YJK分析设计和pkpm的不同.doc

一、有地下室时1、对“有地下室工程”的地震振型参与质量结果的复核高规5.1.13规定：“计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。”当结构存在地下室时，当传统软件给出的有效质量系数达到90%以上，甚至达到99%，多数情况下这个给出的值将是偏高的。可以将同样的模型转换到其它软件计算即可得到这样的结论。或者当传统软件给出的有效质量系数达到99%时，原本说明已经达到地震作用理论上的最大值，但只要继续增加计算振型个数再计算，程序给出的剪重比还会大幅增加，有时增幅达到30%以上。这就说明它第一次计算时将地震力少算了，质量系数达到99%属于虚报的情况。由于一般的民用建筑都带有地下室，在其它类型结构中地下室也常常存在，因此这个问题的影响范围是很广泛的。解决了传统软件地震力可能少算质量系数的情况。2、地下室外墙不对称布置时的水土压力计算地下室外墙上作用有水土压力荷载时，水压力和土压力应作为墙的面外荷载，加载到上部结构整体计算模型中计算。但是传统软件对地下室外墙上的水土压力荷载仅能在配筋时简化考虑，没有加到整体计算模型上，当地下室外墙不对称布置时，特别是在某方向上单边布置时，会形成整体计算中没有考虑水平荷载的重大疏漏。改进方法是整体计算考虑水土压力等水平荷载。解决了传统软件没有在整体计算时考虑地下室外墙上的水土压力荷载，而可能造成的安全隐患。3、对“承受水土压力的地下室外墙”或“剪力墙承受面外荷载”的计算复核设计地下室外墙时，传统软件有限元计算时不能计算剪力墙承受面外荷载的情况，即整体计算时没有加载面外荷载，而只是在地下室外墙的截面配筋设计时才考虑面外荷载，并采用了简化模型计算，即将每层外墙按照竖向1米条带、两端支撑在楼板上的单跨模型计算。这种方法由于不能考虑竖向各层连续的因素、将墙的周边支撑简化为上下两端支撑等，常造成地下室外墙配筋过大。YJK的有限元计算可以计算剪力墙承受面外荷载的情况，即整体计算时加载了面外荷载，对承受面外荷载的墙给出墙的面外弯矩和配筋，由于整体有限元计算是按照各层连续、墙周边弹性支撑的精确模型完成的，配筋符合实际情况，减少了地下室外墙配筋过大的异常现象。承受面外荷载的墙可在计算简图上选择显示“水土压力”、“人防荷载”或其它面外荷载来显示面外荷载的数值。在配筋结果文件中对布置了面外荷载的剪力墙补充按照承受面外弯矩和竖向力组合的计算配筋，输出“面外设计结果”，给出双层双向的竖向和水平分布筋计算结果。当仅在一侧的地下室外墙布置水土压力时，可在水土压力变形图上看到整体结构向一侧偏移的结果。而以前软件在整体计算中考虑不了这种承受单向的水土压力的情况，必须手工补充输入各种类型的水平荷载才能避免计算错误。建模的荷载输入中增加了剪力墙的面外荷载输入，当布置墙的任意恒活面外荷载时，可在恒、活载变形图上看出结构承受面外荷载的变形效果。传统软件此功能不完善。二、应进行包络计算的内容1、对“多塔楼结构”的包络设计高规5.1.14条规定：对多塔楼结构，宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算，并采用较不利的结果进行结构设计。广东高规11.6.3-4规定：大底盘多塔结构，宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算，整体建模主要计算多塔楼对大底盘部分的影响，分塔楼计算主要验算各塔楼扭转位移比。