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文档简介

1、利用PKPM进行多层框架结构设计的主要步骤1执行PMCAD主菜单:输入结构的整体模型1.1建筑模型与荷载输入1. 结构标准层“轴线输入”(1)结构图中尺寸是指中心线尺寸,而非建筑平面图中的外轮廓尺寸(2)根据上一层建筑平面的布置,在本层结构平面图中适当增设次梁(3)只有楼层板、梁、柱等构件布置完全一样(位置、截面、材料),并且层高相同时,才能归并为一个结构标准层2. “网格生成”一一轴线命名3. “楼层定义”:选择各标准层进行梁、柱构件布置(1)估算(主、次)梁、板、柱等构件截面尺寸)1)梁:框架主梁的经济跨度是 6-9米,次梁跨度一般为4-6米。抗震规范第6.3.6 条规定:b200;主梁:

2、h = (1/8 1/12) I , b= (1/3 1/2)h ,通次梁:h = (1/12 1/16)I , b = (1/3 1/2)h2)柱: 抗震规范第 6.3.1条规定:矩形柱 be、hc 300,圆形柱d 350; 控 制柱的轴压比NcfcwnS柱的轴压比限值,抗震等级为一到四级时,分别为0.71.0柱轴力放大系数,考虑柱受弯曲影响,=1.21.4w楼面竖向荷载单位面积的折算值,w = 1315kN/m 2n 柱计算截面以上的楼层数S柱的负荷面积3)板:单向板跨度位于 1.7-2.5米,一般不宜超过 2.5米;双向板跨度不宜超过 4米。单向板:h = l /40l /45 (单向

3、板)且h 60mm ;h = l /50l /45 (双向板) 且 h80mm(2)选择各标准层进行梁、柱构件布置1)构件布置,柱只能布置在节点上,主梁只能布置在轴线上。2)偏心,主要考虑外轮廓平齐。3)本层修改,删除不需要的梁、柱等。4)本层信息,给出本标准层板厚、材料等级、层高。5)截面显示,查看本标准层梁、柱构件的布置及截面尺寸、偏心是否正确。6) 换标准层,进行下一标准层的构件布置,尽量用复制网格,以保证上下层节点对齐。4. “荷载输入”: 定义梁间荷载;各层楼、屋面恒荷载;各层楼面、屋面活荷载;(1)梁间荷载:输入各标准层梁间恒荷载(梁间活荷载为0)。将各梁上部墙体及窗户的自重产生的

4、恒荷载换算成线荷载加在梁上(注意计算时不用包括梁自重)(2)“梁间荷载” 对梁承受的非板传来的荷载(如填充墙等)进行输入,注意,对梁承 受填充墙荷载的需考虑窗洞。楼梯间全房间开洞的须根据实际情况计算梯段传至楼 层梯梁的均布恒(活)载、梯段及休息平台经平台梯梁(、梯柱)传至下层框架梁 的集中恒(活)载(3)“节点荷载” 梯段及休息平台经平台梯梁(、梯柱)传至框架柱的集中恒(活)载(4)程序能对梁的自重、板的导荷进行自动计算,这些荷载都不能在此处重复计算,荷 载的输入是指程序不能计算和导算的外加荷载, 一定要根据实际情况进行计算输入, 不得多输,更不能漏掉荷载。切记,楼梯间的荷载往往容易漏掉!(5

5、)楼面恒、活荷载输入通过建立荷载标准层的方法输入。荷载标准层,是指上下相邻 且荷载布置完全相同的层。(6)此处定义的荷载是指楼、屋面统一的恒、活荷载,个别房间荷载不同的留在PM 主菜单 3 局部修改(7)注意:选项“是否计算活荷载”应选上。 “是否计算板自重”不用选上。在输入的楼 面恒荷载应包括板自重。5. “设计参数”:输入总信息、地震信息、风荷载等信息,后面计算菜单里面有更详细的 选项。地震信息:振型个数取 23 ;周期折减系数取 0.6-0.76. “楼层组装”: 根据建筑方案,将各结构标准层和荷载标准层进行组装,形成结构整体模型(1) 楼层的组装就遵循自下而上的原则。注意首层结构层高与

6、建筑层高的不同,首层结 构层高是指基础顶面到楼板顶面的距离。(2) 楼层组装完成后整个结构的层数必然等于几何层数;要注意结构标准层与荷载层要 正确组装,荷载标准层与结构标准层之间没有必然的联系。1.2 结构楼面布置信息:布置次梁、楼板等特殊构件1. 楼板开洞:对楼梯间的位置按实际应开洞,但实际 PKPM 计算一般是通过修改板厚的 方式实现。2. 此处次梁是指未在主菜单 1 布置过的次梁,对于已将其当作主梁在主菜单 1 布置过的 梁,不得重复布置 (注意在第一个菜单里面我们已经通过次梁当主梁输入的方式处理了, 此处一般不用再输入)3. 对楼梯间需开洞的地方,通过 “修改板厚” 实现,一般将相应位

