浅谈KM在小高层住宅中的应用

浅谈PKPM在小高层住宅中的应用摘要：本文根据据《高层建筑筑钢筋混凝土土结构技术规规程》JGJ3--2002（以下简称称《高规》）中中的相关规定定，结合工程程实际对在PKPM中如何实现现短肢剪力墙墙的输入及其其计算结果进进行分析。关键词：PKKPMSAATWE短肢剪力墙小高层1、前言目前，对于于12～16层的小高层层建筑，采用用既可以保证证结构的刚度度、位移，又又可以使室内内空间方正合合理的短肢剪剪力墙结构得得以普遍应用用。短肢剪力力墙的受力、变变形特征，类类似以框剪结结构，它比框框架结构的刚刚度分配、内内力分配更合合理，结构的的变形协调导导致的竖向位位移差别也比比框剪结构小小，传给基础础的荷载更均均匀、合理。它它的结构布置置方式灵活，墙墙肢可长可短短，由于这种种结构体系、结结构布置不太太规则，构件件形式较多，因因此一般均采采用空间有限限元分析软件件SATWE计算。本文根据《高高层建筑钢筋筋混凝土结构构技术规程》JGJ3--2002（以下简称称《高规》）中中的相关规定定，结合工程程实际对在PKPM中如何实现现短肢剪力墙墙的输入及其其计算结果进进行分析。2、短肢剪力墙墙的布置根据《高规规》条要求短短肢剪力墙布布置应遵循以以下原则：（1）、将一般般剪力墙布置置在建筑四角角处，短肢剪剪力墙应双向向均匀对称布布置，尽量避避免单向有墙墙的布置形式式。（2）、短肢剪剪力墙的数量量应适中，布布置不宜太密密，应满足结结构所需的竖竖向承载力及及抗侧力要求求。（3）、短肢剪剪力墙平面布布置应尽量对对齐，竖向布布置应上下连连续，避免刚刚度突变。3、在PKPMM中应注意的的问题（以PKPM版本为2004年11月版为例）（1）、剪力墙墙在PMCAD中的输入一一般来说，我我们建议：若若剪力墙洞口口比较大，即即洞口形成的的高跨比不小小于5时，洞口之之间部分以弯弯曲变形为主主，则应在洞洞口两端各增增加节点按连连梁方式输入入；若剪力墙墙洞口不大，即即洞口形成的的高跨比小于于5时，洞口之之间部分以剪剪切变形为主主，则应按剪剪力墙开洞方方式输入。（2）、《高规规》将短肢剪剪力墙定义为为墙肢高度与与厚度之比为为5～8的剪力墙，同同时，《高规规》条规定不不宜采用墙肢肢高度与厚度度之比小于5的剪力墙；；对墙肢高度度与厚度之比比不大于3的墙，应按按柱的要求进进行设计。因因此，在PMCAD中，我们应应尽量避免采采用墙肢高厚厚比在3～5之间的剪力力墙，当采用用墙肢高厚比比不大于3的剪力墙时时，则应按柱柱的形式输入入。（3）、在SATWE前处理中，对对于“结构体系”是应设定为“短肢剪力墙墙结构”还是设定为“剪力墙结构”，一般应需需要进行一遍遍计算后查看看SATWE后处理中的“框架柱倾覆覆弯矩及0.2Q0调整系数”（WV02QQ.OUT）中的短肢肢墙部分承担担的地震倾覆覆力矩。若其其不大于结构构总底部地震震倾覆力矩的的50%，则应将“结构体系”设定为“短肢剪力墙墙结构”，这也是判判定短肢剪力力墙结构的上上限。超过此此上限说明短短肢剪力墙占占的比例太大大，这种结构构是不允许的的，应减少短短肢墙数量。若若短肢墙部分分承担的地震震倾覆力矩占占结构总底部部地震倾覆力力矩的比例很很小（笔者认认为小于15％），则应应将“结构体系”设定为“剪力墙结构”，结构中不不用区分短肢肢剪力墙还是是一般剪力墙墙，一律按剪剪力墙处理。将“结构体系”设置为“短肢剪力墙墙结构”后，程序自自动将其中的的短肢剪力墙墙，即墙肢高高度和宽度之之比不大于8的剪力墙的的抗震等级提提高一级，用用提高后的抗抗震等级进行行短肢剪力墙墙墙肢的轴压压比控制和剪剪力设计值放放大。