结构pkpm设计步骤参数审核总结

结构pkpm设计步骤参数审核总结 以SATW软件为例，进行结构设计计算步骤的讨论，对一个典型工程而言， 使用结构软件进行结构计算分四步较为科学。

1 .完成整体参数的正确设定

计算开始以前，设计人员首先要根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的 描述，以及工程的实际情况，对软件初始参数和特殊构件进行正确设置。 但有几 个参数是关系到整体计算结果的，必须首先确定其合理取值，才能保证后续计算 结果的正确性。这些参数包括振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期 等，在计算前很难估计，需要经过试算才能得到。 (1) 振型组合数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。该值取值太小不能 正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间， 还可能使计算结果发生畸变。《高层建筑混凝土结构技术规程》 5.1.13-2条规 定，抗震计算时，宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应，振型数不宜小于 15， 对多塔结构的振型数不应小于塔楼的 9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小 于总质量的90%。一般而言，振型数的多少于结构层数及结构自由度有关，当 结构层数较多或结构层刚度突变较大时，振型数应当取得多些，如有弹性节点、 多塔楼、转换层等结构形式。振型组合数是否取值合理，可以看软件计算书中的 x,y向的有效质量系数是否大于0.9。具体操作是，首先根据工程实际情况及设 计经验预设一个振型数计算后考察有效质量系数是否大于 0.9，若小于0.9，可 逐步加大振型个数，直到x,y两个方向的有效质量系数都大于 0.9为止。必须指 出的是，结构的振型组合数并不是越大越好， 其最大值不能超过结构得总自由度 数。例如对采用刚性板假定得单塔结构， 考虑扭转藕联作用时，其振型不得超过 结构层数的3倍。如果选取的振型组合数已经增加到结构层数的 3倍，其有效质 量系数仍不能满足要求，也不能再增加振型数，而应认真分析原因，考虑结构方 案是否合理。 （2） 最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用， 结构地震反映的大小 也各不相同，那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用 方向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算书中输出， 设计人 员如发祥该角度绝对值大于15度，应将该数值回填到软件的“水平力与整体坐 标夹角”选项里并重新计算，以体现最不利地震作用方向的影响。 （3） 结构基本周期是计算风荷载的重要指标。设计人员如果不能事先知道其 准确值，可以保留软件的缺省值，待计算后从计算书中读取其值，填入软件的“结 构基本周期”选项，重新计算即可。 上述的计算目的是将这些对全局有控制作用的整体参数先行计算出来，正 确设置，否则其后的计算结果与实际差别很大。

2.确定整体结构的合理性

整体结构的科学性和合理性是新规范特别强调内容。新规范用于控制结构整 体性的主要指标主要有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重 比、剪重比等。 （1）周期比是控制结构扭转效应的重要指标。主要为控制结构的扭转效应， 减小扭转对结构带来不利影响（此时要注意：第一、二震型在高层建筑中是不能 以扭转为主）；它的目的是使抗侧力的构件的平面布置更有效更合理， 使结构不 至出现过大的扭转。也就是说，周期比不是要求就构足够结实， 而是要求结构承 载布局合理。

规范条文：新高规的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T1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。 设计软件通常不直接给出结构的周期比，需要设计人员根据计算书中周期值自行 判定第一扭转（平动）周期。以下介绍实用周期比计算方法：1）扭转周期与平动 周期的判断：从计算书中找出所有扭转系数大于 0.5的平动周期，按周期值从大 到小排列。同理，将所有平动系数大于 0.5的平动周期值从大到小排列；2）第 一周期的判断：从列队中选出数值最大的扭转（平动）周期，查看软件的“结构 整体空间振动简图”，看该周期值所对应的振型的空间振动是否为整体振动， 如 果其仅仅引起局部振动，则不能作为第一扭转（平动）周期，要从队列中取出下 一个周期进行考察，以此类推，直到选出不仅周期值较大而且其对应的振型为结 构整体振动的值即为第一扭转（平动）周期；3）周期比计算：将第一扭转周期值 除以第一平动周期即可。 对于通常的规则单塔楼结构，如下验算周期比：

1） 根据各振型的平动系数大于 0.5 ,还是扭转系数大于0.5 ,区分出各振型是扭 转振型还是平动振型 2） 通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期 Tt，周期最长的平动振型 对应的就是第一平动周期T1