7、置板厚改为 0.004. 对有悬挑板的梁上布置悬挑板, “设悬挑板5. 对于卫间等部位可通过 “修改板厚” 实现地面的下沉。6. 第 1 层布置好后,下一层的布置尽量利用 “拷贝前层” 避免重复工作,拷贝前层时可 根据实际情况需要, 决定是否拷贝前层的楼板开洞、修改板厚、设悬挑板、次梁布置等 信息。1.3 楼面荷载传导计算1. “楼面荷载”、 “楼面活载” 对个别房间进行楼面荷载修改,如:板厚有变化的房间的 楼面恒载、厕所的楼面恒载及门厅、走道、楼梯间的楼面活荷载等。1.4 平面荷载显示校核1. 显示各层输入的楼面荷载、梁间荷载、节点荷载,以供校核2. 如要保留各荷载文件,必须为每个文件另取文

8、件名, “指定图名”3. 荷载文件格式为*.T,可用主菜单9“图形编辑、打印及转换”打开文件,或转换为DWG 文件用 CAD 打开。2 执行 SATWE 主菜单:进行结构及构件内力计算2.1 接 PM 生成 SATWE 数据1. 分析与设计参数补充定义(必须执行)( 1) 总信息:1)水平力与整体坐标夹角,一般取 0。震规 5.1.1 条的第 2 款规定“有斜交抗侧力构 件的结构,当相交角度大于 15 度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。当结 构分析所得的 WZQ.OUT 文件”地震作用最大的方向“大于 15 度时,应将其角度输入从新 计算。2)混凝土容重为25.0kN/m3。但考

9、虑结构构件表面抹灰重量建议取 28.0kN/m 3;钢筋容 重取 78kN/m 3。;3)裙房层数、转换层所在层号、地下室层数根据实际填写,没有的时候均为0。4)墙元细分最大控制长度:隐含值为2.0,对于一般工程取 2.0;对框支剪力墙取 1.5。5)对所有楼层采用刚性楼板假定:若采用此假定,设计时必须采用必要措施保证楼板 平面内的整体刚度。6)墙元侧向节点信息:剪力墙少时取出口;剪力墙多时取内部;出口的精度高于内部, 但非常耗时,一般取内部节点即可。7)结构材料信息:钢筋混凝土结构;结构体系:框架结构;8)恒、活荷载计算信息: 一次加载;模拟施工加载 1;模拟施工加载 2。9)风荷载计算信息

10、:计算风荷载;地震作用计算信息:计算水平地震力。(2) 风荷载信息:1)地震粗糙程度:根据工程资料选择。2)修正后的基本风压:查荷载规范3) 结构基本周期:初步估算,框架结构Ti=(0.080.10) n,结构内力计算完后,将 第一周期的数值重新输入这个地步进行计算。4) 体形分段数:建筑立面体形无变化取1。第一段最高层号 6,体形系数 1.3。( 3 ) 地震信息:1)结构规则性信息:规则;不用考虑耦联2)一般的单向水平地震作用情况:多层应考虑偶然信心,多层规则结构可不考虑。高 层应同时考虑耦联效应和偶然偏心, 震规 规定, 计算双向水平地震应同时考虑扭转耦联, 此时可不考虑偶然偏心。3)设

11、计地震分组、地震烈度、场地类别、框架抗震等级、剪力墙抗震等级根据原始资 料查表求得。4) 计算振型个数:耦联时不小于 9,且w 3倍层数;非耦联时不小于 3,且w层数。可以 通过查看 WZQ.OUT 文件中“各方向的有效质量系数“是否达到了 90%以上,判断所取的 振型数是否足够。5)活载质量折减系数: 0.5;该参数为计算重力荷载代表值时的活荷载组合值系数, 抗规中规定,对于一般的民用建筑楼面等效顽活荷载取为0.5。6)周期折减系数:是为了充分考虑非陌生填充砖墙刚度对计算周期的影响。高规规定周期折减系数, 当非填充墙为实心砖墙时, 框架取为 0.60.7;框架-剪力墙结构为 0.70.8 地

