[文章]：PKPM软件应用讲解(结合高规)!1-4

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PKPM软件应用讲解(结合高规)!
公司新购买了几个PKPM模块，代理商提供了一本《2004’PKPM新规范结构设计软件修改要点与应用讲解》，对其中部分章节阅读以后觉得其中内容还是不错的，相信坛子里的朋友可能多数没有拿到这本资料，所以在此节选下部中部分内容与大家分享，当然其中的内容希望大家有所分辨，六儿只负责上传可不承担任何责任呀！如果有朋友把整本资料全部上传，六儿就不必一点点输入了，希望有心人早点出现！以下我将分多次将可能对大家有所帮助的地方传上来，直到有人上传全部资料为止。因为受本人打字速度及时间限制，还希望大家给一点耐心鼓励。
之一~双向水平地震作用下的扭转影响：
规范：抗震规范5.1.1-3、5.2.3-3及高规3.3.2-2、3.3.11-3条规定，质量和刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。对于某个地震反应参数，记该参数在X和Y地震作用下的反应分别为Sx和Sy，那么，在考虑双向地震扭转效应后：（参见高规公式3.3.11-7及3.3.11-8）。
程序实现：程序提供了考虑双向水平地震作用的控制开关，设计人员可根据工程实际情况决定是否考虑双向地震作用。
1、考虑双向地震时，TAT输出双向地震作用下的楼层最大位移及位移比（SATWE、PMSAP不输出），且PMSAP增加双向地震作用工况（SATWE、TAT不增加，而是将原地震工况内力替换成双向地震作用工况内力）。
2、按新高规的要求，质量偶然偏心和双向地震作用组合不叠加，软件中可以同时打开这两项开关，按规范要求分别计算，并取不利结果。
3、考虑双向地震时，应选择扭转耦连。
4、对于特别不规则结构，满足新抗震规范对结构不规则判断条件2条以上（参见抗震规范3.4.2条），且结构的位移比接近限值（参见高规4.3.5条），此时应选择“双向地震组合”。此时，其空间耦合振动明显，地震作用没有规则性，构件的地震反应也呈现偶合上升，双向效应明显。
5、具体处理中对柱采用了与其它构件略有不用的双向地震的组合方式。柱的剪力和弯矩只考虑地震作用主方向的双向地震组合，次方向不作双向地震组合。在进行柱双偏压配筋计算时，这种调整后的组合方式会使计算结果更合理。
另外有关操作就不在此叙述了，大家还是对照软件操作一下，也好加深印象的。
之二~竖向地震作用
规范：抗震规范5.3.1、高规3.3.14条规定9度的高层建筑竖向地震作用标准值和构件竖向地震作用效应的计算方法。抗震规范5.3.3、高规3.3.2-3、3.3.2-4条规定了8度、9度抗震设计的长悬臂和大跨度结构以及9度抗震设计的高层建筑应计算竖向地震作用。高规10.2.6条规定带转换层的高层建筑结构，8度抗震设计时转换构件应考虑竖向地震影响。高规10.5.2条规定8度抗震设计的连体结构的连接体应考虑竖向地震影响。高规4.4.5条文说明中规定当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，结构的扭转效应和竖向地震作用效应明显，对抗震不利，因此对其外挑尺寸加以限制，设计上应考虑竖向地震作用影响。
实现：1、设立竖向地震的计算开关，由用户自行决定是否考虑竖向地震作用。
2、增设“竖向地震作用系数”项，程序自动取规范规定值1.5X0.65X0.75Xαmax,允许用户修改此值，从而自己决定总竖向地震作用的大小。SATWE按规定内定。
3、当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，用户应设置计算竖向地震作用。
4、尚不能单独计算转换构件的竖向地震作用。用户需要，可整体考虑竖向地震作用。
5、尚不能单独计算连体结构的连接体的竖向地震作用。用户需要，可整体考虑竖向地震作用。
之三~质量偶然偏心
规范：高规3.3.3条规定，计算单向地震作用时，应考虑质量偶然偏心的影响，附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。高规第4.3.5条规定，在考虑偶然偏心影响的地震作用下验算楼层位移比。
