常见对比问题分析
北京盈建科软件有限责任公司
2014年7月 北京
目 录
第一节 不计算地震作用时柱轴压比与PKPM对不上 ................................................. 错误!未定义书签。
1.1 全楼模型 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2 用户问题 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
1.3 参数设计(用户) ............................................................................. 错误!未定义书签。
1.4 轴压比显示 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
1.5 构件信息对比 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
1.6 结论 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二节 次梁底部钢筋比PKPM小很多 ......................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 用户问题 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
2.2 计算结果对比 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
2.3 差别原因分析对比 ............................................................................. 错误!未定义书签。
2.4 《高规》的相关条文 ......................................................................... 错误!未定义书签。
2.5 结论 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
第三节 带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩计算 ............................................... 错误!未定义书签。
3.1 用户问题 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
3.2 计算结果对比分析 ............................................................................. 错误!未定义书签。
3.3 结论 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
第四节 弹性板计算考虑梁向下相对偏移对结果的影响 ............................................... 错误!未定义书签。
4.1 用户问题 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
4.2 计算结果对比 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
4.3 差别原因分析 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
4.4 和国外软件对比分析 ......................................................................... 错误!未定义书签。
4.5 结论 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
7.3 SATWE在刚心计算中存在的问题 ................................................... 错误!未定义书签。
7.4 模型简化的进一步对比分析.............................................................. 错误!未定义书签。
7.5 结论 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
第八节 剪力墙考虑平面外轴压配筋造成的与SATWE差异 ......................................... 错误!未定义书签。
8.1 例一:19368 ....................................................................................... 错误!未定义书签。
8.2 例二:19377 ....................................................................................... 错误!未定义书签。
第九节 框架梁由多段组成时梁下配筋有时比PKPM大 ............................................. 错误!未定义书签。
9.1 用户问题 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
9.2 计算结果对比 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
9.3 差别原因分析对比 ............................................................................. 错误!未定义书签。
9.4 对《高规》5.2.3.4条的不同处理 ...................................................... 错误!未定义书签。
9.5 结论 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
第十节 为何梁配筋PKPM为1000而YJK不超限 ..................................................... 错误!未定义书签。
10.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
10.2 差别原因分析 ................................................................................... 错误!未定义书签。
10.3 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第十一节 误判梁受拉导致梁配筋增大 ........................................................................... 错误!未定义书签。
11.1 用户问题 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
11.2 计算结果对比 .................................................................................... 错误!未定义书签。
11.3 差别原因分析对比 ............................................................................ 错误!未定义书签。
11.4 结论 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
第十二节 有地下室时的SATWE质量参与系数99% .................................................. 错误!未定义书签。
12.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
12.2 SATWE增加计算振型个数到38个时基底剪力仍明显增加 ....... 错误!未定义书签。
12.3 使用MIDAS软件进行对比 ............................................................. 错误!未定义书签。
12.4 质量参与系数差异分析 .................................................................... 错误!未定义书签。
第十三节 有斜杆时的楼层抗剪承载力计算对比 ........................................................... 错误!未定义书签。
13.1 案例一、合肥工业大学建筑设计院 项目 ...................................... 错误!未定义书签。
13.2 案例二、中建上海建筑设计院项目 ................................................ 错误!未定义书签。
第十四节 柱双偏压配筋计算差异问题 ........................................................................... 错误!未定义书签。
14.1 例1:17512 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
14.2 例2:17822 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
第十五节 无梁楼盖两种计算模式结果对比 ................................................................... 错误!未定义书签。
15.1 将梁改为虚梁 ................................................................................... 错误!未定义书签。
15.2 该工程控制内力仍为恒载和活荷载 ................................................ 错误!未定义书签。
15.3 将上部结构弹性板单元设置为0.5米 ............................................. 错误!未定义书签。
15.4 无梁楼盖计算相关设置 .................................................................... 错误!未定义书签。
15.5 上部结构为3层模型而平面楼板计算取1层模型 ........................ 错误!未定义书签。
15.6 将上部结构改为1层后二者计算相同 ............................................ 错误!未定义书签。
第十六节 梁中多余节点对计算结果的影响之一 ........................................................... 错误!未定义书签。
16.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
16.2 计算结果对比 ................................................................................... 错误!未定义书签。
16.3 差别原因分析 ................................................................................... 错误!未定义书签。
16.4 参数导荷边被打断时荷载类型简化为均布的应用 ........................ 错误!未定义书签。
16.5 将梁中的多余结点删除 .................................................................... 错误!未定义书签。
16.6 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第十七节 梁中多余节点对计算结果的影响之二 ........................................................... 错误!未定义书签。
17.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
17.2 原因分析 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
17.3 清除梁中多余节点后的计算效果 .................................................... 错误!未定义书签。
17.4 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第十八节 空间结构应用常见问题 ................................................................................... 错误!未定义书签。
18.1 没有设置支座 ................................................................................... 错误!未定义书签。
18.2 斜杆铰接造成局部震动 .................................................................... 错误!未定义书签。
18.3 施工次序错误造成计算不下去 ........................................................ 错误!未定义书签。
18.4 约束设置不当造成机构 .................................................................... 错误!未定义书签。
18.5 桁架之间缺乏纵向联系 .................................................................... 错误!未定义书签。
18.6 空间结构支座和下面楼层位置偏差 ................................................ 错误!未定义书签。
18.7 单点约束和两点约束的使用 ............................................................ 错误!未定义书签。
18.8 软件没有自动计算空间模型楼层的风荷载 .................................... 错误!未定义书签。
18.9 空间层屋顶没有楼板........................................................................ 错误!未定义书签。
第十九节 抗倾覆力矩计算差异 ....................................................................................... 错误!未定义书签。
19.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
19.2 相关计算公式 ................................................................................... 错误!未定义书签。
19.3 计算差异分析 ................................................................................... 错误!未定义书签。
19.4 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二十节 YJK自动合并施工次序后的计算差异 .......................................................... 错误!未定义书签。
20.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
20.2 楼层施工次序不同............................................................................ 错误!未定义书签。
21.3 直接对无梁上柱工程合并施工次序可得到同样的减少柱配筋的效果 错误!未定义书
签。
21.4 将较大的非主体结构恒荷载当做自定义恒载输入 ........................ 错误!未定义书签。
21.5 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二十二节 SATWE柱轴压比有时偏小的原因分析 ...................................................... 错误!未定义书签。
22.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
22.2 用户邮件答复 ................................................................................... 错误!未定义书签。
22.3 柱内力差别分析 ............................................................................... 错误!未定义书签。
22.4 地震组合下活荷载不应再考虑按楼层折减 .................................... 错误!未定义书签。
22.5 对剪力墙的轴压比有时SATWE结果偏小 .................................... 错误!未定义书签。
22.6 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二十三节 多塔结构计算阵型个数不够造成的配筋异常 ........................................... 错误!未定义书签。
23.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
23.2 多塔结构计算振型个数不够是计算异常的原因 ............................ 错误!未定义书签。
23.3 计算足够的振型个数后结果正常 .................................................... 错误!未定义书签。
23.4 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二十四节 如何忽略空间影响按平面框架计算 ........................................................... 错误!未定义书签。
24.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
24.2 空间结构计算和PK的框架结构计算对比..................................... 错误!未定义书签。
24.3 仿平面框架计算 ............................................................................... 错误!未定义书签。
24.4 对柱下独立基础0应力区的影响 .................................................... 错误!未定义书签。
24.5 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二十五节 关于现浇空心板的暗梁加腋 ....................................................................... 错误!未定义书签。
31.1 YJK的暗梁在上部结构计算中的计算模型 ................................... 错误!未定义书签。
31.2 有柱帽时YJK可对暗梁在柱帽的位置自动加腋 .......................... 错误!未定义书签。
31.3 YJK对暗梁和现浇空心板分开两步计算 ....................................... 错误!未定义书签。
第二十六节 现浇空心板暗梁是否加腋对比分析 ........................................................... 错误!未定义书签。
25.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
25.2 暗梁加腋后梁端弯矩增加很多而跨中弯矩略有减少 .................... 错误!未定义书签。
25.3 弹性板下暗梁不加腋时为何梁端弯矩变小 .................................... 错误!未定义书签。
25.4 暗梁跨中配筋大是由于按照简支梁50%跨中弯矩控制 ............... 错误!未定义书签。
25.5 按照刚性板模式的计算对比 ............................................................ 错误!未定义书签。
25.6 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二十七节 跃层支撑建模常见问题 ............................................................................... 错误!未定义书签。
26.1 分多段输入且中间无杆件相连的跃层支撑 .................................... 错误!未定义书签。
26.2 对节点关联构件均为铰接的错误提示必须改正 ............................ 错误!未定义书签。
26.3 改正错误的方法 ............................................................................... 错误!未定义书签。
26.4 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二十八节 为何恒载下的位移动画不正常 ................................................................... 错误!未定义书签。
27.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
27.2 用户邮件答复 ................................................................................... 错误!未定义书签。
第二十九节 0.2V0调整不当造成的柱超筋 .................................................................... 错误!未定义书签。
28.1 例题一 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
28.2 例题二 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
第三十节 带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩计算 ........................................... 错误!未定义书签。
29.1 用户问题 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
29.2 计算结果对比分析............................................................................ 错误!未定义书签。
29.3 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第三十一节 弹性板6计算时梁截面尺寸的改变对内力影响较大 ............................... 错误!未定义书签。
30.1 用户例1 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
30.2 用户例2 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
30.3 梁宽改变内力变化的原因分析 ........................................................ 错误!未定义书签。
30.4 结论 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
第三十二节 不进行地震计算或非抗震设计的软件应用 ............................................... 错误!未定义书签。
32.1 6度抗震设防区但不需进行地震作用计算 ..................................... 错误!未定义书签。
32.2 完全的非抗震区设计........................................................................ 错误!未定义书签。
第一节 不计算地震作用时柱轴压比与PKPM对不上
1.1 全楼模型
1.2 用户问题
1、计算结果,轴压比PKPM没有超,YJK超了,为什么?
1.3 参数设计(用户)
1.4 轴压比显示
PKPM轴压比计算结果
YJK轴压比计算结果
1.5 构件信息对比
PKPM构件信息
YJK构件信息
从对比分析可以看出,PKPM计算轴压比时轴力的公式为:
1.2*(1.0*恒载+0.5*活载),这是重力荷载代表值的设计值;
而YJK计算轴压比时轴力的公式为:
1.2*恒载+1.4*活载,这是无地震作用组合的设计值;
《抗规》第6.3.6条注1:
轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值;对
本规范规定不进行地震计算的结构,可取无地震作用组合的轴力设计值计算。
因此,YJK的计算符合《抗规》要求,是正确的。PKPM却采用重力荷载代表值的设计值计算,没
有根据。
1.6 结论
1、不计算地震作用,仅考虑抗震构造时,对于柱轴压比的计算YJK与PKPM有较大差别。
2、计算轴压比时,YJK采用的是抗规第6.3.6条注1所述:取无地震作用组合的轴力设计值计算,
而PKPM采用的是重力荷载代表值设计值计算。
3、其它结构设计软件如广厦、Midas Building等,也均采用无地震作用组合的轴力设计值计算。
第二节 次梁底部钢筋比PKPM小很多
2.1 用户问题
标题:盈建科计算单向板时次梁底筋比PKPM小很多
单向板布置处的次梁底筋,用YJK计算出来的底筋比PKPM小很多,面筋却没有多大变化。
而十字梁布置那块,两个软件却没有多大变化。
我为了简化模型,同时不考虑地震作用跟风作用,只计算恒+活。
经过查询内力,发现梁调整前、后内力基本是一致的,唯一不同的是梁内力包络图差别挺大。
2.2 计算结果对比
如上配筋简图所示,用户所指的是次梁的下部最大钢筋,YJK分别为11、8、8,而PKPM为12、
12、12。
2.3 差别原因分析对比
1、内力相同
查看第3跨梁的构件信息,对比内力计算结果,几乎完全相同:
2、弯矩包络不同
接着在构件信息中查看梁下部弯矩包络设计值对比,PKPM比YJK大得多。
3、PKPM采用简支梁弯矩控制下部配筋
从上看出,PKPM采用的组合号都是0,这意味着它采用的是简支梁跨中弯矩的50%作为最大控
制弯矩参与组合,而YJK采用的组合号是2,即1.2*恒+1.4*活,因此组合值PKPM比YJK大得多,
这就是梁下部钢筋PKPM比YJK大的原因。
2.4 《高规》的相关条文
1、条文说明
《高规》5.2.3:在竖向荷载作用下,可考虑框架梁端塑性变形的内力重分布对梁端负弯矩进行调
幅,并应符合下列规定:
1 装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.7-0.8,现浇框架梁梁端负弯矩调幅系数可取为
0.8-0.9;
2 框架梁端负弯矩调幅后,梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大;
3 应先对竖向荷载作用下的框架梁端进行调幅,再与水平作用产生的框架梁端弯矩进行组合;
4 截面设计时,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩
设计值的50%。
这里讲的是框架梁端负弯矩调幅0.8-0.9后,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用
下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。
条文首先限于框架梁,而且是进行调幅的框架梁。而如上PKPM进行简支梁计算的跨中弯矩设计
值的50%控制设计的梁是不调幅梁,对不调幅梁进行这样的控制显然没有必要,显然将造成配筋不必
要的增大。
2、YJK对不调幅梁不进行简支梁50%弯矩控制
YJK只对调幅梁进行竖向荷载下简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%控制,而对不调幅梁按照正
常的荷载组合进行设计,不做这样的控制。
可以试着在计算前处理中,将第3跨梁改为调幅梁,并设置调幅系数0.98,然后进行计算,下图
为改后的计算结果,从中可以看出梁下部配筋增大,数值与PKPM相同了。
3、用户邮件回复
根据《高规》5.2.3,在竖向荷载作用下,可考虑框架梁。。。对梁端负弯矩进行调幅。。。,调幅系数
可取为0.8-0.9,。。。,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。
YJK仅对框架梁或者调幅梁按照如上规定执行,对于其它情况不执行上条。
但是,PKPM对于您所指的梁仍执行上条,该梁为不调幅梁,造成梁下配筋过大。
2.5 结论
1、对一些次梁的下部钢筋计算结果,有时YJK比PKPM小;
2、原因常是PKPM对于不调幅梁,仍按照跨中截面正弯矩设计值不应小于按简支梁计算的跨中弯
矩设计值的50%进行控制;
3、《高规》5.2.3条文首先限于框架梁,而且是进行调幅的框架梁。而PKPM对不调幅梁也进行简
支梁计算的跨中弯矩设计值的50%控制设计,对不调幅梁进行这样的控制显然没有必要,显然将造成
配筋不必要的增大;
4、YJK仅对框架梁或者调幅梁按照竖向荷载跨中弯矩设计值的50%控制设计,对于其它情况不执
行这种控制,YJK的计算更加经济合理。
第三节 带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩计算
3.1 用户问题
标题:请教关于倾覆力矩的问题
SATWE算出的框支框架倾覆力矩百分比和盈建科算出的差别较大,以转换层第九层数据为例:
**********************************************************************
规定水平力框架柱、框支框架及短肢墙地震倾覆力矩百分比(抗规)
**********************************************************************
层号塔号框架柱框支框架
SATWE:9 1 X 7.17% 7.17%
Y 5.20% 5.20%
YJK: 9 1 X 0.0% 79.3%框支框架倾覆力矩超限
9 1 Y 0.0% 58.3%框支框架倾覆力矩超限
对于框支框架所占的地震倾覆力矩百分比(X向),SATWE为7.17%,而YJK为79.3%,超出了
规范要求不大于50%的限制。
从9层转换层的平面布置直观地看,SATWE计算的7.17%,似乎太小。
3.2 计算结果对比分析
《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%。
软件按照《抗规》6.1.3条条文说明中的公式计算框架部分按刚度分配的地震倾覆力矩。在该公式
中,总的框架倾覆力矩是各层分别计算的框架倾覆力矩的叠加结果。
nm
Mc=∑∑Vijhi
i=1j=1
对于带框支转换层的结构,在转换层及其以下各层,框支框架所占的比例较多,按照这些层计算
出的框支框架所占地震倾覆力矩的比例较高。但是在转换层以上各层,没有框架柱或框架柱所占的比
例很小,更不会再有框支框架柱,因此按照这些层计算出的框支框架所占地震倾覆力矩基本是0,而剪
力墙承担的倾覆力矩占了绝大部分。
SATWE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。应该说这样的统计不符合规
范要求的目标,规范是控制框支框架在平面中所占比例不能太高,一般在各层中框支框架承担的地震
倾覆力矩也应小于该层总地震倾覆力矩的50%。但如果按照全楼统计,即便在某几层全是框支框架柱,
由于转换层上面纯剪力墙的层数很多,仍可以得到框支框架所占的地震倾覆力矩比例很小的结论。
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,不再把分母叠加到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。
3.3 结论
带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩的计算,SATWE计算结果太小,不符合规范的要求,因
为SATWE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。
因此YJK计算出的框支框架承担的地震倾覆力矩百分比要比SATWE大很多。
第四节 弹性板计算考虑梁向下相对偏移对结果的影响
4.1 用户问题
为什么我的模型采用弹性模型和刚性板模型计算梁的内力相差很大?
按非弹膜计算结果
按全楼弹膜结果
4.2 计算结果对比
从图中可以看出,刚性板比弹性膜计算模型梁支座配筋偏大较多,以其右侧柱下的悬挑梁支座处配
筋为例,刚性板模型下为181,弹性膜下为96,相差将近一倍。
再对比恒载下的梁弯矩图和梁的弯矩包络图,可见恒载弯矩刚性板模型下为4483,弹性膜下为2739,
相差63%;对于弯矩包络图,刚性板模型下为6547,弹性膜下为4004,相差也是63%,因此竖向荷载
下弯矩的巨大差异是导致配筋计算结果差距的原因。
4.3 差别原因分析
1、弹性板考虑梁向下偏移的计算原理
查询前处理【计算控制信息】,计算时考虑了【弹性板与梁协调时考虑向下相对偏移】
一些传统的做法在计算梁与楼板协调时,计算模型是以计算
梁的中和轴和板的中和轴相连的方式
的,由于一般梁与楼板在梁顶部平齐,实际上梁的中和轴和板中和轴存在竖向的偏差,因此,YJK中
设置了【弹性板与梁协调时考虑向下相对偏移】来模拟实际偏心的效果,勾选此参数后软件将在计算
中考虑到这种实际的偏差,将在板和梁之间设置一个竖向的偏心刚域,该偏心刚域的长度就是梁的中
和轴到板中和轴的实际距离。这种计算模型比按照中和轴互相连接的模型得出的梁的负弯矩更小,正
弯矩加大并承受一定的拉力,这些因素在梁的配筋计算中都会考虑。
2、悬挑跨度大和梁较高使偏心影响大
刚才对比的梁悬挑长度达4750,梁截面高度为1200,楼板厚度120,计算模型中梁与板向下偏移
达540mm,从而使弹性板对梁增加了巨大的附加惯性矩,使考虑二者偏移的影响增大。
考虑梁与弹性板之间偏移,可以充分发挥结构的有利作用,达到优化设计节省材料的效果。
3、不考虑偏移刚性板和弹性膜的计算结果相近
4.4 和国外软件对比分析
YJK中这种处理方式是与国外一些主流设计软件的处理方式是相同的,如MIDAS中截面信息中
【修改偏心】可以通过控制偏心点,ETABS、SAP2000中的【框架插入点】,可以通过控制点来调整梁
与板的偏心。
在ETABS中通过控制插入点的方式计算结果如上图所示,可以看出ETABS计算结果和YJK计算
结果吻合很好,考虑与不考虑梁的偏心对梁的内力影响较大。
4.5 结论
考虑梁与弹性板之间偏移,计算模型与实际模型符合更好,可以充分发挥结构的有利作用,达到
优化设计节省材料的效果。因此对于此类工程,由于梁高较高(1200mm),梁与板的偏心达到600mm,
因此不能忽略该偏心的影响,建议用户在YJK中采用弹性板或弹性膜,并勾选【弹性板与梁协调时考
虑向下相对偏移】。
第五节 地下室柱且角柱配筋为何比PKPM小很多
5.1 用户问题
标题: PKPM与YJK柱配筋对比悬殊
我的同一个模型,分别用YJK和PKPM计算,结果第一层1轴与A轴相交的柱子,PKPM配筋是
32而YJK却只有21,由于相差太悬殊,望指教
1层为地下室。
我查看了下YJK的配筋结果,地下一层并没有按照高规12.2.1-3地下室顶板框柱梁柱节点设计 1)
配成地上一层的1.1倍,有的柱子甚至比地上一层小,而且地上一层柱配筋也与PKPM结果相差甚大。
上图是SATWE和YJK在1层的配筋计算结果,如用户所说的左下的角柱,SATWE配筋X向为
33、38,YJK仅为20、16,确实相差悬殊。
5.2 计算结果差别的分析
1、YJK仅对嵌固层执行高规12.2.1-3的地下室顶板柱筋放大
YJK仅对嵌固层执行高规12.2.1-3的地下室顶板柱筋放大,对定义了地下室但不是嵌固层的楼层
不做这样的放大。而SATWE对仅定义了地下室、而未定义嵌固层的楼层也进行了这样的放大。
《高规》12.2.1规定:高层建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,应符合下列规定:
......
