地下室底板的PKPM的改进计算方法
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PKPM2010 新规范版本设计软件v2.2改进说明建研科技股份有限公司中国建筑科学研究院 设计软件事业部(PKPMCAD工程部)2014年8月建议请杨主任编写相关内容1系统与安装..........................................................................................................................‐ 1 ‐1.1新的InstallShield2013版本安装流程.................................................................‐ 1 ‐1.2改进网络锁服务程序..........................................................................................‐ 2 ‐1.3提供软件锁查询等功能......................................................................................‐ 2 ‐1.4提示软件不能正常使用原因功能......................................................................‐ 3 ‐1.5多版本启动程序改进..........................................................................................‐ 4 ‐2PKPM主界面调整................................................................................................................‐ 5 ‐2.1支持界面换肤......................................................................................................‐ 5 ‐2.2更改目录时提供三维缩略模型预览..................................................................‐ 7 ‐2.3滚动提示PKPM官方网站最新消息....................................................................‐ 7 ‐2.4系统定制提供更多控制选项..............................................................................‐ 8 ‐2.5在线更新程序支持网络版服务器离线包升级功能........................................‐ 10 ‐2.6集成协同设计工程数据管理系统PBIM...........................................................‐ 10 ‐2.7增加接口程序P‐Trans........................................................................................‐ 17 ‐3PMCAD建模软件...............................................................................................................‐ 17 ‐3.1操作界面调整....................................................................................................‐ 17 ‐3.2增加PMCAD64位版本运行程序......................................................................‐ 19 ‐3.3设计容量扩大50%............................................................................................‐ 19 ‐3.4模型数据支持存为2010系列旧版模型及i‐model模型..................................‐ 19 ‐3.5恢复模型数据时增加提示模型的保存时间....................................................‐ 20 ‐3.6当前图形保存功能............................................................................................