实现：1、设立考虑质量偶然偏心开关，由用户自行决定是否考虑质量偶然偏心。
2、考虑质量偶然偏心时，程序先按无偏心的初始质量分布计算结构的振动特性和地震作用；
3、然后按照：a）X向地震，所有楼层的质心沿Y轴正向偏移5%；b）X向地震，所有楼层的质心沿Y轴负向偏移5%；c）Y向地震，所有楼层的质心沿X轴正向偏移5%;d）Y向地震，所有楼层的质心沿X轴负向偏移5%的四种偏心方式计算个质点的附加力矩，四种偏心方式下的附加力矩与无偏心的地震作用叠加，则形成了相应于四种偏心方式的地震作用。
4、考虑了质量偶然偏心地震后，共有三组地震作用效应：无偏心地震作用效应（EX、EY）、±5%X向偏心地震作用效应（EXM、EXP）和±5%Y向偏心地震作用效应（EYM、EYP）。
5、在内力组合时，对于任一个有EX参与的组合，将EX分别代入EXM和EXP，将增加成三个组合；任一个有EY参与的组合，将EY分别代以EYM和EYP，也将增加三个组合。简言之，地震组合数将增加到原来的三倍。
6、SATWE、TAT的上述偏移值5%是固定的，按规范取用的，而PMSAP偏移值可以X、Y向不用，均由用户输入。
7、对于一般的、常规的高层建筑结构，要选择“偶然偏心”。
之四~楼层最小地震剪力系数（剪重比）
规范：抗震规范5.2.5、高规3.3.13条规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表5.2.5给出的楼层最小地震剪力系数值。强制性条文。
实现：1、SATWE、TAT程序设有控制开关，由设计人员决定是否由程序自动调整。PMSAP无开关，程序内定自动调整。
2、若选择由程序自动进行调整，则程序对结构的每一层分别判断，若某一层的剪重比小于规范要求，则相应放大该层的地震作用效应，以使其满足最小剪力系数要求。但此时用户仍应知道该结构的方案可能存在缺陷的。
3、当楼层剪重比不满足要求时，首先要检查有效质量系数是否达到90%。若没有达到，则应增加计算振型数。
4、当有效质量系数满足且楼层剪重比不满足要求时，反映了结构刚度和质量可能不合理分布，应对结构方案的合理性进行判断，并调整方案，或由程序自动把基底剪力提高。
5、程序自动调整的方法是直接调整构件的地震内力。如楼层该方向的剪力系数需调整1.2的系数时，程序把构件该方向的地震内力放大1.2倍。不调整该方向的地震位移。

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之五~位移比
规范：高规第4.3.5条规定，结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。
实现：1、规范对结构层位移比的控制，均要求在“刚性楼板假定”条件下计算。为此，软件专门设计了“强制各层为刚性楼板”的参数（SATWE及PMSAP有此开关，TAT中为内定刚性楼板假定），以适应规范的要求。对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次。先在刚性楼板假定条件下计算位移比，再在真实条件下完成其它计算。
2、针对此条，程序中对每一层都计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，用户可以一目了然地判断是否满足规范。
3、引入“刚性楼板”的概念后，层平均位移采用算术平均算法，即层最大位移和层最小位移的和之半算得。
4、层位移比的验算应该考虑偶然偏心影响。
5、当位移比不满足要求时，往往是结构刚度布置不均匀，如*一边布置剪力墙，或支撑布置不均匀等，也可能是结构上下刚度偏心较大引起，如带有偏心布置的大底盘高层建筑，在交接层。
6、位移比反应了结构在水平力作用下的扭转程度，当位移比达到边界时，还应考虑地震作用的“双向地震”组合，这会使结构配筋等大幅度增加，所以应尽量控制结构刚度在较均匀的范围内。
7、为了明确控制结构的位移比，对多塔结构最好分开计算，保证设计安全。
之六~有效质量系数与计算振型数
规范：高规5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦连计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对于多塔结构的振型数不应小于塔数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。
