ETABS和PKPM在超限高层抗震设计中的比较_张俊

第35卷第3期2021年6月Vol・35No・3Jun.2021粉煤灰综合利用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析Seismic Performance Design and Stress Analysis of Over-limit High-rise Buildings彭茹(新疆建设职业技术学院，新疆乌鲁木齐832000)摘要：深圳市罗湖区兆鑫汇金广场项目大屋面高度147.9m，地下5层，地上44层，为部分框支剪力墙结构，属于B级高度超限的超高层建筑。

根据不规则项目特点并结合结构超限判定，确定各构件的抗震性能目标，通过分析建筑在不同地震工况下的弹性分析和弹塑性分析，验证结构性能设计的可靠性。

计算模型采用YJK、ETABS、PKPM-SAUSAGE程序进行分析，根据分析结果，采取了一系列加强措施。

结果表明：结构能够满足竖向荷载和风荷载作用下的有关指标，抗震性能能够达到设定的性能目标。

文中所采用的设计及加强措施为类似工程提供重要的参考和借鉴价值。

关键词：超限高层建筑；剪力墙结构；时程分析；抗震性能分析；抗震加强措施中图分类号：TU318文献标志码：A文章编号：1005-8249(2021)03-0008-06D0I：10.19860/ki.issn1005-8249.2021.03.002PENG Ru(Xinjiang Construction Vocational and Technical College，Urumqi832000，China)Abstract:The height of the roof of the Zhaoxin lluijin Plaza project in Luohu District，Shenzhen City is147.9m，with5stories underground and44stories above ground，which is a partial frame-supported shear wall structure，belongs to the super high-rise building with B-class height exceeding the limit.According to the characteristics of the irregular profect and combined with the structural over-limit determination，the seismic-performance targets of each component were determined，and verified the reliability of structural performance design by analyzing the elastic and elastic-plastic analysis of buildings under frequent earthquake，seismic fortification earthquake and rare earthquake.The calculation model is analyzed by YJK，ETABS and PKPM-SALSAGE programs.According to the analysis results，a series of strengthening measures were taken.The results show that the structure can meet the relevant indexes under vertical load and wind load，and the seismic performance can reach the set performance target.The design and measures adopted in this paper provide important reference value for similar projects.Keywords:over-limit high-rise building；shear wall structure；time history analysis；seismic performance analysis；seismic strengthening measures0引言超限高层建筑因为大幅度提升土地利用率而逐作者简介：彭茹（1985-），女，硕士，讲师，研究方向为土木工程。

ETABS和PKPM程序里楼板解析
概述：理论上楼板可用平面板单元和平面壳单元来模拟。

普通楼板，由于厚度不大，变形满足直法线假定，忽略横向剪切变形，平面内外刚度相互独立，可分别用平面应力膜单元和平面板弯曲单元计算，然后进行应力叠加。

对于厚板，变形不满足直法线假定，不能忽略横向剪切变形，平面内外刚度相关，用中厚板或厚板单元模拟。

PKPM程序中的各种楼板
1.刚性楼板假定（刚度平面内无限大，平面外为零）
a.没有考虑面外刚度，总刚偏小，楼面梁的刚度应考虑放大。

b.对于独立梁、仅与弹性6或弹性3楼板相连的楼面梁刚度不考虑放大。

c.适用于常规的一般楼板。

2.弹性楼板6（采用壳单元，刚度在平面内外都是真实的）
a.部分竖向荷载将通过平面外刚度直接传给竖向构件，导致梁弯矩和配筋相应减小。

b.刚性楼板假定楼板，竖向荷载通过梁传给竖向构件，以往的梁配筋经验都来自于此，故弹性6板会使梁的安全储备降低。

c.适用于板柱结构和板柱-抗震墙结构（这类结构就是将竖向荷载直接传给竖向构件的）
3.弹性楼板3（采用板弯曲单元，刚度平面外真实，平面内无限大）
a.适用于厚板或中厚板情况，例如采用厚板转换的楼层。

b.板柱结构面内刚度足够大，也可用此单元模拟。

c.建模时要将板厚均分给上下楼层，下楼层的层高=下层净空+板厚的一半。

4.弹性膜（刚度平面内真实，平面外为零）
a.适用于空旷结构，楼板局部不连续，开大洞等
etabs程序中板单元的类型
1.壳单元有真实的平面内外刚度=弹性6
2.膜单元只有平面内刚度=弹性膜
3.板单元只有平面外刚度=类似弹性3（勾选厚板）。