‐ 20 ‐3.7通用构件布置....................................................................................................‐ 20 ‐3.8通用荷载布置....................................................................................................‐ 21 ‐3.9通用构件对齐....................................................................................................‐ 21 ‐3.10楼层组装改进....................................................................................................‐ 22 ‐3.11快捷命令定制....................................................................................................‐ 22 ‐3.12楼面恒活荷载定义中取消活荷载折减设置选项............................................‐ 23 ‐3.13允许同时修改楼面恒载、活载,并支持单显修改过的房间........................‐ 24 ‐3.14修改房间荷载对边传导时增加Tab键多选模式..............................................‐ 24 ‐3.15提供不共面楼板检查并自动添加辅助虚梁功能............................................‐ 24 ‐4SATWE软件........................................................................................................................‐ 25 ‐4.1前处理“总信息”参数调整............................................................................‐ 25 ‐4.2前处理“风荷载信息”参数调整....................................................................‐ 26 ‐4.3前处理“地震信息”参数调整.........................................................................‐ 27 ‐4.4前处理“调整信息”参数调整........................................................................‐ 28 ‐4.5前处理“设计信息”参数调整........................................................................‐ 30 ‐4.6前处理“配筋信息”参数调整........................................................................‐ 31 ‐4.7前处理“地下室信息”参数调整....................................................................‐ 32 ‐4.8特殊构件定义新增功能说明............................................................................‐ 32 ‐4.9软件计算内容说明............................................................................................‐ 36 ‐4.11全新的“新版分析结果图形和文本显示(试用)”.........................................‐ 40 ‐5PMSAP软件........................................................................................................................‐ 43 ‐6SpasCAD软件.....................................................................................................................‐ 43 ‐6.1增加了人防荷载的交互布置功能。
PKPM结构新规范版调整改进说明中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部2003.4.21本说明指的是从2003年2月以来软件的调整改进。
SATWE、TA T1. SATWE增加参数:强制考虑各层为刚性楼板假定分析。