实现：1、WILSON E.L教授最早提出振型有效质量系数的概念用于判断参与振型数足够与否，并将其用于ETABS程序，他的方法是基于刚性楼板假定的。
2、现在提供的方法是一种适用于刚性楼板和弹性楼板的通用方法，用于计算各地震方向的有效质量系数。
3、保证有效质量系数超过0.9。超过0.9意味着计算振型数够了
之七~周期比
规范：高规的4.3.5条规定，结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期Tl之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。
实现：1、本条是限制结构抗扭刚度不能太弱。周期比Tt/Tl不满足本条规定的上限值时，应调整抗侧力结构的布置，增大结构的抗扭刚度。在结构外围增加墙体、减少核心筒的刚度、增加外围连梁的高度等加强四周结构的刚度的措施，均可以使结构的扭转周期*后。
2、程序计算出每个振型的侧振成份和扭振成份，二者之和等于1.0。如果某个振型的侧振成份大于扭振成份，那么这个振型就是平动（侧振）振型，反之则是扭转（扭振）振型。
3、对于一般结构，最长扭转周期是第一扭转周期Tt，而最长平动周期是第一平动周期Tl。对于复杂结构还应结合结构整体空间振型动态图形来确认，排除较长的局部振动周期。
4、周期比的要求原则上是针对高层建筑整体振动效应，并且为了避免局部振动，结构也应该按“刚性楼板假定”来分析，这样得到的周期比才有意义。
5、对多层建筑不需要控制周期比，只有高层建筑才需要控制周期比。
6、对于多塔机构，最好各个塔楼分别计算并分别验算周期比，然后再用整体计算的方法分析、设计
之八~薄弱层（刚度比）
规范：高规的4.4.2、5.1.14条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度小于其上一层的70%蛐∮谄渖舷嗔谌?悴嘞蚋斩绕骄?档?0%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。另外高规附录E.0.2条规定，当底部转换层高层建筑结构的转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。
实现：1、规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层、地下室水平位移嵌固位置、转换层刚度是否满足要求等，都要求有层刚度作为依据。
2、抗震规范和高规建议的计算层刚度的下列方法：
方法1-高规附录E.0.1建议的方法---剪切刚度：Ki=GiAi/hi
方法2高规附录E.0.2建议的方法---剪弯刚度：Ki=Vi/Δi
方法3抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明及高规建议的方法---地震剪力与地震层间位移的比：Ki= Vi/Δui
软件已经全部实现。程序提供三种方法的选择项，用户可以选用其中之一。程序隐含的方法是第3种，即地震剪力与地震层间位移之比。
3、对于薄弱层，程序将该层地震作用标准值的地震剪力乘以1.15的增大系数。
4、程序设有“指定薄弱层”项。用户可手工指定薄弱层。
5、这三种计算方法有差异是正常的，可以根据需要选择。对于大多数一般的结构应选择第3种层刚度算法。
6、选择第3种方法计算层刚度和刚度比控制时，要采用“刚性楼板假定”的条件。对于有弹性板或者板厚为零的工程，应计算两次。在刚性楼板假定条件下计算层刚度和找出薄弱层。再在真实条件计算，并且检查原找出的薄弱层是否得到确认，完成其它计算。
7、转换层是楼层竖向抗侧力构件不连续的薄弱层。不管该层程序判断是否满足刚度比的要求，用户都应该将该层手工置为薄弱层 。
8、第3种方法适用于所有结构类型计算刚度比及薄弱层，且比其它二种方法更之九~薄弱层（受剪承载力比）
高规的4.4.3、5.1.14条规定，A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的搂层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。抗震设计的高层建筑结构，结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。
