PKPM程序的计算程序（转）

PKPM程序的计算程序（转栽）

● PKPM程序的计算程序文字由以前的平面计算（PK）---->三维空间杆件（TAT）---->空间有限元（SATWE）---->整体通用有限元程序（PMSAP）。能计算的结构类型有砖混、底框、钢筋混凝土结构、钢结构等。
空 间 计 算 程 序 部 分
1、 PKPM几个空间程序的不同
现在，PKPM程序拥有的空间计算程序有三个，即TAT、SATWE、PMSAP
1）、TAT--它是一个空间杆件程序，对柱、墙、梁都是采用杆件模型来模拟的，特殊的就是剪力墙是采用薄壁柱原理来计算的，在它的单元刚度矩阵中多了一个翘曲的自由度θ'，相应的力矩多了双力矩。因此，在用TAT程序计算框剪结构、剪力墙结构等含钢筋混凝土剪力墙的结构都要对剪力墙的洞口、节点做合理的简化，有点让实际工程来适应我们的计算程序的味道。作这种简化都是因为分析手段的局限所制。当然，在作结构方案时，对结构作这样的调整对建筑结构方案的简洁、合理有很大的好处。它的楼盖是作为平面内无限刚、平面外刚度不考虑的假设。在新版的TAT程序中，允许增设弹性节点，这种弹性节点允许在楼层平面内有相对位移，且能承担相应的水平力。增加了这种弹性节点来加大TAT程序的适用范围，使得TAT程序可以计算空旷、错层结构。
2）、SATWE--空间组合结构有限元程序，与TAT的区别在于墙和楼板的模型不同。SATWE对剪力墙采用的是在壳元的基础上凝聚而成的墙元模型。采用墙元模型，在我们的工程建摸中，就不需要象TAT程序那样做那么多的简化，只需要按实际情况输入即可。对于楼盖，SATWE程序采用多种模式来模拟。有刚性楼板和弹性楼板两种。SATWE程序主要是在这两个方面与TAT程序不同。
3）、PMSAP---是一个结构分析通用程序。当然，它是偏向于建筑的，但它是一个发展方向。现在的比较著名的通用计算程序有：SAP84、SAP91、SAP2000、ANSYS、ETABS等程序，这些程序各有特长。
2、程序的参数及选择开关
1）、PMCAD中的参数
（1）总信息：
●结构体系、结构主材：主要是不同的结构体系有不同的调整参数。
●地下室层数：必须准确填写，主要有几个原因，风荷载、地震作用效应的计算必须要用到这个参数，有了这个参数，地下室以下的风荷载、水平地震效应就没有往下传，但竖向作用效应还是往下传递。地下室侧墙的计算也要用到。底部加强区也要用到这个参数。
●与基础相连接的下部楼层数：要说明的是除了PM荷载和最下层的荷载能传递到基础外，其他嵌固层的基脚内力现在的程序都不能传递到基础。
（2）、材料信息：其他与老的程序一样填法，就是钢筋采用了新规范的新符号。
（3）地震信息
● 设计地震分组：
● 场地类别：程序是“场地土类型”，按《地基基础规范》的3.0.3条的4款，应该是“场地类别”。《建筑抗震设计规范》的3.3.2、3.3.3条也是提的“建筑场地”，而不是“场地土”。一般的地质勘察报告要提出此参数的。
●计算震型个数：这个参数需要根据工程的实际情况来选择。对于一般工程，不少于9个。但如果是2层的结构，最多也就是6个，因为每层只有三个自由度，两层就是6个。对复杂、多塔、平面不规则的就要多选，一般要求“有效质量系数”大于90%就可以了，证明我们的震型数取够了。
《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.13-2条要求B级高度的建筑和复杂的高层建筑“抗震计算时，宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应少于塔数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不少于总质量的90%”
● 周期折减系数：这个参数是根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.16条（强条）要求，按3.3.17条进行折减的。
框架：0.6~0.7
框剪：0.7~0.8
剪力墙：0.9~1.0
（4）风荷载：
