pkpm 磚混底框的設(shè)計(jì).doc

磚混底框的設(shè)計(jì)（一）“按經(jīng)驗(yàn)考慮墻梁上部作用的荷載折減”由于墻梁的反拱作用，使得一部分荷載直接傳給了豎向構(gòu)件，從而使墻梁的荷載降低。若選擇此項(xiàng)，則程序?qū)λ械耐袎α壕蹨p，而不判斷該梁是否為墻梁。（二）“按規(guī)范墻梁方法確定托梁上部荷載”若選擇此項(xiàng)，則則程序自動(dòng)判斷托墻梁是否為墻梁，若是墻梁則自動(dòng)按照規(guī)范要求計(jì)算梁上的荷載，若不是墻梁則按均布荷載方式加到梁上。若同時(shí)選擇“按經(jīng)驗(yàn)考慮墻梁上部作用的荷載折減”和“按規(guī)范墻梁方法確定托梁上部荷載”兩項(xiàng)，則程序?qū)τ趬α簞t執(zhí)行“按規(guī)范墻梁方法確定托梁上部荷載”，對于非墻梁則執(zhí)行“按經(jīng)驗(yàn)考慮墻梁上部作用的荷載折減”。（三）“底框結(jié)構(gòu)剪力墻側(cè)移剛度是否應(yīng)該考慮邊框柱的作用”若選擇此項(xiàng)，則程序在計(jì)算側(cè)移剛度比時(shí)，與邊框柱相連的剪力墻將作為組合截面考慮。否則程序分別計(jì)算墻、柱側(cè)移剛度。一般而言，對混凝土抗震墻可選擇考慮邊框柱的作用，對磚抗震墻可選擇不考慮邊框柱的作用。（四）混凝土墻與磚墻彈性模量比的輸入適用范圍：混凝土墻與磚墻彈性模量比只有在該結(jié)構(gòu)在某一層既輸入了混凝土墻，又輸入了磚墻時(shí)才起作用。物理意義：混凝土墻與磚墻的彈性模量比。參數(shù)大?。涸撝等笔r(shí)為3，大小在36之間。如何填寫：一般而言，混凝土墻的彈性模量是磚墻的10倍以上。如果是同等墻厚，則混凝土墻的剛度就是磚墻的10倍以上。但實(shí)際上，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面混凝土墻的厚度小于磚墻，從而使混凝土墻的剛度有所降低；另一方面，在實(shí)際地震力作用下混凝土墻所受的地震力是否就是磚墻的10倍以上還是未知數(shù)，因此我們不能將該值填得過高。(五)磚混底框結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的計(jì)算TAT軟件可以直接計(jì)算風(fēng)荷載。SATWE軟件不可以直接計(jì)算風(fēng)荷載，需要設(shè)計(jì)人員在特殊風(fēng)荷載定義中人為輸入。(六)磚混底框不計(jì)算地震力時(shí)該如何設(shè)計(jì)？目前的PMCAD軟件不能計(jì)算非抗震的磚混底框結(jié)構(gòu)。處理方法：設(shè)計(jì)人員可以按6度設(shè)防計(jì)算，磚混抗震驗(yàn)算結(jié)果可以不看。磚混抗震驗(yàn)算完成后執(zhí)行SATWE軟件進(jìn)行底框部分內(nèi)力的計(jì)算。處理方法的基本原理：一般來說，磚混底框結(jié)構(gòu)，按6度設(shè)防計(jì)算時(shí)地震力并非控制工況。對于構(gòu)件的彎矩值，基本上都是恒+活載控制；剪力值，有可能某些斷面由地震力控制，但該剪力值的大小與恒+活載作用下的剪力值相差也不會(huì)很大。直接用該值設(shè)計(jì)首先肯定安全，其次誤差很小。如果個(gè)別構(gòu)件出現(xiàn)其彎矩值和剪力值由地震力控制，這種情況一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的外圍構(gòu)件中。設(shè)計(jì)人員或者直接使用該值進(jìn)行設(shè)計(jì)，誤差不大，或者作為個(gè)案單獨(dú)處理。磚混底框結(jié)構(gòu)剛度比的計(jì)算與調(diào)整方法探討（A）規(guī)范要求建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第7.1.8條第3款明確規(guī)定：底層框架抗震墻房屋的縱橫兩個(gè)方向，第二層與底層側(cè)向剛度的比值，6、7度時(shí)不應(yīng)大于2.5，8度時(shí)不應(yīng)大于2.0，且均不應(yīng)小于1.0。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第7.1.8條第4款明確規(guī)定：底部兩層框架抗震墻房屋的縱橫兩個(gè)方向，底部與底部第二層側(cè)向剛度應(yīng)接近，第三層與底部第二層側(cè)向剛度的比值，6、7度時(shí)不應(yīng)大于2.0，8度時(shí)不應(yīng)大于1.5，且均不應(yīng)小于1.0。（B）規(guī)范精神由于過渡層為磚房結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜，若作為薄弱層，則結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)不均勻，彈塑性變形集中，從而對抗震不利。充分發(fā)揮底部結(jié)構(gòu)的延性，提高其在地震力作用下的抗變形和耗能能力。