侧力构件不连续时,该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以的增大系数。针对这些条文,程序通过自动计算楼层刚度比,来决定是否采用的楼层剪力增大系数。但是只要有
8、转换层,就必须人工输入“转换层所在层号”,以准确实现水平转换构件的地震内力放大。对所有楼层强制采用刚性板假定:按照规范要求,结构的位移比是在刚性楼板假定下作出的,所以如果用户设定了弹性楼板,在计算位移比时应选择此项。计算完成后再去掉此项选择,以弹性楼板方式进行后续计算。地下室层数:是是为导算算风荷荷载和自和自动形成嵌固形成嵌固约束束信息服信息服务的,因的,因为地下室无地下室无风荷荷载作用作用注意:注意:这里的地下室里的地下室层数是指与上部数是指与上部结构同构同时进行内力分析的地下室部分行内力分析的地下室部分地下室对风荷载计算的影响地下室顶板壳元最大边长:是在是在是在是在墙墙元元元元细细分分分分
9、时时需要的一个参数,需要的一个参数,需要的一个参数,需要的一个参数,对对于尺寸于尺寸于尺寸于尺寸较较大大大大的剪力的剪力的剪力的剪力墙墙,在作,在作,在作,在作墙墙元元元元细细分形成一系列小壳元分形成一系列小壳元分形成一系列小壳元分形成一系列小壳元时时,为为确确确确保分析精度,要求小壳元的保分析精度,要求小壳元的保分析精度,要求小壳元的保分析精度,要求小壳元的边长边长不得大于不得大于不得大于不得大于给给定限定限定限定限值值,程序限定,程序限定,程序限定,程序限定,隐隐含含含含为为2 2 2 2。对对于于于于一般工程可取一般工程可取一般工程可取一般工程可取2 2 2 2,对对于于于于框支剪力框支
10、剪力框支剪力框支剪力墙结墙结构,可构,可构,可构,可取得小些,如或取得小些,如或取得小些,如或取得小些,如或。模拟施工的意义:模拟施工的意义:高层建筑结构当竖向恒载一次加上时,其上部的竖向位移往往偏大,为了协调如此大的竖向位移,有时会出现拉柱或梁没有负弯矩的情况。而在实际施工中,竖向恒载是一层一层作用的,并在施工中逐层找平,下层的变形对上层基本上不产生影响。结构的竖向变形在建造到上部时已经完成得差不多了,因此不会产生一次性加荷所产生的异常现象。程序对竖向恒载作用专门做了处理,可以考虑并模拟施工加荷的这种因素。模拟施工荷载的两种算法 一种叫做施工模拟1,它就是上面说的考虑分层加载、逐层找平因素影
11、响的算法;另一种叫做施工模拟2,它的含义是:将竖向杆件的刚度放大10倍后再做施工模拟1,其计算仅对基础起作用。对框筒结构采用算法2时,计算出的传给基础的力较为均匀合理,可以避免墙轴力远大于柱轴力的不合理情形。由于竖向构件的刚度放大,将使得水平梁的两端竖向位移差减小,从而其剪力减小,这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的重分配,使荷载分配更接近于手算结果。竖向地震作用:竖向地震作用:规范条文 新抗震规范条规定,对于9度的高层建筑,其竖向地震作用标准值应按公式()和()计算,并宜乘以的放大系数。相当于重力荷载代表值的23.4%;新抗震规范条规定,长悬臂和其它大跨度结构竖向地震作用标准值,8度、度和
12、9度时分别取重力荷载代表值的10%、15%和20%;新高规条规定,带转换层的高层建筑结构,8度抗震设计时转换构件应考虑竖向地震影响。程序变动 新版本程序将竖向地震的计算开关向用户开放,是否考虑竖向地震由用户自定。注意:上部外挑结构应考虑竖向地震。程序只能对全体而不是单个构件计算竖向地震。风荷荷载基本风压 基本值的重现期由原来的30年一遇改为50年一遇;对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,按100年一遇的风压值采用。修正后的基本风压 基本风压一般要考虑地点和环境的影响,如沿海地区和强风地带等,在规范规定的基础上要把基本风压放大或倍.地面粗糙度类别 由原来的A、B、C类,改为A、B、C、D类
13、。C类是指有密集建筑群的城市市区;D类为 有密集建筑群,且房屋较高的城市市区。结构基本周期:结构基本周期:采用高采用高采用高采用高规规中的中的中的中的经验经验公式或者直接采用公式或者直接采用公式或者直接采用公式或者直接采用软软件的缺省件的缺省件的缺省件的缺省值值,待待待待计计算完成后算完成后算完成后算完成后输输入入入入计计算算算算书书中的中的中的中的结结构基本周期。构基本周期。构基本周期。构基本周期。体型系数:体型系数:现现代多、高代多、高代多、高代多、高层结层结构立面构立面构立面构立面变变化化化化较较大,不同的区段内的大,不同的区段内的大,不同的区段内的大,不同的区段内的体型系数可能不一体型