12.2.3-1:地下一层柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱
每侧纵向钢筋面积的1.1倍;地下一层梁端顶面和底面的纵向钢筋应比计算值增大10%采用。
可以看出《高规》明确规定了作为地下室嵌固部位的地下室顶板柱才做这样的放大调整。
在SATWE计算参数中可见,定义了1层地下室,但是其“嵌固端所在层号”填写为1,按照SATWE
对嵌固层的定义,是在1层的底部嵌固,而地下室顶板处不嵌固。
但是,SATWE对地下室1层层顶也执行高规12.2.1-3的地下室顶板柱筋放大,而不管他是否被定
义为嵌固层。
在YJK计算参数中将嵌固端所在层号改为1(YJK对嵌固层的定义是层顶嵌固,与SATWE不同),
再进行计算后,软件执行高规12.2.1-3的地下室顶板柱筋放大,得出的1层配筋如下:
1层柱配筋为25、20,2层该对应柱的配筋为23、18,因此1层柱是做了放大1.1倍的调整的。
2、SATWE柱双偏压计算的配筋偏大
从上图YJK角柱的配筋结果25、20来看,仍然比SATWE的配筋33、38小很多。因此,是否考
虑地下室顶层柱筋放大只是差距的原因之一,还有其它的原因,这就是在柱的双偏压配筋计算方面,
SATWE计算结果常常偏大。
软件对角柱都是按照柱的双偏压方式进行配筋计算,但是柱的双偏压配筋结果是多解的,同样的
结构及受力下,不同条件可能得出不同的柱配筋结果。应该说这些结果都是正确的,但是他们之间的
配筋量可能差距很大。
YJK对柱的双偏压配筋计算进行了改进优化,得出的配筋结果常比SATWE小。但是怎样验证YJK
得出的较小的柱配筋是正确的呢?其中一个办法,就是在PKPM的柱施工图模块中,根据YJK的计算
配筋修改柱的钢筋,再用该模块的双偏压验算菜单进行验算,如果满足要求,就说明YJK是正确的,
而且更加经济合理。
上图是在PKPM柱施工图菜单下,该角柱按照YJK计算结果实配钢筋为22、21,点双偏压菜单
进行验算,右下角程序提示“双偏压验算全部满足要求!”。
5.3 结论
1、有时地下室顶层柱的配筋YJK比SATWE小,原因是对高规12.2.1-3的地下室顶板柱筋放大的
条件二者不同,用户在SATWE中仅定义了地下室、而未对地下室顶层定义嵌固层,SATWE对仅定义
了地下室、而未定义嵌固层的楼层也进行了这样的放大,YJK仅对嵌固层执行高规12.2.1-3的地下室
顶板柱筋放大,对定义了地下室但不是嵌固层的楼层不做这样的放大。
《高规》12.2.1明确规定了“高层建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时”的执行条件,因此
YJK的处理是合理的。
2、SATWE角柱双偏压计算的配筋常比YJK偏大,SATWE和YJK对角柱都默认按双偏压进行配
筋计算。由于双偏压配筋结果是多解的,在满足受力的前提下减少配筋是软件优化的目标,YJK对柱
的双偏压配筋计算进行了改进优化,得出的配筋结果常比SATWE小。验证YJK是否正确的一个方法
是:在PKPM的柱施工图模块中,根据YJK的计算配筋修改柱的钢筋,再用该模块的双偏压验算菜单
进行验算,如果满足要求,就说明YJK是正确的,而且更加经济合理。
第六节 顶层角柱钢筋比PKPM小很多
6.1 用户问题
标题:顶层四个角柱配筋结果PKPM和YJK相差很大
我这里有个局部二层小房子,第二层四个角柱配筋结果PKPM和YJK相差很大,不知什么原因,麻
烦帮我看一下,非常感谢!
6.2 计算结果对比
下图分别为PKPM和YJK的2层平面上边2根角柱计算配筋简图,右侧柱PKPM配筋分别为36、
28,而YJK仅为19、17,差别很大。
下图为该柱的单构件信息,对比PKPM和YJK各荷载工况内力,二者基本相同。
下图为该柱的控制组合的内力和配筋值对比,控制组合的内力PKPM比YJK大得多,该柱为角柱,
按照双偏压计算配筋值PKPM也比YJK大得多。
6.3 差别原因分析对比
1、差别原因为PKPM对该柱进行了强柱弱梁的1.5倍调整放大
PKPM对该柱进行了考虑强柱弱梁的调整放大,该结构类型为框架结构,柱抗震等级为2,因此放
大系数为1.5,也就是说,考虑抗震组合的内力都乘以1.5的放大系数之后再去配筋。
YJK没有进行这种放大调整,所以从组合内力的对比比PKPM小约1.5倍,所以YJK的配筋值也
小得多。
2、《抗规》的相关条文
《抗规》6.2.2:一、二、三、四级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支
梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩值应符合下式要求:
∑Mc=ηc∑Mb
。。。。。。
ηc——框架柱端弯矩增大系数;对框架结构,一、二、三、四级可分别取1.7、1.5、1.3、1.2;
对其他结构类型中的框架,一级可取1.4,二级可取1.2,四级可取1.1。
从这个强柱弱梁的条文中可以看出,这种放大调整对框架顶层的柱和轴压比小于0.15的柱是不进
行调整的。上面对比的柱在框架顶层,且从配筋简图可以看到其轴压比为0.13,小于0.15,YJK对柱
进行了是否属于框架顶层以及是否轴压比小于0.15的判断,没有进行1.5倍的放大调整。而PKPM没
有进行这种判断,对所有的柱都进行了强柱弱梁的放大调整。
因此,YJK的计算是符合规范的结果合理的计算。
6.4 将对比柱设为非顶层后YJK与PKPM配筋相同
为了说明问题,我们在上面所述的对比柱的楼层上,再增加输入一个楼层,使该柱所在层不再属
于框架顶层,为了减少对比荷载的差异,我们对增加的楼层的层高设置为1米,房间都设置为全房间
洞。
下图为新模型下,2层上面角柱的配筋结果,配筋值为36、31,已经和PKPM很接近。
该柱轴压比为0.17,大于0.15,该柱也不再属于框架顶层,因此YJK也对该柱的各项组合值乘以
1.5的放大系数之后再去配筋,因此配筋值比原来增大很多。
6.5 结论
1、对于框架顶层的角柱或者轴压比小于0.15的框架角柱,YJK的配筋比PKPM小;
2、原因是YJK对于框架顶层的角柱或者轴压比小于0.15的角柱不进行考虑强柱弱梁的放大调整,
而PKPM在角柱配筋时,没有对柱进行是否属于框架顶层的柱或者轴压比小于0.15的判断区别,都进
行了考虑强柱弱梁的放大调整;
3、《抗规》6.2.2条文规定,考虑强柱弱梁放大调整时,对框架顶层的柱和轴压比小于0.15的柱是
不进行调整的;
4、YJK的计算符合规范,其计算结果是合理的正确的结果,避免了不必要的浪费。
第七节 刚心计算和SATWE存在差异的分析
7.1 用户问题
该工程刚心计算结果SATWE和YJK差别大?
以第5层为例说明,本例差别主要在Y方向的刚心,SATWE计算的刚心Ys=2.92,而YJK计算
的刚心Ys=5.44。
7.2 计算结果分析
1、平面上方长墙多
从平面墙的布置分析,在平面上方和下方对比,平面上方布置了2片较长的剪力墙,长墙的刚度
比短墙大得多,因此刚心应该偏向平面上方,YJK的Ys计算值更加合理。
2、YJK与PMSAP结果相同
用同属于PKPM的PMSAP计算该工程,得到的该层刚心计算结果见下图,PMSAP的刚心Ys=5.3,
和YJK的计算结果基本相同,和SATWE相差甚远。
3、YJK与Etabs结果相同
将模型转入ETABS后计算的刚心位置为XCR=24.672m,YCR=5.235m。
7.3 SATWE在刚心计算中存在的问题
SATWE计算层刚度的方法是将所有竖向构件,包括柱、墙、斜杆的抗侧力刚度叠加,他没有考虑
竖向构件在平面的位置影响,也不考虑梁、板构件刚度的影响。
SATWE计算高位转换层刚度的方法与计算刚心的算法相同,下面以一个简单高位转换层为例分析
SATWE的刚度计算方法。
1、不考虑竖向构件的平面位置
如上图转换层上下各1个标准层,柱、梁尺寸相同,仅平面位置不同,SATWE计算结果是上下层
刚度相同,刚度比为1,而YJK计算的刚度比为0.5。
2、不考虑梁、板刚度的影响
假设对该转换梁为例的下层的梁高度由500改为800,这样下部刚度变大,但是SATWE计算的上
下层刚度比仍旧为1,也就是说,梁的刚度对层刚度没有影响,而YJK可以正确反映梁的刚度变化。
3、柱被打断成几段时SATWE将柱的刚度叠加
当柱被层间梁打断,或者边框柱被墙的中间节点打断时,该柱在计算模型中形成几段柱,此时
SATWE对该柱的刚度计算随着按打断的数量叠加。
假设将该转换梁例的上部楼层中间增加一个50*50层间梁将柱子分成两段,SATWE的上层刚度增
加到4倍,而YJK的上层刚度基本没有变化。
3、SATWE的刚度计算受单元尺寸影响大
假设该转换层例下层改为剪力墙结构,分别设置墙的单元尺寸为不同尺寸,使墙的上部出口节点
为1个和3个,如下图。
从结果输出可见,当墙细分造成顶部有3个出口接点时,其计算结果是异常的。
7.4 模型简化的进一步对比分析
为了对比方便,我们从本项目用户工程中取出一个标准层,建一个3层模型,分别取用不同的参
数,并对比SATWE和YJK的计算结果。
对于SATWE计算,分别按照1米、2米、3米定义剪力墙单元尺寸,只对比它的Y向刚心位置,
结果看到它的位置是变化的,且变化幅度很大,分别为1.99米、1.11米、-0.70米,离准确值偏差越来
越大,越来越不正常。
原因是SATWE的刚心计算受控于剪力墙上边的出口节点,当1米单元划分时,每片墙上都有出
口节点,当3米单元划分时,很多墙上都没有出口节点,导致不同的出口节点状况对计算结果影响很
大。
下面是YJK分别用1米、3米进行单元划分的刚心位置对比,它们都是Ys=5.48,没有变化。
下图是该工程用PMSAP计算结果,Ycr=6.1,与YJK接近,和SATWE相差更大。
7.5 结论
对于各层刚心的计算结果,SATWE和YJK的值经常对不上,这是因为SATWE刚心的计算方法存
在很多问题,比如它不能考虑构件平面位置影响,对于层间梁打断的柱或被墙单元中间节点打断的边
框柱,其刚度成倍增加,剪力墙上部出口节点的多少影响很大,有时得不出正确结果,等等。
YJK的刚心计算结果与同属PKPM的PMSAP的计算结果非常接近。
YJK的刚心计算结果与Etabs的计算结果非常接近。
第八节 剪力墙考虑平面外轴压配筋造成的与SATWE差异
8.1 例一:19368
8.1.1、用户问题
标题:地下室1层内墙配筋超,PKPM没有配筋
附件模型是省院2所的一个工程,地下室2层,1层内墙配筋(图中左侧)超(最大配筋率、抗剪
超),PKPM则没有配筋。经过对比,设计参数、整体指标没什么差别。某些工况下的弯矩相差较大
8.1.2、计算结果对比
下图为地下2层平面,图中白色框中为用户所指超限的剪力墙。
该层层高达到14米。
下图分别为SATWE和YJK剪力墙配筋结果,SATWE配筋数据为0,而YJK分别为204、374、
199,配筋率超限而显示红色。
8.1.3、差别原因分析
1、差别原因为YJK考虑了面外轴压承载力要求
剪力墙不但要满足面内偏压承载力要求,还要满足面外轴压承载力要求(按照混凝土规范6.2.15条),
因此,YJK对剪力墙在进行面内压弯或者拉弯配筋计算的同时,还进行了剪力墙面外的轴压承载力配
筋计算,最终结果取二者的较大值。
由于一层层高较高(14m),根据面外长细比确定的面外稳定系数非常小(0.12),造成配筋偏大。
SATWE以前对剪力墙的配筋计算也进行了面外轴压承载力计算,但从630版本开始,对于非独立
墙,它取消了面外轴压承载力计算,这是它的配筋结果小的原因。
2、对剪力墙不进行面外轴压承载力验算可能不安全
对于面外墙肢很短、层高很高的剪力墙,因为其面外的长细比比面内小得多,更应进行面外轴压
承载力计算,否则极易造成结构不安全的配筋隐患。
8.1.4、PMSAP、TAT考虑了剪力墙面外轴压承载力计算
同为PKPM计算模块的PMSAP、TAT却在剪力墙配筋计算时,考虑了剪力墙面外轴压承载力计算。
对该工程用PMSAP计算,其地下2层配筋结果见下图,在与YJK相同的部位,它们都显示为红
色超限,其配筋值与YJK非常接近。
8.1.5、应改用剪力墙组合墙配筋方式计算
1、对组合墙按单片墙计算的面外配筋偏大
对剪力墙的非组合方式配筋,也称为分段式配筋,不能考虑剪力墙组合截面的特点,而是分别按
照一字形截面墙配筋。
轴压稳定系数由剪力墙面外长细比决定,对于与其他墙肢相连的剪力墙,按照单片墙计算的面外
回转半径比实际情况小,这可能造成配筋偏大。
2、按剪力墙组合截面配筋方式结果理想
可在YJK的计算参数中设置为对剪力墙按照组合墙方式配筋,即对参数做如下改动:勾选墙柱配
筋考虑端柱、墙柱配筋考虑翼缘墙。
按照组合截面计算的回转半径与实际情况较为接近,按照组合墙计算的结果如上图右边。
可见超限墙大大减少。
8.1.6、结论
1、剪力墙不但要满足面内偏压承载力要求,还要满足面外轴压承载力要求(按照混凝土规范6.2.15
条),因此,YJK对剪力墙在进行面内压弯或者拉弯配筋计算的同时,还进行了剪力墙面外的轴压承载
力配筋计算,最终结果取二者的较大值;
2、SATWE以前对剪力墙的配筋计算也进行了面外轴压承载力计算,但是,从630版本开始,对
于非独立墙,它取消了面外轴压承载力计算;但是,当面外墙肢很短时,如此简单的忽略面外轴压承
载力计算会偏于不安全;
3、对于面外墙肢很短、层高很高的剪力墙,因为其面外的长细比比面内小得多,更应进行面外轴
压承载力计算,否则极易造成结构不安全的配筋隐患;
4、同为PKPM计算模块的PMSAP、TAT却在剪力墙配筋计算时,考虑了剪力墙面外轴压承载力
计算,它们的剪力墙配筋结果与YJK接近。
5、对于有其他墙肢相连的剪力墙,按照一字型截面计算的、即按单片墙计算的面外回转半径比实
际情况小,这可能造成配筋偏大;
6、对于有其他墙肢相连的剪力墙,应改用按照YJK的剪力墙组合截面配筋方式,可以得到理想
的计算结果,它可比按照单片墙配筋方式配筋结果大大减少,并且可以避免SATWE简单忽略轴压配
筋造成的不安全。
8.2 例二:19377
8.2.1、用户问题
标题:第二层剪力墙超筋
您好,这个模型的第二层电梯处剪力墙怎么会超筋,用PKPM复核的时候没有超筋。请帮忙检查
一下。谢谢了
8.2.2、计算结果对比
下图为2层平面,图中白色框中为用户所指超限的剪力墙。
该层层高达到7.5米。
下图分别为SATWE和YJK剪力墙配筋结果,SATWE配筋数据为0,而YJK分别为84,配筋率
超限而显示红色。
8.2.3、差别原因分析
1、差别原因为YJK考虑了面外轴压承载力要求
剪力墙不但要满足面内偏压承载力要求,还要满足面外轴压承载力要求(按照混凝土规范6.2.15条),
因此,YJK对剪力墙在进行面内压弯或者拉弯配筋计算的同时,还进行了剪力墙面外的轴压承载力配
筋计算,最终结果取二者的较大值。
由于一层层高较高(7.5m),根据面外长细比确定的面外稳定系数非常小,造成配筋偏大。
SATWE以前对剪力墙的配筋计算也进行了面外轴压承载力计算,但从630版本开始,对于非独立
墙,它取消了面外轴压承载力计算,这是它的配筋结果小的原因。
2、对剪力墙不进行面外轴压承载力验算可能不安全
对于面外墙肢很短、层高很高的剪力墙,因为其面外的长细比比面内小得多,更应进行面外轴压
承载力计算,否则极易造成结构不安全的配筋隐患。
8.2.4、PMSAP、TAT考虑了剪力墙面外轴压承载力计算
同为PKPM计算模块的PMSAP、TAT却在剪力墙配筋计算时,考虑了剪力墙面外轴压承载力计算。
对该工程用TAT计算,其2层配筋结果见下图,在与YJK相同的部位,它们都显示为红色超限,
其配筋值与YJK非常接近。
8.2.5、应改用剪力墙组合墙配筋方式计算
1、对组合墙按单片墙计算的面外配筋偏大
对剪力墙的非组合方式配筋,也称为分段式配筋,不能考虑剪力墙组合截面的特点,而是分别按
照一字形截面墙配筋。
轴压稳定系数由剪力墙面外长细比决定,对于与其他墙肢相连的剪力墙,按照单片墙计算的面外
回转半径比实际情况小,这可能造成配筋偏大。
2、按剪力墙组合截面配筋方式结果理想
可在YJK的计算参数中设置为对剪力墙按照组合墙方式配筋,即对参数做如下改动:勾选墙柱配
筋考虑端柱、墙柱配筋考虑翼缘墙。
按照组合截面计算的回转半径与实际情况较为接近,按照组合墙计算的结果如上边右图。
配筋为0,不再超限。
8.2.6、结论
1、剪力墙不但要满足面内偏压承载力要求,还要满足面外轴压承载力要求(按照混凝土规范6.2.15
条),因此,YJK对剪力墙在进行面内压弯或者拉弯配筋计算的同时,还进行了剪力墙面外的轴压承载
力配筋计算,最终结果取二者的较大值;
2、SATWE以前对剪力墙的配筋计算也进行了面外轴压承载力计算,但是,从630版本开始,对
于非独立墙,它取消了面外轴压承载力计算;但是,当面外墙肢很短时,如此简单的忽略面外轴压承
载力计算会偏于不安全;
3、对于面外墙肢很短、层高很高的剪力墙,因为其面外的长细比比面内小得多,更应进行面外轴
压承载力计算,否则极易造成结构不安全的配筋隐患;
4、同为PKPM计算模块的PMSAP、TAT却在剪力墙配筋计算时,考虑了剪力墙面外轴压承载力
计算,它们的剪力墙配筋结果与YJK接近。
5、对于有其他墙肢相连的剪力墙,按照一字型截面计算的、即按单片墙计算的面外回转半径比实
际情况小,这可能造成配筋偏大;
6、对于有其他墙肢相连的剪力墙,应改用按照YJK的剪力墙组合截面配筋方式,可以得到理想
的计算结果,它可比按照单片墙配筋方式配筋结果大大减少,并且可以避免SATWE简单忽略轴压配
筋造成的不安全。
第九节 框架梁由多段组成时梁下配筋有时比PKPM大
9.1 用户问题
标题:框架梁下配筋结果PKPM和YJK相差较大
现计算一个5跨的模型,分别用pkpm和盈建科进行了计算,发现计算结果有点出入:
上图这是用盈建科计算的结果;
这是用pkpm计算的结果。
YJK梁下配筋67,PKPM梁下配筋61,相差近10%。
后来发现两者的梁刚度不同,改为相同的梁刚度计算结果不变,仍为上图所示。
查了一下荷载作用下的梁弯矩也不相同,如下图:YJK为620,而PKPM为607.
此为盈建科的弯矩值这是pkpm的弯矩值
请问,两者计算的结果为什么会差这么多?
9.2 计算结果对比
我们先用PKPM计算,再将PKPM模型转换到YJK,用YJK计算,二者对比如下图。
YJK主梁的跨中配筋较PKPM大,而次梁配筋相差小。对于框架主梁,PKPM配筋为67,YJK配
筋为61,YJK比PKPM大约10%。
9.3 差别原因分析对比
1、主梁调幅前弯矩内力基本相同
通过对比该主梁的详细计算文本如下所示,恒载作用下调幅前弯矩差距较小,PKPM和YJK分别
为607和620,说明力学计算结果二者相同。
2、梁跨中弯矩包络YJK大于PKPM
对比PKPM和YJK的弯矩包络值如下所示,发现YJK弯矩包络大于PKPM弯矩包络值,YJK梁
下最大值为1343,而PKPM为1257,YJK比PKPM大6.8%。这是造成YJK比PKPM梁下配筋大的
原因。
从Loadca一列,即控制梁下部配筋的控制组合号来看,PKPM控制组合号为1,即为恒+活组合,
而YJK的控制组合号为0,说明它不是由任何荷载组合控制配筋,而是由简支梁跨中弯矩一半来控制
的配筋。
9.4 对《高规》5.2.3.4条的不同处理
1、《高规》条文
《高规》5.2.3.4条规定:对于调幅梁,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按
简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。
2、处理差异
对于按照简支梁计算的梁的计算模型的选取,YJK与PKPM具有差异,如图3所示,YJK是按照
整个主梁为简支情况计算,而PKPM取的是被次梁打断的各个分段为简支进行计算,这显然是不符合
规范要求。
YJK与PKPM简支梁计算模型
3、结论验证
可以通过修改梁属性来验证上面的结论,在两个计算模型中,均将该梁设置成未调幅梁后对比文
本信息,如下图所示,两款软件计算梁弯矩包络结果相差很小。
由于设置为不调幅梁后,软件将不再按照简支梁跨中弯矩的一半控制配筋,PKPM和YJK的计算
模型不再存在差异。
PKPM的梁跨中最大弯矩PKPM和YJK分别为992和1011,非常接近;梁下部钢筋PKPM和YJK
分别为4480和4587,也非常接近了。
二者的控制组合号都是1,即恒+活组合。
9.5 结论
1、对于框架梁或者调幅梁,当该梁被次梁打断,或由多余节点打断而由多段组成时,该梁的梁下
配筋有时比PKPM大;
2、原因是执行《高规》5.2.4条时的计算模型差异,《高规》5.2.3.4条规定:对于调幅梁,框架梁
跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。
对于按照简支梁计算的梁的计算模型的选取, YJK是按照整个主梁为简支情况计算,而PKPM取
的是被次梁打断的各个分段为简支进行计算,PKPM的计算模型显然是不符合规范要求;
3、如果把该框架梁改为不调幅梁,PKPM和YJK的配筋差距将消失。
第十节 为何梁配筋PKPM为1000而YJK不超限
10.1 用户问题
为什么梁配筋PKPM为1000而YJK不超筋?