近些年，随着电脑的飞速发展，有限元软件的开发也是日新月异。

特别是随着人们对结构分析的精确性和高端性的追求，越来越多的国内外有限元软件被结构工程师所采用。

大致整理了一下，目前国内建筑结构领域使用的计算软件有：PKPM、3D3S、MTS、MST、同济启明星、ETABS、SAP2000、SAFE、PERFORM-3D 、MIDAS、STAAD PRO、ROBOT 、EASY、FORTEN、ANSYS、ABAQUS、NASTRAN、MARC、LS-DYNA等。

其中PKPM、3D3S、MTS、MST、同济启明星属于国内开发的软件，目前使用的也比较普遍，效果也不错；ETABS、SAP2000、SAFE、PERFORM-3D 、MIDAS、STAAD PRO、ROBOT 、ANSYS、ABAQUS、NASTRAN、MARC、LS-DYNA是国外引进的软件，目前在国内使用的也是十分普遍，而且因为一些国人有崇洋媚外的习惯，所以相对来讲国外软件使用的更多，认可度也更高，当然，老外软件的质量起到了关键的作用。

那么这么多软件在实际使用中怎么选择呢？其实，每个软件都有其独到之处，针对计算工程的不同特点，可以选择不同的分析软件，有时候可以起到事半功倍的效果。

下面就谈一下自己的一点拙见：（1）在国内PKPM可以将是葵花宝典级别的。

对于多高层结构特别好用，其最大的优点，也是大家所依赖的就是可以很快的配筋并出图。

现在也可以实现一些空间结构的建模与分析，但是使用起来还是有些不方便。

早期人们一直都是用PKPM行遍天下，只是后来随着ETABS等国外软件进来后才有人开始对其有些微词。

因为很多人觉得PKPM算起来有问题，比如不同版本算的结果区别啦、不规则结构建模不方便啦等等。

但是只要是做设计的，PKPM的。

（2）3D3S不知道如何给它定位。

这是同济大学张其林老师开发的，可以计算的结构体系有：轻钢、厂房、多高层结构、空间钢结构、索膜结构等，可以进行中国规范校核。

【文章编号】1007-9467（2010）03-0020-03基于ETABS 的某高层结构时程分析■张旮1，石中明2（1.福建工程学院，福州350108；2. 福州市规划设计研究院，福州350003）【摘要】以一工程实例，分析带转换粱高层建筑结构的时程分析过程，利用Satwe 和Etabs 软件分别对其进行地震作用计算，以获得其在地震作用下的反应，来判断设有转换粱后的整体结构的安全和可靠性。

【关键词】转换梁；高层结构；时程分析；预应力1 工程概要本工程为住宅项目，地上18 层，层高2.9m，地下1 层，层高3.6m，作为停车库和设备用房，结构主体采用框架- 剪力墙结构。

因车库通道要求，需将地下室一排框架柱取消（图 1 中的画圈部分），造成竖向构件的不连续，需做结构转换。

根据本工程的实际情况，本工程采用梁式转换结构，转换层结构平面布置如图1。

【中图分类号】TU355【文献标志码】AT he T i me-H i s tor y A nal y s i s of a T al l B ui l di ng S t r uctur e B ased on E t abs S of ewar eZH A NG G a1，S H I Zhong-ming2（1.Fuj i a n U niv e r s i ty of T e chnology,F uzhou 350108,China ；2.Fuzhou P l a nning D e s i gn&R ese a rch I nst i tut e,Fuzhou 350003,China)【Abstract】A ccording to a tall building with grider trans f er story,this paper is concerned with the calculation of the time-hi s tory analysis and discusses the s eismic res ults under two s tructur e computation s oftw ares.【Key words】trans f er grider;tall building;time-hi s tory analy s is;s eismic res ults 2 结构时程分析时程分析法是基于反应谱法更为有效的抗震计算方法[1]，它能确切地了解结构在地震过程中的内力与位移随时间的反应，通过将建筑物作为弹性或者弹塑性振动系统，直接输入地面地震加速度记录，对运动方程直接积分，从而获得计算系统各质点的位移、速度、加速度等的时程变化曲线，因此这种方法更能准确而完整地反映出结构在地震作用下的全过程。

我觉得最好比较一下ETABS和PKPM中地下室的模拟，这样不光对软件熟悉了，还可以开阔我们的思路。

首先看看PKPM中地下室是如何模拟的，资料来源于培训讲义：一、地下室、人防的设计分析使用SATWE对地下室、人防的正确分析和设计。

1.1 地下室的刚度和分析1。

地下室一般与上部结构共同分析；2。

地下室能否与上部结构分开独立计算，取决于地下室的层刚度，当地下室层刚度大于上部层刚度的2倍时，地下室与上部结构可以分开计算，否则应共同计算；3。

当地下室与上部结构共同分析时，地下室回填土的约束作用用增加地下室层刚度的方法模拟，即程序中所提到的相对刚度，一般取3；4。

当定义了地下室后，侧向不论有无约束，风力的计算都按有地下室考虑，即在计算高度系数时，扣除地下室的高度；5、相对约束刚度如果选择：A。

取0，则表示外围对地下室没有约束，此时地震的计算与没有设地下室一样；B。

取小于0，如-m(m有小于或等于地下室层数M)，则表示有m层地下室无水平侧向位移；C。

取有限值，如3，则表示侧向约束产生的刚度是地下室层刚度的3倍；但是当你取为5的时候，则结构的地下室部分基本上没有水平位移，即认为结构在正负0处水平嵌固（但竖向自由度仍是独立的）。