14、系数可能不一体型系数可能不一体型系数可能不一样样.(.(.(.(程序限定最多程序限定最多程序限定最多程序限定最多为为三段三段三段三段)结构规则性:建筑及其抗建筑及其抗建筑及其抗建筑及其抗侧侧力力力力结结构的构的构的构的平面布置宜平面布置宜平面布置宜平面布置宜规则规则,对对称,称,称,称,并并并并应应具有良好的整体性,具有良好的整体性,具有良好的整体性,具有良好的整体性,建筑的立面和建筑的立面和建筑的立面和建筑的立面和竖竖向剖面宜向剖面宜向剖面宜向剖面宜规规则则,结结构的构的构的构的侧侧向向向向刚刚度宜均匀度宜均匀度宜均匀度宜均匀变变化,化,化,化,竖竖向抗向抗向抗向抗侧侧力构件的力构件的力构件
15、的力构件的截面尺寸和材料截面尺寸和材料截面尺寸和材料截面尺寸和材料强强度宜自下而上逐度宜自下而上逐度宜自下而上逐度宜自下而上逐渐渐减小,避免抗力减小,避免抗力减小,避免抗力减小,避免抗力结结 构的构的构的构的侧侧向向向向刚刚度和承度和承度和承度和承载载力突力突力突力突变变。如果平面或。如果平面或。如果平面或。如果平面或竖竖向不向不向不向不规则规则,会,会,会,会对对楼楼楼楼层层水平位移、水平位移、水平位移、水平位移、层间层间位移以及薄弱位移以及薄弱位移以及薄弱位移以及薄弱层层的的的的计计算都会算都会算都会算都会产产生很大的影响。生很大的影响。生很大的影响。生很大的影响。抗震抗震设防烈度:防烈度
16、:新抗震规范改变了抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系,增加了7度()和8度(0.30g)两种情况(见新抗震规范表),因而程序在原有6,7,8,9度的基础上,又增加了7度()和8度(0.30g)两个选项。设计地震分地震分组:设计近震、远震改为设计地震分组,分别为设计地震第一组、第二组和第三组,程序输入菜单相应修改。特征周期特征周期值:比89规范增加了以上,这在一定程度上提高了地震作用(见新抗震规范5.1.4)。扭转耦连:新高规条规定,质量、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耦连振动影响的振型分解反应谱法。TAT、SATWE和PMSAP三个程序都具
17、有考虑扭转耦连的功能,是否考虑可以通过参数设定。耦联计算适用于任何空间结构计算,总是正确的;非耦联仅适用于平面结构计算。耦联计算的结果不一定比非耦联计算的结果大,二者没有必然关系建议总是选择耦联计算,不会出问题。振型组合数:振型组合数:规范规范:高高高高规规条条条条规规定,抗震定,抗震定,抗震定,抗震计计算算算算时时,宜考,宜考,宜考,宜考虑虑平扭耦平扭耦平扭耦平扭耦联计联计算算算算结结构的扭构的扭构的扭构的扭转转效效效效应应,振型数不,振型数不,振型数不,振型数不应应小于小于小于小于1515,对对多塔多塔多塔多塔结结构的振型构的振型构的振型构的振型数不数不数不数不应应小于塔楼数的小于塔楼数的
18、小于塔楼数的小于塔楼数的9 9倍,且倍,且倍,且倍,且计计算振型数算振型数算振型数算振型数应应使振型参与使振型参与使振型参与使振型参与质质量不小于量不小于量不小于量不小于总质总质量的量的量的量的90%90%。振型数的多少与振型数的多少与振型数的多少与振型数的多少与结结构构构构层层数及数及数及数及结结构形式有关,当构形式有关,当构形式有关,当构形式有关,当结结构构构构层层数数数数较较多或多或多或多或结结构构构构层刚层刚度突度突度突度突变较变较大大大大时时,振型数也,振型数也,振型数也,振型数也应应取得多取得多取得多取得多些,如有些,如有些,如有些,如有弹弹性性性性节节点、多塔楼、点、多塔楼、点、
19、多塔楼、点、多塔楼、转换层转换层等等等等结结构形式。构形式。构形式。构形式。注意:注意:注意:注意:程序中可参看文件中的程序中可参看文件中的程序中可参看文件中的程序中可参看文件中的有效有效有效有效质质量系数量系数量系数量系数值值来判断振型来判断振型来判断振型来判断振型数取的是否数取的是否数取的是否数取的是否够够。有效质量系数:振型数够不够?概念来源:WILSON E.L.教授曾经提出振型有效质量系数的概念用于判断参与振型数足够与否,并将其用于ETABS程序,他的方法是基于刚性楼板假定的,现已推广到一般结构及弹性楼板。经验:根据我们的计算经验,当有效质量系数大于时,基底剪力误差一般小于5%。在这