修正后基本风压：根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条，对与高层、高耸以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.2.2条，对与特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。按规范的解释，房屋高度大于60m的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。
2）、TAT的参数及开关
（1）、用TAT程序计算建模应注意的几点：
●剪力墙必须要有洞口，不能形成封闭“口”字形。这样在构件截面上的剪力流才有进口和出口，否则，程序无法对构件进行计算。这是TAT程序对薄壁柱数学模型模拟的要求。
●剪力墙内的洞口要求要上下对齐，且要有规律性。如果不这样，那么内力的传递将通过节点间刚域来传递，这与实际有时很大差别，引起很大的计算误差。且洞口布置不规律，计算结果具有很大的突变性。
（2）、参数：在PM参数中说过的就不在说了。
●柱的计算长度：程序中增加了一个选项“柱长度系数按混凝土土规范的7.3.11-3计算。7.3.11-3条是新规范新增的。“当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框架柱的计算长度 lo 可按公式7.3.11-1和公式7.3.11-2计算结果的较小者取值。
●竖向力计算信息：程序有四个选择
-----不计算竖向力：它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和对比等。
-----一次性加载计算：主要用于多层结构，而且多层结构最好采用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小，所以不要采用模拟施工方法计算。
-----模拟施工方法1加载：就是按一般的模拟施工方法加载，对高层结构，一般都采用这种方法计算。但是对于“框剪结构”，采用这种方法计算在导给基础的内力中剪力墙下的内力特别大，使得其下面的基础难于设计。于是就有了下一种竖向荷载加载法。
------模拟施工方法2加载：这是在“模拟施工方法1”的基础上将竖向构件（柱、墙）的刚度增大10倍的情况下再进行结构的内力计算，也就是再按模拟施工方法1加载的情况下进行计算。采用这种方法计算出的传给基础的力比较均匀合理，可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。由于竖向构件的刚度放大，使得水平梁的两端的竖向位移差减少，从而其剪力减少，这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的内力重分配，所以这种方法更接近手工计算。
所以，专家建议：在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”；在基础计算是，用“模拟施工方法2”的计算结果。这样得出的基础结果比较合理。
●是否考虑P-△效应：选择否，就按规范的7.3.11条计算柱的计算长度系数，如果选择“是”，则柱的计算长度系数为1，再按程序的计算方法来计算P-△效应。
●是否考虑梁柱重叠的影响：
---不考虑：对于普通的多层框架，一般都采用这种选择。
---考虑梁端弯矩折减：
●水平力与整体坐标的夹角：
---主要用于有斜向抗水平力结构榀时填写，在0~90之间。改写后，风荷载要变化，主要是受风面积变化、风荷载作用的坐标变化；抗侧力结构榀的刚度变化引起地震力的变化，所以要重新进行数检。
●回填土对地下室的相对刚度：
---根据程序编制专家的解释，填3大概为70%~80%的嵌固，填5就是完全嵌固，填在楼层数前加“-”，表示在所填楼层完全嵌固。到底怎样的土填3或填5，完全取决于工程师的经验。
●是否考虑扭转藕连：《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.2-2条，“质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响；”《建筑抗震设计规范》的5.1.1-3条，也与高规有相同的规定。
●地震设防烈度、设计地震分组、结构的抗震等级：按结构的实际填入即可。
●竖向地震作用系数：程序取的是规范的计算值。
●楼层最小地震剪力系数：参见《高层建筑混凝土结构技术规程》的表3.3.13；地震规范的表5.2.5同。程序对算出的“楼层最小地震剪力系数”如果不满足规范的要求，将给出是否调整地震剪力的选择。根据规范组的解释，如果不满足，就应调整结构方案，直到达到规范的值为止，而不能简单的调大地震力。