嵌固端：应能限制构件在三个方向的平动位移和转角位移，并将上部结构的剪力全部传递给地下室结构。

嵌固部位在地下室顶板，刚度和承载能力控制：1. 侧向刚度比不应小于2（第5.3.7条）；2.楼盖应采用现浇梁板结构，板厚不宜小于180mm，混凝土不宜低于C30，应双层双向配筋，且每层每个方向配筋率不宜小于0.25%（第4.5.5条）；3.地下一层的抗震等级应同上部结构，柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍(第4.8.5条)。

从以上资料我们看出，PKPM中对嵌固端的定义，同时也可以看出“相对约束刚度”的取值对模拟的结果是很重要的。

还可以看出来不能随便把地下室和上部结构分开计算，分析情况如下：1、“相对约束刚度”等于0，那你干脆直接建立模型，不需要考虑嵌固端拉；2、“相对约束刚度”小于0，比如-m是地下有m层嵌固，但是我认为不存在完全嵌固的结构；3、“相对约束刚度”大于0，比如3，则表示侧向约束产生的刚度是地下室层刚度的3倍，这已经很明白的表示出这是个弹性嵌固，但是当你填5的时候就表明完全嵌固，这是不可能的！所以最好不要超过5！那么如何在ETABS中对不同的嵌固端进行模拟那？个人以为如下：A、如果是上面的情况1，那你直接建立模型好拉！不用考虑什么地下室的嵌固端，但是要把侧向土压力加在地下室外墙上；B、如果是上面的情况2，那你建立完模型后，需要先把地下室外墙手工剖分，同时在位于嵌固端的剖分点上加固定约束，要把侧向土压力加在地下室外墙上，但是我认为不存在上面的情况2，原因看上面；C、如果是上面的情况3，那你建立完模型后，需要先把地下室外墙手工剖分，同时在在位于嵌固端的剖分点上加弹性约束也就是弹簧点约束，根据你填的“相对约束刚度”换算出嵌固端的侧移动刚度然后平均分配到弹簧点约束上，至于扭转刚度如何换算我还不知道，还要把侧向土压力加在地下室外墙上，这种约束是最真实的！同时它不需要计算土弹簧的刚度，因为知道了嵌固端的侧移动刚度，然后再乘以相对约束刚度的数值，得出土对地下室的弹簧约束的数值，你分配到相应的约束点上就好拉！以上的分析是我昨天晚上12点看了PKPM的讲义后自己考虑的，还没有用于实践，请各位高手批评！我觉得这个区不能只靠几个高手回答问题，有的高手能熟练使用这个程序但是就是不愿意回答，真的是很可惜！到最后只能是水平低的人自己考虑，还不知道对错！如果你觉得回答比较麻烦告诉我看什么书或者参加什么培训也可以呀，请各位高手不要吝惜你的时间，积极参与到论坛的建设中来！我的资料来源于PKPM的讲义和最新的SATWE说明书！。

构件内力调整1 引言为实现房屋建筑的抗震设防目标，钢筋混凝土框架结构除了必须具有足够大的承载力和刚度外，还应该具有良好的延性和耗能能力。

在地震震害、试验研究和理论分析后，可以得到下述对于钢混框架结构抗震性能的认识：梁铰机制优于柱铰机制；弯曲（压弯）破坏优于剪切破坏；大偏心受压破坏优于小偏心受压破坏；避免核心区破坏及梁纵筋在核心区的粘结破坏。

为实现上述目标，使钢筋混凝土框架成为延性耗能框架，应该采用如下的抗震设计理念：强柱弱梁、强剪弱弯、局部加强（框支柱、角柱等）、强核心区强锚固、限制轴压比并加强箍筋约束等。

