PKPM和ETABS軟件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)比較

【摘要】規(guī)范要求對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的抗震分析,應(yīng)采用不少于兩個(gè)合適的不同力學(xué)模型,進(jìn)行整體計(jì)算分析,保證力學(xué)分析的可靠性。本文以某實(shí)際工程為例,采用設(shè)計(jì)中常用的設(shè)計(jì)軟件PKPM和ETABS,對(duì)無(wú)地下室住宅和帶一層地下室住宅進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,對(duì)于兩種軟件所得出的主要的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較。 

  【關(guān)鍵詞】PKPM;ETABS;周期;質(zhì)量;位移比 

  引言 

  隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展,高層建筑已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師涉及到平面、立面布置復(fù)雜或者超限的工程。對(duì)于超限工程,根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,審圖部門要求設(shè)計(jì)師進(jìn)行兩種軟件的分析,并對(duì)控制性參數(shù)進(jìn)行比較,以確認(rèn)模型的可靠性。對(duì)于設(shè)計(jì)人員,PKPM軟件已經(jīng)都比較熟悉,而ETABS軟件在國(guó)外有較高的認(rèn)可度,但由于其操作與PKPM不相同,故設(shè)計(jì)人員如果不熟悉,容易造成模型分析結(jié)果的系統(tǒng)性誤差,從而對(duì)模型的正確性表示懷疑。 

  1 工程概況 

  本工程為蘇州無(wú)錫市廣益鎮(zhèn)江海不銹鋼市場(chǎng)地塊的一棟高層住宅,地上層數(shù)為19層,地下為1層,建筑總長(zhǎng)為33.4m,寬為17m,主體高度為53.65m。 

  抗震設(shè)防烈度為6度,場(chǎng)地土類別為Ⅲ類,對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組。根據(jù)建筑使用功能的重要性分類,工程建筑抗震設(shè)防類別為丙類。其結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所: 

  2 結(jié)構(gòu)分析 

  本文采用2個(gè)分析模型:無(wú)地下模型(模型1)和帶地下模型(模型2)。由于軟件對(duì)于地下室土體的剛度輸入方式不同,為了避免土體的剛度計(jì)算對(duì)整體模型的影響,采用較為簡(jiǎn)單的模型1,以此避免模型輸入的誤差,從而可以更為準(zhǔn)確地反映分析軟件存在的差異。而對(duì)于模型2,模型按嵌固在地下室頂板考慮,與本工程的情況基本相符,有較好地工程意義。 

 。1) 模型1的參數(shù)比較 

  模型1的計(jì)算模型如圖2所示。PKPM的參數(shù)設(shè)置比較簡(jiǎn)單,通過(guò)SATWE的總信息設(shè)置即可。為了確保計(jì)算模型一致,需在ETABS中修改構(gòu)件的中梁剛度系數(shù)、連梁剛度折減系數(shù)、周期折減系數(shù)。 

  通過(guò)兩種軟件的計(jì)算,得出模型1的計(jì)算結(jié)果。圖3為PKPM和ETABS計(jì)算出來(lái)的各周期的比較,從圖中可以看出,2個(gè)軟件計(jì)算的結(jié)果令人滿意。第一周期相差僅為1%,第二、三周期相差分別為4%和7%。 

  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的另一個(gè)重要指標(biāo)為層間位移角,對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu),要求位移角≤1/1000。模型1計(jì)算的層間位移角如圖4、5 

  所示,均在限值范圍內(nèi)。從圖中,可知,軟件計(jì)算出來(lái)的層間位移角趨勢(shì)一致,而且最大層間位移角發(fā)生在同層位置。X向地震下作用下,最大層間位移角為第8層,Y向地震下作用下,最大層間位移角為第12層。X向地震作用下,位移角的結(jié)果較為接近,Y向地震下的,結(jié)果差異較大,達(dá)24%。 

 。2) 模型2的參數(shù)比較 

  對(duì)于帶地下室的模型2,有比較強(qiáng)的工程意義。通過(guò)對(duì)軟件結(jié)果的分析,對(duì)比結(jié)果如圖6、7和圖8所示。與模型1的結(jié)論類似,軟件計(jì)算出的周期差異較小,僅第二、三周期差異相對(duì)較大。X向?qū)娱g位移角計(jì)算結(jié)果差異較小,Y向?qū)娱g位移角計(jì)算結(jié)果有一定的差異。 

  3 結(jié)語(yǔ)及體會(huì) 

  通過(guò)對(duì)2組計(jì)算模型的對(duì)比,從而對(duì)兩種分析軟件的差異有一定的了解。在進(jìn)行超限結(jié)構(gòu)分析時(shí),模型更為復(fù)雜,誤差將相應(yīng)增大。但結(jié)構(gòu)總體計(jì)算信息中的主要參數(shù)基本上是能夠吻合的,從而驗(yàn)證計(jì)算模型的正確性。從本例來(lái)看,周期的誤差最小,而這也是設(shè)計(jì)的重要指標(biāo),它反映了質(zhì)量及剛度的比值關(guān)系。對(duì)于層間位移角,雖然總體趨勢(shì)基本一致,但計(jì)算結(jié)果還是有差異的。而結(jié)構(gòu)的最大位移比,也是存在一定差異的,見表1所示。 

  用ETABS建模分析時(shí),如果計(jì)算的主要指標(biāo)如周期與PKPM計(jì)算結(jié)果差異 

  較大,首先應(yīng)該核對(duì)集中樓層的總質(zhì)量是否與PKPM計(jì)算的總質(zhì)量相差太大(一般5%范圍內(nèi)),如總質(zhì)量差異太大,應(yīng)核對(duì)樓板厚度、樓面荷載和梁荷載等;在質(zhì)量差異較小時(shí),注意核對(duì)梁的中梁剛度放大系數(shù)、連梁的剛度折減以及地震作用參數(shù)。在ETABS和PKPM的模型基本一致是,ETABS的分析結(jié)果是可以用來(lái)驗(yàn)證PKPM結(jié)果的可靠性。 

  參考文獻(xiàn) 

  [1] GB50011-2010,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范. 

  [2] 中國(guó)建科院PKPM CAD工程部 SATWE用戶手冊(cè). 

  [3] 北京金土木軟件技術(shù)有限公司,ETAB中文版使用指南.