楼梯应参与整体计算与PKPM楼梯计算存在不稳定性
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PKPM模型中楼梯的输入输出及要点在以往PKPM整体建模时,虽输入楼梯但输出的整体结果却没有改变,这不是PKPM软件的问题,而是操作时其有特殊的步骤要求。
现将楼梯的输入及要点与大家分享,涂黄色的部分要重点注意。
楼梯进行整体计算的建模步骤:1、在PMCAD中的“楼层定义”选项中选择“楼梯布置”中的“楼梯布置”选项,鼠标选择需要布置楼梯的房间。
2、点击房间后会弹出楼梯智能设计对话框,点击“选择楼梯类型”选择楼梯形式,可按实际情况更改楼梯参数。
各层设置楼梯后,在整体模型中就可看到楼梯,但此时并未显示梯段板的平直段。
注意:楼梯间的板厚为0,荷载按10、3.5输入,导荷方式为梯跑方向两对边传力。
3、注意:如楼梯不通向顶层,则最高的一个标准层不应设置楼梯。
4、在存盘退出时,选择“楼梯自动转换为梁(数据在LT目录下)”。
退出PMCAD建模。
5、改变工作目录,选择当前文件夹下的LT文件夹作为新的工作目录,以下所有6、重新进入PMCAD,在整体模型中就可以看到楼梯已经转化为斜板,检查模型是否符合实际情况。
(对于有坡屋顶的结构,楼梯可能会生成悬臂构件,导致模型失真,普通楼层不会出现此情况;另外,在每层楼梯的第一跑的平直段处生成一个粉色的斜杆,截面99mmx99mm,此构件不影响计算结果,是系统自动生成的。
)检查无误后退出,此时不必再勾选“楼梯自动转换为梁(数据在LT目录下)”。
7、之后进入SATWE进行后续操作即可。
当T>Tg时,结构刚度增大是否也会使地震力增大?楼梯斜板刚度较大,会吃掉部分力,使得周边构件配筋相对减小。
经与PKPM软件人员沟通并进行实际算例验证后可见,楼梯参与整体建模后,结构的刚度增大,周期减小,楼梯周边约2跨范围内的构件配筋普遍增大,与楼梯方向平行的梁配筋增大较明显。
但由于楼梯参与整体计算增大了结构的刚度,减小了层间位移,其余构件的配筋有可能相对减小而偏不安全,目前PKPM给出建议在配筋设计时最好取有楼梯和无楼梯2种结果的包络。
PKPM08版考虑楼梯的计算方案(官方方案)《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008局部修订版)第3.6.6.1条规定“计算模型的建立、必要的简化计算与处理,应符合结构的实际工作状况;计算中应考虑楼梯构件的影响。
”条文说明中指出“考虑到楼梯的梯板等具有斜撑的受力状态,对结构的整体刚度有较明显的影响。
建议在结构计算中予以适当考虑。
”为了适应新的抗震规范要求,PKPM08版给出了计算中考虑楼梯影响的解决方案:在PMCAD的模型输入中输入楼梯,可在四边形房间输入二跑或对折的三跑、四跑楼梯。
程序可自动将楼梯转化成折梁,此后接力SATWE等的结构计算即包含了楼梯构件的影响。
模型输入退出时可由用户选择是否将楼梯转化为折梁到模型中,如用户选择此项,则程序将已建好的模型拷入工作子目录下的lt子目录,并自动将每一跑楼梯板和其上、下相连的平台板转化成一段折梁,在中间休息平台处增设250×500mm层间梁。
二跑楼梯的第一跑下接于下层的框架梁,上接中间平台梁,第二跑下接中间平台梁,上接于本层的框架梁。
原有工作子目录中的模型将不考虑模型中的楼梯布置的作用,其计算与往常相同。
而在lt子目录下的模型中,楼梯已转化为折梁杆件,该模型可由用户进一步修改。
在lt子目录下做SATWE等的结构计算,此时的计算可以考虑楼梯的作用。
1 楼梯输入在PMCAD主菜单一的结构建模中输入楼梯,楼梯建模应在楼层组装后完成,因为此时各楼层的层高已经确定,只有层高确定之后,各楼梯跑才能正确布置。