（4）、SATWE中对短肢剪剪力墙的判断断是单肢认定定，它对于有有长肢翼缘的的T形、L形等剪力墙墙的短肢部分分仍认为是短短肢剪力墙，这这是不对的，因因此我们应在在SATWE前处理的“特殊构件补补充定义”中将这种假假短肢剪力墙墙的抗震等级级单独定义。但但即使这样，在在计算短肢剪剪力墙承担的的地震倾覆力力矩中仍然包包括了这些假假短肢墙的弯弯矩。4、工程实例劳伦斯小高高层住宅工程程总建筑面积积8000mm2，地上12层，地下1层，房屋总总高度35.4m。本工程建建筑结构的安安全等级为二二级，抗震设设防类别为丙丙类，结构抗抗震等级为三三级，抗震设设防烈度为7度，设计基基本地震加速速度为0.10g，设计地震震分组为第一一组，场地土土类别为Ⅱ类，地面粗粗糙度类别为为B类，基本风风压值取0.40KKN/m2。下图为本本工程的剪力力墙结构布置置图。5、计算结果分分析（1）、剪重比比的控制控制剪重比比，是要求结结构承担足够够的地震作用用，设计时不不能小于规范范的要求。剪剪重比是反映映地震作用大大小的重要指指标，它可以以由“有效质量系系数”来控制，当“有效质量系系数”大于90%时，可以认认为地震作用用满足规范要要求，此时，再再考察结构的的剪重比是否否合适，否则则应修改结构构布置、增加加结构刚度，使使计算的剪重重比能自然满满足规范要求求。有效质量量系数与振型型个数有关，如如果有效质量量系数不满足足90%，则可以通通过增加振型型数来满足。本工程平平面及竖向均均比较规则，在SATWE中设计时选取了15个振型进行计算，在WZQ.OUT结果文件中查看X、Y向有效质量系数及楼层最小剪重比如下：X方向的有效效质量系数:92..71%Y方向的有效效质量系数:90..59%X向楼层最小剪剪重比：1.888%Y向楼层最小剪剪重比：2.244%两个方向有有效质量系数数均超过90%，说明计算算振型数够了了。两个方向向的楼层最小小剪重比均满满足《抗震规规范》第条要要求的楼层最最小剪重比1.60%。（2）、周期比比的控制验算周期比比的目的，主主要是为了控控制结构在罕罕遇大震下的的扭转效应。如如同位移比的的控制一样，周周期比侧重控控制的是侧向向刚度与扭转转刚度之间的的一种相对关关系，而非其其绝对大小，它它的目的是使使抗侧力构件件的平面布置置更有效、更更合理，使结结构不致于出出现过大（相相对于侧移）的的扭转效应。所所以一旦出现现周期比不满满足要求的情情况，一般只只能通过调整整平面布置来来改善这一状状况，这种改改变一般是整整体性的，局局部的小调整整往往收效甚甚微。一句话话，周期比控控制不是在要要求结构足够够结实，而是是在要求结构构承载布局的的合理性。本工程WZZQ.OUTT文件中自振振周期结果如如下：振型号周期期转角平动系数(X+YY)扭转系数11.170080.0030.995(00.95+00.00))0.05520.9766690..021..00(0.00++1.00)0.00030.78556179..880..10(0.06++0.04)0.99040.328880.0010.998(00.97+00.00))0.02250.2433190..011..00(0.00++1.00)0.00060.1988389..910..11(0.04++0.07)0.88970.164490.0050.966(0..96+0..00)0.0480.1344790..101..00(0.00++1.00)0.00090.133391799.7500.71((0.688+0.022)0..29100.122770..370..55