本章节主要针对前三点进行研究，对比不同软件对于构件级别的内力调整所采用的方法。

2 相关规范规定中国规范对于钢筋混凝土框架结构的内力调整做了如下规定。

3 各软件关于内力调整的实现方法及算例比较计算模型选择如图所示模型，框架6层，层高4m，双向柱距6m。

1~2层横竖各5跨，3~4层X轴向5跨，Y轴向3跨，5~6层横竖各三跨，各层位置如图布置。

楼板采用刚性板假定，双向导荷，不考虑楼板对梁的刚度放大作用，板上均布荷载工况为：恒荷载5kN/m2，活荷载2kN/m2。

设计地震分组为I组，设防烈度为8度（），场地类别为II，特征周期，地震影响系数最大值为。

本算例不考虑风荷载作用。

框架梁的内力调整框架梁的内力调整主要指梁的强剪弱弯调整。

为实现延性设计，须保证梁弯曲破坏先于剪切破坏，因此须提高梁剪力设计值，提高梁的抗剪承载力。

计算结果（二级抗震）剪力调整项目设计内力内力调整系数内力组合MIDAS 负弯矩（kN·m）+ 正弯矩（kN·m）++ 剪力（kN）+ 负弯矩（kN·m）+±正弯矩（kN·m）+±剪力（kN）+±PKPM 负弯矩（kN·m）164 + 正弯矩（kN·m）84 ++ 剪力（kN）92 + 负弯矩（kN·m）164 + 正弯矩（kN·m）84 ++ 剪力（kN）92 +、YJK与ETABS数据分析三种软件对于梁强剪弱弯的调整方法相同，即按照规范采用公式计算梁端设计剪力。

某超限高层住宅结构设计摘要本文针对广州某超限高层住宅结构设计进行研究，介绍了该项目的结构体系、工程超限情况及有针对性的构造加强措施。

采用了SATWE和ETABS两种软件进行结构整体分析，用PKPM-EPDA进行静力弹塑性分析。

计算结果表明结构在罕遇地震下处于延性阶段,结构抗震性能满足规范要求。

关键词剪力墙结构超限检查和应对措施整体分析结果对比弹塑性分析Structural Design for a Code ExceedingHigh-rise Residential BuildingChen Yuyi(Guang Zhou Design Institute, Guang Zhou 510620)Abstract: In this paper, the research on one code exceeding high-rise residential building, which locates in Guang Zhou, is discussed. The structural system, the code exceeding status and the construction strengthening measures are introduced. Two types of software, SATWE and ETABS, were used for the global analysis, and PKPM-EPDA were used for push-over analysis. The results show that the structure is in ductile stage under rare earthquake, the seismic performance of the structure can satisfy the code requirements.Keywords: Shear wall structure; Code exceeding aspects and structural measures; Comparison of global analysis; Push-over analysis1、工程概况该住宅楼位于琶洲岛中部珠江南岸，紧邻国际会展中心，地铁4号线与地铁8号线在村东南侧交汇，区位十分优越。

复杂超限高层结构的地震反应研究摘要：当前高层建筑设计中的超限问题越来越多。

依据新修订的规范，通过应用大型通用有限元软件ANSYS对某超限高层建筑进行了结构设计和分析，得到了结构在多遇地震作用下的内力和位移等结果，并且与两套不同的软件SATWE和ETABS的计算结果进行对比，着重讨论了结构的不规则性及由地震动输入维数产生的抗震问题，并针对相关抗震性能指标做出了对比分析。

为今后的超限高层建筑结构设计提供参考。

关键词：超限高层；抗震分析；结构计算；地震动0 引言随着现代社会的进步和经济水平的发展，人们建造了越来越多的超高层建筑。

从建筑的高度发展过程中可以看出，高度的增加伴随着建筑材料，承重结构体系以及设计计算理论的发展，建筑物高度的不同发展时期，也正是建筑技术向新的水平发展的不同阶段，国内在近几十年的发展过程中，逐渐形成了以中心筒为主要抗侧力构件的筒体、筒中筒、框筒、束筒等超高层结构体系。

复杂体型主要分为带转换层结构、带加强层结构、错层结构、连体结构、多塔楼结构和组合而成的多种复杂结构，各种结构所占比例见图1。

图1 复杂体型各部分组成示意图由于超高层建筑结构中水平荷载是设计的主要控制因素，因此对其进行动力特性和地震反应分析具有重要意义。

结构动力特性和地震反应的分析对于深入了解结构的抗震性能是非常有效的手段，为结构的设计和性能的评估提供了重要依据。

通过对结构动力特性的测试，可以了解其自振特性，研究结构在一定动力荷载作用下的反映，为结构抗震分析提供准确的动力参数。

1 超限高层建筑的抗震设计对超限高层建筑工程的抗震设防必须符合以下基本要求：（1）采用钢筋混凝土框架结构和抗震墙结构，其高度不得超过规范的最大适用高度。

采用钢筋混凝土框架-抗震墙结构和筒体结构，9度设防时一般不得超过规范、规程的最大适用高度，8度设防时高度不得超过规范、规程的最大适用高度的20%，6度和7度设防时高度不得超过规范、规程的最大适用高度的30%；（2）在房屋高度、高宽比和体型规则性至少应有一方面满足规范、规程的有关规定；（3）应采用比规范、规程规定更严的抗震措施；（4）计算分析应采用两个及两个以上符合结构实际情况的力学模型，且计算程序应经国务院建设行政主管部门鉴定认可；（5）对房屋高度超过规范最大适用高度较多、体型特别复杂或结构类型特殊的结构，应进行小比例的整体结构模型、大比例的局部结构模型的抗震性能试验研究和实际结构的动力特性测试；（6）特殊超限高层及有明显薄弱层的超限高层建筑工程，应进行结构的弹塑性时程分析。