如在24层如下图,圈中梁,SATWE支座负筋显示1000,超限,而YJK为42,正常不超限。
从该梁计算书可以看出,SATWE和YJK的最大弯矩分别为-478和-474,基本相同。但配筋面积
SATWE输出99999,YJK为4197。
10.2 差别原因分析
PKPM平面配筋简图中显示1000,计算文本中显示99999,这表示它经过某种判断已经认为梁配
筋超限。这种判断可在PKPM2003年出版的《钢筋混凝土构件设计原理及算例》书的2.1.4节公式(2-24)
查出。
在PKPM软件中,有一个“极限弯矩”的概念,该“极限弯矩”表示为:
当设计弯矩大于“极限弯矩”, PKPM不再进行配筋计算,而是认为截面异常,直接给出计算面
积99999的输出,这种输出在配筋简图显示为1000。
经过我们的测试和对比,在很多情况下,当设计弯矩超过“极限弯矩”时,实际计算的受拉钢筋
还未达到最大配筋率。所以,在YJK软件中,不进行这样的“弯矩超限”判断,而是根据设计弯矩计
算真实配筋(当截面受压区高度达到界限高度时,通过增加受压钢筋来平衡弯矩),通过配筋率来判
断是否超限。
对于同样这根梁,YJK配出钢筋2.33%,并不超限。
10.3 结论
当梁截面高度较小、或者梁承受的弯矩较大时,比如在梁的支座位置,或者在铰接次梁的跨中位
置,PKPM配筋常输出1000(简图上)或者99999(文本上),这种情况表明PKPM没有进行通常的配
筋计算,而是通过“弯矩超限”判断梁配筋超限。
在YJK软件中,不进行这样的“弯矩超限”判断,而是根据设计弯矩计算真实配筋(当截面受压
区高度达到界限高度时,通过增加受压钢筋来平衡弯矩),通过配筋率来判断是否超限。
所以,YJK可以根据设计弯矩真实计算钢筋,不会出现PKPM的配筋99999异常问题。
第十一节 误判梁受拉导致梁配筋增大
11.1 用户问题
标题:首层梁配筋结果PKPM和YJK相差较大
问题:单位最近推广YJK,今天跟PKPM计算结果对比分析,发现以下问题,麻烦帮忙看看:
1、将PKPM中模型转入到YJK,计算完成后发现首层梁的计算结果差异性比较大,主要是首层Y
向梁上部配筋,与PKPM的计算结果差异大概有25%以上,查看内力信息发现内力基本差不多,为什么
配筋会出现如此大的差异?见模型中Y向右二梁上部配筋。
2、关于梁的计算,请问下YJK软件在计算纵筋的时候有没有考虑梁轴力的作用,把梁当成压弯、
拉弯计算?
3、因为YJK软件刚出不久,PKPM毕竟深入人心,心中不免会有些许疑惑和担忧,请问下贵单位有
没有关于YJK计算与PKPM差异性的资料,以供学习?
11.2 计算结果对比
下图为用户所指的1层某竖向梁的配筋简图,分别为PKPM和YJK的计算配筋简图,该梁下端的
支座负钢筋,PKPM配筋为36,而YJK仅为30,差别很明显。
下图为该梁的单构件信息,对比PKPM和YJK在梁I端的M组合值,分别为670和657,非常接
近,且都使用的31类工况组合,但是PKPM配筋结果是3599,而YJK为2912。
继续对比发现PKPM输出了该梁的轴拉力88,说明PKPM按照偏拉杆件进行的配筋,而YJK是
按照正常的受弯截面计算的梁钢筋。
11.3 差别原因分析对比
1、PKPM纵筋计算时对梁的轴力取所有地震作用组合的最大值
上图为该梁的PKPM构件计算书,从最上红框中可以看出,I截面弯矩-670,组合号为31,配筋
值3599是按照拉弯配筋得出的。
从下面红框中看出该梁的设计轴力为拉力88,从中部红框中看出该值来自于30号组合,因此,
PKPM是对所有的地震工况组合,即第28-35号的组合都采用了统一的拉力值88计算配筋,如I截面
弯矩取自31组合,轴力取自30号组合。也就是说,PKPM计算梁的各截面配筋时,弯矩和轴力没有
取同一组合下的数值,而是取自不同组合下的数值,换句话说,其弯矩取自最大包络设计值,其轴力
也取最大包络设计值,二者并不对应,这就是PKPM支座配筋大的原因,这样的配筋计算显然是不对
的。
PKPM这样的处理显然是为了编程简单,根据梁的弯矩包络值很容易得到,梁的轴力最大值也容
易得到,计算一遍即可得出配筋结果,否则,需要对每一项组合下的弯矩和对应的轴力分别计算,最
终找出配筋最大值和相应组合号,计算量将增加几倍。
2、对应31号组合该梁没有拉力出现的情况
下图为PKPM和YJK第31组合对应的组合系数,它们是完全相同的。
下图是该梁PKPM和YJK的Y向地震(Y、Y+、Y-)、恒载、活载下的各截面内力。
根据内力,人工组合计算复核可以看出,在31号组合下,不会出现梁受拉的情况。
3、PKPM剪扭计算时对梁的轴力和扭矩取所有地震作用组合的最大值
PKPM在梁的剪扭配筋计算时,对梁的剪力取用包络设计值,对轴力和扭矩取非地震作用工况组
合的最大值,三者并不是取自同一个组合。
剪扭设计只对非地震作用组合工况进行,从上图中部红框内及其上一行可以看到,轴力Nmax=48
来自第6个工况组合,扭矩Tmax=5来自第15工况组合。
这样的配筋方式也是不合理的,常造成剪扭配筋过大。
4、YJK对梁配筋按所有工况组合循环进行
YJK在进行梁的纵向钢筋计算时,对所有的工况组合都进行配筋计算,每次配筋计算时调用同一
组合下的弯矩、轴力。当存在拉力时按照拉弯构件计算配筋,当存在压力且压力大于用户在计算参数
中设置的轴压比时,按照压弯构件进行配筋。
下面是YJK输出的该梁31号组合下各截面的配筋取用的弯矩、轴力、剪力设计值,它们包括恒、
活和Y向地震3个工况的组合,每个组合分别对梁的11个截面进行。可以看出,对应的31号组合没
有出现轴力为拉力的情况。
组合号截面 Mx My Vx Vy N T
31 1 -609.1 -0.4 1.1 288.5 -51.4 -11.0
31 2 -354.7 0.3 0.7 244.9 -51.4 -10.9
31 3 -183.7 1.4 1.1 216.7 -36.4 -7.1
31 4 -13.4 2.1 0.7 177.8 -30.6 4.2
31 5 124.5 0.7 -0.4 140.1 -33.2 3.0
31 6 232.3 0.6 -1.3 106.5 -45.4 3.7
31 7 312.3 0.6 -2.1 77.5 -64.3 6.3
31 8 367.5 0.6 -2.2 52.6 -88.8 10.1
31 9 404.2 -1.5 -2.9 64.7 -88.8 10.1
31 1 -560.2 4.5 -6.6 271.5 -47.1 -3.0
31 2 -320.0 1.1 -5.7 230.7 -47.1 -2.8
31 3 -159.6 0.9 -2.0 202.8 -33.6 -2.2
31 4 -1.2 1.7 -2.4 164.5 -28.2 -1.8
31 5 125.0 0.5 -3.2 126.9 -30.3 2.4
31 6 221.0 0.7 -3.9 93.2 -41.6 2.3
31 7 289.0 1.4 -4.4 63.8 -59.1 2.2
31 8 332.0 0.8 -4.6 38.6 -82.0 0.4
31 9 356.5 -3.3 -5.8 48.0 -82.0 0.4
31 1 -656.9 -2.0 4.5 305.1 -55.7 -3.3
31 2 -388.7 1.4 3.5 258.7 -55.7 1.6
31 3 -207.4 2.1 3.8 230.2 -39.2 2.1
31 4 -25.3 2.5 3.6 190.9 -33.0 3.3
31 5 124.1 0.7 2.9 152.9 -35.8 3.6
31 6 243.3 0.0 2.2 119.5 -49.0 3.4
31 7 334.9 -0.5 1.7 90.9 -69.4 2.9
31 8 402.1 -0.7 4.7 66.2 -95.7 2.7
31 9 450.8 3.5 5.5 81.0 -95.7 2.7
31 1 -600.8 -1.6 1.0 252.7 -26.6 -9.2
31 2 -349.8 0.3 0.6 212.7 -26.6 -9.1
31 3 -196.6 1.2 0.8 191.7 -17.2 -5.7
31 4 -42.8 2.0 0.4 162.9 -14.9 4.8
31 5 87.2 0.6 -0.5 135.4 -19.3 2.9
31 6 195.9 0.5 -1.3 102.3 -32.0 2.8
31 7 285.4 0.5 -2.0 73.0 -49.7 4.8
31 8 354.4 0.4 -3.0 47.9 -71.4 8.1
31 9 387.6 -2.2 -3.7 60.0 -71.4 8.1
31 1 -551.9 3.3 -6.7 235.7 -22.2 -1.2
31 2 -315.1 1.1 -5.8 198.6 -22.2 -1.1
31 3 -172.4 0.8 -2.3 177.9 -14.4 -0.9
31 4 -30.7 1.6 -2.7 149.6 -12.5 -1.2
31 5 87.7 0.5 -3.3 122.3 -16.4 2.2
31 6 184.6 0.7 -3.8 89.0 -28.1 1.4
31 7 262.2 1.3 -4.3 59.3 -44.5 0.7
31 8 318.9 0.6 -5.4 33.9 -64.5 -1.5
31 9 339.8 -4.1 -6.6 43.3 -64.5 -1.5
31 1 -648.7 -3.2 4.4 269.3 -30.9 -1.5
31 2 -383.7 1.3 3.5 226.5 -30.9 3.4
31 3 -220.2 2.0 3.5 205.2 -20.0 3.4
31 4 -54.8 2.4 3.3 176.0 -17.3 3.9
31 5 86.8 0.6 2.8 148.3 -21.9 3.5
31 6 206.9 -0.0 2.2 115.3 -35.6 2.5
31 7 308.0 -0.6 1.9 86.4 -54.8 1.3
31 8 388.9 -1.0 3.9 61.5 -78.3 0.7
31 9 434.1 2.7 4.7 76.3 -78.3 0.7
31 1 -561.0 -0.6 2.3 284.7 -26.6 -9.2
31 2 -340.9 0.6 1.9 241.1 -26.6 -9.1
31 3 -181.1 1.4 0.8 212.8 -17.2 -5.7
31 4 -13.6 2.0 0.4 174.0 -14.9 4.8
31 5 121.4 0.7 -0.5 136.1 -19.3 2.9
31 6 226.1 0.6 -1.3 112.1 -32.0 2.8
31 7 302.7 0.6 -1.9 92.8 -49.7 4.8
31 8 363.6 0.5 -2.0 75.5 -71.4 8.1
31 9 422.7 -1.5 -2.6 90.5 -71.4 8.1
31 1 -512.0 4.3 -5.4 267.7 -22.2 -1.2
31 2 -306.2 1.4 -4.5 226.9 -22.2 -1.1
31 3 -156.9 0.9 -2.3 199.0 -14.4 -0.9
31 4 -1.4 1.6 -2.6 160.6 -12.5 -1.2
31 5 121.8 0.6 -3.3 123.0 -16.4 2.2
31 6 214.8 0.7 -3.8 98.8 -28.1 1.4
31 7 279.5 1.4 -4.3 79.1 -44.5 0.7
31 8 328.1 0.8 -4.4 61.6 -64.5 -1.5
31 9 375.0 -3.3 -5.5 73.8 -64.5 -1.5
31 1 -608.8 -2.2 5.7 301.3 -30.9 -1.5
31 2 -374.8 1.7 4.7 254.9 -30.9 3.4
31 3 -204.7 2.1 3.5 226.3 -20.0 3.4
31 4 -25.5 2.4 3.4 187.0 -17.3 3.9
31 5 120.9 0.7 2.8 148.9 -21.9 3.5
31 6 237.1 0.0 2.3 125.1 -35.6 2.5
31 7 325.4 -0.5 1.9 106.2 -54.8 1.3
31 8 398.1 -0.8 5.0 89.1 -78.3 0.7
31 9 469.3 3.5 5.8 106.8 -78.3 0.7
下面是YJK输出的该梁30号组合下各截面的配筋取用的弯矩、轴力、剪力设计值。从中可以看
出,普遍存在梁受拉力的情况,最大拉力为68,这种情况和PKPM相同,也是最大拉力发生在30工
况组合。
但是虽然30号工况组合存在拉力,但是相应的弯矩较小,按照拉弯计算得出的配筋不起控制作用。
组合号截面 Mx My Vx Vy N T
30 1 308.4 2.4 -3.6 -29.8 29.8 8.9
30 2 295.5 -1.4 -3.2 -20.4 29.8 9.0
30 3 269.2 -1.1 -0.6 -42.4 20.9 6.2
30 4 215.1 -1.2 -0.3 -72.2 18.3 -4.0
30 5 133.3 -0.2 0.2 -106.1 20.3 -2.3
30 6 21.0 -0.1 0.5 -142.9 26.5 -2.8
30 7 -122.5 -0.1 0.9 -180.0 34.2 -4.4
30 8 -296.5 -0.6 4.1 -209.2 44.1 -6.9
30 9 -490.4 3.1 4.7 -249.4 44.1 -6.9
30 1 259.4 -2.5 4.1 -12.9 25.4 0.9
30 2 260.9 -2.2 3.2 -6.3 25.4 1.0
30 3 245.0 -0.6 2.5 -28.6 18.1 1.3
30 4 203.0 -0.8 2.7 -58.9 15.8 2.1
30 5 132.8 -0.1 3.0 -92.9 17.4 -1.7
30 6 32.3 -0.2 3.1 -129.6 22.7 -1.3
30 7 -99.3 -0.9 3.2 -166.3 29.0 -0.3
30 8 -261.0 -0.8 6.5 -195.3 37.2 2.7
30 9 -442.7 5.0 7.6 -232.7 37.2 2.7
30 1 356.2 4.0 -7.0 -46.4 34.0 1.2
30 2 329.5 -2.4 -6.1 -34.2 34.0 -3.4
30 3 292.8 -1.9 -3.3 -55.9 23.7 -3.0
30 4 227.1 -1.6 -3.3 -85.3 20.7 -3.0
30 5 133.8 -0.2 -3.1 -118.9 22.9 -2.9
30 6 10.0 0.5 -3.0 -155.9 30.1 -2.4
30 7 -145.2 1.1 -3.0 -193.4 39.3 -1.0
30 8 -331.1 0.7 -2.8 -222.8 51.0 0.5
30 9 -537.0 -1.8 -3.6 -265.8 51.0 0.5
30 1 316.6 1.2 -3.7 -65.6 54.6 10.7
30 2 300.5 -1.4 -3.3 -52.5 54.6 10.8
30 3 256.3 -1.2 -0.9 -67.4 40.1 7.5
30 4 185.7 -1.3 -0.6 -87.2 34.0 -3.4
30 5 96.0 -0.2 0.1 -110.7 34.2 -2.5
30 6 -15.4 -0.1 0.5 -147.1 40.0 -3.7
30 7 -149.4 -0.1 1.0 -184.5 48.8 -6.0
30 8 -309.6 -0.8 3.3 -213.9 61.6 -8.9
30 9 -507.1 2.4 3.9 -254.1 61.6 -8.9
30 1 267.7 -3.7 4.0 -48.7 50.2 2.7
30 2 265.8 -2.2 3.1 -38.4 50.2 2.8
30 3 232.1 -0.7 2.2 -53.6 37.3 2.6
30 4 173.5 -0.9 2.5 -73.8 31.5 2.7
30 5 95.5 -0.1 2.8 -97.5 31.3 -1.9
30 6 -4.1 -0.2 3.1 -133.8 36.2 -2.2
30 7 -126.2 -0.9 3.3 -170.8 43.6 -1.9
30 8 -274.1 -1.0 5.7 -200.0 54.7 0.7
30 9 -459.4 4.2 6.8 -237.4 54.7 0.7
30 1 364.4 2.8 -7.1 -82.2 58.8 3.0
30 2 334.5 -2.5 -6.2 -66.4 58.8 -1.7
30 3 279.9 -2.0 -3.6 -80.9 42.9 -1.7
30 4 197.6 -1.7 -3.5 -100.2 36.4 -2.4
30 5 96.4 -0.2 -3.2 -123.5 36.8 -3.1
30 6 -26.4 0.4 -3.0 -160.1 43.6 -3.3
30 7 -172.1 1.0 -2.9 -197.9 53.9 -2.5
30 8 -344.2 0.5 -3.6 -227.5 68.4 -1.5
30 9 -553.7 -2.6 -4.4 -270.5 68.4 -1.5
30 1 356.5 2.2 -2.4 -33.6 54.6 10.7
30 2 309.4 -1.1 -2.0 -24.2 54.6 10.8
30 3 271.8 -1.1 -0.9 -46.3 40.1 7.5
30 4 214.9 -1.3 -0.6 -76.1 34.0 -3.4
30 5 130.2 -0.2 0.1 -110.0 34.2 -2.5
30 6 14.8 -0.1 0.6 -137.3 40.0 -3.7
30 7 -132.1 -0.1 1.0 -164.7 48.8 -6.0
30 8 -300.4 -0.7 4.4 -186.3 61.6 -8.9
30 9 -471.9 3.1 5.0 -223.6 61.6 -8.9
30 1 307.6 -2.7 5.3 -16.7 50.2 2.7
30 2 274.7 -1.9 4.4 -10.1 50.2 2.8
30 3 247.6 -0.6 2.2 -32.4 37.3 2.6
30 4 202.7 -0.9 2.5 -62.7 31.5 2.7
30 5 129.7 -0.1 2.9 -96.9 31.3 -1.9
30 6 26.1 -0.2 3.1 -124.0 36.2 -2.2
30 7 -108.8 -0.9 3.3 -151.0 43.6 -1.9
30 8 -264.9 -0.9 6.8 -172.3 54.7 0.7
30 9 -424.2 5.0 7.9 -206.9 54.7 0.7
30 1 404.3 3.8 -5.8 -50.2 58.8 3.0
30 2 343.3 -2.2 -4.9 -38.0 58.8 -1.7
30 3 295.4 -1.9 -3.6 -59.8 42.9 -1.7
30 4 226.8 -1.7 -3.5 -89.1 36.4 -2.4
30 5 130.6 -0.2 -3.2 -122.8 36.8 -3.1
30 6 3.8 0.5 -2.9 -150.3 43.6 -3.3
30 7 -154.7 1.1 -2.8 -178.1 53.9 -2.5
30 8 -335.0 0.7 -2.6 -199.9 68.4 -1.5
30 9 -518.5 -1.8 -3.3 -240.0 68.4 -1.5
同样,YJK在进行梁的剪扭配筋计算时,对所有的工况组合都进行配筋计算,每次配筋计算时调
用同一组合下的剪力、轴力和扭矩。
11.4 结论
1、在有拉力或者压力存在下的梁的纵向配筋计算, YJK的配筋有时比PKPM小;在有拉力或者
扭矩存在下的梁的剪扭配筋计算, YJK的配筋有时也比PKPM小;
2、原因是PKPM计算梁的纵向各截面配筋时,弯矩和轴力没有取同一组合下的数值,而是取自不
同组合下的数值,换句话说,其弯矩取自最大包络设计值,其轴力也取最大包络设计值,二者并不对
应,这就是PKPM配筋大的原因,这样的配筋计算显然是不对的;
3、PKPM在梁的剪扭配筋计算时,对梁的剪力取用包络设计值,对轴力和扭矩取非地震组合的最
大值,三者并不是取自同一个组合,这样的配筋方式也是不合理的,常造成剪扭配筋过大;
4、YJK对梁配筋按所有工况组合循环进行,每次配筋计算时调用同一组合下的弯矩、轴力。当存
在拉力时按照拉弯构件计算配筋,当存在压力且压力大于用户在计算参数中设置的轴压比时,按照压
弯构件进行配筋;同样,YJK在进行梁的剪扭配筋计算时,对所有的工况组合都进行配筋计算,每次
配筋计算时调用同一组合下的剪力、轴力和扭矩;YJK的计算结果是合理的正确的结果,避免了不必
要的浪费。
第十二节 有地下室时的SATWE质量参与系数99%
12.1 用户问题
该工程计算阵型个数为21个时,SATWE的质量参与系数已达99%,而YJK才到77%,为何计算差别
大?