YJK对于多塔结构实现对合塔与分塔状况自动拆分、分别计算并结果选大，可直接查看合塔、分塔计算结果。特别是对裙房和大底盘部分，应采用合塔模型结果，或合塔与分塔模型的包络设计结果。由于计算容量有限，传统软件对于规模稍大的多塔结构（如自由度20万以上时）不能做合塔计算，只能单个塔分别计算。有时即便能够做合塔计算，但计算振型个数不能太多，振型参与系数达不到90%，同样不能满足要求。YJK计算容量是传统软件的5倍以上，在64位机上可计算的自由度达300万，有必要用YJK补充合塔计算并与单塔对比取大。YJK软件提供了Ritz向量法，该方法可以使用计算不多的振型个数就可达到要求的质量参与系数。这种算法在Etabs、Midas软件也有提供，对于较大规模的多塔结构，如40万自由度以上且各塔独立性较强时，或大跨的体育场馆结构、平面规模较大的结构、竖向地震作用计算等，有时即使计算的振型个数非常多也不能达到足够的质量参与系数。这种情况下使用YJK的Ritz向量法可圆满解决问题。传统软件无法完成此功能。填补手工计算不可能完成的空白。2、对“少墙框架结构”的包络设计抗震规范6.2.13.4条规定：“设置少量抗震墙的框架结构，其框架部分的地震剪力值，宜采用框架结构模型和框架-抗震墙结构模型二者计算结果的较大值。”YJK自动实现按剪力墙刚度不折减的整体模型和按剪力墙抗侧刚度折减的模型分别计算，并对框架部分的地震剪力采用二种模型较不利的结果进行结构设计。传统软件无法完成此功能。填补手工计算不可能完成的空白。3、对“考虑楼梯计算模型”的包络设计很多地方规程在抗震设计考虑楼梯的相关规定中要求：其整体内力分析的计算模型应考虑楼梯构件的影响，并宜与不计楼梯构件影响的计算模型进行比较，按最不利内力进行配筋。在YJK中提供了半自动包络设计方法，用户在建模中输入楼梯，再在不同目录中按照考虑楼梯和不考虑楼梯模型分别计算，并对构件配筋取大。传统软件无此功能4、对中震或大震不屈服设计的包络设计将工程复制到另外子目录，在两个目录中分别进行多遇地震计算和中震（或大震）不屈服计算，然后在多遇地震计算目录下进行包络设计，指定需作包络设计的楼层和关键构件，运行包络设计菜单，查看相关计算结果。传统软件此功能不完善(大震不屈服时材料未采用极限值)三、上部结构构件设计1、对剪力墙或带边框柱剪力墙的配筋应按照组合截面的配筋模式计算抗规6.2.13条：抗震墙应计入腹板和翼墙共同工作。砼规9.4.3条：在承载力计算中，剪力墙的翼缘计算宽度可取规范的规定说明剪力墙配筋应按照考虑翼缘、考虑边框柱的组合截面进行。但传统软件计算剪力墙的配筋时是按照每个单肢墙的一字墙分别计算，然后把相交各墙肢的配筋结果叠加作为边缘构件配筋，这样的配筋结果偏大，另一方面正如许多权威专家多次指出的：复杂截面剪力墙配筋采用分段设计，不安全、不经济。传统软件对于剪力墙轴压比的计算，是按照单独墙肢分别计算的，常有互相连接的墙肢轴压比相差较大，有的超限，有的不超限，这与实际不符。YJK软件可按照考虑翼缘、边框柱的组合截面进行剪力墙的边缘构件配筋、轴压比、稳定性计算。这样的配筋结果和设计结果既安全、又经济合理。传统软件此功能不完善2、对“承受集中荷载的楼板或布置在主次梁结构上的楼板”按照全楼有限元计算YJK补充了承受集中荷载或线荷载楼板的有限元计算，并且对于这种荷载可精确进行导算到梁墙的计算。这种计算避免了传统软件将这类荷载简化成楼板均布面荷载的近似处理方式可能造成的不安全隐患。