超限高层结构抗震计算分析及结构设计本文结合某复杂超限高层建筑结构，采用结构空间有限元分析软件对该超限高层结构进行抗震计算以及分析，根据所得到的结构自振特性、层间位移等计算结果以及现行规范对该高层结构进行超限评估。

评估结果表明，本超限高层结构设计中所采取的抗震计算分析要点以及相应抗震构造措施对于实现超限要求相当有效，为实现超限高层结构及关键技术措施提出借鉴。

标签超限高层结构；复杂结构；抗震计算分析；平立面规则性1 工程概况本项目位于南京市浦口区，处于柳州路与滨江大道交汇处。

拟建威尼斯水城第三街区由T2、T3、T4、T6、T8号楼住宅楼、商业网点、会所、地下车库组成，其中T3，T4，T6，T8号楼高层住宅均由3个单元组成，在±0.000标高以上各单元之间均设防震缝分开。

其中T2为超限高层住宅，其超高层住宅的具体层数、高度、单元组成、结构形式、基础形式等见表1所示。

基本风压按100年重现期取为0.45kN/m2，雪压按50年重现期取为0.65kN/m2。

抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计分组第一组，场地类别Ⅲ类，特征周期0.50S （由地质报告提供）。

结构安全等级均为二级，设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类）。

拟建场地在勘探深度内全为第四纪全新统新近沉积土层。

在83m深度内所揭露的土层，按其沉积环境、成因类型，以及土的工程地质性质，自上而下分为4大层，13个亚层。

场地内及其附近无污染源存在，地下水及地基土对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有弱腐蚀性。

场地浅层20米深度范围内存在②-1、②-3、②-4、②-5饱和粉土、粉砂层层分布，综合判定场区为中等液化场地。

②-1层桩周土摩阻力折减系数取1/3；②-3层桩周土摩阻力折减系数取2/3；②-4层桩周土摩阻力折减系数取1.0。

由地基土特性发现，场地内⑤-2层中风化泥质砂岩，土性较好，其单桩承载力和变形可以满足高度接近150米的高层建筑设计要求，故选择⑤-2层中风化泥质砂岩作为超高层住宅的桩端持力层，桩型选用直径800mm钻孔灌注桩，单桩承载力特征值4600kN，桩基计算沉降量约40mm。

某超限高层办公建筑中局部单跨框架的结构设计胡细伟（广州市设计院，广东广州510620）【摘要】本文针对某超限高层办公建筑中局部单跨框架的结构设计进行了分析论证，并采取了相应的加强措施，对存在局部单跨框架结构的工程设计有一定的参考借鉴意义。

【关键词】超限高层建筑；局部单跨框架；结构设计；加强；构造措施【中图分类号】TU973.31【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2018）04-0202-02引言国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)(以下简称《高规》)6.1.2条规定:抗震设计的框架结构不应采用单跨框架。

[1]条文说明强调,对于单跨框架结构,尤其是层数较高的单跨框架结构,在强震中震害比较严重。

但是在某些工程项目中,由于建筑功能上的需要,可能局部出现单跨框架结构,一旦地震过程中出现坍塌,可能造成严重后果,因此需要特别给予关注。

本文涉及的工程就是一个例子,在建筑裙楼顶部的8~10层楼面出现局部单跨框架,由于楼层数较高,需要特别予以加强,保证结构在强震中的抗震性能水平。

1工程特点某高层办公建筑,位于广东省广州市,抗震设防烈度Ⅶ度(0.10g ),设计地震分组为第一组,场地类别为二类,重现期为50年的基本风压为0.5kN/m 2,地面粗糙度类别为C 类,风荷载体型系数采用1.4,本工程为框架核心筒结构体系,A 级结构高度,塔楼主体结构抗震等级均为二级,经分析,本工程为超限高层建筑,进行了超限高层建筑抗震设防专项审查工作。

建筑裙楼顶部8~10层结构平面图如图1~3所示,局部为单跨框架结构,八层及十层楼面有与主体塔楼结构相连的连桥结构,单跨框架位于裙房顶部及结构竖向收进部位,局部结构抗震性能较为不利(见图4)。