3） 对照“结构整体空间振动简图”，考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动， 如果仅是局部振动，不是第一扭转/平动周期。再考察下一个次长周期。 4） 考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大 5） 计算Tt/T1，看是否超过0.9 （0.85）

周期比控制什么？ 如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的是侧向刚度与扭 转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面 布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。一句 话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性

周期比不满足要求，如何调整？如果周期比不满足规范的要求， 说明该结构的扭 转效应明显，设计人员需要增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度， 以增大结构的整体抗扭刚度。一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种 改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。周期比不 满足要求 说明结 构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结 构内筒刚度。 F验算周期比的目的，主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效应。 F多塔结构周期比：对于多塔楼结构，不能直接按上面的方法验算。如果上部没 有连接，应该各个塔楼分别计算并分别验算， 如果上部有连接，验算方法尚不清 楚。 F体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周

期比。 F当高层建筑楼层开洞口较复杂，或为错层结构时，结构往往会产生局部振动， 此时应选择“强制刚性楼板假定”来计算结构的周期比。以过滤局部振动产生的 周期。 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。 框架结构：T1=( 0.12.--0.15 )n

框架--剪力墙和框架--筒体结构：T1=( 0.06--0.12)n

剪力墙结构和筒中结构： T仁(0.04--0.06 )n (式中n为建筑层数) 第二及第三周期近似为： T2=(1/3--1/5)T1 T3=(1/5--1/7)T1 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、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、结构布置都正确，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振 型分解方法来提出的，考虑扭转耦连振动时，情况复杂很多，首先应挑出与平移 振动对应振型 来进行上述比教，至于扭转周期的合理数值，由于经验不足尚难 提出合理的数值。 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光滑 的曲线附图一)，不应有大进大出，大的凸凹曲折。 第一振型无零点；第二振型在(0.7-0.8)H处；第三振型分别在(0.4-0.5)及 (0.8-0.9)H

处。 (2) 位移比(层间位移比)是控制结构平面不规则性的重要指标。主要为控制 结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响； 见抗规3.4.2

规范条文：新高规的4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位 移角，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的 1.2倍；且A级高度高 层建筑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，不应大于该楼层平均值的 1.4倍。 程序处理：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。需要指出的是，新规范中规定的位移比限值是按刚性板假定作出 的，位移比的限值：是根据刚性楼板假定的条件下确定的， 其平均位移的计算方 法，也基于“刚性楼板假定”。如果在结构模型中设定了弹性板，则必须在软件 参数设置时选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”，以便计算出正确的位移 比。在位移比满足要求后，再去掉“对所有楼层强制采用刚性楼板假定的选择， 以弹性楼板设定进行后续配筋计算。 此外，位移比的大小是判断结构是否规则的 重要依据，对选择偶然偏心，单向地震，双向地震下的位移比，设计人员应正确 选用。 F控制位移比的计算模型： 按照规范要求的定义，位移比表示为“最大位移 / 平均位移”，而平均位移表示为“（最大位移 +最小位移）/2 ”，其中的关键是 “最小位移”，当楼层中产生0位移节点，则最小位移一定为0,从而造成平均 位移为最大位移的一半，位移比为 2。则失去了位移比这个结构特征参数的参考 意义，所以计算位移比时，如果楼层 中产生“弹性节点”，应选择“强制刚性 楼板假定”。 规范要求：高规435条，应在质量偶然偏心的条件下，考察结构楼层位移比的 情况。 层间位移角：程序采用“最大柱（墙）间位移角”作为楼层的层间位移角，此时 可以“不考虑偶然偏心”的计算条件。 复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在 同一标高，或者本层根本没有楼板，此时如果采用“强制刚性楼板假定”，结构 分析严 重失真，位移比也没有意义。所以这类结构可以通过位移的“详细输出” 或观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。 对于错层结构或带有夹层的结构， 这类结构总是伴有大量的越层柱，当选择“强 制刚性楼板假定”后，越层柱将受到楼层的约束，如果越层柱很多，计算失真。 总之，结构位移特征的计算模型之合理性， 应根据结构的实际出发，对复杂结构 应采用多种手段。 （3）刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。（在 WMASS.ou中）主要为控 制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，根据《抗震规范》和《高 规》的要求： 见抗规342