实现：1、程序无自动进行楼层层间受剪承载力不满足的判断的功能。
2、用户在确定某层抗侧力结构的受剪承载力小于其上一层的80%，应将该层手工设置为薄弱层。
易通过刚度比验算。
之十~层间位移角
规范：抗震规范第5.5.1、高规第4.6.3条规定，结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层层内最大的弹性层间位移与层高之比Δu/h（层间位移角）不宜大于相关的层间位移角限值。
实现：1、同层位移比控制一样，规范对结构层间位移角的控制，也要求在“刚性楼板假定”条件下计算。为此，软件专门设计拉了“强制各层为刚性楼板”的参数，以适应规范的要求。对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次。先在刚性楼板假定下计算层间位移角，再在真实条件下完成其它计算。
2、层间位移角的计算不考虑偶然偏心的影响。
之十一~抗震等级
规范：高规第4.8.1-4.8.3条规定了根据设计烈度、结构类型、房屋高度设定了框架、剪力墙构件不同的抗震等级。但适应特殊设计需要，高规还规定了特殊构件，如地下室部分（抗震规范6.1.3-3、高规4.8.5）、裙房部分（抗震规范6.1.3-3、高规4.8.6）、弱联结部分（高规10.5.5）等的抗震等级。
实现：1、软件原来只有在《抗震信息》中“框架抗震等级”和“剪力墙抗震等级”两个整体设定项。现增设了“独立定义构件抗震等级”功能，可以对每层每个梁、柱、支撑和剪力墙单独定义抗震等级，以满足规范、规程的特殊要求，诸如地下室部分、裙房部分、弱联结部分等设计。注意，经此单独定义抗震等级操作后的构件的抗震等级不会在以下2、3情况下被程序再自动提高。
2、按高规第10.2.5条规定，对于大于等于３层的转化层结构，程序只对落地剪力墙、框支柱自动增加１级抗震等级，但已经是特１级的不再提高。对不落地墙、非框支柱不再提高。是否为落地剪力墙，由程序自动按上下截面是否对齐来判断。用户不需要手动更改这些构件的抗震等级。
３、按高规第7.1.2-3条规定，短肢剪力墙结构中墙肢高度和厚度之比不大于８的短肢剪力墙，其抗震等级自动提高一级。由程序自动完成，用户不需要手工更改这些构件的抗震等级
之十二 地下室

规范：
高规第4.4.7条规定高层建筑宜设地下室。高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，高规第5.3.7条规定地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍，抗震规范第6.1.14条条文说明还强调了地下室层数不宜小于2层，应能将上部结构的地震剪力传递到全部地下室结构。高规第4.8.5条规定了地下室部分的抗震等级。

实现：
① 判断地下室的顶板能否作为上部结构嵌固端，可通过查看刚度比的结果计算做出。注意不要计入地下室的基础回填土的约束刚度，严格采用‘剪切刚度’计算层刚度。
② 不论是否满足嵌固端条件，建议用户用上部结构与地下室共存模型，即嵌固部位确定在基础顶面，进行计算。
③ 当满足嵌固端条件时，用户可将地下室设置成完全嵌固水平位移进行计算。
④ 当不满足嵌固端条件时，用户可以考虑墙外侧土体以及被动土压力和土对墙体的磨擦力对地下室约束作用或无约束进行计算。
⑤ 程序没有自动处理地下室部分的抗震等级。用户可使用‘独立定义构件抗震等级’功能，更改地下室部分构件的抗震等级。
⑥ 程序自动扣除地下室的高度计算加强部位
⑦ 程序内定地下室为剪力墙的加强部位，用户可人工指定剪力墙加强部位的起算层号而使部分地下室为非加强部位。不管用户是否更改，高规第7.2.6-1条所指的墙底截面组合弯矩设计值程序都按地下室的顶板处截面计算；高规第7.1.9条所指剪力墙的加强部位高度或层数程序都按地下室顶板处以上计算，但输出结果包括了全部地下室的高度或层数。

操作：
－－判断地下室的顶板能否可作为上部结构嵌固端，设定按‘剪切刚度’计算层刚度。
――更改地下室部分构件的抗震等级。
－－设定人工指定剪力墙加强部位的起算层号

之十三——短肢剪力墙
