pkpm电算结果分析

1、一一 自振周期的评定自振周期的评定 .1 二二 振型曲线的评定振型曲线的评定 .3 三三 地震力的评定地震力的评定 .3 四四 水平位移的特征水平位移的特征 .5 五五 几个重要的比值几个重要的比值 .6 1 轴压比.6 2 位移比.6 3 周期比.7 4 刚度比.7 5 剪重比.8 6 刚重比.8 7 有效质量比.9 一一 自振周期的评定自振周期的评定 结构基本自振周期的计算方法有三种：能量法，等效质量法，顶点位移法。但是有钢筋混 凝土框架的经验公式值：第一振型 T1=(0.12-0.15)n，第二振型 T2=(1/3-1/5) T1，第三振型 T3=(1/5-1/7) T1。详见高层建筑混

2、凝土结构技术规程4.2.3，调入 PKPM 电算结果： 考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数 振型号周期转角平动系数 (X+Y)扭转系数 10.7854178.631.00 ( 1.00+0.00 )0.00 20.744188.230.97 ( 0.00+0.96 )0.03 30.634099.410.04 ( 0.00+0.04 )0.96 40.2524178.101.00 ( 1.00+0.00 )0.00 50.242187.630.96 ( 0.00+0.96 )0.04 60.206598.560.04 ( 0.00+0.04 )0.96 70.14

3、43176.721.00 ( 0.99+0.00 )0.00 80.140886.101.00 ( 0.99+0.00 )0.05 90.120097.820.05 ( 0.00+0.05 )0.95 100.1022164.570.99 ( 0.92+0.07 )0.01 110.101673.070.94 ( 0.08+0.86 )0.06 120.086296.630.08 ( 0.00+0.08 )0.92 130.084199.010.91 ( 0.02+0.88 )0.09 140.08318.731.00 ( 0.98+0.02 )0.00 150.070996.090.09 (

4、 0.00+0.09 )0.91 有计算的结果知结构的第一振型周期分别为 0.7854， 0.2524， 0.1443， 0.1022， 0.0841 第二振型周期分别为 0.7441， 0.2421， 0.1408， 0.1016， 0.0831 第三振型周期分别为 0.6340， 0.2065， 0.1200， 0.0862， 0.0709 具体分析见如下结果： 计算出的经验值为 0.60.75 0.150.1875 0.10.125，由上分析 知道所算的结果与理论相差并不是很远，所以结构的构件尺寸基本合理。 二二 振型曲线的评定振型曲线的评定 有经验知识知在正常的计算下，对于比较均匀的结

5、构，振型曲线应是比较连续光滑的曲线， 不应有大的凹凸曲折。第一振型无零点；第二振型在(0.7-0.8)H 处有一个零点；第三振型分 别在(0.4-0.5)H 及(0.8-0.9)H 处有两个零点。调入 PKPM 电算结果： 第一振型曲线第二振型曲线第三振型曲线 上面的图片是一层楼中 X 方向第一、第二、第三振型投影仅为电算结果中的一个代表由该 图知各振型曲线基本光滑，与经验基本一致，说明结构的布局，构件的选取以及荷载的输 入基本正确。 三三 地震力的评定地震力的评定 根据目前许多工程的计算结果，截面尺寸、结构布置都比较正常的结构，其底部剪力约在 下述范围内： 7 度，II 类场地土：FEK(0

6、.03-0.06)G 调入 PKPM 的电算结果： * * 各层的质量、质心坐标信息 * * 层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载质量 (m) (m) (t) (t) 5 1 21.792 12.079 16.800 414.2 12.3 4 1 21.672 12.015 13.500 685.1 54.9 3 1 21.672 12.015 10.200 685.1 54.9 2 1 21.672 12.015 6.900 685.1 54.9 1 1 21.680 12.016 3.600 689.8 54.9 活载产生的总质量 (t): 231.930 恒载产生的总

7、质量 (t): 3159.396 结构的总质量 (t): 3391.326 恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载 结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量 活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg)。 有以上结果知：G=3323.499KN。 下面导入地震力的电算结果： 各层 X 方向的作用力(CQC)： - Floor Tower Fx Vx (分塔剪重比) Mx Static Fx (kN) (kN) (kN-m) (kN) 5 1 415.78 415.78( 9.71%) 1372.07 604.23 4 1 610.04 1006.63( 8

8、.62%) 4667.14 664.27 3 1 518.01 1468.43( 7.70%) 9440.64 501.90 2 1 406.30 1799.63( 6.80%) 15255.81 339.52 1 1 292.67 1978.63( 5.83%) 22224.54 178.26 各层 X 方向的作用力(CQC)： - Floor Tower Fx Vx (分塔剪重比) Mx Static Fx (kN) (kN) (kN-m) (kN) 5 1 417.23 417.23( 9.74%) 1376.87 628.85 4 1 623.06 1025.58( 8.78%) 47

9、40.52 699.42 3 1 528.27 1506.37( 7.89%) 9650.32 528.45 2 1 430.29 1853.17( 7.00%) 15657.70 357.48 1 1 292.72 2042.83( 6.02%) 22874.04 187.69 四四 水平位移的特征水平位移的特征 水平位移满足高层规程的要求，是合理设计的必要条件之一，但不是充分条件。即是 说：合理的设计，水平位移应满足限值；但是水平位移限值满足，还不一定是合理的结构， 还要考虑周期，地震力大小等综合条件。 框架结构具有剪切梁的特点，越向上增长越慢，成内收形曲线。在刚度较均匀情况下， 位移曲线