计算振型个数为21时,SATWE和YJK的结果对比如下:
SATWE:质量参与系数:X 向 99.50%,Y 向 99.98%,基底剪力:X 方向16925,Y向16970;
YJK:质量参与系数:X 向 77.39%,Y 向 77.64%,基底剪力:X 方向17253,Y向17164;
可见二者质量参与系数相差很大,而基底剪力相差不多。
12.2 SATWE增加计算振型个数到38个时基底剪力仍明显增加
为了说明问题,我们对SATWE和YJK都增加计算振型个数到38个,再次计算后对比如下
SATWE:质量参与系数:X 向 99.50%,Y 向 99.50%,基底剪力:X 方向18165,Y向19879;
YJK:质量参与系数:X 向90.69%,Y 向96.57%,基底剪力:X 方向18522,Y向20043;
可见YJK的质量参与系数达到了90%和96%,但是SATWE的基底剪力明显增加,其X向基底剪
力增加了7.33%,Y向基底剪力增加了17.14%。
此时SATWE与YJK的基底剪力仍差别不大。
问题就在于,当计算振型个数为21个时,SATWE的质量参与系数已经达到99%的最大值,99%
意味着基底剪力已达到理论上的最大值,增加计算振型个数的基底剪力不应再增加。但是实际上增加
计算振型个数到38个时,SATWE的基底剪力仍大幅明显增加,这只能说明,当计算振型个数为21时,
SATWE的质量参与系数计算结果是错误的。
12.3 使用MIDAS软件进行对比
将该工程模型转到Madas-Gen中进行计算,并和YJK的结果对比。
计算振型个数为21个时:
Midas:质量参与系数:X 向76.31%,Y 向78.40%,基底剪力:X 方向16660,Y向16970;
YJK:质量参与系数:X 向 77.39%,Y 向 77.64%,基底剪力:X 方向17253,Y向17164;
可以看出,Midas和YJK的计算结果基本相同,进一步说明YJK的计算结果正确。
12.4 质量参与系数差异分析
当结构存在地下室时,SATWE和YJK的地震计算质量参与系数结果常常存在较大差距。
当结构存在地下室时,SATWE给出的有效质量系数很容易达到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进一步得到这样的结论。
或者当SATWE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。
结合该工程实际,从PKPM软件取不同振型数的结果可以看出,当振型数从21个增加到38个时,
X方向有效质量系数没有发生变化,均为99.5%,但基底剪力却从16925增加到18165,提高了7.33%;
Y方向有效质量系数反而略有降低,从99.98%下降到99.5%,但基底剪力却从16970增加到19879,
提高17.14%。从这个对比结果可以看出,PKPM关于有效质量系数的计算与基底剪力的计算结果是矛
盾的。
第十三节 有斜杆时的楼层抗剪承载力计算对比
很多用户反映对于布置了斜杆的楼层的抗剪承载力计算,SATWE和YJK差别较大。这里通过两
个案例的计算对比分析,说明虽然SATWE和YJK差别较大,但SATWE和PMSAP的差别同样较大,
而PMSAP的计算结果和YJK相同。
13.1 案例一、合肥工业大学建筑设计院项目
13.1.1、工程状况
1)整体模型
地下室1层,总高36米。YJK采用1.3版计算。
2)计算参数
13.1.2、计算结果及对比分析
1)对比结果
问题:楼层抗剪承载力6层X方向差别大,20%。
2)YJK与SATWE及PMSAP对比
楼层抗剪产生差异的原因,主要是第六层有大量斜撑,下面对斜撑抗剪承载力进行对比。
1)YJK斜撑抗剪承载力计算
YJK斜撑抗剪承载力:1569kN
3)SATWE斜撑抗剪承载力计算
SATWE斜撑抗剪承载力:754.8kN
3)PMSAP斜撑抗剪承载力计算
PMSAP斜撑抗剪承载力:1552kN
13.1.3、将钢结构截面净毛面积比改为1
该工程的设计参数“钢结构截面净毛面积比”原来填写的是0.5,为了说明问题,我们将SATWE
中的该参数值改为1,再进行计算对比。
与YJK对比的楼层抗剪承载力的差别已经很小。
说明SATWE在计算斜杆承载力时,对斜杆按稳定计算控制的承载力采用了杆件的净截面面积,
当钢结构截面净毛面积百分比为0.5时,其抗剪承载力正好少了一半。SATWE这种算法显然是错误的,
因为根据钢结构设计规范的要求稳定计算不应采用净截面面积,而应采用的是毛截面面积。
13.1.4、结论
其它层抗剪承载力相差不多,只有第六层X方向相差20%,第六层与其他层的区别是存在大量斜
撑。对比三个软件相同位置斜撑的抗剪承载力结果:YJK斜撑抗剪承载力1569kN;SATWE斜撑抗剪
承载力754.8kN;PMSAP斜撑抗剪承载力1552kN,我们可以得出YJK与PMSAP结果相近,与SATWE
结果差一倍,斜撑抗剪承载力的差别是造成YJK与SATWE楼层抗剪承载力差别大的原因。
如果将钢结构截面净毛面积比由原来的0.5改为1,再进行计算对比,SATWE的钢结构斜杆抗剪
承载力增加了1倍,和YJK、PMSAP基本相同,说明SATWE在计算斜杆承载力时,对斜杆按稳定计
算控制的承载力采用了杆件的净截面面积,SATWE这种算法显然是错误的,因为根据钢结构设计规范
的要求稳定计算不应采用净截面面积,而应采用的是毛截面面积。
13.2 案例二、中建上海建筑设计院项目
13.2.1、YJK楼层抗剪承载力验算
**********************************************************
Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比
层号 塔号 X向承载力 Y向承载力 Ratio_X Ratio_Y
17 1 1.9255E+004 1.8648E+004 1.00 1.00
16 1 6.5724E+004 4.9460E+004 3.41 2.65
15 1 5.2031E+004 4.5626E+004 0.79 0.92 薄弱层
14 1 5.6956E+004 5.1021E+004 1.09 1.12
13 1 6.7453E+004 6.0844E+004 1.18 1.19
12 1 7.3155E+004 6.6100E+004 1.08 1.09
11 1 1.2745E+005 8.6139E+004 1.74 1.30
10 1 1.4265E+005 9.3535E+004 1.12 1.09
9 1 1.5693E+005 1.0608E+005 1.10 1.13
8 1 1.9308E+005 1.0810E+005 1.23 1.02
7 1 2.2172E+005 1.1505E+005 1.15 1.06
6 1 1.6515E+005 1.0479E+005 0.74 0.91 薄弱层
8 1 2.0461E+005 1.1055E+005 1.31 0.99
7 1 2.3260E+005 1.1551E+005 1.14 1.04
6 1 1.7354E+005 1.0643E+005 0.75 0.92 薄弱层
5 1 1.5186E+005 1.0983E+005 0.92 1.05
4 1 1.5442E+005 1.1009E+005 1.02 1.00
3 1 2.6736E+005 2.0534E+005 1.73 1.87
2 1 3.3934E+005 2.5558E+005 1.27 1.24
1 1 3.4681E+005 2.6264E+005 1.02 1.03
13.2.2、PMSAP 各楼层抗剪承载力及与上层承载力的比值
__________________________________________________
层号 塔号 VX(kn) VY(kn) VX/VXP VY/VYP
1 1 0.323E+06 0.259E+06 1.03 1.05
2 1 0.312E+06 0.247E+06 1.33 1.42
3 1 0.235E+06 0.174E+06 1.63 1.60
4 1 0.144E+06 0.109E+06 1.01 1.01
5 1 0.142E+06 0.107E+06 0.88 1.07
6 1 0.161E+06 0.100E+06 0.75 0.87
7 1 0.216E+06 0.115E+06 1.12 1.04
8 1 0.193E+06 0.111E+06 1.32 1.00
9 1 0.146E+06 0.111E+06 1.11 1.13
10 1 0.132E+06 0.981E+05 1.13 1.08
11 1 0.117E+06 0.907E+05 1.76 1.42
12 1 0.662E+05 0.639E+05 1.09 1.09
13 1 0.608E+05 0.586E+05 1.18 1.19
14 1 0.513E+05 0.493E+05 1.04 0.94
15 1 0.491E+05 0.524E+05 0.80 0.90
16 1 0.612E+05 0.584E+05 3.98 3.81
17 1 0.154E+05 0.153E+05 1.00 1.00
**********************************************************************
13.2.3、SATWE抗剪承载力及承载力比值 *
**********************************************************************
Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比
----------------------------------------------------------------------
层号 塔号 X向承载力 Y向承载力 Ratio_Bu:X,Y
----------------------------------------------------------------------
17 1 0.1929E+05 0.1858E+05 1.00 1.00
16 1 0.7224E+05 0.6151E+05 3.75 3.31
15 1 0.5903E+05 0.6408E+05 0.82 1.04
14 1 0.5554E+05 0.5256E+05 0.94 0.82
13 1 0.6568E+05 0.6234E+05 1.18 1.19
12 1 0.7118E+05 0.6780E+05 1.08 1.09
11 1 0.1267E+06 0.9094E+05 1.78 1.34
10 1 0.1384E+06 0.9887E+05 1.09 1.09
9 1 0.1535E+06 0.1111E+06 1.11 1.12
8 1 0.1789E+06 0.1111E+06 1.17 1.00
7 1 0.1993E+06 0.1170E+06 1.11 1.05
6 1 0.1708E+06 0.1016E+06 0.86 0.87
5 1 0.1538E+06 0.1118E+06 0.90 1.10
4 1 0.1551E+06 0.1127E+06 1.01 1.01
3 1 0.2557E+06 0.1967E+06 1.65 1.74
2 1 0.3379E+06 0.2647E+06 1.32 1.35
1 1 0.3472E+06 0.2759E+06 1.03 1.04
该工程的设计参数“钢结构截面净毛面积比”原来填写的是0.5,为了说明问题,我们将SATWE
中的该参数值改为1,再进行计算对比如下。可见与YJK非常接近,说明SATWE在计算斜杆承载力
时,对斜杆按稳定计算控制的承载力采用了杆件的净截面面积。
X方向最小楼层抗剪承载力之比: 0.82 层号: 15 塔号: 1
Y方向最小楼层抗剪承载力之比: 0.82 层号: 14 塔号: 1
13.2.4、结论
(1)楼层抗剪承载力计算结果YJK(1.4版本)与PMSAP结果基本一致。
(2)SATWE计算结果与PMSAP、YJK在个别楼层有较大差别。
(3)SATWE在计算斜杆承载力时,对斜杆按稳定计算控制的承载力采用了杆件的净截面面积,
当钢结构的截面净毛面积比小于1时,SATWE计算出的结果偏小。
第十四节 柱双偏压配筋计算差异问题
14.1 例1:17512
14.1.1问题
用户问题:yjk、pkpm算出的柱子配筋完全相反,yjk柱子配筋见第一张图,PKPM配筋见第二张
图。比较急,麻烦您尽快回复我,非常感谢。
邮件回复:角柱均是自动按双偏压方式进行配筋,双偏压为多解,YJK的配筋结果输入到PKPM中也
是满足双偏压验算要求的。
14.1.2分析
下为YJK和PKPM的计算配筋简图
下图为YJK和PKPM柱施工图的配筋,这里YJK采用1.4.3版设计,与用户传来的柱施工图稍有
不同。
我们在PKPM中,修改柱的配筋,使之与YJK相同,然后再点取“双偏压”菜单进行柱双偏压验
算,可见屏幕下提示:双偏压验算全部满足要求。
柱的双偏压配筋结果是个多解的结果,本例说明,虽然YJK与PKPM结果不同,但都是计算正确
的结果。
另一方面,从YJK和PKPM结果比较来说,YJK在柱的长边配置较多钢筋,短边配置较少钢筋,
结果更加合理。
14.2 例2:17822
14.2.1问题
我有个学校 7度0.1g,三级框架;在5层11M跨度中间的柱子;PKPM算下来点角筋是6.2短边
配筋是37;YJK算下来角筋是4.9短边配筋只有27了
我是苏州江南意造的倪工。十分感谢!
14.2.2分析
该例用户选择对柱按双偏压配筋。下为5层YJK和PKPM的计算配筋简图。
以左起第2根柱为例,下图分别为YJK和PKPM柱施工图的配筋。
但是,我们在PKPM柱施工图中,修改柱配筋使之与YJK相同,再点双偏压菜单进行柱的双偏压
验算,结果是按照新改的配筋双偏压验算不过。
为此,我们从前面对比柱的内力,用“构件信息”菜单查看各自的内力结果。
从下图可以看出,该柱恒载下的弯矩、剪力差别大,YJK为540、194,而PKPM为649、232。
为什么差别这么大?
经查,原因为YJK与PKPM在按照施工模拟3计算时使用了不同的楼层施工次序,由于第5层为
梁托柱楼层,YJK判断梁托柱楼层并自动合并5、6两层为一个施工次序,可见YJK的施工次序表。
而PKPM对5、6层分为2个施工次序,这种差别导致5层柱的恒载计算结果差别大。
我们修改PKPM施工次序,使之与YJK相同,再进行PKPM计算,下图为重新计算后的PKPM
配筋简图和柱的构件信息内力表,这次PKPM的恒载内力与YJK完全相同。
在PKPM柱施工图中,修改该柱的配筋使之与YJK相同,然后再点取“双偏压”菜单进行柱双偏
压验算,可见屏幕下提示:双偏压验算全部满足要求。
第十五节 无梁楼盖两种计算模式结果对比
对于您邮件中的第2个问题:为何在无梁楼板计算中,平面楼板和上部结构计算弹性楼板结果不
一样,且平面楼板结果偏大?
15.1 将梁改为虚梁
为了对比,将梁改为虚梁,因为您输入的暗梁有一定的刚度,在上部结构计算时,梁的刚度和板
的刚度叠加,造成重复计算。而在平面楼板有限元计算时,软件将自动将暗梁的刚度去除。因此当无
梁楼盖布置暗梁时,上部结构计算和平面楼板的计算模型是不同的,这种不同将导致结果的差别。
15.2 该工程控制内力仍为恒载和活荷载
尽管上部结构计算考虑了风和地震作用,但是在在本例中,它们相比恒活荷载的内力太小,在控
制楼板上下钢筋方面,它们起的作用不大。因此我们下面的对比主要在恒载活载下弯矩的对比。
15.3 将上部结构弹性板单元设置为0.5米
因为平面楼板隐含的有限元尺寸为0.5米,为了对比,我们将上部结构的弹性板单元尺寸也设置为
0.5米,以便减少因为单元尺寸不同造成的结果差别。
15.4 无梁楼盖计算相关设置
平面楼板的计算参数,选择考虑本层竖向构件刚度,为的是与上部结构计算模型尽量一致。
柱上板带取为1/4板跨
您设置的柱帽尺寸过小,对于柱上板带如果选择按照柱帽尺寸取用,则柱上板带的宽度将过小,
这将造成无梁楼板不经济的配筋结果,这一点可参照F1帮助,即无梁楼盖的帮助说明。
15.5 上部结构为3层模型而平面楼板计算取1层模型
下面分别在无梁楼板计算中对比,即按照平面楼板计算模型和按照“取整体计算弹性楼板计算结
果”计算,再进行对比。
上部结构计算取的是全楼模型,即按3层计算的,而在平面楼板中楼板是按照分层模型计算的,
即按照1层的模型计算,这种差别有时对楼板的内力有一定的影响。
下图分别为平面楼板和上部结构的弹性板计算结果,对比从上到下顺序的第一个柱上板带(板带
下)和跨中板带(板带下)的弯矩和配筋:
柱上板带:平面楼板: M=75.8;As=1039;
上部计算弹性板:M=64.2;As=925;
跨中板带:平面楼板: M=64.0;As=872;
上部计算弹性板:M=54.1;As=748;
上部结构弹性板计算的弯矩和配筋确实比平面楼板小,我们认为,这是因为上部结构是全楼模型,
它与平面楼板取用的1层模型不同,造成了计算的差异。
15.6 将上部结构改为1层后二者计算相同
我们将上部结构改为1层,再进行对比计算,结果如下,可见二者已经非常接近。
柱上板带:平面楼板: M=75.8;As=1039;
上部计算弹性板:M=74.1;As=1035;
跨中板带:平面楼板: M=64.0;As=872;
上部计算弹性板:M=62.5;As=867;
在计算方法上,上部结构弹性板和平面楼板之间还是有些细小的差别,如上部结构计算弹性楼板
内力,取的是各单元的数值(单元周边节点的平均值),而平面楼板取的是各节点的数值。这种差别也
可能导致它们之间结果不同。
第十六节 梁中多余节点对计算结果的影响之一
16.1 用户问题
邮件19470,
为什么我的模型构件对称、荷载对称,算出来的配筋和内力却不对称?
如下图,一层的两根次梁平面位置
一层红线所圈的两根次梁(ID:13465108、133132110)跨度、截面及荷载均相同,
问题1:对单根梁来说,两跨连续次梁的底筋为何会存在区别?比如下段梁,左边梁底筋为17,右
端梁底筋为13,相差30%?
问题2:两根次梁对比,上下配筋也不一样,是什么原因?比如下段梁,左边梁下支座筋为5,右
端梁下支座筋为4,相差25%?
16.2 计算结果对比
从弯矩包络图看,左右两根梁跨中分别为176和146,相差20%,支座弯矩分别为-76和-64。
从恒载下梁的弯矩图可见,左右梁差异很大。左梁跨中弯矩为166、144,右梁跨中弯矩为130、
193,平均相差30%;左右梁下支座弯矩分别为-48和-38,相差26%。
16.3 差别原因分析
我们在建模的1层平面,看到所述梁中间被一根多余的轴线穿过打断,该梁中间出现节点,造成
由两段梁组成,虽然表面看似对称,实际结构已经不对称。
这种平面上多余的网格线因为一端与柱相连,在建模退出时不能被自动清理,只能手工将其删除。
梁中存在多余节点主要影响房间楼面荷载的导荷方式,当矩形房间各边都由一根杆件组成时,软件
对该房间按照梯形三角形方式导荷,但是当矩形房间的某一边由两根或多跟杆件组成时,软件对该房
间改为按照周边均布的方式导荷。
按照周边均布导荷方式是近似的导荷方式,它的的准确度比梯形三角形方式差很多,在很多情况
下对构件计算结果影响还很大。如下为荷载简图,左边梁按照梯形方式导荷,梁上的恒载峰值为17.2
的梯形荷载,而右侧梁按照周边均布方式导荷,梁上的恒载为12.9的均布荷载。这种承受荷载的差别,
导致计算结果的巨大差别。
16.4 参数导荷边被打断时荷载类型简化为均布的应用
YJK在【楼层组装】中的【必要参数】提供了【楼板导何被打断时荷载类型简化为均布】的选项,
从继承PKPM习惯考虑,默认是勾选,即被打断的梁按照均布到梁上的导荷方式。
如果考虑准确导荷,用户应将该参数前选项的打勾去掉,从而使软件按照梯形三角形的方式导荷。
下面是按照新的导荷方式的计算结果,可以看出,左梁和右梁的恒载弯矩和配筋基本相同了。
16.5 将梁中的多余结点删除
在建模中,将该左右梁中多余的节点删除,再重新计算,计算结果完全对称了。下面是左梁和右
梁的弯矩包络图和配筋图的计算结果。
16.6 结论
建模时,当梁中存在多余节点时,对计算结果会造成一定的影响,主要原因是它造成房间荷载的
导荷方式可能由梯形三角形方式转变为周边均布的方式,两种导荷方式的差异可造成杆件荷载出现不
对称,计算内力和配筋结果出现不对称的异常现象。
当出现计算结果的不对称情况时,在建模时删除梁中间的多余节点,即可实现正确计算。
或者在YJK【楼层组装】中的【必要参数】的【楼板导何被打断时荷载类型简化为均布】的选项
前,不要设置成打勾,即可实现准确导荷,使软件按照梯形三角形的方式导荷。
一般在建模时,应尽量将梁中间的多余节点删除。
第十七节 梁中多余节点对计算结果的影响之二
17.1 用户问题
邮件19480,
该工程计算异常及局部振动过多?