规范：高规第7.1.2条规定了高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并且应符合一系列规定。第7.1.3条规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计时的A级高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。
实现：1、程序把第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙成为短肢剪力墙结构。用户可在“结构体系”中设定为“短肢剪力墙结构”。
2、结构设定为“短肢剪力墙结构”后，程序自动将其中的短肢剪力墙，即墙肢高度和厚度之比不大于8的剪力墙的抗震等级提高一级。用提高后的抗震等级进行短肢剪力墙墙肢的轴压比控制和剪力设计值放大。
3、短肢袅η浇峁梗?涠讨?讲糠殖械５卣鹎愀擦?夭挥Υ笥诮峁棺艿撞康卣鹎愀擦?氐?0%。这也是判定短肢剪力墙结构的上限。超过此上限说明短肢剪力墙占的比例太大，这种结构是不允许的。若短肢墙部分承担地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩很小（现高规没有设定下限，也许可设为10%），则此结构应视为一般剪力墙结构，不用定义为短肢剪力墙结构，结构中不用区分短肢剪力墙还是一般剪力墙，一律按剪力墙处理。
4、但目前TAT对短肢剪力墙的判断是双向认定的。但SATWE、PMSAP对短肢剪力墙的判断是单向认定的，所以有长肢翼缘的T形、L形剪力墙的短肢部分还认为是短肢剪力墙，这是不对的。用户使用SATWE时请用“独立定义构件抗震等级”定义这种假短肢剪力墙，是它不按短肢墙肢自动调整。但即使这样，这些假短肢墙肢仍然统计在短肢剪力墙承担地震倾覆力矩中
之十四~底部加强部位的范围
规范：高规第7.1.9、10.2.4、抗震规范6.1.10条规定了剪力墙底部加强部位的范围。一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部二层高度二者的较大值，当剪力墙高度超过150m时，其底部加强部位的范围可取墙肢总高度的1/10。带转换层的高层建筑结构，剪力墙结构底部加强部位可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。抗震规范规定了加强部位高度上限，不大于15m。
实现：1、剪力墙底部加强部位高度取法上高规偏于安全，现程序按照高规来计算加强部位高度。
2、程序可人工指定剪力墙加强部位的起算层号。
3、在剪力墙底部加强范围内程序做了规范、规程规定的许多必要的抗震加强措施。
4、地下室程序自动认为是加强区，也可用人工指定加强部位的起算层号的手段来指定地下室为非加强部位。
5、有地下室时，程序自动扣除地下室的高度计算加强部位。
6、规范、规程明确的只将抗震结构中出现塑性铰的部位定义为加强部位。原高规5.3.15条所指的剪力墙顶层、楼电梯间等已不再称为加强部位。目前程序对这部分，如高规7.2.20条的要求没有执行，用户应自行调整、修正。
之十五~剪力墙墙肢轴压比
规范：抗震规范第6.4.5条、高规第7.2.14条和混凝土规范第11.7.13条，都规定了剪力墙墙肢轴压比的定义和限值。另外高规第7.1.2-4条还规定了各层短肢剪力墙的轴压比的限值。高规第7.2.5条还规定了各层矩形截面独立墙肢的高厚比小于5的轴压比的限值。
实现：1、剪力墙墙肢轴压比指的是重力荷载代表值作用下，即考虑重力荷载分项系数后的轴力设计值对应的轴压比，这与柱轴压比的概念不同。
2、程序给出各个直线墙肢的轴压比，而不是整个墙截面的轴压比。用这个结果作为控制偏于安全，不会漏掉轴压比超限的墙。
3、剪力墙轴压比限值是否满足仅需在剪力墙底部加强部位范围内验算即可，非加强部位不用验算。但对于短肢剪力墙和高厚比小于5的矩形截面独立墙肢要全楼验算轴压比限值。
4、不管短肢剪力墙有无翼缘或端柱，SATWE和PMSAP一律用提高的抗震等级按无翼缘或端柱轴压比限值来控制短肢剪力墙轴压比，而TAT则考虑了有无翼缘的不同处理。

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