為了保證特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和安全性,建設(shè)部于1997年12月通過了《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理暫行規(guī)定》,同時根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)[1997]71號文件的要求,對現(xiàn)行規(guī)程JGJ 3-91進(jìn)行全面修訂,并于2000年7月完成了新規(guī)程的征求意見稿。在這兩個文件中,都對結(jié)構(gòu)的計算分析提出了更高的要求,明確規(guī)定了"計算分析應(yīng)采用兩個或兩個以上符合結(jié)構(gòu)實(shí)際情況的力學(xué)模型"。在這種情況下,為了順應(yīng)多高層建筑發(fā)展本身以及高層新規(guī)范的要求,我們推出了特殊多高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計軟件 PMSAP。
PMSAP是獨(dú)立于SATWE程序的一個新的多高層軟件,它在程序總體結(jié)構(gòu)的組織上采用了通用程序技術(shù),在關(guān)鍵的分析技術(shù)上采用了新的研究成果。PMSAP直接針對多、高層建筑中所出現(xiàn)的各種復(fù)雜情形,其技術(shù)特點(diǎn)可概括如下:
1. 核心是通用有限元程序,可以處理任意結(jié)構(gòu)形式,所有構(gòu)件均可在空間中任意放置。
2. 單元庫中有13大類有限單元,包括二十幾種有限元模型。一維單元有等截面和變截面的桁架桿、鐵木辛科梁(柱);二維單元包括三角形及四邊形空間殼,任意多邊形空間殼(樓板元)、簡化模型墻、細(xì)分模型墻;三維單元提供48自由度的六面體等參元。此外還包括各種集中單元、罰單元、地基單元等。
3. 基于最佳協(xié)調(diào)技術(shù)、可任意開洞的新型、高精度剪力墻單元。
相鄰剪力墻的洞口可能存在錯位,生成空間協(xié)調(diào)的有限元網(wǎng)格難度很大,因此我們對剪力墻的分析方法進(jìn)行了研究,提出了一個全新的方案。該方案與其他程序(如SATWE、SAP84)截然不同。在PMSAP中,我們基于最佳協(xié)調(diào)思想,構(gòu)造了帶有最佳協(xié)調(diào)邊界的的子結(jié)構(gòu)式墻元,該墻元通過最佳協(xié)調(diào)技術(shù)來滿足墻與墻之間的協(xié)調(diào)性,對某一片墻進(jìn)行網(wǎng)格剖分時,不必考慮其相鄰墻的情況。由于采用了最佳協(xié)調(diào)技術(shù),墻元的空間協(xié)調(diào)性和網(wǎng)格的良態(tài)同時得到了保證,從工程實(shí)例可以看出,該單元具有很高的精度和適應(yīng)性。
4. 對厚板轉(zhuǎn)換層、板柱體系以及普通樓板的全樓整體式分析與設(shè)計。
在PMSAP中,可以將厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中的厚板、板柱體系結(jié)構(gòu)中的樓板、或者一般結(jié)構(gòu)中的樓板進(jìn)行全樓整體式分析與配筋設(shè)計。樓板的計算結(jié)果同梁、柱、墻一樣是從整體分析中一次得出,嚴(yán)格考慮了樓層之間、構(gòu)件之間的耦合作用及地震作用的CQC組合,具有高精度。該功能在同類軟件中未見到。
5. 梁、柱、墻、樓板的自動相互協(xié)調(diào)細(xì)分功能,從而保證梁-樓板、墻-樓板、墻-柱之間的變形協(xié)調(diào)性。
6.梁、柱、墻、樓板等所有類型單元的溫度應(yīng)力分析。
7.整體剛性、分塊剛性、完全彈性等多種樓板變形假定方式。
8.快速的廣義特征值算法(MRITZ法),效率數(shù)倍于子空間迭代法。
9.三維與平面相結(jié)合的圖形后處理。