新规范对结构层刚度比和位移比的控制,均要求在刚性楼板假定条件下计算。
对于有弹性板或板厚为零的工程,应计算两次,在刚性楼板假定条件下计算以上的控制比值,在真实条件下完成其它计算。
2. 增加最小剪力系数是否自动按规范要求调整的人工控制信息。
当结构的地震作用不满足新规范要求的最小剪力系数时,反映了结构刚度和质量可能不合理分布,一般需要调整结构以使其满足最小剪力系数要求。
本参数打开时程序自动调整放大地震作用效应以使其满足最小剪力系数要求,此时用户仍应知道该结构的方案可能是存在缺陷的。
3. 增加人工定义结构薄弱层的功能。
程序可根据层刚度比计算自动选定薄弱层并对其效应放大。
除此之外,用户还可指定其他的层为薄弱层,程序按规范要求对其作相应调整。
4. 增加人工指定剪力墙加强区起算层号的控制信息。
当有多层地下室时且地下室与上部结构共同计算时,如用户需要地下2层以下的剪力墙为底部非加强区,此时可设定剪力墙加强区起算层号为地上一层所在的楼层号。
5. 程序隐含的层刚度比计算方法改为地震剪力与地震层间位移的比值算法,以前版本隐含的层刚度比计算方法是剪切刚度。
6. 增加9度或1级框架结构的梁柱钢筋超配系数的人工控制信息。
因9度或1级框架结构的梁柱设计内力调整系数,是按实配钢筋计算,程序要求输入实配钢筋的超配系数(缺省值1.15),该参数可由用户修改。
7. 剪力墙剪跨比计算取最大设计剪力项为其控制值。
对剪力墙剪跨比计算方法取主地震作用方向的最大剪力组合值,并以此来控制剪力墙的抗剪截面。
8. 剪力墙加强区设计调整系数只对落地墙起作用,加强区不落地墙按非加强区设计调整系数考虑,这样对不落地墙设计结果将比原来版本小。
如特1级、1级抗震的转换层结构中,托梁上部的剪力墙作为不落地墙,其设计将比原版本小等等。
PKPM系列软件整体结构计算与人防地下室结构设计摘要:随着国家对新建民用建筑必须设置可供战时使用的防空地下室政策的出台,人防地下室结构的设计工作逐渐成为建筑工程设计中的一项重要内容。
本文从荷载输入、参数选择、程序不完善之处等方面,对人防地下室设计中使用PKPM系列软件整体结构计算时的常见问题与解决办法进行了探讨。
关键词:PKPM;人防地下室;结构设计1 引言1997年1月1日公布实施的《中华人民共和国人民防空法》中明确提出了“人民防空建设要贯彻平战结合、重点建设、长期准备的方针”,并规定了城市的新建民用建筑应该根据国家有关法规修建可以在战争时期使用的防空地下室。
随着国家相关人防政策的出台,人防地下室结构的设计工作逐渐成为建筑工程设计中的一项重要内容。
目前专门用于指导人防地下室设计的现行规范是2005年颁布的《人民防空地下室设计规范(GB50038-2005)》,该规范自2006年3月1日起实施。
随着计算机技术的推广,工程设计中使用电算程序早已是业内的主流。
目前在整体结构电算领域,市场占有率最大的就是PKPM系列软件。
该软件面世已有20多年,其综合性能已比较成熟。
更好地认识到这一软件在人防地下室结构设计时的特点,使之更好地为设计工作服务,是不少结构设计师较为关心的问题。
为增加实用性和针对性,本文仅对人防地下室工程在使用PKPM系列软件整体结构计算中常遇到的问题系统讨论。
2.综述2.1.《人防防空地下室设计规范(GB50038-2005)》在本文中简称为《人防规范》,下同。
2.2.目前民用工程常见的防空地下室,多为核6级常6级的甲类人防地下室,本文就主要讨论此类人防地下室在使用PKPM系列软件(08版)中的情况。
2.3.需要予以说明的是,当构件的内力计算由人防荷载控制时,关于《人防规范》第4.2.3条的“材料强度综合调整系数”,PKPM软件已在程序中自动考虑。
2.4.计算模块的变化:在2009年底以前的PKPM版本中,在SAT-8模块和SATWE模块中人防整体计算均可完成。
地下室设计中常见问题及对策措施简介:目前城市建设中建造了大量的地下室及地下车库,由于涉及到工期和投入的建设费用,设计中与地下室相关的不少问题也逐渐变得突出起来。
地下室按其使用功能可分为普通、人防和平战三类,这里仅对普通地下室设计中遇到的常见问题进行分析,并给出对策措施,以供工程设计参考。
关键字:地下室结构设计1抗震要求地下室如果设计不当,对整体抗震性能会产生较大影响,根据南京市施工图审查要点,对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度,才能不计其层数,总高度才能从室外地面算起。
地下室的墙柱与上部结构的墙柱要协调统一。
地下室顶板室内外板面标高变化处,当标高变化超过梁高范围时则形成错层,未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位,规范明确规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构,地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位。
结构计算应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板,但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算,并应包括地下层。
存在的常见问题如:半地下室埋深不够,房屋层数包括半地下室层已达8层,层数和总高度超过要求,违反GB50011-2001第7.1.2条。