对于布置在主次梁结构上的楼板，YJK在楼板计算时提供了对全层楼板按照有限元计算，且计算时考虑梁的弹性变形的设计方法。传统软件对于楼板设计时认为梁竖向没有位移且不能考虑梁的扭转刚度，这与实际出入较大，特别是在主次梁结构时，相比传统软件按照次梁围成小房间逐间计算配筋的方式，YJK结果表现出主梁承受的弯矩和楼板跨中承受的弯矩都大很多（次梁承受的弯矩减少），整个呈现以主梁围成的大房间的受力状态。在较长悬挑梁结构时，YJK可考虑悬挑梁的变形对楼板内力和配筋的较大的影响。这些情况下可避免传统的配筋方式有时是不够安全的状况。传统软件此功能不完善，结果可能不安全。3、对框支层的转换梁应按照壳元计算转换梁承受荷载大，抗弯抗剪容易超限，且它上面承托的剪力墙也容易超限。传统软件用梁单元计算转换梁，并推荐采用100的托墙梁刚度放大系数，不能真实反映转换梁的刚度。YJK对转换梁应采用壳元模型计算，使细分的单元和上部承托的剪力墙单元保持协调，这种模型更接近转换梁的实际受力模型。当转换梁上的剪力墙和框支柱有搭接时，YJK可将部分剪力直接传到柱，从而减少了转换梁的直接受力。传统软件此功能不完善4、对带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩的计算复核高规10.2.16-7规定：框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震倾覆力矩的50%。传统软件对带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩的计算结果太小，不符合规范的要求，因为它是按照全楼所有层统计框支框架所占的地震倾覆力矩比例，由于在转换层以上全是剪力墙而框支框架基本不存在，这样统计的结果必然是框支框架所占比例很小。YJK按照带框支转换层的结构特点进行框支框架所占的地震倾覆力矩比例的计算，即统计计算仅在转换层及其以下各层进行，总的框支框架所占的地震倾覆力矩比例是转换层及其以下各层分别计算的叠加，不再把分母叠加上转换层以上各层剪力墙承担的倾覆力矩。这样的结果才符合规范控制的要求。传统软件此功能不完善5、对按照普通梁输入的跨高比较小的剪力墙连梁应按照壳元模型计算广东高规5.1.4.。一般情况下，可用杆单元模拟梁、柱，膜单元模拟楼板，壳单元模拟剪力墙。连梁可用杆单元或壳单元模拟。当连梁的跨高比小于2时，宜用壳单元模拟。YJK对用户“普通梁方式”输入的连梁，将跨高比较小的梁自动划分单元并按照“壳元”计算，这种处理方式保证了连梁的墙开洞方式和普通梁方式计算结果的一致性。传统软件此功能不完善6、应用HRB500级钢筋的计算校核根据现行混凝土规范4.2.3条（强制性条款）：HRB500级钢筋受拉时设计强度取435MPa，受压时设计强度取410MPa。针对规范条款要求及建设主管部门主推HRB500级钢筋应用政策，YJK软件可自动处理HRB500钢筋拉压不等问题：受压时设计强度取410MPa，受拉时设计强度取435MPa；中震不屈服时强度取500 MPa(标准值)；地震不屈服时强度取625MPa(取极限值，参照抗震规范附录M)。为明确起见，钢筋设计强度显示如下： 传统软件无自动处理HRB500钢筋设计强度拉压不等功能(拉压均按435MPa取值，配筋偏小)7、剪力墙拉应力的计算校核当剪力墙墙肢拉应力较大时，墙肢出现裂缝，其刚度退化严重，内力转移到其他构件，软件弹性分析时不能反映该现象，如不做处理设计结果可能偏于不安全。YJK软件在弹性分析的基础上，在计算结果的偏拉验算菜单下增加剪力墙拉应力验算功能。