内容发布更新时间 : 2024/5/4 7:42:01星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

PKPM软件应用讲解(结合高规)

之一~双向水平地震作用下的扭转影响：

规范：抗震规范5.1.1-3、5.2.3-3及高规3.3.2-2、3.3.11-3条规定，质量和刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。对于某个地震反应参数，记该参数在X和Y地震作用下的反应分别为Sx和Sy，那么，在考虑双向地震扭转效应后：（参见高规公式3.3.11-7及3.3.11-8）。

程序实现：程序提供了考虑双向水平地震作用的控制开关，设计人员可根据工程实际情况决定是否考虑双向地震作用。

1、考虑双向地震时，TAT输出双向地震作用下的楼层最大位移及位移比（SATWE、PMSAP不输出），且PMSAP增加双向地震作用工况（SATWE、TAT不增加，而是将原地震工况内力替换成双向地震作用工况内力）。

2、按新高规的要求，质量偶然偏心和双向地震作用组合不叠加，软件中可以同时打开这两项开关，按规范要求分别计算，并取不利结果。

3、考虑双向地震时，应选择扭转耦连。

4、对于特别不规则结构，满足新抗震规范对结构不规则判断条件2条以上（参见抗震规范3.4.2条），且结构的位移比接近限值（参见高规4.3.5条），此时应选择“双向地震组合”。此时，其空间耦合振动明显，地震作用没有规则性，构件的地震反应也呈现偶合上升，双向效应明显。

5、具体处理中对柱采用了与其它构件略有不用的双向地震的组合方式。柱的剪力和弯矩只考虑地震作用主方向的双向地震组合，次方向不作双向地震组合。在进行柱双偏压配筋计算时，这种调整后的组合方式会使计算结果更合理。

另外有关操作就不在此叙述了，大家还是对照软件操作一下，也好加深印象的。 之二~竖向地震作用

规范：抗震规范5.3.1、高规3.3.14条规定9度的高层建筑竖向地震作用标准值和构件竖向地震作用效应的计算方法。抗震规范5.3.3、高规3.3.2-3、3.3.2-4条规定了8度、9度抗震设计的长悬臂和大跨度结构以及9度抗震设计的高层建筑应计算竖向地震作用。高规10.2.6条规定带转换层的高层建筑结构，8度抗震设计时转换构件应考虑竖向地震影响。高规10.5.2条规定8度抗震设计的连体结构的连接体应考虑竖向地震影响。高规4.4.5条文说明中规定当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，结构的扭转效应和竖向地震作用效应明显，对抗震不利，因此对其外挑尺寸加以限制，设计上应考虑竖向地震作用影响。

实现：1、设立竖向地震的计算开关，由用户自行决定是否考虑竖向地震作用。

2、增设“竖向地震作用系数”项，程序自动取规范规定值1.5X0.65X0.75Xαmax,允许用户修改此值，从而自己决定总竖向地震作用的大小。SATWE按规定内定。

3、当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，用户应设置计算竖向地震作用。 4、尚不能单独计算转换构件的竖向地震作用。用户需要，可整体考虑竖向地震作用。 5、尚不能单独计算连体结构的连接体的竖向地震作用。用户需要，可整体考虑竖向地震作用 之三~质量偶然偏心

规范：高规3.3.3条规定，计算单向地震作用时，应考虑质量偶然偏心的影响，附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。高规第4.3.5条规定，在考虑偶然偏心影响的地震作用下验算楼层位移比。

实现：1、设立考虑质量偶然偏心开关，由用户自行决定是否考虑质量偶然偏心。

2、考虑质量偶然偏心时，程序先按无偏心的初始质量分布计算结构的振动特性和地震作用；

3、然后按照：a）X向地震，所有楼层的质心沿Y轴正向偏移5%；b）X向地震，所有楼层的质心沿Y轴负向偏移5%；c）Y向地震，所有楼层的质心沿X轴正向偏移5%;d）Y向地震，所有楼层的质心沿X轴负向偏移5%的四种偏心方式计算个质点的附加力矩，四种偏心方式下的附加力矩与无偏心的地震作用叠加，则形成了相应于四种偏心方式的地震作用。

4、考虑了质量偶然偏心地震后，共有三组地震作用效应：无偏心地震作用效应（EX、EY）、±5%X向偏心地震作用效应（EXM、EXP）和±5%Y向偏心地震作用效应（EYM、EYP）。

5、在内力组合时，对于任一个有EX参与的组合，将EX分别代入EXM和EXP，将增加成三个组合；任一个有EY参与的组合，将EY分别代以EYM和EYP，也将增加三个组合。简言之，地震组合数将增加到原来的三倍。6、SATWE、TAT的上述偏移值5%是固定的，按规范取用的，而PMSAP偏移值可以X、Y向不用，均由用户输入。