2针对性分析及加强设计2.1针对单跨框架结构的补充分析首先,针对本工程为复杂高层建筑结构,且为超限高层建筑结构,按照《高规》的要求,采用PKPM 建筑结构设计软件及ETABS 进行了两个不同力学模型结构分析设计软件对主体结构的总体结构特性进行了对比分析,主要的结构分析结果如表1所示,从对比结果可以看出,两个软件对于结构的总体信息计算结果较为接近,说明了结构力学模型的可靠性及正确性。

Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2023, 12(3), 339-349 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/hjce https:///10.12677/hjce.2023.123038对复杂结构采用不同软件计算的对比分析夏锋林杭州市建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州收稿日期：2023年2月28日；录用日期：2023年3月20日；发布日期：2023年3月30日摘要规范要求复杂结构应采用不少于两个不同的力学模型进行计算分析，本文结合某实际工程，采用YJK 、Etabs 、midas Building 三种软件，分别对其进行了多遇地震作用下的振型分解反应谱法分析，并对计算结果进行比较。

通过对比可得出，针对本工程该三种软件计算得到的各项指标基本接近，但某些指标也存在一定的差异，如振型等，本文同时也分析了引起某些差异的原因，并给出了解决办法。

关键词复杂结构，结构分析软件，振型分解反应谱分析，计算结果比较The Comparison and Analysis of Different Software Calculation of Complex StructuresFenglin XiaHangzhou Architectural Design and Research Institute Co., Ltd., Hangzhou ZhejiangReceived: Feb. 28th , 2023; accepted: Mar. 20th , 2023; published: Mar. 30th, 2023AbstractAccording to the code, no less than two different mechanical models should be used to calculate and analyze complex structures. In this paper, combined with a practical project, the mode decomposition response spectrum under the frequent earthquake is analyzed by using YJK, Etabs and midas Build-ing, and the calculated results are compared. Through the comparison, it can be concluded that the indexes calculated by the three kinds of software in this project are basically similar, but some re-sults are also different in some indexes, such as mode shape, etc., this paper also analyzes the causes of some differences, and gives solutions.夏锋林KeywordsComplex Structures, Structural Analysis Software, Mode Decomposition Response SpectrumAnalysis, Comparison of Calculated Results Array Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言我国是一个多地震的国家，地震分布广泛，而合理的建筑形体和布置在抗震设计中是头等重要的，建筑设计提倡平、立面简单对称[1]，但随着我国经济和技术的不断发展、城市建设规模的不断扩大，建筑使用功能越来越多元化，建筑师对建筑立面、体型及平面布置的设计也越来越丰富，使得体型复杂、不规则的结构逐渐增多。

超限高层住宅建筑的抗震设计摘要：目前超限高层建筑越来越多，本文采用PKPM和ETABS、PERFORM 3D有限元分析程序，对工程进行了详细的弹性及弹塑性的计算分析，根据分析结果，就工程中的各项超限指标提出了相应的概念设计原则及处理措施。

关键词：超限高层住宅建筑；抗震性能设计；弹性分析；弹塑性分析1、工程概况某超高层住宅建筑位于深圳市南山区，地面以上54层，地下2层，主体结构建筑高度 175.6m。

设计使用年限50年，结构安全等级二级，抗震设防类别为丙类，地基基础设计等级为甲级；根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及工程地质勘察报告，本场区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，特征周期值为0.35s，属建筑抗震一般地段。

风荷载计算时，整体位移验算采用50年重现期的风压值0.75kN/m2，承载力计算采用50年重现期风压值的1.1倍0.83kN/m2。

2、荷载及作用2.1 风荷载2.1.1 规范风荷载2.1.2 风洞试验数据本工程建筑风洞实验模型由广东省建筑科学院完成，以下列出相关的风洞实验结果。

风洞实验报告提供了各楼层等效风荷载值，风洞实验结果表明基底剪力作用最大的风作用方向同风吹来的方向有一定的夹角。

50年重现期风压下塔楼基底最不利结果见下表。

2.1.3 风荷载计算数据的选择（1）风荷载作用下X方向楼层剪力（2）风荷载作用下Y方向楼层剪力图2.1 规范风荷载和风洞实验的计算结果对比图为便于同规范风荷载比较，我们将基底剪力最大的方向作为相应的风作用方向，分别按照规范风荷载和风洞实验数据进行计算，图2.1给出了塔楼X、Y向按风洞实验和规范风荷载计算结果的比较。