当拉应力超出用户设定的限值时，软件会有提示，用户可根据该提示增强超限墙肢周边构件的抗震措施，或采取优化调整结构布置方案、增加剪力墙数量等措施来避免剪力墙拉应力超限。传统软件无此功能。四、上部结构计算方案的改进复核计算1、对“体育馆屋顶、工业厂房等大跨空间结构”的计算复核对于采用拱、平面桁架、立体桁架、网架、网壳、张铉梁、玹支穹顶等基本形式及其组合而成的大跨度钢屋盖结构，抗规10.2.7条“计算模型应计入屋盖结构与下部结构的协同作用。”传统软件常用刚性杆或虚梁模拟屋面结构，造成各种计算异常。YJK可把平面楼层建模和空间结构建模密切协调，在平面建模菜单平行地设置空间结构输入，用户可用平面建模菜单输入下部结构，用空间结构菜单直接输入空间桁架或网架。这样在结构整体计算中软件就可以全面反映屋盖结构与下部结构的协同作用，可以避免用其它各种简化模拟带来的异常现象。传统软件此功能不完善，计算模型不合理。2、对“由钢结构和混凝土结构混合组成的结构”的计算复核当结构是由钢结构和混凝土结构混合组成的结构时，如体育场馆下部的看台是混凝土结构、上部屋顶是钢网架结构时，传统软件地震计算时只能输入全楼为一种材料的一个阻尼比值，该阻尼比按照混凝土输入地震力计算偏小、按照钢结构输入则地震力计算偏大，常采用按两种材料分别计算再折中的方案，这种这种方法得不出合理的结果。YJK按照抗震规范10.2.8条的“振型阻尼比法”计算不同材料组成的混合结构，可按材料区别输入不同的阻尼比。软件根据各构件的应变能加权平均的方法来计算各阶振型阻尼比，这种情况下，应变能贡献大的构件对该振型的阻尼比贡献较大，反之则较小。传统软件无此功能3、对“需设置杆件间弹性连接、指定约束或支座位移结构”的计算复核对于结构的不同部分之间设置弹性连接时，YJK提供了单点约束、两点约束等方式，可以计算这种弹性连接的状况。比如上连体结构中的连体部分和主塔之间的连接是滑动支座的连接。而传统软件不能处理这种结构。传统软件无此功能4、对“考虑活荷载折减”的计算复核传统软件的活荷载折减仅能按照“考虑楼层的折减系数”的情况，这个只适用于第一类活荷载（宿舍、办公等），而其余11类荷载不适应，且这种折减仅针对柱、墙、基础。对于底层柱来说，按照第一类活荷载的折减系数仅为0.55，但是规范对商场等类型活荷载的折减系数要大得多，对其余类型活荷载都按照第一类活荷载的折减系数折减，常造成折减过多的安全隐患。YJK可设置自定义活荷载工况，对其它类型活荷载按照自定义活荷载工况输入，同时指定它的柱墙、梁、基础的折减系数。软件在构件设计时可自动区分不同类型活荷载产生的效应，并采用不同的折减系数。这样可避免原来软件按照统一的一种活荷载折减系数造成的折减过多的安全隐患。另外YJK软件在计算前处理中增加“活荷折减”菜单，可按单个构件设定不同的值，即可按自然层分别对梁、柱、墙、斜杆的某一杆件设置不同的值。可设置两类折减：第一类是对构件的活荷载效应的折减。另一类是对构件的重力荷载代表值时的活荷折减系数（以及地震活荷组合系数）的设置。以前的重力荷载代表值时的活荷折减系数（以及地震活荷组合系数）为全楼统一值，隐含为0.5。当结构中存在藏书库等折减系数为0.8的活荷载时，YJK新程序可仅对藏书库相关构件设置不同的折减系数。传统软件此功能不完善。5、复杂活荷载工况的不利布置传统软件对活荷载不利布置的处理非常薄弱，它仅能在同一楼层中考虑活荷载分别布置在不同房间的包络计算。