簡介： 本文介紹PKPM計(jì)算軟件TAT,SATWE和PMSAP的新、舊規(guī)范版本之間的變化,這同時也是新舊規(guī)范(抗震規(guī)范、高層規(guī)程、荷載規(guī)范、混凝土規(guī)范〉的條文變化。
關(guān)鍵字：PKPM 結(jié)構(gòu)軟件
1.風(fēng)荷載
風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式為:WK=βzμsμZ W。其中:βz=1+ξυφz/μz在新規(guī)范中,基本風(fēng)壓Wo略有提高,而建筑的風(fēng)壓高度變化系數(shù)μE、脈動增大系數(shù)ξ、脈動影響系數(shù)υ都存在減小的情況。所以,按新規(guī)范計(jì)算的風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值可能比89規(guī)范大,也可能比89規(guī)范小。具體的變化包括下面幾條:
1)、基本風(fēng)壓:：新的荷載規(guī)范將風(fēng)荷載基本值的重現(xiàn)期由原來的30年一遇改為50年一遇: 新高規(guī)3.2.2條規(guī)定:對于B級高度的高層建筑或特別重要的高層建筑,應(yīng)按100年一遇的風(fēng)壓值采用。
2)、地面粗糙度類別：由原來的A、B、C類,改為A、B、C、D類。C類是指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類為有密集建筑群,且房屋較高的城市市區(qū)。
3)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)：A、B、C類對應(yīng)的風(fēng)壓高度變化系數(shù)略有調(diào)整。新增加的D類對應(yīng)的風(fēng)壓高度變化系數(shù)最小,比C類小20%到50%
4)、脈動增大系數(shù):A、B、C類對應(yīng)的脈動增大系數(shù)略有調(diào)整。新增加的D類對應(yīng)脈動增大系數(shù)比89規(guī)范小,約小5%到10%。與結(jié)構(gòu)的材料和形式有關(guān)。
5)、脈動影晌系數(shù)：在89高規(guī)中,脈動影響系數(shù)僅與地面粗糙度類別有關(guān),對應(yīng)A、B、C類的脈動影響系數(shù)分別為,0.48、0.53和0.63。在新規(guī)范中,脈動影響系數(shù)不僅與地面粗糙度類別有關(guān),而且還與建筑的高寬比和總高度有關(guān),其數(shù)值都小于89高規(guī)。如C類、高度為5Om、高寬比為3的建筑,υ=0.46,比89高規(guī)小28%,若為D類,則小37%。
6)、結(jié)構(gòu)的基本周期：脈動增大系數(shù)ξ與結(jié)構(gòu)的基本周期有關(guān)(WoT12)。結(jié)構(gòu)的基本周期可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算,對于比較規(guī)則的結(jié)構(gòu),也可以采用近似方法計(jì)算:框架結(jié)構(gòu)T=(0.08-1.00)N:框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)T=(0.06-0.08)N:剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)T=(0.05-0.06)N。其中N為結(jié)構(gòu)層數(shù)。
2.地震作用
1）、抗震設(shè)防烈度：:新規(guī)范改變了抗震設(shè)防烈度與設(shè)計(jì)基本地震加速度值的對應(yīng)關(guān)系,增加了7度(0.15g〉和8度(0.30g)兩種情況(見新抗震規(guī)范表3.2.2)。
2〉、設(shè)計(jì)地震分組：新規(guī)范把直接影響建筑的設(shè)計(jì)特征周期Tg的設(shè)計(jì)近震、遠(yuǎn)震改為設(shè)計(jì)地震分組,分別為設(shè)計(jì)地震第一組、第二組和第三組。
3)、特征周期值：比89規(guī)范增加了0.05s以上,這在一定程度上提高了地震作用。
4)、地震影響系數(shù)曲線：新規(guī)范5.1.5條,設(shè)計(jì)反應(yīng)譜范圍由原來的3s延伸到6s,分上升段、平臺段、指數(shù)下降段和傾斜下降段四個區(qū)段。在5Tg以內(nèi)與89規(guī)范相同,從5Tg起改為傾斜下降段,斜率為0.02。對于阻尼比ζ不等于0.05的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)反應(yīng)譜在阻尼比ζ等于0.05的基礎(chǔ)上調(diào)整。
5）、扭轉(zhuǎn)耦連：新高規(guī)3.3條規(guī)定,質(zhì)量、剛度不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu),以及高度超過100m的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用考慮扭轉(zhuǎn)稿連振動影響的振型分解反應(yīng)譜法。
6)、雙向地震作用：新抗震規(guī)范5.1.1條規(guī)定，質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。
7)、偶然偏心：新高規(guī)3.3.3條規(guī)定,計(jì)算地震作用時，應(yīng)考慮偶然偏心的影響,附加偏心距可取與地震作用方向垂直的建筑物邊長的5%。
8)、豎向地震作用：新規(guī)范5.3.1條規(guī)定,對于9度的高層建筑,其豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按
公式(5.3.1-1)和〈5.3.14〉計(jì)算,并宜乘以1.5的放大系數(shù)。相當(dāng)于重力荷載代表值的33.4%:新規(guī)范5.3.3條規(guī)定,長懸臂和其它大跨度結(jié)構(gòu)豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,8度、8.5度和9度時分別取重力荷載代表值的10%、15%和20%:新高規(guī)10.2.3條規(guī)定,帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu),8度抗震設(shè)計(jì)時轉(zhuǎn)換構(gòu)件應(yīng)考慮豎向地震影響。
3.地震作用調(diào)整
1）、最小地震剪力調(diào)整：:新規(guī)范5.2.5條規(guī)定,抗震驗(yàn)算時,結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震的剪重比不應(yīng)小于表5.2.5給出的最小地震剪力系數(shù)λ。對于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層,尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)