(0.53++0.01)0.445110.111800..070..61(0.58++0.03)0.339120.10081900.0311.00((0.022+0.988)0..00130.099440..180..65(0.59++0.06)0.335140.09927899.9800.29((0.033+0.277)0..71150.088510..110..47(0.46++0.01)0.553当平动系数大于于0.5时，该振型型为以平动为为主的振型。反反之，当扭转转系数大于0.5时，该振型型为以转动为为主的振型。从上面结果中可可以查得，结结构以扭转为为主的第一自自振周期T3＝0.78556s，以平动为为主的第一自自振周期T1＝1.17008s，T3/T1＝0.671＜0.9，满足《高高规》第条的的规定。（3）、位移比比的控制位移比的大大小反映了结结构的扭转效效应。计算位位移比时，如如果楼层中产产生“弹性节点”，应选择“强制刚性楼楼板假定”。在SATWWE后处理中查查看本工程结结构位移文件件WDISPP.OUT，结果如下下：a）、最大值层层间位移角X方向最大值层层间位移角:1/22161.Y方向最大值层层间位移角:1/22495.满足《高规》条条最大值层间间位移角≤1/10000的规定。b）、最大位移移与层平均位位移的比值、最最大层间位移移与平均层间间位移的比值值X方向最大位移移与层平均位位移的比值:1.112X方向最大层间间位移与平均均层间位移的的比值：1.188Y方向最大位移移与层平均位位移的比值:1.006Y方向最大层间间位移与平均均层间位移的的比值：1.188满足《高规》条条最大位移层层间位移和与与层平均值的的比值A级高度高层层建筑不宜大大于1.2，不应大于1.5的规定。（4）、刚度比比的控制按《高规》条条规定，抗震震设计的一般般剪力墙承受受的第一振型型底部地震倾倾覆力矩不宜宜小于结构总总底部地震倾倾覆力矩的50%。本工程底部部短肢墙地震震倾覆弯矩百百分比如下：：短肢墙倾覆弯弯矩墙倾覆弯矩短肢墙倾覆覆弯矩百分比比3层X向地震震:246633.7362855.8400.44%3层Y向地震震:200095.4555785..226..48%2层X向地震震:272257.6413477.7399.73%2层Y向地震震:223330.8629888.2266.17%1层X向地震震:297733.9509499.3366.85%1层Y向地震震:259940.5707922.5266.82%很明显，本本工程短肢墙墙倾覆承受的的底部地震倾倾覆弯矩均小小于总底部地地震倾覆弯矩矩的50%。6、总结本文主要以以剪力墙结构构中的落地短短肢剪力墙为为例，介绍了了在SATWE软件中应注注意的问题以以及对设计结结果进行分析析。另外针对对下部为转换换层上部短肢肢剪力墙结构构，则要求其其加强区应按按框支剪力墙墙结构的要求求设计。非加加强区没有特特殊要求也可可以按复杂高高层设计，有有特殊要求，可可以按短肢剪剪力墙结构设设计加强。结结构的位移控控制、转换层层强制薄弱层层、转换梁、框框支柱、配筋筋构造等等，均均应按“复杂高层结结构”控制、设计计。对于PKPM中的TAT软件，它采采用的是三维维空间模型，对对剪力墙采用用薄壁柱的原原理计算，对对梁柱采用空空间杆系原理理计算，当连连梁跨高比大大于4时，采用这这种模型计算算误差很小，但但实际工程往往往并非如此此，因此短肢肢剪力墙一般般采用SATWE计算。综上所述，对对于一个结构构设计者来说说，首先应对对其设计计算算的软件功能能有切实的了了解，其次应应选取符合结结构实际