地下室抗震等级为三级,而上部结构为二级,按GB50011-2001第6.1.3条地下室也应为二级等问题。
2荷载取值与组合地下室外墙受弯及受剪计算时,土压力引起的效应为永久荷载效应,可变荷载效应控制的组合时,土压力的荷载分项系数取1.2;永久荷载效应控制的组合时,其荷载分项系数取1.35。
对于地面活荷载,同样应乘侧压力系数,许多设计中计算不对。
地下室底板的强度计算时,根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)第3.2.5条板、覆土的自重的荷载分项系数取1.0。
抗浮计算时,板、覆土的自重的荷载分项系数应取为0.9。
地下室外墙的土压力应为静止土压力,根据土性的不同分别采用不同的计算方法,粘性土采用水土合算,砂性土采用水土分算。
pkpm计算给果合理性判断及设计调整1.自振周期周期的大小与刚度的平方成反比,与结构质量的平方根成正比。
周期的大小与结构在地震中的反应有密切关系,最基本的时不能与场地图的卓越周期一致,否则会发生类共振。
对于比较正常的工程设计,其不考虑折减的计算自振周期大概在下列范围中:第一振型周期:框架结构:T1=(0.12~0.15)n;框架-剪力墙结构和框架筒体结构:T1=(0.05~0.12)n;剪力墙结构和筒中结构:T1=(0.04~0.06)n (n为建筑层数)周期通过“周期、振型、地震力”菜单中的”WZQ.OUT”文件输出。
如果计算结果偏离上述数值太远,应考虑工程中截面是否太大或太小,剪力墙数量是否合理,应适当进行调整。
反之,如果截面尺寸、结构布置正确,无特殊情况而偏离太远,则应检查输入数据是否有错误。
以上判断是根据平移振动分解方法提出的。
考虑扭转耦连振动时,情况复杂很多,首先应选择与平移振动对应的振型来进行上述比较。
2.振型曲线在正常的计算下,对于比较均匀的结构,振型曲线应是比较连续的光滑的曲线,不应有大进大出,大的凹凸曲折。
3.剪重比剪重比主要是限制各楼层的最小水平地震力,确保周期较长的结构安全,详见《抗震规范》第5.2.5条规定,《高层规范》第3.3.13条及相应的条文说明。
这个要求如同最小配筋率的要求,计算出来的水平地震剪力如果达不到规范的最低要求,就要人为提高,并按这个最低要求完成后续的计算。
若剪重比不满足要求,则需进行如下调整:1.若结构的剪重比不满足规范要求,建议先不要选择程序自动调整。
首先考查剪重比的原始值,若与规范要求相差较大,应优化设计方案,改进结构布局,调整结构刚度。
当剪重比和规范相差不大时,在选择该项目自动调整地震力,以满足规范要求。
2.如果还需人工干预,可按下列3种情况进行调整:(1)当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时,说明结构过柔,宜适当加大墙、柱截面,提高刚度。
(2)当地震剪力偏大而层间位移角又偏小时,说明结构过刚,宜适当减小墙、柱截面,降低刚度以取得合适的经济技术指标。
九、地下室信息1.回填土对地下室约束相对刚度比:指基础回填土对结构约束作用的刚度是地下室抗侧刚度的几倍。
若取0,则认为回填土对结构没有约束力,地震力往下传。
若填负数,则相当于在地下室的顶板嵌固,地震力不往下传。
比如,有两层地下室,若填-1,则表示在地下室二层顶板嵌固,地震力计算到地下室二层顶板;若填-2,则表示在地下室一层顶板嵌固,地震力计算到地下室一层顶板。
若填1~5之间的参数,则参数越高,表示基础回填土对结构的约束能力越强,地震力作为外力对地下室的影响越小。
2.外墙分布筋保护层厚度:一般取35mm。
3.扣除地面以下几层的回填土约束指从第几层地下室考虑基础回填土对结构的约束作用,因为回填土对结构的约束作用是随着深度的增加而增加的,对于地下1层,这种约束作用一般较小。
比如有三层地下室,若填1,则程序只考虑地下3层和地下2层回填土对结构的约束作用。
4.回填土容重一般取18~20kN/m3。
5.室外地坪标高建筑物室外地面标高,以建筑+-0.000标高为准。
高则填正值,低则填负值。
6.回填土侧压力系数一般取0.5。
7.地下水位标高以建筑+-0.000标高为准。
回填土刚度系数,回填土对地下室约束相对刚度比2008版回填土刚度系数m 应如何取值PKPM结构软件08版的2009年6月版本SATWE重要改动地下室侧向约束参数的说明2009年6月向所有PKPM2008版本的用户重新寄发了结构设计软件光盘。
其中SATWE等软件对地下室侧向约束参数的概念和算法作了重要改动。
(1)2009版6月之前的版本采用的参数是“回填土对地下室约束相对刚度比”A. 当该参数填负值时:表示需要约束的地下室层数,程序对这几层地下室侧向施加原层刚度1000倍的附加刚度,以达到侧向完全约束的程度。
B. 当该参数填0时:表示地下室侧向没有约束。
C. 当该参数填N(N>0)时:表示地下室各层施加了各层原层刚度N倍附加刚度,以实现有限的约束。
规范:
高规4.4.7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5.3.7规定地下室结构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给全部地下室结构。
高规 4.8.5还规定了地下室结构的抗震等级。
实现:
1.判断地下室顶板能否作为上部结构嵌固端,可以通过查看刚度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,建议用上部结构和地下室共存模型,即嵌固端部位确定在基础顶面,进行计算。
3.当满足嵌固条件时,用户可将地下室设置成完全嵌固水平位移进行计算。
4.当不满足时,用户可考虑外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的约束作用或无约束进行计算。
5.手动设置地下室构件的抗震等级
6.程序自动扣除地下室的高度计算加强部位
7.程序内定地下室的剪力墙为加强部位,用户可人工指定剪力墙的加强部位的起算层号而使部分地下室为非加强部位。
不管用户是否改,高规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,但输出结果包含了全部地下室的高度或层数。
操作:
1.判断地下室顶板能否作为上部结构嵌固端,要设定按“剪切刚度”计算层刚度。
2.更改地下室结构部分构件的抗震等级
3.人工指定剪力墙加强部位的起算层号。
梁板式地下室底板与平板式底板优劣势比较摘要:梁板式和平板式为地下室底板的两种主要方案,在实际工程中,地下室底板的计算与工程结果存在一定的反差。
本文结合地下室底板工程实例,分析了工程的概况、地质条件及地下水条件,分析比较了梁板式底板及平板式底板的设计方案,确定了地下室地板结构的最佳方案,为地下室底板的设计提供依据。
关键词:平板式;梁板式;方案比较前言为了满足防水要求及施工要求,地下室底板的设计通常采用较厚的防水板。
梁板式地下室底板是由基础梁和大板构成,平板式地下室底板设计主要是柱墩和平板两部分。
建筑设计人员多采用梁板式设计,此方案的传力设计简单,整体刚度较好。
平板式底板的传力较复杂,梁截面的高度影响传力途径,此方案的优点在于用钢量少,节约成本。
1.工程概况本工程项目位于深圳市龙岗区龙岗中心城,主楼为框剪结构,地面为14层。
勘测报告显示,该建筑的地基基础设计为丙级,抗震设防烈度为7度,地下室设计防水等级为2级。
2.工程地质情况及基础选型2.1地质条件勘测资料显示,建筑的地表层为素填土。
建筑的地下室底板的3cm范围内为微风化石灰岩,这种材料的天然地基承载力为5200kPa。
利用人工挖孔灌注的柱端具有高的承载力,其值为特征值为7000kPa。
2.2地下水条件依据勘测资料,建筑的防水位为标高的-3.450米。
2.3基础选型本工程选择单柱单墩的人工挖孔墩为基础层,墩端的持力层选择微风化石灰岩,承载力特征值为5200千帕,是一种最经济有效的方案。
3.结构地板方案比较3.1防水板的负载计算从土地质勘测报告分析,该场地的设防水位及抗浮标高的值为-3.450米。
根据抗浮水位进行的承载力计算,以及设防水位求得的正常状态下的承载力的计算。
该工程方与业主方经过商榷,该建筑地下室的设计抗浮水位取至室外最低标高-2.450米的位置,防水位设计标高仍然取-3.450米。
本项目制定的方法是以承载力极限状态为基础进行分析比较。
地下室底板的水浮力的相关计算:在承载力取极限值时,底板荷重及强度的验算:水头高度的计算:H=(0.5+8.8)-2.45=6.85m防水板承担的水浮力:Quk=6.85*10=68.5 kN/m2底板高度h=0.5m;底板自重Qlk=25*0.5=12.5 kN/m2由于场地最低标高为-2.45米,底板水浮力的设计值应为1.2*57.3=68.76 kN/m2。
九、地下室信息1.回填土对地下室约束相对刚度比:指基础回填土对结构约束作用的刚度是地下室抗侧刚度的几倍。
若取0,则认为回填土对结构没有约束力,地震力往下传。
若填负数,则相当于在地下室的顶板嵌固,地震力不往下传。
比如,有两层地下室,若填-1,则表示在地下室二层顶板嵌固,地震力计算到地下室二层顶板;若填-2,则表示在地下室一层顶板嵌固,地震力计算到地下室一层顶板。
若填1~5之间的参数,则参数越高,表示基础回填土对结构的约束能力越强,地震力作为外力对地下室的影响越小。
2.外墙分布筋保护层厚度:一般取35mm。
3.扣除地面以下几层的回填土约束指从第几层地下室考虑基础回填土对结构的约束作用,因为回填土对结构的约束作用是随着深度的增加而增加的,对于地下1层,这种约束作用一般较小。
比如有三层地下室,若填1,则程序只考虑地下3层和地下2层回填土对结构的约束作用。
4.回填土容重一般取18~20kN/m3。
5.室外地坪标高建筑物室外地面标高,以建筑+-0.000标高为准。
高则填正值,低则填负值。
6.回填土侧压力系数一般取0.5。
7.地下水位标高以建筑+-0.000标高为准。
回填土刚度系数,回填土对地下室约束相对刚度比2008版回填土刚度系数m 应如何取值PKPM结构软件08版的2009年6月版本SATWE重要改动地下室侧向约束参数的说明2009年6月向所有PKPM2008版本的用户重新寄发了结构设计软件光盘。
其中SATWE等软件对地下室侧向约束参数的概念和算法作了重要改动。
(1)2009版6月之前的版本采用的参数是“回填土对地下室约束相对刚度比”A. 当该参数填负值时:表示需要约束的地下室层数,程序对这几层地下室侧向施加原层刚度1000倍的附加刚度,以达到侧向完全约束的程度。
B. 当该参数填0时:表示地下室侧向没有约束。
C. 当该参数填N(N>0)时:表示地下室各层施加了各层原层刚度N倍附加刚度,以实现有限的约束。