7、对于一般的、常规的高层建筑结构，要选择“偶然偏心”。 之四~楼层最小地震剪力系数（剪重比）

规范：抗震规范5.2.5、高规3.3.13条规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表5.2.5给出的楼层最小地震剪力系数值。强制性条文。

实现：1、SATWE、TAT程序设有控制开关，由设计人员决定是否由程序自动调整。PMSAP无开关，程序内定自动调整。

2、若选择由程序自动进行调整，则程序对结构的每一层分别判断，若某一层的剪重比小于规范要求，则相应放大该层的地震作用效应，以使其满足最小剪力系数要求。但此时用户仍应知道该结构的方案可能存在缺陷的。

3、当楼层剪重比不满足要求时，首先要检查有效质量系数是否达到90%。若没有达到，则应增加计算振型数。 4、当有效质量系数满足且楼层剪重比不满足要求时，反映了结构刚度和质量可能不合理分布，应对结构方案的合理性进行判断，并调整方案，或由程序自动把基底剪力提高。

5、程序自动调整的方法是直接调整构件的地震内力。如楼层该方向的剪力系数需调整1.2的系数时，程序把构件该方向的地震内力放大1.2倍。不调整该方向的地震位移。

之五~位移比

规范：高规第4.3.5条规定，结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，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宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。

实现：1、规范对结构层位移比的控制，均要求在“刚性楼板假定”条件下计算。为此，软件专门设计了“强制各层为刚性楼板”的参数（SATWE及PMSAP有此开关，TAT中为内定刚性楼板假定），以适应规范的要求。对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次。先在刚性楼板假定条件下计算位移比，再在真实条件下完成其它计算。

2、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。

3、引入“刚性楼板”的概念后，层平均位移采用算术平均算法，即层最大位移和层最小位移的和之半算得。 4、层位移比的验算应该考虑偶然偏心影响。

5、当位移比不满足要求时，往往是结构刚度布置不均匀，如*一边布置剪力墙，或支撑布置不均匀等，也可能是结构上下刚度偏心较大引起，如带有偏心布置的大底盘高层建筑，在交接层。

6、位移比反应了结构在水平力作用下的扭转程度，当位移比达到边界时，还应考虑地震作用的“双向地震”组合，这会使结构配筋等大幅度增加，所以应尽量控制结构刚度在较均匀的范围内。

7、为了明确控制结构的位移比，对多塔结构最好分开计算，保证设计安全。 之六~有效质量系数与计算振型数

规范：高规5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦连计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对于多塔结构的振型数不应小于塔数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。

实现：1、WILSON E.L教授最早提出振型有效质量系数的概念用于判断参与振型数足够与否，并将其用于ETABS程序，他的方法是基于刚性楼板假定的。

2、现在提供的方法是一种适用于刚性楼板和弹性楼板的通用方法，用于计算各地震方向的有效质量系数。 3、保证有效质量系数超过0.9。超过0.9意味着计算振型数够了，否则计算振型数不够。如果不够，说明后续振型产生的地震作用效应不能忽略。如果不能保证这点，将导致地震作用偏小。按此地震作用设计的结构将存在不安全性，所以应该增加振型数重算。

之七~周期比

规范：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Tl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。

实现：1、本条是限制结构抗扭刚度不能太弱。周期比Tt/Tl不满足本条规定的上限值时，应调整抗侧力结构的布置，增大结构的抗扭刚度。在结构外围增加墙体、减少核心筒的刚度、增加外围连梁的高度等加强四周结构的刚度的措施，均可以使结构的扭转周期*后。

2、程序计算出每个振型的侧振成份和扭振成份，二者之和等于1.0。如果某个振型的侧振成份大于扭振成份，那么这个振型就是平动（侧振）振型，反之则是扭转（扭振）振型。

3、对于一般结构，最长扭转周期是第一扭转周期Tt，而最长平动周期是第一平动周期Tl。对于复杂结构还应结合结构整体空间振型动态图形来确认，排除较长的局部振动周期。

4、周期比的要求原则上是针对高层建筑整体振动效应，并且为了避免局部振动，结构也应该按“刚性楼板假定”来分析，这样得到的周期比才有意义。

5、对多层建筑不需要控制周期比，只有高层建筑才需要控制周期比。

6、对于多塔机构，最好各个塔楼分别计算并分别验算周期比，然后再用整体计算的方法分析、设计 之八~薄弱层（刚度比）

规范：高规的4.4.2、5.1.14条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度小于其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。另外高规附录E.0.2条规定，当底部转换层高层建筑结构的转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。

实现：1、规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层、地下室水平位移嵌固位置、转换层刚度是否满足要求等，都要求有层刚度作为依据。