结构计算完成后,屏幕上给出局部振动的提示,局部振动的振型个数将近40个。
计算第一周期达127秒,明显异常
用户选择计算地震时有效质量系数自动达标到90%,软件自动计算的阵型个数达到54个。
17.2 原因分析
1、梁中间被多余轴线打断形成很多的多余节点
虽然建模退出时可以自动清理无用的网格节点,但在本例中,这些轴线的一端和柱相连,软件对
于和柱、墙、斜柱等承重构件相连的轴线不清理,所以这样的轴线网格线形成了梁中的多余节点。
2、梁中多余节点造成大量局部振动
当梁的中间有节点,且该梁周边没有楼板约束时,该梁在计算后很容易形成局部振动。如该梁周
边房间均开洞,使得该梁在楼层平面内缺少约束的情况,见下图。
17.3 清除梁中多余节点后的计算效果
我们将本例中各层梁中的多余节点删除,再进行计算,计算第一周期为0.71,已经正常,达标90%
质量参与系数的阵型个数减少到35个,局部振动的阵型个数也减少到13个。
17.4 结论
建模时,当梁中存在多余节点,且这些梁的周边开洞、无楼板,形成在楼板平面内缺少约束的结
构时,可能使计算结果形成大量局部振动,消耗过多的计算振型个数,甚至造成异常的计算结果。
当出现计算结果的不正常情况时,在建模时删除梁中间的多余节点,即可实现正确计算。
因此,一般在建模时,应尽量将梁中间的多余节点删除。
第十八节 空间结构应用常见问题
18.1 没有设置支座
该模型中,网架没有设置支座直接搭在下部楼层上。
在空间建模下生成的网架没有设置支座。
网架和下部楼层之间拼接连接时,直接放置到下层柱上,网架杆件和梁杆件重合在一起。
这样建模的问题是:网架结构和下部的支承结构连接关系混乱,并且不能设置网架的弹性支座。
18.2 斜杆铰接造成局部震动
计算后出现大量局部震动,用户的问题是增加大量计算阵型个数仍改进不大。
该模型的网架部分从SAP2000转过来,在SAP2000计算时网架杆件间为固结,但转到YJK后,
YJK隐含设置的斜杆杆件都为铰接,铰接连接造成大量刚度薄弱环节。
计算阵型数取30个,阵型参与质量系数才百分之几,远不能满足要求。
对该空间层网架改为固结连接,在该层下点取“本层固结”菜单,重新计算就正常了。
计算阵型个数还是30个,质量参与系数达到96%。
18.3 施工次序错误造成计算不下去
采用施工模拟3计算时,必须注意施工次序是否正确,因为空间楼层被自动放到最后一个自然层,
如果连接空间层的楼层号和它不连续就可能计算出错。
该结构中,普通楼层有4层,空间网架和第3层相连,但是空间结构本身处在第5层,当采用施
工模拟3计算时,由于5层和3层不连续就可能造成计算出错。
18.4 约束设置不当造成机构
设置节点的弹性约束时必须确保不能造成机构的结构形式,机构将导致计算不能通过。
图例桁架,桁架之间没有纵向联系,如果对每个桁架支座都设置为铰接,在桁架之间的方向将形
成机构,导致计算不能通过。
解决的方法可以有两个,采用其中一个即可计算通过:
1)在桁架之间补充设置联系杆件,以形成完成的屋面结构体系。
2)对每个桁架只在一端设置铰接,另一端为刚接。
18.5 桁架之间缺乏纵向联系
上图例即为桁架之间缺乏纵向联系的实例,由于不能生成完整的屋面体系,将造成误差很大。而
且当设置节点的弹性约束时,这样的布置极易形成机构导致计算不能通过。
18.6 空间结构支座和下面楼层位置偏差
由于空间建模网格位置不准确,导致空间结构的支座和下面楼层出现位置偏差而联系不上,导致
支座悬空而计算不正确。
本例从实体显示模型看,好像桁架支座和下层柱连接没有问题,但是切换到单线图下放大查看支
座,可以看出支座斜杆与下层柱之间存在明显的偏差,由于联系不上将导致支座悬空的后果。
解决的方案是:使用平移节点菜单,移动支座斜杆的下节点,使之和下层柱的节点相连。
计算完后,可以通过在各荷载工况下的位移动画查看空间结构和下部结构的连接状况,如果有未
连接部位,该处必然出现较大位移变形。
18.7 单点约束和两点约束的使用
1、单点约束
计算前处理的单点约束菜单用于楼层与楼层之间的弹性约束设置,条件是本层设置有单根的柱或
斜杆杆件和下一层连接。
对于网架等空间结构,一般应设置支座,并通过支座和下面的普通楼层连接,建模时在支座处用
一根斜杆模拟支座。这种连接属于不同楼层之间的连接,适用于单点约束方式。在计算前处理可用单
点约束菜单设置支座的弹性连接。
因此,单点约束方式操作简单,概念明确,是设置空间结构弹性支座最常用的方式。
注意在空间建模菜单中,对于需要设置单点约束的网架支座杆件不宜设置为柱杆件,而应设置为
斜杆杆件。
2、两点约束
两点约束用于同一个楼层之内的弹性约束设置,对于空间结构也可以采用两点约束方式设置弹性
连接,但是操作步骤比单点约束方式多一些。
由于两点约束必须在两个节点之间设置,可在支座杆件和空间结构之间事先设置空隙,可把支座
构件人为的拆分成上下两段,在下段布置杆件,但在上段不布置构件,以形成和网架距离相近的节点,
然后再在计算前处理指定该两点间的约束关系。
如某体育馆,屋顶为网架,网架支撑在普通楼层的柱上。但是在空间层建模时,空间层除了网架
之外,还在网架的支座处设置了一截短柱,柱高900mm,网架再通过该短柱和下面普通楼层的柱相连。
设计人员需要在计算中考虑网架向外的滑动支座的效果,为此需要在空间结构的网架和短柱之间
设置两点约束。
为了设置两点约束,需在空间建模时使柱和网架分开150mm的一段距离。这是因为,YJK的两点
约束只能设置在层内的两点之间。
图为在计算前处理特殊构件定义下,在网架X向两边的支座中,通过两点约束菜单,在短柱和网
架之间,将X向约束和所有转动约束都设置为0,只保留Y向和Z向约束的简图,该简图是通过空间
三维显示菜单显示的。
上图是设置了这样约束厚度的计算结果,其在支座滑动方向的剪力为0。
图示项目用户将柱也建在了空间层,这种情况下设置空间结构的弹性支座就不能用单点约束的方
式,只能用两点约束。为此需在网架和支撑柱之间设置分离的两节点空隙,再在期间设置两点约束。
3、设置支座
空间层模型中,构件底部是否嵌固,同样受“与基础相连最大构件底标高”参数的影响。若空间
层中有应该嵌固的部位在此标高之上,可以通过调整该标高数值解决,也可以通过前处理->特殊构件
定义->节点属性->支座设置菜单(右图),将空间层中交互指定支座节点。
若该标高超过了空间结构,则有可能在空间结构中生成多余的约束,此时只能通过调整标高数值
至空间层以下解决此问题。
计算模型中的支座信息,可以通过计算模型轴测简图中的支座开关进行查看。如下图所示。
18.8 软件没有自动计算空间模型楼层的风荷载
YJK把空间结构菜单建模部分自动放在最后一个自然层,但是软件对这个楼层没有像对其它普通
楼层那样自动生成风荷载,因为空间层体型多变复杂,软件目前还不能自动算出这层的风荷载,因此
对这层的风荷载必须人工补充输入。
如下图结构由空间建模的楼层和下部的普通楼层组成,从二者分开的图可以看出空间层站的部分
很大,空间层对风荷载的受荷面积最大,整体结构分析必须认真考虑空间结构部分承受的风荷载。
补充空间层风荷载的方式最常用的就是蒙皮导荷,即按照风荷计算的要求在空间结构外生成蒙皮,
输入作用在蒙皮上的风压或者体形系数,由软件自动导算风荷载。
对风荷载应分别输入+X、-X、+Y、-Y向四组风荷载。
风荷载导荷按照精细风荷载(或称为特殊风)计算方式要求的格式生成+X风、-X风、+Y风、-Y
风的节点风荷载,它们可在空间结构的风荷载菜单下查看:
在后面的荷载删除菜单下可对蒙皮导荷形成的风荷载删除。在空间结构菜单下,只能对风荷载查
看或者删除,不能直接输入。
由蒙皮导荷生成的节点荷载是专门记录的,这样每次导荷菜单的操作,都会替换原有的导荷结果,
重新生成传导节点上的荷载,这样避免造成节点荷载的重复叠加。
在计算参数的结构总体信息参数中,对风荷载计算信息应采用“精细计算方式”,因为精细计算方
式是把风荷载加载到每层的最外围的各节点上,而一般计算方式是把整层风荷载加载到形心或内部弹
性节点上。
18.9 空间层屋顶没有楼板
有的用户把混凝土坡屋顶楼盖用空间结构菜单建立,对屋面恒活荷载用蒙皮导荷生成节点荷载。
但是,这样建立的模型没有楼板,在结构计算模型中没有一般坡屋顶中的弹性膜,没有弹性膜对坡屋
顶上的梁影响很大,对该楼层刚度影响也很大。
对于不方便用普通层建模的复杂坡屋顶,可在空间结构菜单下建模,然后可使用“导到楼层”菜
单将他们导到普通的楼层,这样空间建模方式只是一种过渡建模的手段,最终回归到普通楼层。在普
通楼层下坡屋顶可以生成房间楼板,有了楼板可自动实现楼板恒活荷载的导算,不必用空间层的蒙皮
导荷。另外在结构计算中将自动生成弹性膜,从而保证计算更符合工程要求。
这里形成的风荷载在计算前处理的风荷载菜单下也可以查询修改。
软件在计算前处理中首先按照精细风荷载方式生成各层各部位的风荷载,再读取蒙皮导荷生成的
节点风荷载,并在相应节点替换原有值。前处理生成的精细风荷载是全楼完整的数据,蒙皮导荷生成
的风荷载可以是局部的,换句话说局部的蒙皮导荷不会造成风荷载的遗漏统计,因此,蒙皮导荷可以
只针对某个局部模型进行操作,在局部模型上得到更准确的风荷载。
第十九节 抗倾覆力矩计算差异
19.1 用户问题
邮件23238,
标题:基底零应力区与pk对比差异很大
从以上SATWE和YJK关于结构整体倾覆验算结果对比可以看出,倾覆力矩的计算结果二者基本
相同,但是,抗倾覆力矩计算结果有较大差异,YJK的结果偏小,导致零应力区的比例为16%,大于
15%而超限。
19.2 相关计算公式
对于整体抗倾覆验算,YJK采用《复杂高层建筑结构设计》第二章的简化方法计算,即假定水平
荷载为倒三角分布,合力作用点位置在建筑总高的2/3处处理。
倾覆力矩和抗倾覆力矩的计算公式:
𝑀
ov0
=𝑉
(2H/3+C)
式中 𝑀——倾覆力矩标准值;
ov
H——建筑物地面以上高度,即房屋高度;
C——地下室埋深;
𝑀
ov
——总水平力标准值。
𝑀
𝑅
=GB/2
式中 𝑀——抗倾覆力矩标准值;
𝑅
G——上部及地下室基础总重力荷载代表值;
B——基础地下室地面宽度。
分别采用风和地震参与的标准组合进行验算,对于风荷载组合,活荷载组合系数取0.7;对于地震
组合,活荷载乘以重力荷载代表值,用户考虑单独定义的构件质量折减系数。
对于基础底面零应力区的控制,按照该书第二章的相关公式进行。
19.3 计算差异分析
YJK和SATWE计算倾覆力矩用的方法相同,不同的是,对于抗倾覆力矩的计算,YJK考虑了塔
楼偏置的影响,按塔楼综合质心计算抗倾覆力臂,即对抗倾覆力矩𝑀计算公式中的抗倾覆力臂,没有
𝑅
按照基础宽度一半取值,而是考虑了上部塔楼偏置的影响的数值,即按塔楼综合质心到基础近边的距
离取值。
如下图所示。
塔楼综合质心是按照按各层质心的质量加权计算得出的。
SATWE对于抗倾覆力臂,直接按基础底面宽度的一半取值。
对于该用户工程,从正立面和侧立面图可以看出,它的塔楼在Y向有明显的偏置,YJK考虑了这
种偏置影响,计算结果更合理,且偏于安全。
19.4 结论
对于整体结构抗倾覆计算和基础零应力区的计算,当上部各层相对于底部楼层有质心偏置的情况
时,SATWE和YJK计算结果不同,YJK考虑了塔楼偏置的影响,按塔楼综合质心计算抗倾覆力臂,
塔楼综合质心是按照按各层质心的质量加权计算得出的。而SATWE的抗倾覆力臂直接取用基础底面
宽度的一半计算。
YJK考虑了这种偏置影响,计算结果更合理,且偏于安全。
第二十节 YJK自动合并施工次序后的计算差异
20.1 用户问题
邮件T847
最近刚做一个工程发现YJK与PKPM结果相差非常大,一层部分柱内力和配筋比PKPM小了一
半,想让你们帮忙分析下原因。
20.2 楼层施工次序不同
经检查,发现YJK与PKPM结果差别大的原因是对施工模拟3采用了不同的施工次序。
1、YJK自动对梁托柱的楼层合并楼层施工次序
该工程的1层和5层都存在梁托柱的情况,特别是1层存在大片梁托柱的情况,如下图所示。
一般情况下,施工模拟3采用逐层加载的施工次序,即每层为1个施工次序。但是YJK对存在梁
托柱的楼层,会自动合并本层和上层为1个施工次序,即把相连的2层作为一个施工加载次序。对于
托墙转换的楼层,会自动合并转换层层和上面2层为1个施工次序,即把相连的3层作为一个施工加
载次序。
有经验的设计师都知道,对梁托柱的楼层、托墙转换的楼层应合并2层或多层为1个施工加载次
序,因为它符合施工的实际情况,特别是如果不合并,将造成恒载下内力过大甚至异常的计算结果,
最终使计算配筋过大。
为什么梁托柱层分层施工需要合并施工次序计算呢?这是因为梁托柱层受力较大,合并层施工次
序相当于用两个楼层的刚度共同承担梁托柱层的荷载,从而使受力分配均匀,内力减少。这也符合这
样的楼层的拆模规律,施工中有梁托柱的楼层肯定不能上层施工时下层马上拆模。
YJK的施工次序可在前处理通过下图显示,1层除了梁托柱外,还存在托墙梁,因此自动把1-3
层作为1个施工次序;5层有梁托柱,自动合并5-6层为1个施工次序。
而SATWE的施工次序如下图,它仍然是每层1个加载次序。
其实,用户可以在SATWE中修改施工次序,有经验的设计师会在这里手工合并相关楼层的施工
次序,避免计算异常。
2、施工次序对恒载下的内力影响大
我们对比上图1层那根截面尺寸最大的托柱梁,分别打开该梁的构件信息比较各工况下的计算内
力,可见恒载下,该梁的最大跨中弯矩差别大,YJK为2367,而SATWE为9104,SATWE比YJK大
了将近4倍。
其它荷载工况下,内力差别不大。
3、配筋差别大
对比该梁的配筋,下部钢筋YJK为142,SATWE为175,SATWE配筋大了23%。
对比支撑该梁的柱配筋见下图,SATWE是YJK的2.26倍
对比1层柱、梁配筋,结果如下,YJK柱配筋减少18%,梁配筋减少33.8%。
第1层柱配筋总面积(mm2) PKPM YJK 相差(%)
主筋 655190 537216 -18.0%
箍筋 43102 42934 -0.4%
节点箍筋 36784 35425 -3.7%
第1层梁配筋总面积(mm2) PKPM YJK 相差(%)
顶部 1984313 1313766 -33.8%
底部 1207644 1139957 -5.6%
箍筋 36059 34935 -3.1%
超筋梁数 7 0
超限梁数 7 0
SATWE有7根梁超限,YJK没有梁超限。
其它楼层YJK计算的配筋也明显减少。
20.3 另一工程对比
邮件23238,
标题:基底零应力区与pk对比差异很大
该工程的1层、2层、6层都有梁托柱的情况,如下图为1层某个梁托柱的情况。
对比该托柱梁的内力,分别查看该梁的构件信息见下图,可见恒载下该梁的弯矩差别大,SATWE
为637,YJK为563,SATWE大了13%。
其它荷载工况下该梁内力差别不大。
差别的原因是施工加载次序的不同,SATWE每层都是1个施工次序,而YJK1-3层合并为1个施
工次序,6-7层合并为1个施工次序。
梁内力的差别最终形成了配筋的差别,SATWE为78cm2,YJK为54cm2,SATWE的配筋大了44%。
20.4 结论
一般情况下,施工模拟3采用逐层加载的施工次序,即每层为1个施工次序。但是YJK对存在梁
托柱的楼层,会自动合并本层和上层为1个施工次序,即把相连的2层作为一个施工加载次序。对于
托墙转换的楼层,会自动合并转换层层和上面2层为1个施工次序,即把相连的3层作为一个施工加
载次序。
有经验的设计师都知道,对梁托柱的楼层、托墙转换的楼层应合并2层或多层为1个施工加载次
序,因为它符合施工的实际情况,特别是如果不合并,将造成恒载下内力过大甚至异常的计算结果,
最终使计算配筋过大。
为什么梁托柱层分层施工需要合并施工次序计算呢?这是因为梁托柱层受力较大,合并层施工次
序相当于用两个楼层的刚度共同承担梁托柱层的荷载,从而使受力分配均匀,内力减少。这也符合这
样的楼层的拆模规律,施工中有梁托柱的楼层肯定不能上层施工时下层马上拆模。
但是,PKPM的施工模拟3对任何情况都采用的每层1个施工加载次序,这将导致有梁托柱层、
挑梁托柱层、转换层的梁柱计算配筋偏大很多。当梁托柱的跨度较大时,或悬挑梁托柱情况时,配筋
差异更大。
这种施工次序管理上的差异,也是导致YJK比PKPM配筋少的原因之一。
第二十一节 不同施工次序对柱配筋的较大影响
21.1 用户问题
邮件25699
问题:两个模型唯一区别:7层一根梁上柱有无,位置在8层显示(有截图示意位置);两个模型计
算出来,7层梁上柱旁边几根柱(感觉关系不大的几根柱)配筋差异很大,觉得计算异常。
该工程共10层,其中地下室2层,第8、9、10层是局部突出的部分。
用户发来该工程的2个模型,差别是在第7层上,一个存在梁托柱,即第7层的梁托着第8层的
柱,见下图白框部分。另一个无梁托柱情况,而是7层柱上的8层布置了同样的柱。
用户的问题是当第7层有、无梁托柱时,7层有的柱的配筋计算结果变化很大,如图中红框中的几
根柱(即用户感觉关系不大的几根柱),无梁托柱时的配筋比有梁托柱的配筋大了将近1倍。
21.2 柱配筋差距原因分析
1、施工次序不同是计算差异的原因
YJK采用施工模拟3计算时,一般的楼层默认采用1层是1个施工次序,但是对于有梁托柱的情
况时,自动合并两层为1个施工次序。
我们可在计算前处理的楼层属性菜单下查看楼层施工次序的情况,如下图:无梁托柱情况时,8-9
层为1个施工次序,而有梁托柱情况时,7-9层3层合并为1个施工次序。就是这种楼层施工次序上的
差别使柱的计算配筋出现差别,一般来说合并楼层的施工次序可以减少构件的受力和配筋,因为合并
施工次序的概念就是让合并后的结构共同承担荷载,分层施工次序是各层的结构单独承担荷载。
2、7-9层荷载大且不均衡布置是施工次序影响大的原因
该工程在7-9层、特别是8-9层的梁上布置了很大的均布恒荷载,均布荷载从31-52不等。这里是
楼层局部突出的部分,结构布置不均衡,荷载分布也不均衡。对这些恒载,用更多的合并楼层结构共
同来承担,则可有效减少构件在恒载下的内力,从而减少配筋。
对比整个7层的柱配筋,无梁上柱时比有梁上柱时配筋大了4.2%。
21.3 直接对无梁上柱工程合并施工次序可得到同样的减少柱配筋的效果
我们人工修改楼层施工次序,直接对无梁托柱工程合并7-9层为1个施工次序,再进行计算的结
果如下图,可以看出,可以得到同样的减少了柱配筋的效果。
分别打开该柱的构件信息,该柱在SATWE和YJK的内力分别如下:
因此,作为设计人员应充分理解施工次序的计算原理,根据结构的实际情况合理的修改、合并施
工次序可以得到更加经济合理的设计结果。
21.4 将较大的非主体结构恒荷载当做自定义恒载输入
恒载可分为主体结构恒载和非主体结构恒载两部分,主体结构恒载一般为主体结构构件的自重,
即梁、柱、墙、楼板的自重,主体结构按楼层施工,施工模拟3的加载次序主要针对主体结构恒载。
非主体结构恒载指的是作用在主体结构上的填充墙,装修面层形成的恒载,这种恒载不一定随着
主体楼层的施工加载,它们一般在主体结构封顶之后才加载上去。把非主体结构恒载按照施工模拟3
计算,常造成恒载下构件内力偏大的结构。
解决的方法是把非主体结构恒载当做自定义恒载输入,并在计算参数的自定义恒载组合选项中选
择和其它恒载“叠加”组合的模式。软件对自定义恒载按照一次加载的计算方式计算,从而可避免分
层加载计算造成的内力偏大。
21.5 结论
YJK采用施工模拟3计算时,一般的楼层默认采用1层是1个施工次序,但是对于有梁托柱的情
况时,自动合并两层为1个施工次序。一般来说合并楼层的施工次序可以减少构件的受力和配筋,因
为合并施工次序的概念就是让合并后的结构共同承担荷载,分层施工次序是各层的结构单独承担荷载。
对本工程的无梁托柱情况,由于局部楼层结构布置不均衡,并且它上面布置的恒载荷载很大,对
这样的工程人工合并楼层施工次序可同样得到节省配筋的效果。
作为设计人员应充分理解施工次序的计算原理,根据结构的实际情况合理的修改、合并施工次序
可以得到更加经济合理的设计结果。
恒载可分为主体结构恒载和非主体结构恒载两部分,可把非主体结构恒载当做自定义恒载输入,
并在计算参数的自定义恒载组合选项中选择和其它恒载“叠加”组合的模式。软件对自定义恒载按照
一次加载的计算方式计算,从而可避免分层加载计算造成的内力偏大。
第二十二节 SATWE柱轴压比有时偏小的原因分析
22.1 用户问题
邮件25092
PKPM的V2.1附件中是**设计院的一个框架结构,在考察地震作用的情况下,计算出来的轴压比比
版大很多,以第二层左下部一个柱子为例,YJK轴压比0.92,PKPM轴压比为0.85,请查一下是什么
原因所致,谢谢!问题柱子位置截图见附件
!
对比上图中左侧的柱的轴压比,SATWE为1.36,YJK为1.46,YJK比SATWE大了约7%。
22.2 用户邮件答复
你反映的该工程柱轴压比差异大的原因有两个:
1. 关于柱活载折减:PKPM在计算柱地震组合轴压比时考虑活荷载折减(又同时考虑活荷载质量
折减);YJK不考虑活荷载折减。二层柱荷载折减系数为0.6,那么PKPM计算的活荷载轴力折减系数
为0.5*0.6;而YJK为0.5(根据高钢规规定,荷载规范规定的折减系数仅适用于非地震组合)
2. 本工程PKPM和YJK的恒活标准内力有一些差异(地震和风轴力基本一致),2层某
根柱内力对比如下:
上述即为两个软件轴压比差异的原因,如在PKPM中取消柱活载折减,则轴压比变为0.89,在轴
压比限值0.9附近。在本层中,PKPM计算的局部柱轴压比也超限(达到0.95),因此建议用户将柱混凝
土强度提高一级
22.3 柱内力差别分析
1、单柱内力对比
分别打开该柱的构件信息,该柱在SATWE和YJK的内力分别如下:
影响轴压比的是该柱的恒载和活荷载内力,对比可见二者有一定的差距:
恒载内力SATWE为-10033,YJK为-10408,YJK大3.7%;
活载内力SATWE为-2089,YJK为-2264,YJK大8.4%;
2、2层的柱内力汇总差别大
本工程SATWE存在丢荷载、内外力不平衡的情况。
对比SATWE和YJK第二层柱内力汇总值:
分别打开SATWE和YJK的各层内力标准值的2层内力文件,对比文件后边的内力汇总部分:
2层恒载下内力之和SATWE为-177167,YJK为-180147,YJK大1.6%;
活载内力SATWE为-33187,YJK为-34389,YJK大3.6%;
用PKPM的TAT模块计算,结果与YJK相近,而与SATWE差别大。
再用PKPM的PMSAP计算对比,由于PMSAP只能输出第1层的竖向力汇总,我们只好把同时
把SATWE和YJK的1层竖向力汇总打印出来进行对比,见如下各图,PMSAP与YJK相比,恒载差
仅0.002%,活载相同;但PMSAP与SATWE相比,恒载差1.6%,活载差3%。
多方对比说明,本工程SATWE计算的柱的恒活荷载内力偏小。
3、根据质量结果判断内力的正确性
分别打开Wmass文件中的质量输出结果如下。
二者恒载、活载质量基本相同。
由恒载质量推导的2层恒载内力汇总应为:(20909-2895.2)*10=180138,和YJK的180147基本
相同。
由活载质量推导的2层活载内力汇总应为:(2115.8-396.3)*20=34390,和YJK的34389基本相同。
说明SATWE计算的恒载、活载下的柱轴力偏小很多,原因不详。
结论:
对于本工程,YJK和PKPM的质量相同,所以两者周期一致,地震内力一致;但是,在计算恒活
内力时,PKPM存在丢荷载的情况,造成内力偏小,而YJK软件的荷载校验功能验证了质量和内力的
对应关系,保证了内力准确.