PKPM计算结果分析及调整方法摘要:PKPM是目前在国内设计行业应用最为普遍的CAD系统,拥有用户上万家,市场占有率达90%以上,它紧跟行业需求和规范更新,及时满足了我国建筑行业快速发展的需要,显著提高了设计效率和质量。
在该程序使用过程中,设计人员应注意对计算机的后处理结果和中间计算结果认真分析并做相应调整,不能盲目直接采用和出图,这既有利于保证设计项目的产品质量也有利于提高设计人员的专业水平。
关键词: PKPM计算结果,分析,调整1、对输入的各种参数和原始数据进行检查比较,核对模型与分析图进行整体分析。
包括系统总信息,楼层信息,各层等效尺寸,层塔属性,工况信息等。
核查结构质量分布,楼层质量沿高度宜均匀分布,楼层质量不宜大于相邻下部楼层的1.5倍。
2、审查重力荷载作用下的内力图是否符合受力规律;可以利用结构底层检查竖向内外力的平衡,即底层柱、墙在重力荷载作用下的轴力之和应等于总重量;如果结构对称、荷载对称,其结构内力图必然对称,即检查其对称性。
3、复核风荷载作用下的内力图和位移是否符合受力规律;如果结构沿竖向的刚度变化较均匀、且风荷载沿高度的变化也较均匀时,其结构的内力和位移沿高度的变化也应该是均匀的,不应有大的突变。
4、核查立面规则性的相关数据。
高规3.5.3条规定,A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%,不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%;B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%。
5、抗震分析和调整方法5.1、轴压比:柱(墙)轴压比N/(fcA)是指柱(墙)轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。
主要为控制结构的延性,为了使墙柱具有很好的延性和耗能能力,规范采取的措施之一就是限制轴压比,规范对墙肢和柱均有相应限值要求,见抗规6.3.6和6.4.5。
定义。
轴压比不满足情况下,可以增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。
规范不会告诉你,原来地下室顶板作嵌固端这么容易实现……感谢原⽂作者:刘孝国由于「⾼规」剪切刚度计算公式存在未考虑梁柱刚域中柱刚域对层⾼影响等不合理情况,间接导致了地下室顶板很难满⾜嵌固。
PKPM软件计算时考虑以上不合理情况,进⾏改进,实现了楼层剪切刚度的合理计算,更容易满⾜地下室顶板嵌固的条件,实现地上结构清楚的计算模型。
前⾔在结构设计中,对于带地下室的结构,需要按照抗规与⾼规要求,计算地下⼀层的剪切刚度与地上⼀层的剪切刚度⽐,去判定结构能否在地下室顶板嵌固。
⽽楼层剪切刚度的计算按照⾼规附录E.0.1的要求执⾏时,从计算公式中可以看出,剪切刚度的计算仅仅考虑楼层中竖向构件墙、柱刚度的影响,不考虑⽔平构件对楼层刚度的影响,计算剪切刚度的层⾼直接取本层层⾼。
⽽实际⼯程中地下室顶板的梁或者转换层的梁⼀般情况下截⾯均⽐较⼤,如果仅按规范的层⾼取值,会导致本层剪切刚度计算偏⼩,很难满⾜规范剪切刚度⽐的要求,当然地下室顶板作为楼层嵌固端就很难实现。
⽽当地下室顶板不能作为结构嵌固部位时,只能将结构的设计嵌固端移动到结构的最底部,这就导致设计中涉及到⼀系列规范要求的楼层指标问题很难解决,⽐如,⼟约束⼤⼩的确定问题、剪重⽐调整问题、0.2V0调整问题等。
在结构设计中希望能通过加⼤构件截⾯、调整结构布置、层⾼考虑柱刚域影响等⽅法尽量达到地下⼀层“相关范围”的剪切刚度⽐⼤于地上⼀层的剪切刚度⽐,⽽实现结构在地下室顶板嵌固,这样可直接按照砍掉地下室的模型进⾏上部结构的设计及规范中各项指标的控制。
⾼规附录E.0.1剪切刚度的计算公式中的层⾼⼀般处理中均认为是建模的楼层层⾼,该层⾼⼀般取柱所在的⾼度,但是实际上不同的梁⾼度对于柱的约束不⼀样,进⽽引起楼层刚度的变化。
梁越⾼对柱约束能⼒越⼤,剪切刚度应该越⼤,但是规范公式未真实反应这种情况。
本⽂按照⾼规对于梁柱刚域的要求,计算剪切刚度时考虑柱刚域长度,层⾼按建模层⾼扣除柱刚域的⾼度作为计算剪切刚度的层⾼,这样的计算⽅法使得计算的楼层剪切刚度更为合理,地下室顶板也更容易满⾜规范嵌固的条件。
地下室设计中常见问题及对策措施简介:目前城市建设中建造了大量的地下室及地下车库,由于涉及到工期和投入的建设费用,设计中与地下室相关的不少问题也逐渐变得突出起来。
地下室按其使用功能可分为普通、人防和平战三类,这里仅对普通地下室设计中遇到的常见问题进行分析,并给出对策措施,以供工程设计参考。
关键字:地下室结构设计1抗震要求地下室如果设计不当,对整体抗震性能会产生较大影响,根据南京市施工图审查要点,对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度,才能不计其层数,总高度才能从室外地面算起。
地下室的墙柱与上部结构的墙柱要协调统一。
地下室顶板室内外板面标高变化处,当标高变化超过梁高范围时则形成错层,未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位,规范明确规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构,地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位。