从图中结果可以看出来风洞实验结果比规范风荷载小。

考虑到周边建筑实际同风洞试验有一定差别（周边超高层建筑实际施工情况），因此本工程进行风荷载作用下位移及构件承载力计算时，取规范风荷载进行设计计算。

浅谈高层建筑抗震结构设计作者：冯俊张大圣钱俊来源：《城市建设理论研究》2013年第28期摘要: 对于一个高层结构的设计，遇到的问题可能错综复杂，只能具体问题具体分析。

工程实践表明在高层结构的设计过程中，设计人员只有抗震概念清晰，构造措施得当，应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果，在这个过程中抗震构造重于结构计算。

针对高层建筑在抗震研究方面的薄弱点，本文主要对高层建筑抗震结构设计的结构体系、结构类型、结构布置与关系以及结构的抗震性能几个问题进行了探讨，对于进一步提高我国高层建筑的结构抗震设计水平及其应用水平具有一定的借鉴意义。

关键词: 高层建筑; 框架结构; 剪力墙; 抗震设计中图分类号：TU97 文献标识码：A0 引言地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。

1 正确选择合理的结构体系由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。

根据抗侧力结构的不同，钢筋混凝土结构主要可分为框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等几种结构体系，这些体系的受力特点、抵抗水平力的能力，特别是抗震性能等有所不同，因此具有不同的适用范围。

( 1) 框架结构。

由梁、柱构件通过节点连接构成，框架梁和柱既承受垂直荷载，又承受水平荷载，并可为建筑提供灵活布置的室内空间。

当建筑物层数较少时，水平荷载对结构的影响较小，采用框架结构体系比较合理，当层数较多时，由于框架结构在水平力的作用下，内力分布很不均匀，并存在着层间屈服强度特别弱的楼层，且由于框架结构的构件截面惯性矩相对较小，导致侧向刚度较小，侧向变形较大，在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，发生弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，震害一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更容易发生破坏，除剪跨比较小的短柱易发生柱中剪切破坏外，一般柱是柱端的弯曲破坏。

超限高层结构抗震性能设计探讨摘要：随着时代的发展，人们对建筑物的需求日益多样化，建筑结构体系也愈趋复杂，由此产生了超限高层建筑——超出国家现行规范、规程中规定的适用类型的高层建筑，主要包括高度超限、规则性超限、结构类型超限、超限大跨空间结构4种情况。

超限高层建筑受力情况复杂，不仅要考虑结构受力一般情况，还要关注水平荷载比重增加、风荷载和地震作用影响、舒适度验算、温度作用和风荷载下的内力与结构抗倾覆能力等因素，而要实现超限高层结构设计的合理性、安全性和经济性目标要求，关键在于结构的地震反应分析。

因此，本文对超限高层结构抗震性能设计进行了探讨。

关键词：超限高层建筑;抗震性能;结构设计1.超限高层结构抗震设计方法1.1 超限高层结构的判别高层建筑结构超限的判别主要依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010)(2016年版)、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）等相关规范的规定。

高度超限是指建筑物的高度超过了规范规定的最大适用高度，例如，某33层塔楼建筑高149.7m，采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系，丙类标准设防，地震设防烈度为7度。

按照JGJ3-2010第3.3.1条的限高规定，该建筑高度未超过B级框筒高度的180m，但超过了A级框筒高度的130m，属于高度超限建筑。

规则性超限是指建筑结构属于相关规范、文件规定的特别不规则建筑，不论建筑高度是否超限，均可判定为规则性超限，例如，某高层建筑项目[4]由两栋塔楼组成，采用剪力墙结构体系，除了高度超B级高度以外，还有塔楼扭转不规则、凹凸不规则、刚度突变、抗剪承载力突变、大底盘裙房楼板超长等不规则性，属于高度超限兼规则性超限的建筑。

结构类型超限为相关规范、规程中尚未列入的结构形式或特殊结构，例如，上部钢结构而下部为混凝土结构组合的高层结构、没有外框柱的筒体结构、没有内部核心筒的框筒结构、巨型框架结构等。

超限大跨空间结构是指高度超过24m，屋盖跨度>120m，或悬挑长度>40m，或单向长度>300m，或屋盖结构形式超出《空间网络结构技术规程》（JGJ7-2010）规定的常用空间结构形式。

建筑工程jian zhu gong cheng202超高层建筑结构抗震设计要点分析◎张伟 张国正摘要：目前我国是超高层建筑发展的中心，超高层建筑在我国越来越多，许多超高层建筑突破了我国现行相关技术标准与规范的规定，超高层建筑的抗震设计成为当前我国建筑设计的重点和难点。