在【楼层定义】菜单下增设【楼梯布置】子菜单,在【楼梯布置】菜单下有三个子菜单,分别为【楼梯布置】、【楼梯删除】、【层间复制】。
楼梯建模步骤如下:1)点击【楼梯布置】菜单,选择需布置楼梯的四边形房间(目前程序只能选择四边形房间);2)点击鼠标右键,程序弹出图1所示对话框,对话框右上角显示楼梯的预览图,程序根据房间宽度自动计算梯板宽度初值,用户可修改楼梯定义参数。
技术措施-PKPM参数结构专业技术措施之PKPM-SATWE参数取值:⼀.总信息:1)⽔平⼒与整体坐标夹⾓:该参数主要针对风荷载计算,同样对地震⼒起作⽤。
只需考虑其它⾓度的地震作⽤时,⽆需在此填数值,应填“斜交抗侧⼒构件⽅向地震数,相应⾓度”或勾选“程序⾃动考虑最不利⽔平地震作⽤”⼀般按0输⼊。
2)混凝⼟容重:钢筋砼计算重度,考虑饰⾯的影响应⼤于25,不同结构构件的表⾯积与体积⽐不同饰⾯的影响不同,⼀般按结构类型取值:结构类型框架结构框剪结构剪⼒墙结构重度 26 26.5 273) 钢材容重:⼀般情况下,钢材容重为78KN/m3,若要考虑钢构件表⾯装修层重,钢材的容重可以填⼊适当值。
4)裙房层数:层数要从最底层算起,包括地下室层数。
此参数主要⽤来确定剪⼒墙底部加强区⾼度。
抗规第6。
1。
3条规定:与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级,主楼结构在裙房顶部上下各⼀层应适当加强抗震措施;但是该参数的作⽤在程序中并没有反应。
绘图中采⽤构造加强。
注意:对于体型收进的⾼层建筑结构、底盘⾼度超过总⾼度20%的多塔尚应符合⾼规10.6.5条;⽬前程序不能⾃动将体型收进部位上、下各两层塔楼周边竖向构件抗震等级提⾼⼀级,需要在“特殊构件定义”中⾃⾏定义,不宜事后提⾼配筋。
5)转换层所在层号:层数要从最底层算起,包括地下室层数。
如果有转换层,必须在此指明其层号,以便进⾏正确的内⼒调整。
注意:程序不能⾃动识别转换构件!作⽤:a、程序⾃动判断加强区层数;b、输⼊转换层数,并选择相应的楼层刚度算法,软件会输出上下层楼层刚度⽐。
C、计算参数中有将转换层号⾃动识别为薄弱层的选项。
抗震等级:程序设有“框⽀剪⼒墙结构底部加强区剪⼒墙抗震等级⾃动提⾼⼀级”的选项。
(⾼位转换可以⾃动再提⾼)转换层全层应设置为“弹性膜”(平⾯内刚度真实考虑,平⾯外为0)转换层结构选择“施⼯模拟3”时,施⼯次序:宜将转换层与其上2层设为同⼀施⼯次序。
PKPM08版考虑楼梯的计算方案GB50011-2001(2008局部修订版)第3.6.6.1条规定计算模型的建立、必要的简化计算与处理,应符合结构的实际工作状况;计算中应考虑楼梯构件的影响。
条文说明中指出考虑到楼梯的梯板等具有斜撑的受力状态,对结构的整体刚度有较明显的影响。
建议在结构计算中予以适当考虑。
为了适应新的抗震规范要求,PKPM08版给出了计算中考虑楼梯影响的解决方案:在PMCAD的模型输入中输入楼梯,可在四边形房间输入二跑或对折的三跑、四跑楼梯。
程序可自动将楼梯转化成折梁,此后接力SATWE等的结构计算即包含了楼梯构件的影响。
模型输入退出时可由用户选择是否将楼梯转化为折梁到模型中,如用户选择此项,则程序将已建好的模型拷入工作子目录下的lt子目录,并自动将每一跑楼梯板和其上、下相连的平台板转化成一段折梁,在中间休息平台处增设250500mm层间梁。
二跑楼梯的第一跑下接于下层的框架梁,上接中间平台梁,第二跑下接中间平台梁,上接于本层的框架梁。
原有工作子目录中的模型将不考虑模型中的楼梯布置的作用,其计算与往常相同。
而在lt子目录下的模型中,楼梯已转化为折梁杆件,该模型可由用户进一步修改。