（C）PMCAD對混凝土墻體剛度的計(jì)算對無洞口墻體的計(jì)算如果墻體高寬比M<1.0，則只計(jì)算剪切剛度，計(jì)算公式為(略)如果墻體高寬比M>1.0，則需計(jì)算剪彎剛度，計(jì)算公式為(略)對小洞口墻體的計(jì)算小洞口墻體的判別標(biāo)準(zhǔn) (略)0.4目前的PMCAD軟件，對于磚混底框結(jié)構(gòu)，只允許開設(shè)小洞口的剪力墻。對于0.6或洞口高度大于等于0.8倍墻高的大洞口剪力墻，則只能分片輸入。PMCAD軟件根據(jù)開洞率按照抗震規(guī)范表7.2.3乘以墻段洞口影響系數(shù)計(jì)算小洞口剪力墻的剛度。（D）工程算例：（例子還有圖形等，未錄入）本例通過不改變剪力墻布置而用剪力墻開豎縫的方法來滿足其剛度比的要求。(略)（E）設(shè)豎縫的剪力墻墻體的構(gòu)造要求豎縫兩側(cè)應(yīng)設(shè)置暗柱。剪力墻的豎縫應(yīng)開到梁底，將剪力墻分乘高寬比大于1.5，但也不宜大于2.5的若干個(gè)墻板單元。對帶邊框的低矮鋼筋混凝土墻的邊框柱的配筋不應(yīng)小于無鋼筋混凝土抗震墻的框架柱的配筋和箍筋要求。帶邊框的低矮鋼筋混凝土墻的邊框梁，應(yīng)在豎縫的兩側(cè)1.5倍梁高范圍內(nèi)箍筋加密，其箍筋間距不應(yīng)大于100mm。豎縫的寬度可與墻厚相等，豎縫處可用預(yù)制鋼筋混凝土塊填入，并做好防水。（F）底部框架剪力墻部分為兩層的磚混底框結(jié)構(gòu)，可以通過開設(shè)洞口的方式形成高寬比大于2的若干墻段。注：本條因?yàn)槲淖志庉嫷脑蚵匀チ艘恍┕剑@些公式可以從其他一些書上看到。剪切、剪彎、地震力與地震層間位移比三種剛度比的計(jì)算與選擇（一）地震力與地震層間位移比的理解與應(yīng)用規(guī)范要求：抗震規(guī)范第3.4.2和3.4.3條及高規(guī)第4.4.2條均規(guī)定：其樓層側(cè)向剛度不宜小于上部相鄰樓層側(cè)向剛度的70或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80。計(jì)算公式：Ki=Vi/ui應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行抗震規(guī)范第3.4.2和3.4.3條及高規(guī)第4.4.2條規(guī)定的工程剛度比計(jì)算?？捎糜谂袛嗟叵率翼敯迥芊褡鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端。（二）剪切剛度的理解與應(yīng)用規(guī)范要求：高規(guī)第E.0.1條規(guī)定：底部大空間為一層時(shí)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2。計(jì)算公式見高規(guī)151頁?？拐鹨?guī)范第6.1.14條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2。其側(cè)向剛度的計(jì)算方法按照條文說明可以采用剪切剛度。計(jì)算公式見抗震規(guī)范253頁。SATWE軟件所提供的計(jì)算方法為抗震規(guī)范提供的方法。應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行高規(guī)第E.0.1條和抗震規(guī)范第6.1.14條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算。（三）剪彎剛度的理解與應(yīng)用規(guī)范要求：高規(guī)第E.0.2條規(guī)定：底部大空間大于一層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比e可采用圖E所示的計(jì)算模型按公式（E.0.2）計(jì)算。e宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)e不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)e不應(yīng)大于1.3。計(jì)算公式見高規(guī)151頁。高規(guī)第E.0.2條還規(guī)定：當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層側(cè)向剛度比不應(yīng)小于相鄰上部樓層的60。SATWE軟件所采用的計(jì)算方法：高位側(cè)移剛度的簡化計(jì)算應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行高規(guī)第E.0.2條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算（四）上海規(guī)程對剛度比的規(guī)定上海規(guī)程中關(guān)于剛度比的適用范圍與國家規(guī)范的主要不同之處在于：上海規(guī)程第6.1.19條規(guī)定：地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下室的樓層側(cè)向剛度不宜小于上部樓層剛度的1.5倍。上海規(guī)程已將三種剛度比統(tǒng)一為采用剪切剛度比計(jì)算。PKPM對底層框架上部磚房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程是：1. 