在YJK的Wmass。Out文件中可查看各荷载工况下的内力平衡校验结果:
22.4 地震组合下活荷载不应再考虑按楼层折减
计算柱的轴压比时采用该柱轴压力设计值,对于地震作用组合中的活荷载,YJK采用了地震作用
组合时的活荷载折减系数0.5,而PKPM除了考虑0.5的系数之外,还乘以该柱的活荷载按楼层的折减
系数,造成PKPM计算柱的轴压比时考虑的活荷载值比YJK小,这是造成YJK柱轴压比比PKPM有
时大些的原因。
高钢规4.3.5条有明确规定:。。。计算时不应再按照国家标准《建筑结构荷载规范》的规定折减。
对比如上柱的轴压比计算,分别查看该柱构件信息中的轴压比计算相关信息:
该柱的活荷载考虑楼层数的折减系数都是0.6,轴压比的控制组合号都是30。对比Nu的计算:
SATWE:1.2*10033.6+0.6*0.6*2089+0.28*94+1.3*201.8=13081
YJK:1.2*10408+0.6*2264.6+0.28*93+1.3*200.6=14135
如果SATWE对活荷载不考虑按楼层的折减,其轴压力设计值将增加501,达到13582,这样计算
的轴压比将为1.408,与YJK的1.46进一步接近。
22.5 对剪力墙的轴压比有时SATWE结果偏小
对剪力墙的轴压比采用重力荷载代表值计算,如下图某工程SATWE计算的轴压比比YJK小:
差别的主要原因是SATWE在重力荷载代表值的计算中对活荷载除了乘以0.5的重力荷载代表值系
数外,还同时乘以了考虑楼层数的折减系数,该墙的轴力分别计算如下:
SATWE:1.2(4823.9+0.5*0.55*789.7)=6049.281 KN
YJK:1.2(4723.2+0.5*782.7)=6137.46 KN
22.6 结论
有的工程,SATWE计算的轴压比比YJK要小一些,原因主要是2条:
1、在计算柱轴压力设计值时,对于地震作用组合中的活荷载,YJK采用了地震作用组合时对应的
活荷载折减系数,而PKPM除了考虑同样的折减系数之外,还乘以该柱的活荷载按楼层的折减系数,
造成PKPM计算柱的轴压比时考虑的活荷载值比YJK小,这是造成YJK柱轴压比比PKPM有时大些
的主要原因。
2、有的工程SATWE计算的恒载、活载下的柱轴力偏小很多,原因不详。说明他偏小可用他的质
量汇总结果推导,差异就是偏小的数值。
在YJK的Wmass文件中输出了各种荷载工况的内外力平衡校验结果。
3、对剪力墙的轴压比有时SATWE结果偏小,主要原因是SATWE在重力荷载代表值的计算中对
活荷载除了乘以0.5的重力荷载代表值系数外,还同时乘以了考虑楼层数的折减系数。
第二十三节 多塔结构计算阵型个数不够造成的配筋异常
23.1 用户问题
邮件24234,
标题:为什么多塔结构中有两个塔超筋很厉害?
本模型是为了计算车库的,建了五个商铺的多塔,为什么二层的五个塔,有两个塔超筋很厉害?是模
型出错了吗?参数检查没有问题,请帮忙看看是什么问题,实在是很着急。谢谢。
该项目平面很大,170m*200m的平面地库,尽端布置了5个突出地面仅2层的框架,用户做了多
塔自动划分的设置。
计算结果的配筋简图显示,2层的1塔和2塔梁柱配筋普遍超限。
为了查看梁配筋大的原因,我们打开某根梁的内力计算结果查看,发现该梁在Y方向地震作用下
的弯矩达到9300多的一个极大值,明显计算异常。
为了查看Y向地震力大的原因,我们在周期阵型和地震作用文件中看到,该结构根据《抗
规》5.2.5条最小剪重比要求的Y方向地震力放大调整系数非常大,塔1和塔2分别为66.6和11。
正是按照《抗规》5.2.5条的最小剪重比要求,Y向地震被放大达60倍,导致梁柱配筋大量超限。
23.2 多塔结构计算振型个数不够是计算异常的原因
1、用户填写的计算振型个数为9个
图为该项目用户填写的地震信息,在用户定义阵型数中,用户输入了9个阵型。
2、有效质量系数极小
对于一般的3层建筑,9个振型个数可能够用,但是这是一个用户定义了多塔的结构,按照9个阵
型计算的阵型参与质量系数极小,X向3.95%,Y向2.33%。远达不到规范要求的90%数值。
X向平动振型参与质量系数总计: 3.95%
Y向平动振型参与质量系数总计: 2.33%
3、很多塔的地震剪力很小
从文件中可以看出,除了塔3和塔5以外,塔1、塔2、塔4在2、3层的地震剪力计算结
果非常小,远达不到《抗规》要求的最小剪重比1.6%的要求。
23.3 计算足够的振型个数后结果正常
1、对多塔结构应关注质量参与系数结果
大底盘多塔结构,底盘结构和上部分塔结构刚度差别较大,塔楼部分容易产生鞭梢效应,因此多
塔结构的地震计算需要较多的计算振型个数才能达到质量参与系数90%的要求。
如果填写的振型个数少,容易发生楼层地震剪力结果过小的问题,根据《抗规》最小剪重比的要
求,就会形成较大的地震力放大系数,这种不正常的放大系数将造成配筋结果异常的状况。
另一方面,地震力计算结果小达不到规范的要求,将造成设计不够安全的结果。
2、一般按程序自动确定阵型数计算
其它计算参数不变,我们在地震参数中改为选择“程序自动确定阵型数”,且要求结果自动达到质
量参与系数之和90%的要求。
软件下自动计算的阵型个数达到80个,此时X向平动振型参与质量系数为85.64%、Y向平动振
型参与质量系数为81.18%。计算阵型数较多的原因是大底盘部分局部振动较多,该底盘的每座高层住
宅下仅输入一个外轮廓,这里侧向约束少造成大量局部振动,如果高层住宅下按照实际结构布置,需
要的阵型个数将少得多。
各分塔剪重比计算结果足够大,都达到了《抗规》最小剪重比要求,因此各楼层地震剪力调整放
大系数都是1。
查看各层内力配筋,结果完全正常。
23.4 结论
用户对多塔结构应关注质量参与系数的计算结果。大底盘多塔结构,底盘结构和上部分塔结构刚
度差别较大,塔楼部分容易产生鞭梢效应,因此多塔结构的地震计算需要较多的计算振型个数才能达
到质量参与系数90%的要求。如果填写的振型个数少,容易发生楼层地震剪力结果过小的问题,根据
《抗规》最小剪重比的要求,就会形成较大的地震力放大系数,这种不正常的放大系数将造成配筋结
果异常的状况。另一方面,地震力计算结果小达不到规范的要求,将造成设计不够安全的结果。
第二十四节 如何忽略空间影响按平面框架计算
24.1 用户问题
某多层工业厂房,3层布置了吊车荷载,希望在基础设计中考虑吊车荷载、特别是吊车荷载水平刹
车力产生的影响,并偏于安全地算出柱下独立基础的0应力区。
一般的上部结构计算是按照空间结构模型进行计算的,对于横向框架来说,在空间计算模型下其
吊车荷载特别是水平刹车力将不是由框架本身单独承担,它必然向周边扩散,而由周边框架共同承担。
在这种正交框架结构中,空间因素主要有两个,第一个是纵向框架梁和柱按照刚接计算。第二个是有
楼板时为刚性板假定,刚性板更有分散某一处的受力向空间扩散的作用,即便定义了弹性楼板,这种
作用也不可避免。
我们从该结构中的横向抽出一榀平面框架结构,和按照PK的平面框架计算方式相比,空间计算
结果和平面框架计算结果必然相差很大。
24.2 空间结构计算和PK的框架结构计算对比
1、按照空间结构计算
按照一般的上部结构整体计算就是按照空间结构模型计算,在计算结果的柱底内力菜
单下查看,该柱+Mmax、-Mmax组合内力如图。
从该柱的单构件信息可看出,吊车在轮压+刹车的预组合内力仅为弯矩21.9。
2、按照PK的平面框架计算
使用PKPM的PMCAD下的主菜单4、形成PK文件,生成如上图的5轴线的框架数据,
再启动PK菜单,按照平面框架模式计算该榀框架。
我们主要查看柱2、柱3的内力计算结果,见下图。吊车荷载引起的柱内力应是最大
轮压Dmax工况和水平刹车力Tmax工况下的内力的叠加,因此对柱2应是弯矩82+119=202。
从框架的弯矩包络图中看出,柱2的柱底最大弯矩为886,远比吊车荷载引起的弯矩大得多,这是
因为地震作用下的弯矩比吊车荷载弯矩下的大得多。柱2的控制配筋组合号为220,配筋值1134。
从下面该柱在YJK的计算结果中也可以看出,该柱X向控制配筋组合82下Mx也达到798,配筋
值1224。82组合为考虑地震+吊车最大轮压的组合,包含水平刹车力的组合并不控制配筋。
3、小结
本工程对比的吊车荷载下的某柱内力,在YJK下建模并正常三维计算的结果比PK的平面框架模
型结果要小。吊车荷载下对比柱的内力分别为21和201。
但是,本工程在风荷载和地震作用下的弯矩要比吊车荷载作用下大得多,从后面的基础0应力区
的计算也可看出,本工程主要由风荷载和地震作用控制柱下独立基础的0应力区的大小。
24.3 仿平面框架计算
怎样在Yjk三维计算分析中模拟二维平面框架的内力分析?措施就是减少平面框架之间的空间因
素的影响。在该工程这种正交框架结构中,空间因素主要有两个,第一个是纵向框架梁和柱按照刚接
计算。第二个是有楼板时为刚性板假定,刚性板更有分散某一处的受力向空间扩散的作用,即便定义
了弹性楼板,这种作用也不可避免。
因此我们对模型做了如下2处改动:
1)将楼板板厚设置为0
该结构的2-4层的两边的两个边跨段布置了楼板,顶层也布置了楼板,将这些楼板的板厚都改为0。
楼板改为0厚度以后,楼板的计算刚度在计算分析中都被设置为0。
由于该工程楼板的自重是由程序自动计算的,因此需要人工补充在板周边杆件上输入楼板自重荷
载。
2)将纵向框架梁设置为两端铰接
采取这样的措施,可使空间结构的影响大大削弱降低。
按照这样的仿平面框架模型计算,该柱在吊车荷载的轮压+刹车下的内力为164。该值比YJK正常
三维模型计算的21大多了,与PK计算的201已经很接近了。
仿平面框架下的配筋控制组合为81,与正常模型相同,仍为考虑地震+吊车最大轮压的组合,包
含水平刹车力的组合并不控制配筋。
该柱+Mmax、-Mmax组合内力比正常空间模型有了明显增加。
最终,我们对比PK、YJK三维(正常模型)、YJK仿平面框架的结果如下表
PK YJK三维 YJK仿平面框架
吊车内力 202 21 164
+Mmax组合 885 673 1037
-Mmax组合 885 -811 -573
配筋 1134 1224 1224
24.4 对柱下独立基础0应力区的影响
仿平面框架模型下的柱下独立基础的0应力区有了明显的增加,如上所讲的柱的0应力区,在正
常三维模型下0应力区为1%,但在仿平面框架模型下增加到22%。
仿平面框架模型下的基础承载力超限大大增加。
24.5 结论
在某些情况下需要偏于安全地按照平面框架的模型进行分析,如本例用户希望考虑横向框架在吊
车荷载下、特别是考虑水平刹车力对框架柱弯矩增大的影响。
一般的上部结构计算是按照空间结构模型进行计算的,对于横向框架来说,在空间计算模型下其
吊车荷载特别是水平刹车力将不是由框架本身单独承担,它必然向周边扩散,而由周边框架共同承担。
在这种正交框架结构中,空间因素主要有两个,第一个是纵向框架梁和柱按照刚接计算。第二个是有
楼板时为刚性板假定,刚性板更有分散某一处的受力向空间扩散的作用,即便定义了弹性楼板,这种
作用也不可避免。
怎样在Yjk三维计算分析中模拟二维平面框架的内力分析?措施就是减少平面框架之间的空间因
素的影响。在该工程这种正交框架结构中,我们可采取两项措施进行仿平面框架的计算,一是将楼板
板厚设置为0,二是将纵向框架梁设置为两端铰接。
计算结果表明,按照这样的仿平面框架模型计算,柱在吊车荷载的轮压+刹车下的内力比YJK正
常三维模型计算结果大大增加,且与PK计算结果已经很接近。各柱的+Mmax组合内力、-Mmax组合
内力都有明显增加。
仿平面框架模型下的柱下独立基础的0应力区比正常三维模型有了明显的增加。
第二十五节 关于现浇空心板的暗梁加腋
31.1 YJK的暗梁在上部结构计算中的计算模型
YJK建议用户对布置了现浇空心板的房间设置为弹性板6计算。
现浇空心板柱之间的暗梁,在建模中可按照普通梁输入。这样的普通梁在上部结构计算中按框架
梁计算。
软件对一般框架梁可以按照两种力学模型计算:
第一种是用户没有对楼板设置为弹性板3或弹性板6,甚至没有设置为弹性膜,此时软件自动对平
板楼面按照刚性板模型计算。在大多数结构中,用户都是这样处理的。在刚性板模型下(或者在弹性
膜的力学模型下),没有考虑楼板对暗梁的承载能力的影响,梁单独承担各种荷载,暗梁的内力和配筋
较大。
第二种是用户将楼板定义为弹性板3或者弹性板6,此时软件弹性楼板可以和梁共同作用承担各种
荷载,暗梁的内力和配筋将减少。
考虑到暗梁截面高度一般较小,YJK建议用户对布置了现浇空心板的房间,设置为弹性板6进行
计算,也就是说,此时软件是按照弹性楼板和暗梁共同作用承担各种荷载的力学模型计算的,这样可
使暗梁本身的配筋更加经济合理。
有的软件对暗梁按照板单元计算模拟,这样作单元划分尺寸、形状对计算结果会有较大影响,计
算结果的稳定性和梁单元差距较大。
另一方面,软件对框架梁执行了《高规》5.2.3.4条规定:对于调幅梁,框架梁跨中截面正弯矩设
计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。由于暗梁按框架梁设计,自动
执行了该项条文,该项控制常加大暗梁的配筋。但YJK考虑暗梁与普通框架梁还是有差别的,因此对
跨中配筋改为按照简支梁跨中弯矩的33%控制。
而对暗梁按照板单元计算模拟的软件是否执行这项条文,结果将差别很大。
31.2 有柱帽时YJK可对暗梁在柱帽的位置自动加腋
如果用户在柱上布置了柱帽,建模退出时,软件设置了选项:“柱帽处自动生成梁加腋”。
如果用户勾选了此项,则软件自动在暗梁有柱帽的一端设置与柱帽尺寸关联的梁加腋,这样的暗
梁在计算时将按照加腋梁进行计算。
YJK设置这样的选项,是考虑到暗梁的截面高度偏小,跨度较大、楼面荷载较大,梁在支座端部
配筋时,单独按照暗梁本身的截面高度可能造成梁的超筋超限的结果。柱帽客观存在,暗梁在荷载较
大、跨度较大时对梁端按照柱帽的高度设计符合实际情况,是合理的。
在弹性板6计算模式下,暗梁承担的内力是根据暗梁与周围弹性板比例计算得出的,暗梁相对刚
度越大,内力越大,因此暗梁不加腋得出的梁端内力比加腋要小很多。
当然,YJK对于有柱帽的暗梁是否设置端部加腋,是一个选项,如果用户有其他考虑也可以不勾
选该项。
31.3 YJK对暗梁和现浇空心板分开两步计算
在设计结果菜单下,虽然YJK把暗梁和肋梁的各种计算结果放在同一张图上输出,但是在后台的
计算里,YJK对暗梁和肋梁是分开两步分别计算的,肋梁取自现浇空心板有限元的结果:
YJK对暗梁在上部结构的整体分析模型中计算,它的计算流程和普通框架梁是相同的。因此,用
户对暗梁计算结果的考核,与普通结构设计中的框架梁相同。
YJK对现浇空心板,按照单独的楼层模型计算,也就是说,是按照抽选出的单层模型计算的,有
几个楼层布置了现浇空心板,就计算几遍。软件对布置了现浇空心板的房间按照楼板的有限元法计算,
按照用户对弹性楼板的定义的单元尺寸自动划分板单元,只考虑了板上作用恒、活面、人防荷载的情
况,没有考虑其它荷载工况。在空心板处考虑了板的刚度折减,而在暗梁处、柱周围的实心区处按照
实心板计算,对于柱帽处,按照变厚度的不同板单元计算。而且在板的计算中把暗梁当做板的一部分,
忽略了暗梁作为梁杆件单元的刚度。楼板有限元的计算结果可在计算结果的“现浇空心板”菜单下查
看,这样的计算模型,也可以通过YJK提供的接口转到Etabs、Midas-gen等通用有限元软件进行计算
对比。
有的用户担心,暗梁的计算模型可能会影响到现浇空心板的计算结果。根据如上的说明,在YJK
中,暗梁的计算模型不会影响到现浇空心板的计算结果,就像在一般结构计算中,上部结构计算和平
面楼板的计算是分开进行的,上部结构的计算模型不会影响到平面楼板的计算模型一样。
有的人把暗梁加腋和空心板有限元二者叠加来分析YJK的现浇空心板计算结果,其实这与YJK实
际模型不相符,在YJK中这二者是分别计算的,不存在叠加计算的模型,暗梁是否加腋对现浇空心板
计算没有影响。
第二十六节 现浇空心板暗梁是否加腋对比分析
25.1 用户问题
邮件23781,
标题:暗梁加腋比不加腋配筋大了一倍多
这个案例我一直不明白,勾选柱帽内自动梁端加腋选项模型与不勾时配筋几乎差一倍。同一根梁,
就加了个小小的腋影响如此之大,我想不通,设计院那里我也解释不通。更要命的是,框梁加了腋配
筋应该变小,YJK反而是变大的。
技术让我比较内力,我比了,加了腋的内力翻一倍,原因我不清楚。
该结构楼面恒载20Kg/m2、活荷载5Kg/m2。现浇空心板厚度450,板跨度8.4米,柱之间的暗梁
尺寸为600*450,柱帽的高度400,平面尺寸2600*2600。
软件自动生成的梁端加腋为腋高400、腋长1000。
下图为该对比梁的加腋和不加腋时的不同计算配筋简图:
加腋梁的配筋:跨中42、支座24;
不加腋梁的配筋:跨中16、支座18。
对比来看,对梁端加腋,支座配筋从18增加到24,增加了33%;跨中配筋从16增加到42,增加了160%,增加
的配筋主要体现在跨中的配筋量上。
25.2 暗梁加腋后梁端弯矩增加很多而跨中弯矩略有减少
对比梁端加腋和梁端不加腋下的该梁的内力,差别很大,如下是该梁在恒载下的各截面弯矩计算
结果:
梁端加腋时:
*( DL) -502.4 -124.3 -12.7 54.0 77.3 54.0 -12.7 -124.9 -503.5 -9.3;
梁端不加腋时:
*( DL) -184.3 -99.4 4.6 63.0 85.2 63.0 4.6 -99.4 -184.3 -9.8;
可见,梁端不加腋的支座弯矩比梁端加腋减少了63%。
但是梁跨中弯矩差别不大,加腋梁为77、不加腋梁为85,加腋梁跨中弯矩小了10%。
支座弯矩相差巨大是暗梁配筋差距大的原因。
25.3 弹性板下暗梁不加腋时为何梁端弯矩变小
上部结构计算时,用户对楼板可以按照4种计算模型分析,分别为刚性板、弹性膜、弹性板3、弹
性板6。刚性板计算模式下,板周边的构件没有相对变形,刚性板平面内只发生整体平动和转动;弹性
膜计算模式下,楼板具有平面内的刚度,但没有平面外的刚度;在弹性板3计算模式下,楼板具有平
面外的刚度,但没有平面内的刚度;在弹性板6计算模式下,楼板既具有平面内的刚度,又具有平面
外的刚度;弹性板6就是典型的壳元计算模型。
对于楼板上作用的恒载、活荷载等竖向荷载,在刚性板和弹性膜计算模式下,将完全由梁来承担。
但是,在弹性板3和弹性板6计算模式下,由于楼板具有平面外的刚度,它们可以和梁共同承担楼板
上的竖向荷载。
在弹性板3和弹性板6计算模式下,由于楼板可以和梁共同承担楼板上的竖向荷载,此时梁承担
的弯矩、剪力等内力就一定比刚性板、弹性膜时要小,且梁承担的荷载比例与梁与楼板之间的刚度比
例有关。
在本项目中,柱帽部分按照弹性板6计算的板单元厚度取相应楼板+柱帽部分的厚度,最厚处可达
850mm,且范围为2600*2600的较大范围,因此柱帽部分承担荷载的比例很大。
暗梁梁端设置加腋时,符合暗梁在该处的实际尺寸情况,此时计算得出的暗梁弯矩,符合暗梁与
周边柱帽弹性板的刚度比例情况。
但是,暗梁梁端不设加腋时,暗梁高度由840mm降低为450mm,暗梁的刚度将大大降低,暗梁
与周边柱帽弹性板的刚度比例也大大降低,因此,在同样的外荷载下,暗梁承担的荷载也将大大降低。
在本例中,暗梁不加腋比暗梁加腋的梁端弯矩降低了63%。
由于暗梁梁端不加腋不符合暗梁在柱帽处的实际尺寸情况,因此暗梁不加腋计算的弯矩也一定比
实际承担的弯矩要小,由此说来,暗梁不加腋将带来暗梁配筋不够、不安全的后果。
25.4 暗梁跨中配筋大是由于按照简支梁50%跨中弯矩控制
从上面暗梁在恒载下的弯矩对比可以看出,暗梁加腋时,梁的跨中弯矩77,而暗梁不加腋时,梁
的跨中弯矩为85,加腋使跨中弯矩减少10%。但是为什么暗梁加腋的跨中配筋为42,不加腋时为16,
加腋反而使跨中配筋增加那么大呢?