12、,剪力墙取为0.91.0。当结构的第一周期 w Tg,不需要进行周期折减,因此此时地震 影响系数有程序自动取结构自振周期与特征周期的较大值进行计算。7) 结构的阻尼比:混凝土结构与砌体结构一般取5%。8)特征周期:根据原始资料查询9) 多遇地震影响系数最大值:地质报告中有,一般为0.08;罕遇地震影响系数最大值 一般为 0.50.( 4 ) 活载信息:1) 柱、墙设计时活荷载折减系数:选择后,程序自动根据荷规4.1.2条2款进行折 减。2)传给基础的活荷载:进行结构设计时,应对其承受的活荷载进行折减,选择后,由 程序自动根据上条进行折减。3)梁活荷载的不利布置:输入全部楼层,则表示所有楼层都考

13、虑活荷载的不利布置。 多层一般取全部楼层。(5) 调整信息:1)梁端负弯矩调幅系数:在竖向荷载作用下,考虑到塑性内力重分布,对梁端负弯矩 进行调整,并相应增加跨中正弯矩。 高规 40 页 5.2.3 条规定,装配整体式框架梁梁端负 弯矩取 0.70.8 ;现浇框架梁梁端负弯矩取 0.80.9,一般取为 0.85 即可。2)梁设计弯矩放大系数: 增大系数可提高安全储备, 一般可取 1.11.3 之间, 如果已经 考虑了活荷载的不利布置,宜取 1.0.3)梁据矩折减系数:对于现浇楼板,当采用刚性假定时,可以考虑楼板对梁的抗扭作 用而对梁的扭矩进行折减,折减系数一般取 0.41.0 之间。4)剪力墙

14、加强区起算层:取 15)连梁刚度折减系数:多高层中允许连梁开裂,开裂后连梁刚度有所降低,程序中通 过连梁刚度的折减系数来反映开裂后的连梁刚度, 为避免连梁开裂过大, 此系数不宜超小 (不 宜小于 0.50) ,一般工程取 0.7。6)中梁刚度放大系数: 2.0,高规规定“现浇楼面中梁的刚度考虑翼缘的作用予以 增大,现浇楼板取 1.32.0,通常边跨取 1.5,中框架取 2.0。而对其它楼板(弹性楼板、装 配式楼板)梁的刚度不应放大。7)调整框支柱相连的梁内力:一般不调整8)按抗震规范( 5.2.5 )调整各楼层地震内力:一般选是9)九度框架及一级框架结构梁柱钢筋超配系数:1.1510)指定薄弱

15、层:若无时直接选 1,程序会自动计算,如果判断该导为薄弱层,自动乘 上 1.15 的放大系数。11)全楼地震作用放大系数:经验取值为1.01.5 之间,一般取 1.012)0.2Q0 调整起始层号及终止层号:只对框剪结构中的框架、柱起作用。若不调整, 这两个数均为 0。13)顶塔楼地震作用放大起算层: 按突出屋面部分最低层号填写, 无顶塔楼时取 0。抗 规规定采用底部剪力法,对于顶部突出的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用,宜乘以增 大系数 3.此增大系数不再往下传递,14)顶塔楼地震作用增大系数:当振型为9-15时,宜做 1.0;计算振型为 3 时,取 1.5.( 6) 设计信息1)考虑P-效

16、应:一般不用考虑,当结构在地震作用下的重力附加弯矩大于初始弯矩 的 10% ,应计入。2)梁柱重叠部分简化为刚域:一般不选择此项,为了安全其见。3)按高规或者高钢规进行构件设计:点取此项,程序按高规进行荷载效应组合计算, 否则按多层结构进行荷载组合计算,按普通钢结构规范乾构件设计计算。4)钢柱是否按有侧移进行计算:钢柱需考虑,混凝土柱按混凝土规范考虑,一般不用 考虑。5)结构重要性系数: 1.06)梁、柱的混凝土保护层厚度:根据实际工程进行确定7) 钢构件截面净毛截面面积比:0.858)柱配筋计算原则:一般建议用户按单向偏压计算。如果按双向偏压计算可能会错, 但如果在特殊构件里面定义了角柱的话

17、,会自动对角柱按双向偏压计算。(7)配筋信息:一般不用调整(8)荷载组合:一般不用调整,但具体要看一下。2. 特殊构件补充定义: 无的特殊构件可跳过。(1)特殊柱:特殊柱T角柱T点击所处角部分的柱子,显示为亮紫色。(2)特殊梁:特殊梁t两端铰接(为保守其见,次梁两端采用两端铰接的形式)7点击 次梁的两端t铰接端显示为红色小圆点。3. 温度荷载定义和弹性支座 /支座位移定义: 在 SATWE 中除了可以计算常规的荷地作用 还可以考虑温度变化、弹性支座、支座位移的影响。可以通过最不利温差、 收缩当量温 差或基础支座沉降值来计算结构的温度、 收缩或者地基不均匀沉降产生的效应得到宣结 果数据。一般工程