10、应连续光滑，无突然凹凸变化和折点。 内外力平衡 为防止计算过程中的偶然因素，必要时可检查底层的平衡条件： 底层柱、墙在单组 重力荷载下轴力，其和应等于总重量 G。校核时，不应考虑分层加载。 风荷载作用下的底 层墙柱剪力，为全部风力值。注意不要考虑剪力调整和施工过程影响。对地震作用不能校 核平衡条件，因为各振型进行内力组合后，不再等于总地震作用力。 不同工况下的水平位移各不相同 ，以下为电算结果中的所考虑的工况： = 工况 1 = X 方向地震力作用下的楼层最大位移 = 工况 2 = X 双向地震作用下的楼层最大位移 = 工况 3 = X-5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移 = 工况 4

11、= X+5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移 = 工况 5 = Y 方向地震力作用下的楼层最大位移 = 工况 6 = Y 双向地震作用下的楼层最大位移 = 工况 7 = Y-5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移 = 工况 8 = Y+5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移 = 工况 9 = X 方向风荷载作用下的楼层最大位移 = 工况 10 = Y 方向风荷载作用下的楼层最大位移 = 工况 11 = 竖向恒载作用下的楼层最大位移 = 工况 12 = 竖向活载作用下的楼层最大位移 下面导入 PKPK 的电算结果（仅选取工况 7）： = 工况 7 = Y-5% 偶然偏心地震力作用下的楼层

12、最大位移 Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h 5 1 273 17.24 12.83 1.34 3300. 273 1.42 1.06 1.34 1/2319. 4 1 212 15.87 11.81 1.34 3300. 212 2.79 2.09 1.34 1/1181. 3 1 151 13.14 9.77 1.35 3300. 151 3.94 2.95 1.34 1/ 838. 2 1 90 9.25 6.85 1.35 3300. 90 4.69 3.5

13、1 1.34 1/ 703. 1 1 29 4.56 3.35 1.36 3600. 29 4.56 3.35 1.36 1/ 789. 以上结果满足层间位移的经验特征。 五五 几个重要的比值几个重要的比值 1 轴压比轴压比 考虑地震作用组合的框架柱和框支柱的轴压比指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱 全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。主要为控制结构的延性，规范对墙 肢和柱均有相应限值要求，详见抗规 6.3.7 和 6.4.6。规范规定框架结构抗震等级一级轴压 比 0.7，抗震等级二级轴压比为 0.8，抗震等级三级轴压比为 0.9。在电算的结果中最大的轴 压比为 0.76 没有

14、超过 0.9。所以所算结果合理。 2 位移比位移比 (1)位移比:楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。 (2)层间位移比:楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。 其中： 最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。 平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除 2。 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。 最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。 平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除 2。下面导入 PKPM 的电算 结果： 位移比: X 方向 1.05；Y 方向 1.36 = 工况 4 = X+5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最

15、大位移:1.05 = 工况 7 = Y-5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移:1.36 位移角: X 方向 1/ 837；Y 方向 1/ 702。 按建筑抗震设计规范5.5.1，钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角限值 1/550，知所算的 结果满足规范 3 周期比周期比 周期比即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt与平动为主的第一自振周 期（也称第一侧振周期）T1的比值。主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不 利影响，要求见高规4.3.5。结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的 地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A 级高度高层建筑不宜大于该楼

16、 层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.5 倍；B 级高度高层建筑、混合结构高层建 筑及本规程第 10 章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层 平均值的 1.4 倍。结构扭转为主的第一自振周期 Tt 与平动为主的第一自振周期 T1 之比， A 级高度高层建筑不应大于 0.9，B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第 10 章 所指的复杂高层建筑不应大于 0.85。 电算结果结果周期比:0.8654=0.6344/0.7859，满足规范要求。 4 刚度比刚度比 指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值（也称层刚度比） ，主要为控制结构竖向规则性，以

17、免竖向刚度突变，形成薄弱层，详见抗规 3.4.2。电算结果如下： 刚度比:Raty1=1.25; Ratx1=1.25; Raty=1; Ratx=1 1 层 Ratx1= 1.6012 Raty1= 1.4978 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 2 层 Ratx1= 1.4447 Raty1= 1.4191 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 3 层 Ratx1= 1.4908 Raty1= 1.4872 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 4 层 Ratx1= 1.5911 Raty1= 1.5617 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 5 层 Ratx1= 1.2500 Raty1=

18、 1.2500 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 刚度比满足规范要求。 5 剪重比剪重比 剪重比即最小地震剪力系数 ，主要是控制各楼层最小地震剪力，尤其是对于基本周期大 于 3.5S 的结构,以及存在薄弱层的结构,出于对结构安全的考虑,规范增加了对剪重比的要求。 见抗规 5.2.5 条与高规 3.3.13。导入电算结果： 剪重比 X 方向：5.83%; Y 方向：6.02%。 层号Vx 剪重比Vy 剪重比 5 9.71% 9.74% 4 8.62% 8.78% 3 7.70% 7.89% 2 6.80% 7.00% 1 5.83% 6.02% 抗震规范(5.2.5)条要求的 X、Y 向楼层最

19、小剪重比 = 1.60%，知所算结果满足规范要求。 6 刚重比刚重比 结构的侧向刚度与重力荷载设计值之比称为刚重比。主要为控制结构的稳定性，以免结构 产生滑移和倾覆，要求见高规 5.4.4 。 导入点算结果： = 结构整体稳定验算结果 = 层号 X 向刚度 Y 向刚度 层高 上部重量 X 刚重比 Y 刚重比 1 0.586E+06 0.627E+06 3.60 33913. 62.16 66.58 2 0.477E+06 0.542E+06 3.30 26466. 59.48 67.56 3 0.457E+06 0.525E+06 3.30 19066. 79.06 90.80 4 0.438E+06 0.504E+06 3.30 11666. 123.82 142.54 5 0.343E+06 0.403E+06 3.30 4265. 265.69 311.62 该