关键词：超高层建筑；抗震设计超高层建筑指40层以上，高度100米以上的建筑物。

我国现行《建筑抗震设计规范》以“三水准、两阶段”作为建筑结构的基本抗震设计原则，由于超高层建筑的重要性和复杂性，超高层建筑一般需要进行抗震性能化设计。

本文首先对超高层建筑的抗震设计的主要内容进行了分析，其次结合实际工程介绍了超高层结构抗震性能化设计的主要工作，为超高层建筑抗震设计提供了思路。

一、超高层建筑抗震设计要点（1）结构体系的选型。

超高层建筑的抗震设计，应结合建筑方案的特点，选用合理的结构体系，各类典型结构体系具有独特的抗侧与抗震性能，在结构高度和高宽比方面也存在不同的适用性，应满足高层建筑结构设计相关规程中关于适用高度和高宽比的要求。

在结构优化布置方面，可采取主要抗侧构件周边化，空间化等技术方案，提高体系的抗侧刚度和使用效率。

（2）结构的延性和多道防线对抗震设计的影响。

建筑结构的延性变形能力都会受到结构高度及不规则程度的影响，一般情况下结构的延性变形能力与承载力呈反比关系，在高层建筑结构具有较高的延性变形能力时，可相应减少结构的承载力，进而在延性与地震力折减的取舍中获得更好的经济性。

同时我们要强调结构延性和多道防线的作用，也有必要对某些薄弱部位进行加强以避免出现非预期的不良破坏模式，但过于强调对结构构件的内力放大特别是整体结构内力的放大，仅以承载力的角度进行抗震设计，将造成不必要的浪费，在实际的抗震结构设计过程中，建筑设计人员应科学合理的对建筑结构的不规则程度和超高现象进行全面分析和论证，使得两者有机协调发展。

（3）结构的抗震性能化设计。

①综合选定抗震目标，平衡外界干扰因素。

手算与PKPM和ETABS在框架结构计算中的比较
蔡宏红;卢士强
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2008(034)001
【摘要】用手算,PKPM和ETABS计算框架结构,在基本参数一致的情况下,进行了结构弹性计算,并对计算结果进行比较分析,进一步提出了一些结构设计中需注意的问题,在实际工程设计中有一定的实用价值.
【总页数】2页(P71-72)
【作者】蔡宏红;卢士强
【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西,西安,710055;华瑞能源设计咨询有限公司,陕西,西安,710032
【正文语种】中文
【中图分类】TU352
【相关文献】
1.ETABS和PKPM在超限高层抗震设计中的比较 [J], 张俊;邓志勇
2.框架结构坡屋面建模在PKPM中的实现与比较 [J], 尹晶;梁海生;周虹霞
3.砌体结构抗震验算手算与PKPM计算比较分析 [J], 韩腾飞;李永录
4.结构计算软件SAP2000与PKPM的比较 [J], 徐丽丽;鹿宁;张文江
5.基于模型的PKPM和ETABS比较分析 [J], 吉剑青;任婕
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PKPM和ETABS软件的主要设计参数比较作者：饶志坚来源：《房地产导刊》2015年第04期【摘要】规范要求对于复杂结构的抗震分析，应采用不少于两个合适的不同力学模型，进行整体计算分析，保证力学分析的可靠性。

本文以某实际工程为例，采用设计中常用的设计软件PKPM和ETABS，对无地下室住宅和带一层地下室住宅进行了结构分析，对于两种软件所得出的主要的设计参数进行比较。

【关键词】PKPM；ETABS；周期；质量；位移比引言随着城市化进程的发展，高层建筑已经成为了一种趋势。

结构设计师涉及到平面、立面布置复杂或者超限的工程。

对于超限工程，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定，审图部门要求设计师进行两种软件的分析，并对控制性参数进行比较，以确认模型的可靠性。

对于设计人员，PKPM软件已经都比较熟悉，而ETABS软件在国外有较高的认可度，但由于其操作与PKPM不相同，故设计人员如果不熟悉，容易造成模型分析结果的系统性误差，从而对模型的正确性表示怀疑。

1 工程概况本工程为苏州无锡市广益镇江海不锈钢市场地块的一栋高层住宅，地上层数为19层，地下为1层，建筑总长为33.4m，宽为17m，主体高度为53.65m。

抗震设防烈度为6度，场地土类别为Ⅲ类，对应于设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。

根据建筑使用功能的重要性分类，工程建筑抗震设防类别为丙类。

其结构平面图如图1所：2 結构分析本文采用2个分析模型：无地下模型（模型1）和带地下模型（模型2）。

由于软件对于地下室土体的刚度输入方式不同，为了避免土体的刚度计算对整体模型的影响，采用较为简单的模型1，以此避免模型输入的误差，从而可以更为准确地反映分析软件存在的差异。

而对于模型2，模型按嵌固在地下室顶板考虑，与本工程的情况基本相符，有较好地工程意义。

（1）模型1的参数比较模型1的计算模型如图2所示。

PKPM的参数设置比较简单，通过SATWE的总信息设置即可。