18、不需要考虑非荷载作用。4. 特殊风荷载定义: 在“分析与设计参数补充定义”中“风荷载信息”填入的信息可以自 动风荷载是对结构整体进行风荷载计算。 对特殊的局部风荷载在 “特殊风荷载定义” 针 对每根梁每个节点定义附加的风荷载。5. 多塔结构补充定义: 对于非多塔结构,可跳过此菜单。直接执行 生成 SATWE 数据文 件菜单,程序隐含规定该工程为非多塔结构。6. 生成 SATWE 数据文件: 必须执行。并进行数据检查。2.2 结构内力,配筋计算: SATWE 计算控制参数1. 层刚度比计算(1) 剪切刚度:抗规 6.1.14 条文说明中要求用“剪切刚度”来计算剪切刚度。按规范 要求,剪切刚度主要

19、用于限制一层转换部分的刚度比和当地下室顶板作为上部结构 嵌固端时,宜采用剪切刚度。一般来说,剪切刚度比较严格一些,适用于多层(砌 体、砖混底框) ,不带转换层的剪力墙结构也宜选用此项。(2) 剪弯刚度:对带高位转换层的结构应采用“剪弯刚度”计算一次;另外对于有支撑 的结构,宜采用“剪弯刚度”来计算。对于不带转换层的框架剪力墙结构也宜 采用“剪弯刚度”计算。(3)地震剪力与地震层间位移的比:对绝大多数工程都适用。但是有薄弱层或者转换层 时,用户需另外指定薄弱层。2. 地震作用分析方法:(1) 侧刚分析方法:是一种简化计算方法,只适用于采用楼板平面内无限刚假定的普通 建筑和采用楼板分块平面内无限刚

20、性假定的多塔建筑。优点是分析效率高,计算速 度快,对于定义较大范围的弹性楼板、有较多不与楼板相连的构件的构件或者有较 多错层构件的结构, “侧刚分析方法”不适用,而应采用“总刚分析方法” 。(2) 总刚分析方法:精度高,适用范围广,可以准确分析结构中每层每根构件的空间反 应,通过分析计算结果,可以发现结构突变位置、连接薄弱的构件以及数据输入有 误的地方等,但计算量大。3. 位移输出方式:(1)简化输出:在 WDISP OUT中输入各工况结构的楼层最大位移值,不输出各节点的 位移信息。按“总刚”进行结构的振动分析后,在 WZQ.OUT 文件中仅输出周期、 地震力,不输出振型信息。(2)详细输出:

21、在“总刚”分析基础上,其上所有内容均输出。2.3 PM次梁内力与配筋计算:前面是次梁按主梁输入,所以此菜单跳过2.4分析结果图形和文本显示1. 各层配筋构件编号简图:2. 混凝土构件配筋及钢构件验算简图:2.0 _ 2.0(0.80)/ (. 0/n卜P0卜G1,6-0,07 Gl0,0第 1 imwmww(施:)IS= 3600(m)梁碱=129 曲姿=52 支鞍=0酬土勰等圾:執25 8Cc = 25斡詔5伯色辭为删加麴中的鳩)(i)对于柱:如上图所示 (0.80)表示柱子的轴压比,要满足柱子的轴压比限制。实际工程中因施工所需的批量性,可把配筋差不多的几根构件同一个编号并配筋相同, 配筋时

22、取其中的最大的配筋值,施工时按一个构件施工。 2.0:表示柱单根角筋的面积, 可取1根直径为18mm的二级钢筋,面积为2.54cm22.0 cm2o7:表示柱单面配筋面积(包括角筋) ,可取柱的一面为 4根直径为18mm的二级钢 筋,面积为10.18cm 7cm。G1.6-0 : 1.6表示一个间距范围内加密区的箍筋面积;可取四肢箍(8100 )面积为2.01 cm21.6 cm2; 0:表示一个间距范围内非加密区的箍筋面积。按构造配筋 8200。实际配筋图如下图所示:(2) 对于梁:CO.8C0匚2 0厂亠GQ.5-O.5I130 11nn2.0/卜厂r宀CLG1.6 0,06 _ 9 _ 67 G16 - 0第1层就士解册及翩件应力比齟(戦:C融)本忌:忌高二3600(b)魁数二129 ftSI = 52支毎数=0G0.5-0.5 : 0.5,一个间距内梁加密区箍筋面积;0.5 (后)表示一个间距内梁非

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