在lt子目录下做SATWE等的结构计算,此时的计算可以考虑楼梯的作用。
1 楼梯输入在PMCAD主菜单一的结构建模中输入楼梯,楼梯建模应在楼层组装后完成,因为此时各楼层的层高已经确定,只有层高确定之后,各楼梯跑才能正确布置。
在楼层定义】菜单下增设楼梯布置】子菜单,在楼梯布置】菜单下有三个子菜单,分别为楼梯布置】、楼梯删除】、层间复制】。
楼梯建模步骤如下:1)点击楼梯布置】菜单,选择需布置楼梯的四边形房间(目前程序只能选择四边形房间);2)点击鼠标右键,程序弹出图1所示对话框,对话框右上角显示楼梯的预览图,程序根据房间宽度自动计算梯板宽度初值,用户可修改楼梯定义参数。
点击确定】按钮完成楼梯定义与布置,如图2所示。
PKPM计算结果,PKPM计算书合理性判定PKPM计算结果,PKPM计算书合理性决定到设计的成败,要做到PKPM计算准确无误需要有PKPM计算结果,PKPM计算书合理性判定!我们杭州绿树结构施工图设计室在PKPM软件计算,提取计算书时对PKPM计算结果,PKPM计算书合理性判定有如下总结:1.检查原始数据是否有误,特别是是否遗漏荷载;2.计算简图是否与实际相符,计算程序是否选则正确3.7大指标判定:(1).柱及剪力墙轴压比是否满足要求,主要为控制结构延性;见抗规6.3.7和6.4.6(2).剪重比:主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性;见抗规5.2.5 剪重比也就是地震剪力系数,由《抗规》(GB50011-2001)对5.2.5条的条文说明知,“对于扭转效应时显或基本周期小于3.5S的结构,剪力系数取0.2amax”,由此可据《抗规》表 5.1.4-1推算出各地震列度下的剪力系数:9度为0.2*0.32=0.064,8度为0.2*0.16(0.24)=0.032(0.048),7度为0.2*0.08(0.12)=0.016(0.024),6度为0.2*0.04=0.008。
在计算时应注意《抗规》5.2.5条,对于6度区可不要求该剪力系数,可详读该条的条文说明。
即6度区按0.8%较好,这样对结构来说是更安全的(类似于最小配筋率的概念)。
剪重比主要是考虑基本周期大于3s的长周期结构。
地震对于此类结构的破坏相比短周期的结构有更大影响,但规范用的振型分解反应普法无法作出估计;而且对于此类长周期结构计算所得的水平地震作用下的结构效应可能偏小,这可能就是规范设定最小剪重比的原因。
另外不要忘了对竖向不规则结构的薄弱层的水平剪力应增大1.15倍,即楼层最小剪力系数不小于《高规》表3.3.13(即上表)中相应数值的1.15倍。
在抗震规范的抗震截面验算的条文说明中,明确指出,剪重比是一个调整系数,即这不是一个指标,计算结果出来后,若剪重比大于规定的最小值,计算结果不作调整,若小于,将地震剪力调大,使剪重比达到规定的最小值.类似框剪结构的0.2Qo,在satwe的结果文件Wmass.out,给出这一调整的信息,多看看这一信息,对剪重比的理解会更深刻.注意剪重比和剪压比是两个截然不同的概念,不可混淆。
PKPM如何考虑楼梯建模简介PkPM结构分析软件是一款专业的建筑结构分析与设计软件,具有强大的计算和分析能力,也是一种广泛使用的建筑结构应用软件,适用于多种平面或空间结构的分析与设计。
在建筑设计中,楼梯作为人们通行的主要媒介,如何准确、合理地进行模拟和分析,对于房屋设计的合理性和安全性尤为重要,下面将从PkPM建模软件的角度,来探讨一种较为全面的楼梯建模方法。
建模方法定义楼梯结构PkPM建模软件采用的是杆件有限元分析理论,首先需要定义楼梯整体的结构,即确定楼梯的长、宽、高尺寸和承重结构等参数。