结构计算应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板,但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算,并应包括地下层。
存在的常见问题如:半地下室埋深不够,房屋层数包括半地下室层已达8层,层数和总高度超过要求,违反GB50011-2001第7.1.2条。
地下室抗震等级为三级,而上部结构为二级,按GB50011-2001第6.1.3条地下室也应为二级等问题。
2荷载取值与组合地下室外墙受弯及受剪计算时,土压力引起的效应为永久荷载效应,可变荷载效应控制的组合时,土压力的荷载分项系数取1.2;永久荷载效应控制的组合时,其荷载分项系数取1.35。
对于地面活荷载,同样应乘侧压力系数,许多设计中计算不对。
地下室底板的强度计算时,根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)第3.2.5条板、覆土的自重的荷载分项系数取1.0。
抗浮计算时,板、覆土的自重的荷载分项系数应取为0.9。
地下室外墙的土压力应为静止土压力,根据土性的不同分别采用不同的计算方法,粘性土采用水土合算,砂性土采用水土分算。
Pkpm常见错误做法总结于下。
1.暗梁当楼面梁使用。
这是最常见的错误。
暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不够,荷载不能按自己设想的方式传递,即楼面荷载—板—暗梁—柱的传递方式几乎是不可能的。
这样将大大低估板的内力。
我个人认为,根据内力按最短距离传递的原则,用暗梁代替梁只有在板受集中力时,在集中力处沿板的最短方向(双向板沿两个垂直方向)设置暗梁,可以认为集中力由暗梁承受以满足抗弯强度和裂缝要求,此时板的计算跨度绝对不能按支承于暗梁来考虑。
但很多时候,这种做法也没有必要,直接加大板的受力钢筋即可,除非因抗剪(冲切)需要箍筋而使用暗梁。
2.与上一个问题相对应的是,在刚度发生较大突变(增加)处,应视为梁。
典型的问题是不同高程的板之间出现的错台,错台本身平面外刚度比较大,而板的平面外刚度较小,不管你是否愿意,板上的荷载都要传递到错台上,因此应当按梁来设计,尤其是抗剪钢筋应满足要求。
地下通道、车站遇到的这种情况较多,其荷载又比较大,但大多数人对错台的处理却非常草率,这很令人担忧。
3.框架结构形成事实上的铰接。
最常见的是梁刚度比柱大的多,使柱对梁的约束作用较弱,形成事实上的铰。
这样减少了超静定次数,于抗震不利,也难以形成“强柱弱梁”。
坂神地震时,地铁车站柱的破坏相当严重,也提醒我们不能忽视这个问题。
地铁车站顶底板可看作筏板,其梁的刚度当然大于柱,但中板处不宜将梁的刚度做得较大。
另外,地下工程如通道、涵洞、地铁车站等,有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧墙,这样横剖面就形成铰接的四边形,两侧墙土压力相差较大时很容易失稳,也不利于抗震。
4.板墙受力钢筋置于分布钢筋的内侧。
很多人总把分布钢筋想象成类似梁的箍筋,因此配筋不小心就这样倒置。
分布钢筋的作用在于固定受力钢筋位置,传递受力及防止温度收缩裂缝,它不需要象梁柱箍筋那样外包以防止钢筋受压向外鼓出,更重要的是,板墙截面高度较小,为增加有效高度发挥受力筋作用,一般情况下应当外置受力钢筋。
人防地下室顶板采用PKPM与人防理正软件计算的差别人防理正软件是计算人防结构构件的专业软件,在计算人防地下室顶板板配筋的时候,由于只能够计算单块的、规则的矩形板,所以在实际工程使用中的局限性较大,而PKPM软件则无此限制,通过建立的模型即可直接计算得出整层所有板(包括异形板)的钢筋面积。
但这两个软件在板钢筋计算时,有一些差别。
我们先来看PKPM软件在计算人防地下室顶板时的一些具体参数。
图1 PKPM 人防地下室顶板计算参数这里面有两个比较重要的参数。
一个是支座与跨中弯矩比值β。
双向板计算方法中,计算人防顶板时,可按由非弹性变形产生的塑性内力重分布计算内力,即按塑性算法。
塑性算法时,支座与跨中弯矩比值β的取值对人防顶板的内力计算有比较大的影响。
相对弹性板而言,系数β越大时,正弯矩减少得越多,负弯矩相对减少得少一些;系数β越小时,正弯矩减少得越小,负弯矩相对减少得多一些。
现举下例说明系数β的影响。
图2 弹性板计算图3塑性算法系数β=2.3图4塑性算法系数β=1.4另一个重要的参数是人防地下室顶板板计算时板跨中弯矩折减系数,规范规定当板的周边支座横向伸长受到约束时,对梁板结构折减系数为0.7。
值得一提的是,这里面还有一项钢筋面积调整系数,设计人员可以人为的调整支座钢筋和跨中钢筋面积,但我们在设定支座与跨中弯矩比值β的时候,其实已经调整了支座钢筋和跨中内力(钢筋面积),所以这里一般就不再作调整。
下面我们再来了解一下人防理正软件计算人防地下室顶板的一些参数。
图5 人防理正人防地下室顶板计算参数和配筋计算结果通过对上述两个软件计算人防地下室顶板的参数介绍,我们可以知道,两个软件最大的不同之处在于,PKPM计算软件在塑性算法中是通过支座与跨中弯矩比值β来表示构件所处于弹塑性工作的状态,而人防理正软件是通过允许延性比[β] 来表示,这是两种截然不同的表示方式,在计算人防地下室顶板时,准确的表示方式应该是人防理正软件所采用的允许延性比[β],即应以人防理正的计算为准。
主体有地下室(一层),裙房没有(主体裙房间不设缝),这在pkpm里怎么建模呀?