20、个意义上我们称有效质量系数大于的情形为振型数足够;否则称振型数不够。注意:注意:1、要首先考虑有效质量系数是否满足要求,否则后续计算没有意义。2、振型数不能取的太少(小于),否则剪重比等参数不正确。3、振型数也不能取的太多,最多不能多于结构的固有振型总数,如刚性楼板结构,不能超过楼层数的3倍,否则可能出现计算异常。振型数选取原则振型数选取原则n n粗略估计 振型数不应小于15,多塔结 构的振型数不应小于塔楼数的9倍等n n经过计算看振型参与质量是否超过总质量的90%。如超过,则继续进行;如不够,则应返回参数设置项,去增加振型数。双向地震作用:规范条文:新抗震规范条规定,质量和刚度分布明显不对称
21、的结构,应计入双向地震作用下的扭转影响。判定标准:楼层位移比(层间位移比)大于 程序实现:现在我们考虑某个地震反应参数,该参数在X和Y地震作用下的反应分别为SX和SY,那么在考虑了双向地震扭转效应后:这意味着对于X和Y地震作用都作不同程度的放大。考虑双向地震时,配筋平均增大58%,但构件最大增加1倍。对于柱的弯矩和剪力处理方法有所不同,要比较 Sx和Sy的绝对值,只放大大的,不动小的。对于柱的弯矩和剪力,处理方法稍有不同,举例说明如下:我们令S代表某个柱截面在某个方向上的弯矩或剪力:X地震作用下的值SX,Y地震作用下的值SY,考虑双向地震后 改变成为 偶然偏心:偶然偏心:新高规条规定,计算地震
22、作用时,应考虑偶然偏心的影响,附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。偶然偏心的含义指的是:由偶然因素引起的结构质量分布的变化,会导致结构固有振动特性的变化,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,也就是考虑由偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用。从理论上,各个楼层的质心都可以在各自不同的方向出现偶然偏心,从最不利的角度出发,我们在程序中只考虑下列四种偏心方式:A)X向地震,所有楼层的质心沿Y轴正向偏移5%,记作EXPB)X向地震,所有楼层的质心沿Y轴负向偏移5%,记作EXMC)Y向地震,所有楼层的质心沿X轴正向偏移5%,记作EYPD)Y向地震,所有楼层的质心沿X
23、轴负向偏移5%,记作EYM 简言之,地震组合数将增加到原来的三倍。该功能设有选项开关,考虑偶然偏心时可将开关打开。柱局部坐标下的标准内力输出:柱局部坐标下的标准内力输出:第第 1 1 柱单元柱单元 上节点号:上节点号:1 1 下节点号:下节点号:1 1 主轴夹角:主轴夹角:0.0000(rad)0.0000(rad)(工况号工况号)轴力轴力 X X向剪力向剪力 Y Y向剪力向剪力 X X向底弯矩向底弯矩 Y Y向底弯矩向底弯矩 X X向顶弯矩向顶弯矩 Y Y向顶弯矩向顶弯矩 考虑偶然偏心时的地震内力 偶然偏心对配筋的影响偶然偏心对配筋的影响 柱柱柱柱 梁梁梁梁n n1515层框剪层框剪 11.
24、9%2.3%11.9%2.3%n n1313层框剪层框剪(PJ2)0.4%1.7%(PJ2)0.4%1.7%n n3333层框支层框支 0.8%0.8%n n8 8层框架层框架 7.7 3.9%7.7 3.9%n n2121层框剪层框剪 0.9%1.2%0.9%1.2%n n1919层框剪层框剪 1.3%1.2%1.3%1.2%n n1818层框剪层框剪 0.7%3.0%0.7%3.0%n n平均增加平均增加 3.82%2.01%3.82%2.01%偶然偏心对最大位移比的影响偶然偏心对最大位移比的影响 不考虑不考虑不考虑不考虑 考虑考虑考虑考虑 增加增加增加增加n n1515层框剪层框剪 1.
25、20 1.20 8.11%8.11%n n1313层框剪层框剪 6.99%6.99%n n3333层框支层框支 1.05 1.5 30.32%1.05 1.5 30.32%n n8 8层框架层框架 1.76 2.39 26.22%1.76 2.39 26.22%n n1919层框剪层框剪 10.04%10.04%n n1818层框剪层框剪 1.43 2.03 29.16%1.43 2.03 29.16%n n平均增加平均增加 18.47%18.47%具体操作原具体操作原则:偶然偏心偶然偏心:对于高层建筑且是规则结构时选择。双向地震双向地震:双向地震一般只对不规则结构采用,并注意不要与“偶然偏心
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