对于楼梯的材料,可以选择钢筋混凝土或钢结构进行建模,其它细节参数也需要根据实际情况进行定义。
划分楼梯模型划分楼梯模型可以按楼梯板的数量进行划分,形成一个个的节点,在PkPM建模软件中称为“支点”,同时也可以根据楼梯在空间中的位置,来定义其相对位置和方向。
在划分过程中,需要尽量保证楼梯的仿真精度和模型稳定性。
添加楼梯组件在PkPM建模软件的工具栏中,可以找到“楼梯”组件,可以通过简单的操作添加至模板中。
在添加组件后,可以进行调整,包括材料、截面形状等参数的调整。
添加荷载对于楼梯结构,荷载是一个非常关键的因素,要想模拟真实的楼梯结构,需要根据实际情况添加荷载。
在PkPM建模软件中,可以添加各种荷载类型,包括常见的自重、人员荷载、振动等荷载。
进行分析在模型建立完成后,可以进行分析过程。
PkPM建模软件的分析功能十分强大,可以进行线性和非线性分析,包括静力和动力分析,也可以进行失效分析以及结构优化等工作。
这些分析方法可以有效评估楼梯结构的稳定性和安全性,为实际建造提供保障。
如何考虑楼梯建模是PkPM建模软件在建筑设计中的一项重要工作,要想准确模拟楼梯结构,首先需要清晰地定义其基本结构参数。
在模型建立过程中,需要注意各项参数的调整和合理,切记不应忽略荷载等因素。
最终,进行分析过程,以评估楼梯结构的稳定性和安全性,优化设计方案,为实际建造提供技术支持。
楼梯间对框架结构抗震性能的影响分析现浇混凝土楼梯作为建筑中的竖向交通体系,发挥着重要的建筑使用功能。
由于楼梯斜向的独特造型,导致其对结构主体产生“斜撑”作用,特别是框架结构,斜撑作用不可忽视。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.6.6条第1款:计算模型的建立、必要的简化计算与处理,应符合结构的实际工作状况,计算中应考虑楼梯构件的影响。
条文说明中进一步指出:针对具体结构的不同,“考虑”的结果,楼梯构件的可能影响很大或不大,然后区别对待。
楼梯构件自身应计算抗震,但并不要求一律参加整体结构的计算。
针对此问题,本文选取典型框架结构,分别建立有楼梯(楼梯与整体模型同步建模)与无楼梯(楼梯在整体模型中不建入,仅考虑荷载)两种计算模型进行对比分析,得出楼梯间对框架结构的层间位移角及楼层剪力的影响,在后续设计中加以重视。
一、建立结构抗震分析模型该分析以6层框架宿舍楼为分析模型,开间方向(X向)柱距为7.2m,一共7跨,总长度为50.4m;进深(Y向)共三跨,中间为走廊,宽2.4m,两侧房间进深6m,层高为3.6m,楼梯间设置在结构两侧。
抗震设防烈度为8度(0.2g),设计地震分组为第二组,场地类别取Ⅱ类,场地特征周期0.40s。
主体结构采用钢筋混凝土框架体系,柱的截面尺寸为500mm×500mm,主梁截面尺寸为250mm×600mm,次梁截面尺寸为250mm×500mm,楼梯柱截面尺寸250mm×400mm,楼板及屋面板采用壳单元,运用SAP2000进行建立混凝土框架结构模型分析,分别考虑有楼梯(楼梯与整体模型同步建模)与无楼梯(楼梯在整体模型中不建入,仅考虑荷载)。
二、反应谱计算及分析1、楼梯间对结构的动力特性的影响分别建立两个模型,进行动力分析,取模型的前三阶振型信息对比如下:(1)周期分别取模型的前三阶振型分析,前两阶振型分别表示为X、Y向的平动,第三阶振型表现为绕Z轴的转动。
【常见问题】【3、4⽉-结构】PKPM结构软件常见问题与解答⼀、安装问题1.重装PKPM后能⽤⼏次,但是过会就不能⽤了,提⽰错误,怎么解决?【PKPM全版本】答:是PKPM注册组件失败,新版本运⾏CFG下的RegPKPMCtrl.exe.⼆、PMCAD1.请教⼀下,主梁和层间梁输⼊的问题。