《高规》5.2.3.4条规定:对于调幅梁,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按
简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。由于暗梁按框架梁设计,自动执行了该项条文。因此,暗梁跨
中配筋是由于支座弯矩大,又按照简支梁50%控制造成跨中弯矩设计值大而成的。
如果用户在参数中勾选不按照《高规》5.2.3.4条规定控制框架梁的跨中配筋,则该暗梁的跨中配
筋将比不加腋减少10%。
另一方面从经验上判断,本例中暗梁梁端不加腋时的梁跨中计算配筋仅为16,配置3根直径25
的钢筋即可,有经验的设计人员一定判断配筋量太小,因为在8.4米如此大的跨度下,如此大的楼板荷
载,600*450这样小的梁截面高度,仅配置3根25直径的钢筋肯定不够。
有的软件对现浇空心板暗梁细化为楼板单元,把它和跨中的楼板单元一起算得出暗梁的配筋。但
是YJK对暗梁按照普通框架梁的计算模式计算,即按照杆单元和上部结构的梁、柱、墙整体计算,这
种情况下暗梁的尺寸应该按照它的实际情况输入。在楼板设置为弹性板情况下,暗梁承担的内力肯定
比刚性板时小,它的内力大小取决于暗梁的刚度和周边弹性板刚度的比例,更应按照它的实际尺寸输
入。
25.5 按照刚性板模式的计算对比
刚性板计算模式是目前用户对大多数框架梁采用的计算模式,对于平板结构,如果用户不在计算
前处理中设置弹性板3或者弹性板6,默认就是按照刚性板模式计算。
在刚性板模式下,忽略了楼板承担荷载的作用,因此内力完全由梁来承担,梁的配筋一定比弹性
板6模式要大。
加腋梁的配筋:跨中106、支座65;比弹性板模式增加了2.5倍;
不加腋梁的配筋:跨中105、支座107;进入超限状态。
对比梁端加腋和梁端不加腋下的该梁的内力,如下是该梁在恒载下的各截面弯矩计算结果:
梁端加腋时:
*( DL) -1160.2 -587.7 -96.2 242.4 386.3 242.3 -96.3 -587.9 -1160.4 0.0;
梁端不加腋时:
*( DL) -971.3 -401.5 91.3 437.8 568.7 437.8 91.3 -401.5 -971.3 0.0。
我们对现浇空心板建议用户采用弹性板6的计算模式,就是考虑到现浇空心板厚度较大,暗梁的截面高度较小的情
况。但是对比常规的刚性板计算结果,YJK的暗梁梁端加腋算法配筋小得多,并且是在合理经济的范围内。
25.6 结论
当现浇空心板布置了柱帽时,由于YJK对暗梁按照普通框架梁的计算模式计算,在楼板设置为弹
性板情况下,设置暗梁梁端自动加腋的计算模型是合理的,因为暗梁梁端加腋符合暗梁在柱帽处的实
际尺寸,暗梁加腋可能使梁端配筋增加30%左右,其计算结果在安全且经济合理的范围内。暗梁加腋
后跨中配筋的增加是由于执行《高规》5.2.3.4条,按照简支梁50%跨中弯矩控制的缘故。
而按照梁端不加腋计算可能得出暗梁计算配筋不够的不安全的结果。
第二十七节 跃层支撑建模常见问题
26.1 分多段输入且中间无杆件相连的跃层支撑
问题:为什么上部结构计算不过?
上部结构计算过程中中断,提示计算不下去,按照提示打开计算过程文件如下:
按照提示,错误出在第8层,一批节点的Uz缺少约束,就是Z方向缺少约束的意思,出错的节
点坐标在右侧的括弧中给出(这里的单位为米)。
返回建模,根据错误节点的坐标提示,找到这几处布置的是斜杆,这些斜杆的特点是在本层中没
有其它杆件与其相连。
组装8、9层一起显示,看出这批斜杆都是跃层斜撑杆件,如下图,它们跨越8、9两个楼层,分
布在8、9两层由2段组成。
26.2 对节点关联构件均为铰接的错误提示必须改正
其实在结构计算前,生成数据完成后屏幕出现错误提示,根据数检报告有一批错误提示如下:
由于软件对斜杆默认采用两端铰接计算,如果跃层斜撑中间位置没有和层内其它杆件相连,同一
直线中间的两铰就形成了如下图所示的机构,当然不能计算下去。
因此对数检报告中,各标准层如果出现了“节点关联构件均为铰接”的错误提示,必须改正错误
才能进行计算。
YJK对于空间建模生成的楼层,如果出现了“节点关联构件均为铰接”的状况,软件自动做了保
护,即自动将其中一根杆件改为刚接,以避免形成机构,使计算得以进行下去。但是对按照普通楼层
建模的楼层,没有做这样的保护。
26.3 改正错误的方法
对这种分多段输入且中间无杆件相连的跃层支撑,当数检出现“节点关联构件均为铰接”的错误
提示后,有多种方法修改错误,这里简述2个方法:
1、将跃层斜杆中间节点的铰接改为刚接
在特殊构件定义的“特殊支撑”菜单下,将将跃层斜杆中间节点的铰接改为刚接,以后就可正常
计算。
2、将跃层支撑按一整根构件输入
YJK可以方便地在多层模型上布置斜杆,对于上面按8、9两层分别输入的跃层斜撑,可以改为一
段斜杆输入,比如在8层上,直接输入连接8、9两层的支撑杆件。
输入可在8、9两层组装的模型上进行,在斜杆输入对话框上对斜撑2端勾选“与层高同”,再分
别点取2层模型上该斜杆所在的下节点和上节点即可。
删除原有的跨越2层的2段支撑。
26.4 结论
对于跃层支撑,当建模中按照分布于各层的多段输入,且斜杆在楼层内的上端或下端无其它杆件
相连时,由于软件对斜杆默认采用两端铰接计算,斜杆同一直线中间节点的两铰就形成了机构,这种
结构计算必然出错。
这是一个用户使用软件的常见问题,这种情况下软件在数检报告中将给出“节点关联构件均为铰
接”的错误提示,对于这种提示用户必须修改正确后才能正常计算。
修改这种错误的方法可以直接改错误节点处为刚接,或者对跃层支撑直接按照一段斜杆输入。
第二十八节 为何恒载下的位移动画不正常
27.1 用户问题
邮件25724
您好!我对模型计算结果中有个地方不解,就是在恒载作用下的位移动画中塔楼顶部位移特别小,
趋于不动,查看位移数据值也是特别的小,而在活载及其他工况下变形就很正常,请问是什么原因导
致这个结果?麻烦帮忙找下原因,谢谢!
27.2 用户邮件答复
该工程采用施工模拟3方式计算恒载,施工模拟3是模拟楼层从下至上逐层施工的工程。
施工模拟3下的恒载位移显示的只是施工过程中各节点的位移,它是该楼层及以上施工步骤产生
的位移之和。由于对于顶层只是最后一个施工步、即最后1层单独计算得出的位移,其值一般较小。
因此,该动画显示是正常的。查看Z向的位移标注,可以看到这种情况。
因此,施工模拟3方式下的恒载位移,只是为了计算恒载内力而多次计算的中间过程的一个记录,
这是目前大多数结构设计软件的输出方式,它并不能反映各楼层实际的竖向变形,因为它仅是该楼层
及以上施工步骤产生的位移之和,实际的竖向变形还应叠加上考虑该层以下受力的竖向位移。怎样输
出一个真正能反映结构竖向变形的施工模拟3的位移动画,是今后应该研究探讨的一个问题。
这和一次性加载的位移概念不同,也和活荷载计算的位移动画的概念不同。
第二十九节 0.2V0调整不当造成的柱超筋
28.1 例题一
28.1.1、用户问题
邮件25954
问题:。
附件中是多塔模型,发现第10标准层塔2几个柱子严重超筋,麻烦帮忙查找原因,谢谢!
如上图,第2塔的10层有很多柱的配筋超限。
28.1.2、0.2V0调整设置不对是柱超筋的原因
1、用户设置的0.2V0调整参数
根据用户设计参数中的设置,5-10层为一个02V0调整段,并且调整系数上限为-1,即没有上限。
这样,软件对2号塔的第10层按第5层的剪力进行调整,因此调整系数必然很大。
2、第10层的0.2V0调整系数值很大
打开计算结果的文本文件倾覆弯矩及0.2V0调整,可见柱的调整放大系数达到12.63,
即第10层每根柱的弯矩、剪力都将被放大12.63倍再去配筋。从第9层的调整系数看,第10层的调整
总剪力和第9层相同。
3、规范的条文规定
《高规》8.1.4-1:满足式(8.1.4)要求的楼层,其框架总剪力不必调整;不满足式(8.1.4)要求
的楼层,其框架总剪力应按0.2V0和1.5Vfmax二者的较小值采用;
𝑉≥0.2𝑉
𝑓0
式中:𝑉——对框架柱数量从下至上基本不变的结构,应取对应于地震作用标准值的结构底层总
0
剪力;对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构,应取每段底层结构对应于地震作用标准值的总
剪力。
从上图塔2的结构布置上看,其5-9层布置相同,但是10层局部突出,柱的数量比5-9层少得多。
按照规范的规定,对塔2的0.2V0调整不应按照5-10层的一个分段进行,而应按照2个分段进行,
即5-9层和10层分别分段,因为5-9层柱的数量和10层差别很大。
28.1.3、改正0.2V0调整参数后塔2第10层配筋正常
1、0.2V0从2段改为3段
将0.2V0调整参数从原来的2段设置改为按3段调整设置,分别为5-9层、10层、11-28层,即增
加对第10层的单独设置,10层的总剪力取10层本层的总剪力进行调整。
2、塔2第10层的放大系数和配筋正常
由于10层单独作为一个0.2V0调整的分段,它可以取本层的总剪力作为调整基数,从下图可见调
整的剪力比原来大大减少,从原来的2292、2894降低到1598、1727。因此,柱的调整放大系数也大大
减少,从原来的12.6、5.2降低到1.2、1.5。在这样正常的调整系数下,10层的柱配筋不再超筋超限。
28.1.4、结论
0.2V0参数设置不当是造成柱配筋过大、甚至超限的常见原因之一。
用户对0.2V0参数设置时需充分理解规范的要求,针对结构楼层的布置情况谨慎设置,当楼层结
构布置变化时,或结构柱和墙的数量变化时应分段设置0.2V0调整,否则造成0.2V0对柱的放大调整
系数过大,造成柱配筋超限的不合理结果。
28.2 例题二
28.2.1、用户问题
邮件25959
问题:小塔楼顶部电梯机房异形柱计算全部超筋。原来这个模型是一层地下室,计算是正常,后
来增加一层地下室及部分修改,机房小塔楼柱子计算就异常了,麻烦查看一下原因。
该工程共36层,第35层是局部突出的楼层,全是框架梁柱,没有剪力墙,但是35层平面中间部
分的柱大都超筋超限。
28.2.2、0.2V0调整设置不对是柱超筋的原因
见下图用户设置的0.2V0调整参数,1个分段,从1层到35层都按1层的总剪力调整。但是从35
层的平面布置看,该层没有剪力墙,不需要做0.2V0调整。
打开计算结果的文本文件倾覆弯矩及0.2V0调整,可见柱的调整放大系数达到设置的上
限值5,即第35层每根柱的弯矩、剪力都将被放大5倍再去配筋。从第34层的调整系数看,第35层
的调整总剪力和第34层相同。
28.2.3、改正0.2V0调整参数后塔2第10层配筋正常
由于用户频繁地增减楼层数,而0.2V0调整的分段参数设置未作相应修改导致错误的设置,为此
把0.2V0调整的终止层号从原来的35改为34,因为35层是纯框架层,不需进行0.2V0调整。
这样修改后再进行计算,第35层的柱配筋正常了。
28.2.4、结论
0.2V0参数设置不当是造成柱配筋过大、甚至超限的常见原因之一。
用户对0.2V0参数设置时需充分理解规范的要求,针对结构楼层的布置情况谨慎设置,当楼层结
构布置变化时,或结构柱和墙的数量变化时应分段设置0.2V0调整,否则造成0.2V0对柱的放大调整
系数过大,造成柱配筋超限的不合理结果。
第三十节 带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩计算
29.1 用户问题
邮件21190,
标题:请教关于倾覆力矩的问题
SATWE算出的框支框架倾覆力矩百分比和盈建科算出的差别较大,以转换层第九层数据为例:
**********************************************************************
规定水平力框架柱、框支框架及短肢墙地震倾覆力矩百分比(抗规)
**********************************************************************
层号 塔号 框架柱 框支框架
SATWE:9 1 X 7.17% 7.17%
Y 5.20% 5.20%
YJK: 9 1 X 0.0% 79.3% 框支框架倾覆力矩超限
9 1 Y 0.0% 58.3% 框支框架倾覆力矩超限
对于框支框架所占的地震倾覆力矩百分比(X向),SATWE为7.17%,而YJK为79.3%,超出了
规范要求不大于50%的限制。
从9层转换层的平面布置直观地看,SATWE计算的7.17%,似乎太小。
29.2 计算结果对比分析
《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%。
软件按照《抗规》6.1.3条条文说明中的公式计算框架部分按刚度分配的地震倾覆力矩。在该公式
中,总的框架倾覆力矩是是各层分别计算的框架倾覆力矩的叠加结果。
nm
Mc=∑∑𝑉ℎ
ij𝑖
i=1j=1
对于带框支转换层的结构,在转换层及其以下各层,框支框架所占的比例较多,按照这些层计算
出的框支框架所占地震倾覆力矩的比例较高。但是在转换层以上各层,没有框架柱或框架柱所占的比
例很小,更不会再有框支框架柱,因此按照这些层计算出的框支框架所占地震倾覆力矩基本是0,而剪
力墙承担的倾覆力矩占了绝大部分。
SATWE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。应该说这样的统计不符合规
范的要求的目标,规范是控制框支框架在平面中所占比例不能太高,一般在各层中框支框架承担的地
震倾覆力矩应也应小于该层总地震倾覆力矩的50%。但如果按照全楼统计,即便在某几层全是框支框
架柱,由于转换层上面纯剪力墙的层数很多,仍可以得到框支框架所占的地震倾覆力矩比例很小的结
论。
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。
29.3 结论
带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩的计算,SATWE计算结果太小,不符合规范的要求,因
为SATWE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。
因此YJK计算出的框支框架承担的地震倾覆力矩百分比要比SATWE大很多。
第三十一节 弹性板6计算时梁截面尺寸的改变对内力影
响较大
30.1 用户例1
邮件23720,
标题:弹性板6计算时梁截面尺寸对改变内力影响较大
这两个模型中唯一区别就是标准层2中的700x800的梁替换为600x800的梁,然而标准层2中的
600x800梁内力(DL、LL、人防等)比700x800均有所减少,约6%-8%左右。以下是其中一条梁的构
件信息。
我们以用户所指的该梁的恒载下的弯矩、梁的配筋计算结果进行对比说明。
梁宽700时,恒载下该梁的各截面弯矩:
*( DL) -484.9 -145.5 90.1 258.2 314.4 235.3 71.4 -170.1 -517.4 5.6
梁宽600时:
*( DL) -453.0 -136.5 81.9 240.4 293.6 218.8 64.1 -159.7 -482.4 5.3
可见,该梁的截面尺寸由700x800改变为600x800后,梁内力和配筋降低了6%-8%。
该层的楼板较厚,达250mm,且被用户设置为弹性板6,该层梁的高度多数为800。
如将该层不再按照弹性板6计算,而是按照刚性板计算,梁宽的减少对该梁的内力和配筋的影响
就将比较少,对比如下:
梁宽700时:
*( DL) -713.8 -255.4 129.6 392.2 484.5 380.0 105.3 -291.9 -762.5 0.0;
梁宽600时:
*( DL) -705.9 -255.6 124.3 384.3 476.0 372.8 101.4 -289.9 -751.7 0.0
可见,在刚性板计算模式下该梁的截面尺寸由700x800改变为600x800后,内力和配筋的变化不
大,仅在1%左右上下浮动。
30.2 用户例2
邮件23896,
标题:主梁+加腋大板体系,梁截面越小梁配筋越小是怎么回事?
(1)工程概况跨度8000*8000,三个模型主梁分别为400*800、400*600、400*400,大板厚度250,
加腋尺寸1500*200,恒载27.5、活载3.0。
(2)弹性板6计算;
(3)计算结果梁筋是截面越小配筋越小是怎么回事?板跨中配筋基本无区别。柱子附近配筋有增
加,模型计算是否有错误?裂缝、扰度怎么控制?
(4)这种模型的梁板配筋怎么取?