主体的地下室(一层)建为第一个标准层,裙房没有(主体裙房间不设缝)建为第二个标准层,其他的以此类推,主要的是在PM参数设置里面有一项“与基础相连的最大层号”要填为2,这样SATWE计算中才能准确计算,不然计算结果有问题
这个问题,还有就是裙房的基础设计的时候,由于裙房的第二标准层的层高是取地下室顶板到裙房顶板的高,这样裙房在没有地下室的部分的计算由于基础埋深的原因,所取的竖向构件的长度就不对了,结果计算肯定有问题,偏不安全,这里有两中普遍做法:
一、修改裙房在没有地下室的部分竖向构件的计算长度系数。
这个系数在SATWE的前处理菜单中就可以很容易的修改,不多赘述!
二、直接修改SATWE的结构布置数据文件STRU.SAT。
用记事本打开STRU.SAT文件,修改裙房在没有地下室的部分竖向构件的长度为裙房在没有地下室的部分基础顶标高到裙房顶的高度即可,在“生成SATWE数据”的时候只“检查数据”即可,这样后面的计算就是准确的了。
推荐使用第二种办法,如果对STRU.SAT文件不熟悉,就用第一种方法。
地下室底板的PKPM的改进计算方法
摘要本文介绍地下室底板PKPM程序设计方法,对荷载输入方法进行了优化,使之更符合PKPM的荷载计算规则。
关键词地下室底板;PKPM程序;设计
前言
目前,对地下室底板的计算方法比较模糊。
荷载的取值因人而异,因设计院而异,对设计人员造成相当大的困扰。
现如今结构设计已经由电算取代手算,且PKPM软件使用比较广泛,本文将探讨如何如何准确的使用SATWE软件计算地下室底板配筋。
1 荷载的输入
梁板配筋考虑水浮力的最不利布置应为只有恒荷载与水浮力,而其他活荷载设为0。
地下室通常有主梁、垫层、结构板及200~300mm厚疏水层,对垫层、结构板及附加层恒载值计算公式如下:
=相应的厚度×相应的容重之和①
水浮力计算公式如下
=(地下室抗浮水位- 垫层底高度)×10 ,取正值②
按《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008[1])的规定,水位不变的水压力按永久荷载考虑,水位变化的水压力按可变荷载考虑,可以简单地理解为当抗浮水位平室外地坪时,水压力是不可能再增加的,因而可视为永久荷载,并且,在验算抗浮时,水浮力作为主要可变荷载效应来控制的组合,其分项系數宜取1.2;当抗浮水位低于室外地坪时,水压力有可能增加,视为可变荷载,其分项系数宜取1.4;对于公式①中的对结构有利,其系数取1.0。
而在PKPM中,将浮力作为可变荷载输入,记为;
不自动计算板自重,永久荷载输入值记为,则在PKPM中,其基本组合
当与均不等于0时,在某些情况下可能会为负值,而由于“楼面荷载可输入负值,但只对板传递到梁、墙上起作用,而板配筋不能考虑。
”为此,设为0,根据等效原理:,则=;
,则。
由上填入荷载,并进入工况信息将恒荷载分项系数改为1.0,活荷载分项系数改为,便可得到符合实际的结果。
实例分析:某工程地下室水浮力,垫层,底板及疏水层自重为,地下水水位稳定,则荷载的
基本组合
在PKPM中选择不自动计算板自重,板恒荷载输入0,板活荷载输入20.25,恒荷载分项系数为1.0,活荷载分项系数。
2 承台的模拟输入
利用程序计算地下室底板时,不宜简单的在原有模型的基础上运算,应单独建模,柱尺寸应按同尺寸承台输入,在总信息中选择不计算地震力与风荷载,由于承台的刚度比梁大很多,因此应选择“梁柱重叠部分简化为刚域”,否则结果与实际会有较大误差,造成不必要的浪费[3]。
3 保护层厚度取值
根据《地下工程防水技术规程》(GB 50108-2001[2])第4.1.6条规定:迎水面保护层厚度不得小于50mm。
因此在计算参数设置时,应将梁的保护层厚度设为50mm。
4 裂缝宽度控制
一般地下室底板板底与板面均有垫层,此时地下室板底板面可视为一类,即裂缝宽度限值为0.3[4]。
5 结束语
在使用PKPM过程中,应尽可能建立符合实际的模型,如此才能得到符合实际的结果,以上是对PKPM程序应用过程中的一点体会,仅供参考,期望能对结构设计人员有所帮助。
参考文献
[1] GB50153-2008.工程结构可靠性设计统一标准[S].北京:中国标准出版社,2008.
[2] GB50108-2001.地下工程防水技术规程[S].北京:中国标准出版社,2001.
[3] GB50009-2012.建筑结构荷载规范[S].北京:中国标准出版社,2012.
[4] 黄梅芝.地下室底板的SATWE计算[J].建筑与装饰,2008,(5):93-94.。