在主梁⾥⾯按照降梁顶标⾼输⼊,和在层间梁⾥⾯输⼊,有什么区别?程序是怎么区分这两个地⽅输⼊的梁的?【PKPM3.1.5】答:在主梁⾥⾯按照降梁顶标⾼输⼊:这种⽅式需要定义每跨的两端梁的标⾼,也只能每跨布置,不能隔跨进⾏布置;在层间梁⾥⾯输⼊:可以进⾏隔跨层间梁布置,只需要定义隔跨层间梁起点和终点标⾼,中间的有柱⼦会⾃动打断,并不需要确定中间节点的标⾼。
在计算上两者没有区别。
2.⽼版本设定好的word.ail快捷命令⽂件,覆盖到V2.2和V3.16程序相应的⽂件下⽆⽤,这是什么原因导致的?【PKPM3.1.5、PKPM V2.2】答:采⽤V2.2和V3.16程序pm⾥⾯快捷命令导⼊word.ail⽂件即可。
要注意快捷命令不能重复,否则会出现命令混乱错误。
3.建模过程中,突然梁柱墙构件出现丢失现象,只剩下轴线,这是什么原因导致的?【PKPMV3.1.1、PKPM V3.1、PKPM V1.3、PKPM V2.2、PKPM V2.1、PKPM V1.3n】答:这是不当的操作习惯导致的,需要在每个命令退出后或按ESC键退出此命令再进⾏楼层切换,否则会导致程序内部数据紊乱出现构件丢失的现象。
V3.1有恢复模型功能,V2.2可提取后缀是*ws⽂件放在新⽂件夹,后缀修改为jws即可使⽤;4.PMCAD退出勾选转楼梯模型出现异常错误,这是什么原因导致的?【PKPM V2.1】答:周边的结点过多,周边的构件删除⼀些,让房间结点数少⼀些,保留楼梯或者布置新的楼梯,然后在LT⽬录中的模型中重新布置周边构件;5.修改柱底标⾼,模型⾥默认的风压⾼度变化系数会有修改吗?【PKPM全版本】答:风压⾼度是不变的,它只与层⾼有关系;6.混凝⼟标号C37,怎么输⼊强度值呢?【PKPM全版本】答:可以设置C37,程序按照插值来计算。
楼梯设计常见问题探讨(张 伟,李 斌,黄 杰/2 结构设计存在的问题 2.1 梯板厚度取值原则楼梯间梯板板厚的确定,是基于以往设计经验的总结,一般取(1/25~1/28)L (L 为梯板板跨)。
需要引起注意的是,当跨度相同时,梯板板厚一般会稍大于楼层板厚。
其原因是二者的支承条件不同,常见板式楼梯梯段支承形式为两对边简支或固定,其余两边为自由的单向板。
在实际工程中,由于设计不合理,存在当梯板板跨较大时,梯板厚度取值偏小的问题。
当施工完毕后,行人在楼梯上行走或跳跃,梯板会存在较大的振动,说明楼梯刚度偏小,因此梯板厚度取值应慎重。
对遇到梯板及其相邻板跨跨度相差较大时,二者对应的板厚不宜相差较大。
常见的案例为:梯板跨度较大,而相邻楼层板或休息平台跨度较小,若二者仅按照两个单独构件选取板厚,可能会出现板厚差值较大的问题。
从弯矩平衡的角度考虑,在大、小跨度相邻支座处产生的负弯矩需要左右两侧楼板平衡。
这不仅仅需要合理的钢筋配置,而且相邻楼层与休息平台板厚的差值不应太大,则相应板内沿梯板跨度方向的纵筋配置也会相差较小,这样较为合理。
反之,若仅按照大跨取较厚楼板、小跨度取较薄楼板,二者板厚相差较大。
当二者板厚相差较大时,特别对于在梯板起始和终止位置,梯梁位置内退一定距离的情况(图1中B~D 型),在位于梯梁两侧的支座配筋,会由于位于休息平台一侧板厚较薄,支座配筋面积由该侧控制的不合理情况,设计中应注意避免此类情况发生。
图1 梯板类别2.2 楼梯抗震构造措施5·12汶川地震震害调查发现:大量钢筋混凝土楼梯间出现了严重震害,导致作为关键疏散通道的楼梯间在紧急情况下不能发挥应有的疏散作用,造成大量的生命和财产的损失,《建筑抗震设计规范》○A 号筋),以保证水平地震力的有效传递,避免出现梯段受拉破坏。
图2 梯段配筋形式另外,对于与框架柱、梯柱相连的梯梁应按照框架梁的构造要求执行,如:纵筋锚固长度、箍筋加密区等要求。