用PMCAD主菜單8作整體結(jié)構(gòu)分析并得出底框的地震力；2. 用PMCAD主菜單4對底層框架部分逐個(gè)提取每榀框架；3. 用PK的平面桿系有限元分析功能逐個(gè)計(jì)算每榀框架，并用PK其它菜單畫底框施工圖。以上的方法對底框部分的計(jì)算及繪圖效率都較低，SATWE軟件新增了底框結(jié)構(gòu)空間分析功能，并提供了兩種分析方法：方法一，接PMCAD主菜單8的規(guī)范算法，即“建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001”規(guī)定的簡化方法。它將計(jì)算分為兩步，第一，仍用PMCAD主菜單8的基底剪力法作整體結(jié)構(gòu)分析并得出底框?qū)拥牡卣鹆?，其次，將上部磚房與底部框架分離開，并使底部框架接收上部磚房傳來的恒荷載、活荷載及地震力包括傾覆力矩，最后，僅對底框部分用SATWE進(jìn)行空間分析。方法二，有限元整體算法。將上部磚房和底框作為一個(gè)整體，考慮磚混底框結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用空間組合結(jié)構(gòu)有限元方法進(jìn)行分析，這種方法也適用于其它各種砌體結(jié)構(gòu)。用以上兩種方法計(jì)算后，對底框部分的畫圖可以用SATWE接力PK畫圖方式，即全樓歸并后的成批挑選梁柱畫圖。對梁的畫圖程序自動(dòng)加上底框構(gòu)造。比以前的底框畫圖方式要靈活的多了。下面就SATWE軟件的應(yīng)用作如下歸納：一、操作流程 在PKPM系列CAD軟件中，PMCAD是結(jié)構(gòu)部分的基礎(chǔ)模塊，通過PMCAD的建模功能（主菜單1、2、3）形成結(jié)構(gòu)的幾何數(shù)據(jù)和荷載數(shù)據(jù)文件，其它軟件模塊均要讀取上述兩組文件。1PMCAD主菜單8的磚混底框抗震驗(yàn)算對于底框結(jié)構(gòu)，完成結(jié)構(gòu)建模以后，首先要執(zhí)行PMCAD主菜單8，進(jìn)行磚混底框結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算，其主要是完成以下兩項(xiàng)工作：l 按基底剪力法計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用（地震剪力和傾覆力矩），并對上部磚房進(jìn)行抗震驗(yàn)算。l 豎向?qū)Ш捎?jì)算，把上部磚房的恒、活荷載和自重按支承幾何關(guān)系傳遞到底框部分，作為底框部分空間分析的外荷載。在PMCAD的這步操作中，有關(guān)參數(shù)的含義和作用可參見PMCAD說明書，其中“考慮墻梁作用的上部荷載折減系數(shù)”是一個(gè)重要系數(shù)，在底框部分空間分析中還要用到。PMCAD有關(guān)底框結(jié)構(gòu)的操作界面如圖一：2底層框架結(jié)構(gòu)空間分SATWE的析SATWE軟件的操作步驟，有關(guān)參數(shù)的含義和作用可參見SATWE說明書，其中有三個(gè)控制參數(shù)應(yīng)特別注意，如圖二示：第一個(gè)是“總信息”中的“結(jié)構(gòu)材料信息”，在進(jìn)行底框結(jié)構(gòu)空間分析時(shí)應(yīng)將其設(shè)定為“砌體結(jié)構(gòu)”；第二個(gè)是“砌體結(jié)構(gòu)信息”中的“底部框架層數(shù)”，若為零則程序隱含認(rèn)為該結(jié)構(gòu)不是底框結(jié)構(gòu)；第三個(gè)參數(shù)是“砌體結(jié)構(gòu)信息”中的“底框結(jié)構(gòu)空間分析方法”，這是一個(gè)控制開關(guān)，可選擇“接PMCAD主菜單8的規(guī)范算法”或“有限元整體算法”，若選擇“接PMCAD主菜單8的規(guī)范算法”，則程序僅對底框部分進(jìn)行空間分析，在生成SATWE數(shù)據(jù)文件時(shí)，程序只形成底框部分（一層或兩層）的幾何信息和荷載信息，自動(dòng)慮掉上部磚房部分信息；在結(jié)構(gòu)分析時(shí)，自動(dòng)讀取PMCAD主菜單8為SATWE形成的底框部分的地震剪力，上部磚房傳遞給底框部分的地震剪力、傾覆彎矩、豎向荷載，以及考慮墻梁作用的上部荷載折減系數(shù)信息。若選擇“有限元整體算法”，則將上部磚房和底框作為一個(gè)整體，采用空間組合結(jié)構(gòu)有限元方法進(jìn)行分析。這時(shí)，程序也要讀取PMCAD主菜單8為SATWE形成的有關(guān)地震剪力調(diào)整信息和考慮墻梁作用的上部荷載折減系數(shù)信息。3繪制底框部分梁柱施工圖底框梁的畫圖：用SATEW的三個(gè)菜單：梁歸并、選擇梁的數(shù)據(jù)、繪制梁的施工圖。在執(zhí)行“選擇梁的數(shù)據(jù)”菜單時(shí)，對底框梁，一定要挑選底框梁所在的層號，并選擇程序里的選項(xiàng)4（如圖五），選擇磚混底層框架梁。這樣，在畫施工圖時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)按底框梁的構(gòu)造要求畫圖。