YJK可对需要考虑更复杂情况不利布置的活荷载按照自定义活荷载工况输入，软件可对这些自定义的活荷载设置成叠加、包络、叠加+包络、任意组合等多种组合方式。传统软件无此功能6、对“无梁楼盖结构”的计算复核YJK对于无梁楼盖结构给出了圆满的计算设计方案。YJK不像传统软件设置另外的模块设计无梁楼盖，而是在建模、上部计算、楼板施工图中融入无梁楼盖设计，既发挥了已有模块的集成优势，又操作简便。YJK在建模中设置虚梁和柱帽，还可输入加腋楼板；在上部结构计算中可按弹性板计算给出板的配筋，并作柱帽的冲切计算；在结构平面图设计模块进行全楼有限元的内力配筋计算，并按照柱上板带、跨中板带的模式给出版的配筋设计和施工图,该施工图按照国标平法图的规则进行。YJK计算规模大，速度快，配筋结果经济合理，适应了目前无梁楼盖结构规模大、平面布置复杂的各种情况。传统软件此功能不完善7、对“现浇空心板工程”的计算复核现浇空心板是一种新型的楼板结构，相关设计规范已经颁布但是用户找不到合适的计算分析与设计软件。YJK对现浇空心板结构提供了系统解决方案，即在建模的楼板菜单下布置现浇空心板，在上部结构计算中嵌入以楼层为单元的现浇空心板计算，在梁平法施工图中绘制空心板肋梁施工图。YJK对空心板提供两种计算方法：交叉梁法和有限元法。交叉梁法是将空心板转化为工形或T形密肋交叉梁计算，计算时考虑主梁刚度；有限元法是考虑空心的因素按照折算刚度的普通楼板按有限元方法进行计算。无论何种算法，均在计算结果中以肋梁交叉梁的形式输出弯矩、剪力、配筋等。传统软件无此功能8、对“考虑温度荷载工程”的计算复核YJK在通用有限元技术架构上实现的温度荷载计算稳定可靠，可以和国内外知名软件的计算核对。传统软件对墙和板的温度荷载计算不准，结果很难与其它知名软件对得上，对于杆件单元的配筋设计又结果偏大，这是因为，对于温度荷载引起的构件拉力应只参与包含有温度荷载的组合，但是传统软件使这些拉力参与了所有的组合。传统软件此功能不完善9、对“减震隔震工程”的计算复核对于减震工程，抗规12章：当主体结构基本处于弹性工作状态时，可采用线性分析方法做简单估算，YJK提供振型反应谱法计算方法，是目前大部分工程应用中的方法，以前只有Etabs提供这种计算。YJK可对斜撑杆件设置成消能器单元，消能减震结构的阻尼比由主体结构的阻尼比和消能部件附加给结构的有效阻尼比组成，消能器附加给结构的有效阻尼比和有效刚度按抗规12.3.4相关公式计算，本计算方法用于弹性工作状态分析，比非线性和时程计算方法稳定、实用、可靠、简便快速。YJK同时提供时程分析方法计算减震工程。对于隔震工程，抗规12.2.2：一般情况下，宜采用时程分析方法进行计算，隔震计算属于非线性时程分析。YJK提供高效分析计算方法FNA方法（快速非线性分析方法)，该法在Etabs同样提供，适用于少量非线性构件的结构。YJK还可采用振型分解法的上部结构计算，计算结果是考虑了隔震垫阻尼效应的、延长的周期结果的各层地震作用。YJK的时程分析可给出和反应谱分析结果的各层放大系数，从而在反应谱分析中带入时程分析的影响。传统软件无此功能。五、基础设计1、对“筏板桩筏和复杂承台桩基等整体式基础进行有限元计算”的计算复核根据建筑地基基础设计规范GB 50007-2011第84. 14条、第8.4.21条，对目前大部分的基础形式，应采用考虑上部刚度、基础和地基协同作用的有限元计算方式。但是传统软件对复杂基础适应能力很差，划分的单元尺度大、形状不好，不是计算不过去就是结果异常，造成很多用户只能依赖工具箱一类的软件进行简单的计算复核，常常造成不安全或不经济的基础设计结果。