●双向水平地震作用扭转效应选择：如果选择，地震力将增大很多，所以在选用的时候要慎重。
●5%的偶然偏心：这是《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求，3.3.3条要求：“计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响”。计算双向地震作用时，可不考虑质量偶然偏心的影响。
●结构的阻尼比：按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.8条“除专门规定外，钢筋混凝土高层建筑结构的阻尼比应取0.05”程序提供的参考值：钢结构：0.02；混合结构：0.03。这个阻尼值不但用于地震作用计算，也要用于风荷载的计算。
●水平、罕遇地震影响系数最大值：按《建筑抗震设计规范》的表5.1.4-1取。
●特征周期值：根据场地类别和地震分组按《建筑抗震设计规范》的表5.1.4-1选用。
在调整系数中，有以下的几个参数开关：
●0.2Qo（0.25Qo）调整：
这条是针对框架-剪力墙结构，主要要注意以下几点：
对于框架柱数量从下到上基本不变的规则建筑，Qo（Vo-规范表示）取得是“地震作用标准值的结构底部总剪力”。对于框架柱数量从下至上分段有规律的变化的结构，Qo（Vo-规范表示）取得是“每段最下一层的地震作用标准值的总剪力”对复杂结构框架的调整应专门研究框架剪力的调整方法。
框架剪力的调整必须满足规范规定的楼层“最小地震剪力系数（剪重比）”的前提下进行。
在设计过程中根据“计算结果”来确定调整层数。
●温度应力折减系数：程序一般推荐0.75或更低。《混凝土结构设计规范》的5.3.6条只是提出了原则性的要求。
材料信息就按实际情况填写即可。
设计信息：
● 分项系数和组合系数：一般工程都采用程序给出的隐含值，不要去改动它。
● 活荷载重力荷载代表值系数：按《建筑抗震设计规范》的5.1.3条取。
●柱、墙荷载折减标志：要说明的是，在PM建摸中也有“荷载折减”，他们是叠加的，也就是PM中折减了，在空间程序计算中要在以前折减的基础上再折减。所以需要设计者在选用这项时特别慎重。
●柱配筋方式选择：有良种方式，单偏压和双偏压。单偏压程序就是按规范的公式进行配筋计算的。双偏压，程序是按数值积分法计算的，所以对于不同的“柱截面钢筋放置方式”就会得出不同的配筋计算结果。所以，建议整体计算还是按“单偏压”计算，在得出固定的“柱截面钢筋放置方式”后，再进行复核。
●结构基本自振周期：程序给出的隐含值是按《高层建筑混凝土结构技术规程》的附录B的公式：B.0.2计算的。最好是将程序计算的精确值反填回来，再计算。
（3）、TAT中的弹性节点：在TAT程序中也叫“特殊节点”，由于TAT程序采用的是“刚性楼板假定”所以，在同层中，各节点具有相同的位移，没有相对位移。弹性节点就是为了弥补这种假定对很多“空旷结构、错层结构”不合理模拟的补充。
3）、SATWE的参数及开关
总信息中：
●墙元侧向节点信息：这是剪力墙计算“精度和速度”取舍的一个选择。选择“内部节点”，那么剪力墙侧边的节点将作为内部节点而凝聚掉，但这样速度快，精度稍有降低；作为“外部节点”，那么剪力墙侧边的节点也将作为出口节点，这样墙元的变形协调性好，计算准确，但速度慢。
所以程序建议规则的结构可以选择“内部节点”，复杂的结构还是选择“外部节点”进行计算。
地震信息中：
●斜交抗侧力构件方向附加地震数：主要是针对“非正交的、平面不规则”的结构，这里填的是除了两个正交的，还要补充计算的方向角数。
●相应角度：就是除0、90这两个角度外需要计算的其他角度，个数要与“斜交抗侧力构件方向附加地震数”相同，且不得大于90和小于0。这样程序计算的就是填入的角度再加上0度和90度这些方向的地震力。
特殊构件：
●楼板的分类：
----刚性楼板：在程序中考虑为“平面内刚度无穷大，平面外刚度为零”
----弹性楼板3：假定平面内无限刚，真实的模拟楼板平面外刚度
----弹性楼板6：程序真实的计算楼板的平面内外的刚度
----弹性膜：程序真实的计算楼板平面内的刚度，楼板平面外的刚度不考虑。
●多塔定义：注意折线围区可以重叠，但同一构件不能同时属于两个不同的区域。