我们在3个平面中,分别取从下往上的第2排中间跨梁的结果进行对比分析,下图为它们的配筋
计算结果对比:随着梁截面尺寸的减小,梁的上部和下部的纵向钢筋计算结果越来越小。
配筋变化大的原因是因为内力变化大,如下是梁尺寸为400*800、400*600、400*400时的梁在恒
载下的各截面弯矩计算结果,可见,随着梁截面尺寸的减小,梁的弯矩明显减小:
*( DL) -319.6 -126.4 82.1 156.7 171.3 156.7 82.1 -126.4 -319.6 -624.9;
*( DL) -238.6 -75.8 52.5 104.2 117.4 104.2 52.5 -75.8 -238.6 -566.6;
*( DL) -120.4 -25.7 21.4 42.7 49.3 42.7 21.4 -25.7 -120.4 -281.7
30.3 梁宽改变内力变化的原因分析
上部结构计算时,用户对楼板可以按照4种计算模型分析,分别为刚性板、弹性膜、弹性板3、弹
性板6。刚性板计算模式下,板周边的构件没有相对变形,刚性板平面内只发生整体平动和转动;弹性
膜计算模式下,楼板具有平面内的刚度,但没有平面外的刚度;在弹性板3计算模式下,楼板具有平
面外的刚度,但没有平面内的刚度;在弹性板6计算模式下,楼板既具有平面内的刚度,又具有平面
外的刚度;弹性板6就是典型的壳元计算模型。
在刚性板和弹性膜计算模式下,对于楼板上作用的恒载、活荷载等竖向荷载将完全由梁来承担。
但是,在弹性板3和弹性板6计算模式下,由于楼板具有平面外的刚度,它们可以和梁共同承担楼板
上的竖向荷载。
在弹性板3和弹性板6计算模式下,由于楼板可以和梁共同承担楼板上的竖向荷载,此时梁承担
的弯矩、剪力等内力就一定比刚性板、弹性膜时要小,且梁承担的荷载比例与梁与楼板之间的刚度比
例有关。
因此在用户例1中,梁的截面尺寸由700*800减少为600*800而楼板的厚度不变时,梁相对于楼
板的刚度比例就减少了,因此梁的内力和配筋就明显减少。
在用户例2中,在3个对比平面中,楼板厚度不变,且厚度较大(250mm),随着梁的截面尺寸由
400*800、400*600、400*400逐次减少,梁的内力和配筋也是逐个减少,原因就是随着梁截面尺寸的减
少,梁相对于楼板的刚度比例就减少了,因此梁的内力和配筋就明显减少。
但是在刚性板计算模式下,荷载完全是由梁来承担的,因此梁的截面变化对该梁承担的内力影响
不大,由于梁的截面变化只影响到梁与周边柱、墙等构件的刚度比例,这种刚度比例的变化要小得多。
30.4 结论
在弹性板3或者弹性板6计算模式下,楼板可以和梁共同承担恒活等楼板上的竖向荷载,此时梁
的内力和配筋将比刚性板、弹性膜计算模式下要明显减少。并且,梁承担的荷载比例与梁与楼板之间
的刚度比例有关,因此梁的截面尺寸变化时,梁的内力和配筋都将出现明显变化。
第三十二节 不进行地震计算或非抗震设计的软件应用
本文讨论两种情况:
第一种是6度抗震设防区但不需进行地震作用计算的情况,即《抗规》5.1.6-1:“6度时的建筑(不
规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外),以及生土房屋和木结构房屋等,应符合有关的抗
震措施要求,但应允许不进行截面抗震验算。”,这种情况下,不进行地震作用计算,但需要采用抗震
构造措施进行构件设计,
第二种是完全的非抗震区的情况,它连6度设防区都不属于,这种设计情况下,既不进行地震作
用计算,又不需要对构件采用抗震构造措施设计,即对构件的抗震等级信息设置为“非抗震”。
32.1 6度抗震设防区但不需进行地震作用计算
这里所述为:当在计算参数的结构总体信息中对“地震作用计算信息”选择“不计算地震作用”
的情况。
32.1.1、自动联动不起作用的其它参数
在结构总体信息中选择不计算地震作用后,若干相关计算参数将自动变灰不起作用,避免用户再
花费无用功去填写。主要有地震信息和设计信息页下的相关参数。
1、地震信息
地震信息变化如下图,关于地震计算的相关参数都变灰,保留了构件的抗震等级设置,因为在不
计算地震作用时,也有需要按照抗震构造措施进行设计的情况,如《抗规》5.1.6-1:“6度时的建筑(不
规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外),以及生土房屋和木结构房屋等,应符合有关的抗
震措施要求,但应允许不进行截面抗震验算。”
同样,在地震信息项下的其它3页也将不起作用,即自定义影响系数曲线、地震作用放大系数、
性能设计页将不起作用。
2、设计信息
变灰的内容有:最小剪重比地震内力调整、薄弱层判断与调整、0.2V0分段调整的相关参数。
32.1.2、计算结果的变化及应忽略的若干内容
1、有关地震作用工况的内容不再出现
在位移、内力的结果文件和图形输出中将不会再出现地震作用工况相关的内容。
2、计算结果中应忽略的若干内容
在各项计算结果文件中,软件按照统一的格式和内容输出,没有区分是否进行了地震作用计算。
当没有进行地震作用计算时,很多与地震计算有关的内容仍然输出,用户应忽略这部分的输出,以避
免引起混乱。
(1)Wmass中可忽略的内容
层刚度:层刚度是根据地震下的层剪力与层间位移得到的,不计算地震则层刚度中的RJX3、RJY3
都是0;
整体稳定计算:采用风荷载的计算结果。
整体抗倾覆验算:不计算地震作用时,地震下的计算结果输出0。
楼层受剪承载力。
(2)Wzq中可忽略的内容
不计算地震作用时,中的内容或是为空、或是为0。
风荷载计算需要周期值,但目前软件是否计算自振周期与是否计算地震作用相关,如果想得到自
振周期,可以先选择计算地震作用。
(3)wdisp中可忽略的内容
目前规范关于位移比的计算是基于地震作用的规定水平力上的,不计算地震作用,则没有规定水
平力结果,软件只输出风荷载下的位移。
(4)wv02q中可忽略的内容
不计算地震作用时,中与地震相关的的内容或是为空、或是为0。对于框架倾覆弯矩统计,
只输出风荷载下计算结果,供参考。
32.1.3、当抗震等级设置为四级以上时
在地震计算参数中,对各类构件的抗震等级设置为1-4级与设置为“非抗震”,对计算结果的影响
是很大的,主要影响到构件的设计结果和施工图设计,体现在配筋计算结果文件和构件信息中的结果。
这里所述的是当抗震等级设置为1-4级时的情况,在设置抗震等级为1-4级的情况下,各类构件的
设计结果与进行了地震作用计算的情况基本相同,但也有若干区别。
1、轴压比计算
《抗规》第6.3.6条注1:轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强
度设计值乘积之比值;对本规范规定不进行地震计算的结构,可取无地震作用组合的轴力设计值计算。
对剪力墙按照重力荷载代表值计算轴压比,公式是:1.2*(1.0*恒载+0.5*活载),而无地震作用计
算时时也按照同样公式进行。
2、不计算地震对施工图设计没有影响
施工图设计主要受抗震等级的影响。
32.2 完全的非抗震区设计
本节所述是完全的非抗震区的情况,它连6度设防区都不属于,这种设计情况下,既不进行地震
作用计算,又不需要对构件采用抗震构造措施设计,即对构件的抗震等级信息设置为“非抗震”。因此,
在计算参数中,首先在结构总体信息页的“地震作用计算信息”中选择“不计算地震作用”,再在地震
信息页中对“砼框架抗震等级”、“剪力墙抗震等级”、“钢框架抗震等级”选择“非抗震”。
下面所述为在这样的不考虑地震设计的情况下,计算和设计结果的特点。
为了说明问题,在如下各类表中同时列出抗震等级为0-4级的相应要求进行对比。
32.2.1、对构件计算结果最大和最小配筋率的影响
1、梁
根据《混凝土规范》表8.5.1、表11.3.6-1及《高规》3.10.3条,软件中框架梁受拉钢筋最小配筋
率按表6.2.1取值。
表6.2.1 框架梁受拉钢筋的最小配筋百分率(%)
抗震等级
特一级、一级 0.4和80 f / f中的较大值 0.3和65 f / f中的较大值
二 级 0.3和65 f / f中的较大值 0.25和55 f / f中的较大值
三、四级 0.25和55 f / f中的较大值 0.2和45 f / f中的较大值
梁 中 位 置
支 座 跨 中
tyty
tyty
tyty
非抗震 0.2和45 f / f中的较大值
ty
当梁处于大偏心受拉状态时,根据《混凝土规范》表8.5.1注3,软件取受压钢筋最小配筋率为0.2%;
当梁处于小偏心受拉状态时,梁两侧钢筋均按受拉钢筋考虑构造钢筋。
根据《高规》10.2.7条,软件中框支梁上、下部纵向钢筋的最小配筋率按表6.2.2取值。
表6.2.2 框支梁单侧纵筋最小配筋百分率(%)
抗震等级
特一级 0.6
一级 级 0.5
二级级 0.4
三、四级 0.35
非抗震 0.3
梁 中 位 置
支 座 跨 中
根据《高规》6.3.3条,框架梁受拉钢筋的最大配筋率按表6.2.4取值。
表6.2.4 框架梁受拉钢筋最大配筋百分率(%)
抗震等级
抗震 2.75 4
非抗震 4
梁 中 位 置
支 座 跨 中
根据《混凝土规范》9.2.9条第3款、11.3.9条及《高规》3.10.3条、10.2.7条第2款,软件中框架
梁、框支梁箍筋最小配筋率按表6.2.6取值。
表6.2.6 框架梁、框支梁箍筋最小配筋率
框架梁
特一级 一级 二级 三、四级 非抗震
框支梁
另外,当非地震组合存在扭矩时,箍筋的最小配筋率尚不小于0.28 f
tw
/ f,受扭纵筋的最小配筋率
当T/(Vb)>2.0时,取T/(Vb)=2.0。
2、柱
根据《混凝土规范》11.4.12条、《高规》3.10.2条、3.10.4条及6.4.3条,软件中柱全部纵向钢筋最
小配筋率按表6.3.1取值。
表6.3.1 柱全部纵向钢筋最小配筋百分率(%)
柱 类 型
中柱、边柱 1.3(1.4) 0.9(1.0) 0.7(0.8) 0.6 (0.7) 0.5(0.6) 0.5
角柱 1.5 1.1 0.9 0.8 0.7 0.5
框支柱 1.5 1.1 0.9 0.8 0.7 0.7
抗 震 等 级
特一级 一级 二级 三级 四级 非抗震
注:
1.
2.
3.
4.
表中括号内数值用于框架结构的柱;
采用335MPa级、400MPa级纵向受力钢筋时,应分别按表中数值增加0.1和0.05采用;
当混凝土强度等级为C60以上时,应按表中数值加0.1采用;
对Ⅳ类场地上较高的高层建筑(框架结构40m,其它结构60m),表中数值增加0.1采用。
根据《高规》6.4.4条、10.2.11条,软件中柱全部纵向钢筋最大配筋率按表6.3.3取值。
表6.3.3 柱全部纵向钢筋最大配筋百分率(%)
抗震等级 框架柱 框支柱
抗震 5 4
非抗震 6 5
根据《混凝土异形柱结构技术规程》6.2.5条,软件中异形柱全部纵向钢筋最小配筋率按表6.3.4
取值。
表6.3.4 异形柱全部纵向受力钢筋最小配筋百分率(%)
柱 类 型
中柱、边柱 1.4(1.5) 1.0(1.1) 0.8(0.9) 0.8 (0.9) 0.8(0.9) 0.8
角柱 1.6 1.2 1.0 0.9(1.0) 0.8(0.9) 0.8
注:
1.
表中括号内数值用于框架结构的柱;
2.
采用400MPa级、500MPa级纵向受力钢筋时,应分别按表中数值减小0. 05和0.1采用,但
调整后的数值不小于0.8;
3.
当混凝土强度等级为C60以上时,应按表中数值加0.1采用;
4.
对Ⅳ类场地上较高的高层建筑(28m),表中数值增加0.1采用。
抗 震 等 级
特一级 一级 二级 三级 四级 非抗震
根据《混凝土异形柱结构技术规程》6.2.5条,软件中异形柱全部纵向钢筋最大配筋率非抗震设计取4%,
抗震设计取3%。
对于矩形、圆形截面柱,软件根据《混凝土规范》11.4.17条、《高规》3.10.2条及3.10.4条确定框
架柱、框支柱箍筋最小体积配箍率;对于异形截面柱,除符合上述规定外,尚不小于按《混凝土异形
柱结构技术规程》6.2.9条确定的体积配箍率。需要指出的是,在按轴压比确定最小配箍特征值时,软
件一般采用地震作用组合的轴压比,但是对于不计算地震作用但采取抗震构造措施的结构,软件采用
非地震作用组合的轴压比确定最小配箍特征值。
3、剪力墙连梁
根据《高规》7.2.24条,软件中对跨高比l / h
b
≤1.5的连梁受拉钢筋最小配筋率按表6.5.1取值。
表6.5.1 跨高比不大于1.5的连梁受拉钢筋最小配筋百分率(%)
抗震等级
抗震 0.2和45ft / fy中的较大值 0.25和55ft / fy中的较大值
非抗震 0.2
跨高比l / hb
l / h≤0.5 0.5< l / h≤1.5
bb
对于跨高比l / h
b
>1.5的连梁,其受拉钢筋最小配筋率根据《混凝土规范》表11.3.6-1按支座确定。
根据《高规》7.2.25条,软件中连梁受拉钢筋最大配筋率按表6.5.2取值。
表6.5.2 连梁受拉钢筋最大配筋百分率(%)
抗震等级
抗震 0.6 1.2 1.5 2.5
跨高比l / h
b
l / h≤1.0 1.0<l / h≤2.0 2.0<l / h≤2.5 2.5<l / h<5
bbbb
非抗震 2.5
根据《高规》7.2.22条及《混凝土规范》11.7.10条,软件中连梁受剪最小截面尺寸要求如下:
非地震组合、人防组合
地震组合
普通箍筋连梁
V(0.2fbh)
跨高比大于2.5时
1
RE
1
cc0
V(0.15fbh)
跨高比不大于2.5时
交叉斜筋连梁、对角斜筋连梁、对角暗撑连梁
RE
cc0
当受剪截面尺寸超出限值时,软件就会给予相应提示。
软件中连梁箍筋最小配筋率按表6.5.3取值。
表6.5.3 连梁支梁箍筋最小配筋率
抗震等级 特一级 一级 二级 非抗震
配筋率
三、四
级
4、剪力墙墙肢
软件根据《混凝土规范》11.7.19条及《高规》3.10.5条确定的剪力墙构造边缘构件阴影范围纵筋
最小配筋量按表6.5.5取值。
表6.5.5 构造边缘构件阴影范围纵筋最小配筋量
抗震等级 底部加强部位 其他部位
特一级 ,,
0.012 Ac616 0.012 Ac614
0.01 Ac616 0.008 Ac614
,,一级
0.008 Ac614 0.006 Ac612
,,二级
0.006 Ac612 0.005 Ac412
,,三级
0.005 Ac412 0.004 Ac412
,,四级
412 412
非抗震
当墙肢为短肢剪力墙时,软件将《高规》7.2.2条规定的墙肢全部纵向钢筋最小配筋率等效为边缘
构件纵筋最小配筋率。
对于边缘构件阴影范围纵筋最大配筋率,软件取值与框架柱一致,及非抗震取6%,抗震取5%。
当边缘构件阴影范围纵筋配筋率超限时,软件也会给出相应提示。
根据《混凝土规范》9.4.4条、11.7.14条及《高规》3.10.5条,软件中墙肢水平分布钢筋最小配筋
率按表6.5.6取值。
表6.5.6 剪力墙水平分布钢筋最小配筋百分率(%)
抗震等级 加强部位 一般部位
特一级 0.4 0.35
一级 0.25(框支剪力墙、框架核心筒:0.3) 0.25
二级 0.25(框支剪力墙、框架核心筒:0.3) 0.25
三级 0.25(框支剪力墙、框架核心筒:0.3) 0.25
四级
非抗震 0.2(框支剪力墙:0.25) 0.2
0.2(框架剪力墙、板柱剪力墙:0.25) (框0.2(框架剪力墙、板柱剪力墙:
支剪力墙、框架核心筒:0.3)
0.25)
5、钢梁
工形截面梁受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值分别按表6.7.1取值。
表6.7.1 工形截面梁受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值
抗震等级 受压翼缘宽厚比限值 腹板高厚比限值
特一级 9 72-120N/(Af)≤60
一级 9 72-120N/(Af)≤60
二级 9 72-100N/(Af)≤65
三级 10 80-110N/(Af)≤70
四级 11 85-120N/(Af)≤75
非抗震 15 250
b
b
b
b
b
注:除非抗震设计腹板高厚比限值外,表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,应
乘以
235/f
ay
。
对于考虑腹板屈曲的门式钢梁,受压翼缘宽厚比限值为15,腹板高厚比限值为250
235/f
ay
235/f
ay
。
箱形截面梁受压翼缘宽厚限值按表6.7.2取值,其腹板高厚比限值与工形梁取值一致。
表6.7.2 箱形截面梁受压翼缘宽厚比限值
抗震等级 受压翼缘宽厚比限值
特一级 30
一级 30
二级 30
三级 32
四级 36
非抗震 40
注:表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,应乘以
235/f
ay
。
6、钢柱
工形截面柱受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值按表6.7.3取值。
表6.7.3 工形截面柱受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值
抗震等级 受压翼缘宽厚比限值 腹板高厚比限值
特一级 10 43
一级 10 43
二级 11 45
三级 12 48
四级 13 52
非抗震 按《钢结构规范》5.4.1条确定 按《钢结构规范》5.4.2条确定
注: 除非抗震设计外,表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,应乘以
235/f
ay
。
对于考虑腹板屈曲的门式钢柱,受压翼缘宽厚比限值为15,腹板高厚比限值为250
235/f
ay
235/f
ay
。
箱形截面柱受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值按表6.7.4取值。
表6.7.4 箱形截面柱受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值
抗震等级 受压翼缘宽厚比限值 腹板高厚比限值
特一级 33 33
一级 33 33
二级 36 36
三级 38 38
四级 40 40
非抗震 40 按《钢结构规范》5.4.2条确定
注: 除非抗震设计腹板高厚比限值外,表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,
应乘以
235/f
ay
。
钢柱长细比限值按表6.7.5取值。
表6.7.5 钢柱长细比限值
抗震等级 框架 单层厂房 多层厂房
特一级 60 150(ρ>0.2时取120) 150(ρ>0.2时取125(1-0.8ρ))
一级 60 150(ρ>0.2时取120) 150(ρ>0.2时取125(1-0.8ρ))
二级 80 150(ρ>0.2时取120) 150(ρ>0.2时取125(1-0.8ρ))
三级 100 150(ρ>0.2时取120) 150(ρ>0.2时取125(1-0.8ρ))
四级 120 150(ρ>0.2时取120) 150(ρ>0.2时取125(1-0.8ρ))
非抗震 150 150 150
注:为轴压比,当限值不等于150时,表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,
应乘以
235/f
ay
。
7、钢支撑
工形截面中心支撑受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值按表6.7.6取值。
表6.7.6 工形截面中心支撑受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值
抗震等级 受压翼缘宽厚比限值 腹板高厚比限值
特一级 8 25
一级 8 25
二级 9 26
三级 10 27
四级 13 33
非抗震 按《钢结构规范》5.4.1条确定 按《钢结构规范》5.4.2条确定
235/f
ay
注:除非抗震设计外,表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,应乘以
箱形截面中心支撑受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值按表
表6.7.7 箱形截面中心支撑受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值
抗震等级 受压翼缘宽厚比限值 腹板高厚比限值
特一级 18 18
一级 18 18
二级 20 20
三级 25 25
四级 30 30
非抗震 40 40
。
注:表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,应乘以
235/f
ay
。
圆管截面中心支撑径厚比限值按表
表6.7.8 圆管截面中心支撑径厚比限值
抗震等级 径厚比限值
特一级 38
一级 38
二级 40
三级 40
四级 42
非抗震 100
注:表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,应乘以235/f
ay
。
偏心支撑构件的受压翼缘宽厚比、腹板高厚比限值取值与中心支撑构件非抗震设计一致。
支撑构件的长细比限值按表
表6.7.9 支撑长细比限值
抗震等级 框架 单层厂房 多层厂房
特一级 120 150 150
一级 120 150 150
二级 120 150 150
三级 120 150 150
四级 120 150 150
非抗震 150 150 150
注:表中所列数值适用于Q235钢,当采用其他牌号钢材时,应乘以
235/f
ay
。
在有的计算结果文件中,还可能出现一些与地震作用计算相关的内容,同上节的6度设防但不进
行地震作用计算的情况一样,可以忽略。
1、承载力计算
构造上按照《砼规》第9章控制。
柱的最小体积配箍率是按照《砼规》,采用直径6钢筋反算出的;梁的最小配箍率是按照《砼规》
2、位移角
按《高规》第3.7节水平位移限值和舒适度要求进行控制。
3、轴压比控制
轴压比是抗震延性设计的要求。对于非抗震,目前软件对于柱,按轴压比不超过1.05控制;对于
剪力墙没有轴压比控制的要求。
4、高层建筑的刚重比控制
按《高规》第5.4节,按照风荷载计算等效侧向刚度。
5、抗倾覆计算
按《高规》第,输出风荷载下的计算结果。
由于非框架梁总是按照非抗震要求设计的,这里主要分析框架梁的非抗震设计特点。
1、非抗震梁箍筋加密区
按照规范的规定,非抗震梁可以不设置梁端的箍筋加密区。出于节省钢筋用量的考虑,软件在自
动选筋时可能会为剪力较大的梁端设置加密区。为非抗震梁配置箍筋加密区时,软件按四级抗震的要
求确定箍筋加密区长度,即取1.5倍梁高和500mm中的较大值。
2、宽梁的箍筋肢距可以适当放松
非抗震梁仍需执行《混凝土规范》,或当梁的宽度不大于400mm但一层内受压钢筋多于4根时应
配置复合箍筋。由于纵筋是否为受压筋不好判断,因此软件执行的是折中的缺省方案:宽度不小于
350mm的梁配置复合箍筋。400、500mm宽或宽度更窄的普通梁,其箍筋肢数一般是由上述条款控制,
因此在箍筋肢数方面抗震梁与非抗震梁区别不大。但是对于500mm或以上宽度的宽梁,由于不需执行
《混凝土规范》,因此一般非抗震梁要比抗震梁的箍筋肢数小些。
3、最小箍筋直径的要求较为宽松
非抗震梁仍需执行《混凝土规范》,箍筋直径不宜小于8mm;对截面高度不大于800mm的梁,不
宜小于6mm。《混凝土规范》表,四级为6mm。这两条规定是差不多的。但是纵筋配筋率大于2%时,
非抗震梁不需增大2mm(《混凝土规范》;使用C60以上的高强混凝土时,箍筋直径亦不需按《抗震规
范》附录,非抗震梁对箍筋直径的要求还是较抗震梁要更为宽松一些。
4、梁上部跨中筋可以全部使用架立筋
非抗震梁不需要执行《混凝土规范》,即按构造不需要配置通长的纵向钢筋,跨中只需配置构造所
需的架立筋。上述规定只是构造规定,如果计算要求跨中顶面需配置受力筋,软件仍会在跨中按计算
配置受力通长负筋。另外,软件提供参数“至少两根通长上筋”,该参数默认值为“仅抗震框架梁”,
如果用户选择选项“所有梁”,则软件会为非抗震梁选择通长上筋。
5、纵筋最小直径可以小些
非抗震梁纵筋最小直径执行《混凝土规范》,钢筋直径不小于10mm;梁高小于300mm时,钢筋
直径不应小于8mm。注意软件默认的纵筋选筋库不包含12mm以及更小直径的钢筋,欲在自动选筋过
程中使用小直径钢筋,需先手工调整纵筋选筋库。
1、可不设置箍筋加密区
由于规范中没有关于非抗震柱设置箍筋加密区的具体要求,因此非抗震柱可不设置箍筋加密区,
全长使用150mm或200mm等较大的箍筋间距。但是构造上仍需注意一下两点:
a. 纵筋使用绑扎搭接方式连接时,在搭接长度范围内应按《混凝土规范》
b. 配置螺旋式或焊接环式的柱子如果正截面受压承载力计算中考虑了间接钢筋的作用,则箍筋间
距不应大于80mm及d
cor
/5(《混凝土规范》
2、箍筋肢距要求比较宽松
非抗震柱的箍筋肢距不需要满足《混凝土规范》,也不需要隔一拉一;只需要按《混凝土规范》
2、箍筋直径通常更小
非抗震柱箍筋需满足《混凝土规范》,一般最小直径为6mm,纵筋直径大于25mm或纵筋配筋率
大于3%时,最小直径不小于8mm。这个要求与四级抗震柱的要求差不多:《混凝土规范》表,柱根为
8mm。但由于非抗震柱通常设计剪力较小,箍筋由构造控制,加之没有体积配箍率要求,因此非抗震
柱的箍筋直径通常比抗震柱要小。
3、自动选筋的最小直径小些
由于抗震柱有箍筋间距不小于6d(一级抗震)或8d(其他抗震等级)的要求(d为纵筋直径),为
避免纵筋直径过小导致产生小于100的过密纵筋间距,因此软件在自动选筋时的最小纵筋直径一般选
为16mm(一级抗震)或14mm(其他抗震等级)。非抗震柱的箍筋间距不需执行上述规定,因此非抗
震柱的最小纵筋直径只需满足《混凝土规范》,即非抗震柱可以使用直径12mm的纵筋。
1、非抗震墙端部边缘构件构造可放松
规范中没有非抗震墙端部设置边缘构件的规定,但根据《混凝土规范》,非抗震墙端部的钢筋构造
仍需加强。具体规定为纵筋不宜小于4根12mm或2根16mm,且需配置直径不小于6mm,间距为250mm
的箍筋或拉筋。这条规定其实可以理解为对非抗震墙边缘构件的构造要求,软件在自动配筋的时候,
仍会在非抗震墙端部生成边缘构件,并按上述规定进行选筋。
2、墙身可以使用直径8mm的竖向分布筋
按照《抗震规范》及《混凝土规范》的相关要求,抗震墙竖向分布筋直径不宜小于10mm。非抗
震墙只需满足,即竖向分布筋直径不宜小于8mm。需要注意软件的默认选筋库中不包含8mm的直径,
欲在自动选筋过程中使用8mm的竖向分布筋,需要手工在选筋库中加入这种直径。
3、分布筋间距可适当放松
按照《抗规》,抗震墙的分布筋间距一般不大于200mm。非抗震墙的分布筋只需满足《混凝土规
范》,间距不大于300mm即可。需要注意高层建筑的地下室外墙,其分布筋构造仍需按照《高规》,间
距不宜大于150mm。
本文发布于:2023-11-23 14:35:39,感谢您对本站的认可!
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