YJK采用和上部结构统一的通用有限元计算程序，按1米自动划分单元，适应大规模平面及多种类型基础的混合布置形式，计算速度快、容量不再受限。所以应推广按上部结构、基础与地基土共同作用的有限元计算方法，且考虑上部结构刚度时，考虑的楼层数不超过5层。传统软件此功能不完善2、对“基础沉降”的计算复核由于桩和土的非线性特性，而且要考虑基础之间互相影响，YJK实现了对基础沉降采用多次迭代计算方法的技术突破。其过程为：1）沉降试算-确定初始桩刚度和基床反力系数；2）有限元试算（第一次有限元计算）：用有限元计算得到的桩反力和基底压力计算沉降；用该沉降计算结果重新计算出桩土刚度；3）第二次有限元计算：用求出的桩土刚度代入总刚，再计算一次桩反力和基底压力，根据有限元计算得出的桩反力和基底压力计算沉降4）多次迭代直到有限元位移和沉降值重合传统软件缺乏系统的沉降计算，他先做沉降试算，然后用一次有限元的弹性位移结果来代替沉降，这是不合理的，因为位移计算结果往往远小于实际沉降值，会带来较大的变形验算失真的危险。传统软件无此功能。3、对“基础冲切抗剪计算”的计算复核基础的冲切破坏是不可修复的最严重破坏形式，但传统软件对基础的冲切抗剪计算问题很多：1）内筒冲剪计算时筒底反力按照整个基础的平均值取用，反力冲切力误差太大。2）柱墙对筏板及承台的冲切计算时不能考虑柱墙与桩的实际位置关系，不考虑实际冲垮比的影响。后果是冲切破坏椎体面计算偏大，扣除桩反力或者土反力范围过大，冲切安全系数计算值比实际值大，会造成安全隐患。3）对于带边框柱墙，分别计算柱和墙对筏板的冲切，没有考虑它们的冲切破坏锥体是重合的。YJK对内筒冲切可以考虑上部基础土共同分析，按照弹性地基梁板方法的实际反力计算冲切；考虑墙柱和桩的实际位置关系，准确计算冲切破坏椎体并考虑冲垮比；对于互相连接的柱墙按照合并的组合截面计算，符合实际受力状况。柱墙冲切筏板或者承台的计算给出所有柱墙计算值，不会存在传统软件的大范围遗漏。传统软件此功能不完善4、对“抗浮验算或基础出现部分受拉状况”的计算复核当桩或土出现部分受拉时，应采用考虑桩抗拉抗压刚度不同和土不能受拉情况的非线性迭代计算方法，避免抗浮等计算的不安全结果。传统基础软件缺少水浮力计算设计功能，设计师多采用倒楼盖计算方法，这种计算模型是把柱墙位置作为竖向不动支座来考虑的。对于上部结构刚度及荷载不均匀，且水浮力较大的情况，不应采用倒楼盖模型计算的，否则可能得出不安全的结果。迭代计算的步骤是：1）不能按单工况计算，组合工况叠加或者包络设计，而是按组合工况（比如1.2恒+1.4活-1.2高浮）作用进行实际受力状态计算；2）考虑桩土的拉压刚度不同的非线性特性。即：考虑结构的实际变形，对于处于受压状态的部分，桩（包括锚杆）采用抗压刚度进行计算，考虑土的刚度，而对于处于受压状态的部分，桩（包括锚杆）采用抗拉刚度进行计算，忽略土的刚度；YJK开发提供了基于上述计算模型的分析方法，采用迭代的非线性计算方法来计算含高水、含人防组合。如果地基土或者桩出现了部分受压部分受拉的情况，就应该通过考虑土桩抗拉抗压刚度不同的非线性迭代计算方法进行分析。传统软件无此功能。六、其它方面的计算复核1、对“考虑楼梯”的计算复核传统软件使用折梁斜梁计算梯板和平台板，它的考虑楼梯的计算常出现大量杆件超限、超配筋、位移比超限等异常现象，这是由于它的计算模型或软件缺陷造成的。YJK支持单跑、双跑、三跑、四跑、交叉、双分等楼梯形式，各跑数据按图集11G10