2)、0.2Q0調(diào)整：新規(guī)范6.2.13條規(guī)定,側(cè)向剛度沿豎向分布基本均勻的框一剪結(jié)構(gòu),任一層框架部分的地震剪力,不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和按框-剪結(jié)構(gòu)分析的框架部分各樓層地震剪力中最大值1.5倍二者的較小值。
3)、邊榀地震作用效應(yīng)調(diào)整：新規(guī)范5.2.3條規(guī)定,規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)禍連計(jì)算時,平行于地震作用方向的兩個邊桶,其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘增大系數(shù)。一般情況下,短邊可按1.15采用,長邊可按1.05采用:當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時,宜按不小于1.3采用。軟件未執(zhí)行這一條。
4)、豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)調(diào)整：新規(guī)范3.4.3條規(guī)定,豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù):新高規(guī)5.1.14條規(guī)定,樓層側(cè)向剛度小于上層的70%或其正二層平均值的80%時,該樓層地震剪力應(yīng)乘1.15增大系數(shù);新規(guī)范3.4.3條規(guī)定,堅(jiān)向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時,該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)乘以1.25-1.5的增大系數(shù)。
5〉、轉(zhuǎn)換梁地震作用下的內(nèi)力調(diào)整：新高規(guī)10.2.23條規(guī)定,轉(zhuǎn)換梁在特一級和一、二級抗震設(shè)計(jì)時,其地震作用下的內(nèi)力分別放大1.8、1.5、1.25倍。
6)、框支柱地震作用下的內(nèi)力調(diào)整：新高規(guī)10.2.7條規(guī)定,框支柱數(shù)目不多于10根時:當(dāng)框支層為1一2層時各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%當(dāng)框支層為3層及3層以上時,各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%:框支柱數(shù)目多于10根時,當(dāng)框支層為1一2層時每層框支柱所承受剪力之和應(yīng)取基底剪力20%,當(dāng)框支層為3層及3層以上時,每層框支柱所承受剪力之和應(yīng)取基底剪力3。她框支柱剪力調(diào)整后,應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩,框支柱的軸力可不調(diào)整。
4．作用效應(yīng)組合
1)、作用效應(yīng)組合基本公式非抗震設(shè)計(jì)時由可變荷載控制的組合zs=γGSGK+γJQJZ的iYQiSω非抗震設(shè)計(jì)時由永久荷載控制的組合zs=γGSGK+立的hSQik抗震設(shè)計(jì)時的組合
2)、恒荷載作用的分項(xiàng)系數(shù)：當(dāng)其對結(jié)構(gòu)不利時,對于可變荷載效應(yīng)控制的組合,應(yīng)取1.2,對于永久荷載效應(yīng)控制的組合,應(yīng)取l.35:當(dāng)其對結(jié)構(gòu)不利時,一般應(yīng)取1.0。
3)、可變荷載作用的分項(xiàng)系數(shù)和組合值系數(shù)：一般應(yīng)取l.4；對于標(biāo)準(zhǔn)值大于4.OKN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載應(yīng)取1.3；樓面活荷載的組合值系數(shù)見荷載規(guī)范表4.1.1,取值范圍在0.7-0.9之間；風(fēng)荷載的組合值系數(shù)為0.6；與地震作用效應(yīng)組合時風(fēng)荷載的組合系數(shù)為0.2。
4)、地震作用的分項(xiàng)系數(shù)：一般應(yīng)取1.3:當(dāng)同時考慮水平、豎向地震作用時,應(yīng)取0.5。
5〉、重力荷載代表值：新抗震規(guī)范5.1.3條規(guī)定,建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和。各可變荷載組合值系數(shù),應(yīng)按表5.1.3采用。(與荷載規(guī)范表4.1.1不同〉
5.設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整
1)、梁設(shè)計(jì)剪力調(diào)整：抗震規(guī)范第6.2.4條和高規(guī)第6.2.5、7.2.21條規(guī)定,抗震設(shè)計(jì)時,特一、一、二、三級的框架梁和抗震墻中跨高比大于2.5的連梁,其梁端截面組合的設(shè)計(jì)剪力值應(yīng)調(diào)整。
2)、柱設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整：為了體現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)中強(qiáng)柱弱梁概念設(shè)計(jì)的要求,抗震規(guī)范第6.2.2、6.2.3、6.2.6、6.2.10條和高規(guī)第4.9.2條規(guī)定抗震設(shè)計(jì)時,特一、一、二、三級的框架柱、框架結(jié)構(gòu)的底層柱下端截面、角柱、框支柱的組合設(shè)計(jì)內(nèi)力值應(yīng)調(diào)整。
3)、剪力墻設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整：高規(guī)第7.2.10、10.2.14、4.9.2條規(guī)定,抗震設(shè)計(jì)時,特一、一、二、三級的剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)和非加強(qiáng)區(qū)截面組合的設(shè)計(jì)內(nèi)力值應(yīng)調(diào)整。
6.結(jié)構(gòu)整體性能控制
1)、位移控制：新高規(guī)的4.3.5條規(guī)定,樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移角,A、B級高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍,B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑,不應(yīng)大于該樓層平均值的1.3倍。
2)、周期控制：新高規(guī)的4.3.5條規(guī)定,結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期Tt與平動為主的第一周期T1之比,A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9；B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.850
3〉、層剛度比控制：新抗震規(guī)范附錄E2.1規(guī)定,筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2；新高規(guī)的4.4.3條規(guī)定,抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu),其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的80%；新高規(guī)的5.3.7條規(guī)定,高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中,當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時,地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍:新高規(guī)的10.2.6條規(guī)定,底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,應(yīng)符合高規(guī)附錄D的規(guī)定。
D.0.1：底部大空間為一層的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剛度比γ表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化,非抗震設(shè)計(jì)時γ不應(yīng)大于3,抗震設(shè)計(jì)時不應(yīng)大于2
D.0.2：底部為2-5層大空間的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),其轉(zhuǎn)換層下部框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度與相同或相近高度的上部剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比γe宜接近1,非抗震設(shè)計(jì)時不應(yīng)大于2,抗震設(shè)計(jì)時不應(yīng)大于1.3。
4)、層剛度比計(jì)算：
高規(guī)附錄D.0.l建議的方法一剪切剛度 Ki=Gi Ai/hI
高規(guī)附錄D.0.2建議的方法一剪彎剛度 Ki=A i/Hi
抗震規(guī)范的3.4.2和3.4.3條文說明中建議的計(jì)算方法: Ki=Vi /A Iji
新規(guī)范軟件中提供前兩種算法。
5)、框剪結(jié)構(gòu)中框架承擔(dān)的傾覆力矩計(jì)算；新抗震規(guī)范第6.1.3條、高規(guī)8.1.3條規(guī)定,框架一剪力墻結(jié)構(gòu),在基本振型地震作用下,若框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定,柱軸壓比限值宜按框架結(jié)構(gòu)采用�？拐鹨�(guī)范第6.1.3條的條文說明給出了框架部分承擔(dān)的傾覆力矩的計(jì)算方法zMC=ZZVjh
7.結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算
1〉、柱軸壓比計(jì)算：新抗震規(guī)范6.3.7條、高規(guī)的6.4.2條和混凝土規(guī)范的11.4.16條,都規(guī)定了柱軸壓比的限值,并規(guī)定建造于IV類場地且較高的高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)降低。柱軸壓比指柱考慮地震作用組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比:可不進(jìn)行地震計(jì)算的結(jié)構(gòu),取無地震作用組合的軸壓力設(shè)計(jì)值:
2)、剪力墻軸壓比計(jì)算：新抗震規(guī)范6.4.6條、高規(guī)的7.2.14條和混凝土規(guī)范的11.7.13條,都規(guī)定了剪力墻軸壓比的限值。目前新規(guī)范程序給出各個墻肢的軸壓比。
3)、剪力墻強(qiáng)區(qū)：底部加新抗震規(guī)范和新高規(guī)對剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的定義略有不同, 分別定義如下:
新抗震規(guī)范6.1.10條規(guī)定,部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻,其底部加強(qiáng)部位的高度,可取框支層加上框支層以上兩層的高度及落地抗震墻總高度的l/8二者的較大值,且不大于15m,其它結(jié)構(gòu)的抗震墻,其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部二層高度二者的較大值,且不大于15m。
新高規(guī)的7.1.9條規(guī)定,一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的l/8和底部二層高度二者的較大值,當(dāng)剪力墻高度超過150m時,其底部加強(qiáng)部位的范圍可取墻肢總高度的1/10。新高規(guī)的10.2.5條規(guī)定,帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位可取框支層加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度的1/8二者的較大值。
4)、剪力墻的約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件：
新高規(guī)的7.2.15條規(guī)定,抗震設(shè)計(jì)時,一、二級剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位及以上一層的墻肢設(shè)置約束邊緣構(gòu)件,一、二級剪力墻的其它部位以及三、四級和非抗震設(shè)計(jì)的剪力墻墻肢均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。
5)、梁、柱、支撐、墻配筋計(jì)算：
基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)公式都有不同程度改變。
