【摘要】本文結(jié)合建筑工程相關(guān)規(guī)范以及PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件自身特點，就如何保證結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果的可靠性和準確性進行探討，重點分析和討論了PKPM軟件在確定荷載折減、周期比以及剛域簡化這三個方面應(yīng)當值得我們建筑設(shè)計人員注意的一些問題，以供參考。
【關(guān)鍵詞】PKPM軟件；結(jié)構(gòu)設(shè)計；周期比；荷載折減
目前，由中國建筑科學院編制的PKPM系統(tǒng)三維高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件SATWE、TAT和PMSAP在全國各設(shè)計單位得到了廣泛應(yīng)用，PKPM系列軟件不僅具有快捷的建模功能，還具有強大的計算分析能力、自動化程度高，因此日益受到廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的青睞，成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的權(quán)威軟件之一，輔助設(shè)計人員完成了大量的工程，已成為國內(nèi)主流的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。雖然軟件附帶了詳細的技術(shù)條件說明和用戶手冊，但是在實際應(yīng)用中，有些設(shè)計人員對軟件參數(shù)和適用條件把握不準，對電算結(jié)果的合理性、可靠性缺乏準確的判斷，究其原因主要是設(shè)計人員對軟件的適用條件和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3―2010）（以下簡稱《高規(guī)》）缺乏全面、正確的理解。本文結(jié)合筆者實踐和理解，對PKPM軟件應(yīng)用的若干問題進行討論，以期對廣大設(shè)計人員準確的應(yīng)用PKPM軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計有所幫助。
1荷載折減
作用在樓面上的活荷載，不可能以標準值的大小同時布滿在所有的樓面上，因此在設(shè)計梁、墻、柱和基礎(chǔ)時，還要考慮實際荷載沿樓面分布的變異情況，也即在確定梁、墻、柱和基礎(chǔ)的荷載標準值時，還應(yīng)按樓面活荷載標準值乘以折減系數(shù)后取用，故建筑結(jié)構(gòu)在進行柱、墻設(shè)計時，應(yīng)對其承受的活荷載進行折減。點選后，程序根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）（以下簡稱“荷規(guī)”）5.1.2條2款對活載折減。
許多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，尤其是年輕的設(shè)計人員通常不加思考點選“折減柱、墻設(shè)計時的活荷載”，這是不合適的。“荷規(guī)”表5.1.2活荷載按樓層的折減系數(shù)只適用于住宅、辦公樓、宿舍等小開間房間的折減，對于商場來說則不安全，這點應(yīng)引起注意；另外，在PM模塊的第三項“樓面荷載傳導(dǎo)計算”中也有“荷載折減”，兩處若都選折減，則荷載折減系數(shù)會累加，即在PM中折減過的荷載會在SATWE中再次折減，這樣同樣會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全。
同樣，在進行基礎(chǔ)設(shè)計時需對活荷載進行折減，設(shè)計人員往往以為在SATWE中點選“折減傳給基礎(chǔ)的活荷載”便可折減，這同樣是一個誤區(qū)。SATWE程序傳到基礎(chǔ)軟件的荷載實際上都是按標準值傳遞的，所以“折減傳給基礎(chǔ)的活荷載”這一項對基礎(chǔ)軟件的荷載值不起作用。該項只對SAT2WE軟件的“基礎(chǔ)設(shè)計荷載簡圖”中的最大組合內(nèi)力起作用。用戶如果要考慮傳給基礎(chǔ)的活荷載折減需在JCCAD中的荷載參數(shù)定義里的“活荷載按樓層折減系數(shù)”填入。
2周期比
對于高層結(jié)構(gòu)，為了控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減少扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，需按照《高規(guī)》3.4.5條控制周期比，周期比=扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期At/平動為主的第一自振周期T1，條文說明解釋為“當轉(zhuǎn)動方向因子大于0.5時，則該振型可認為是扭轉(zhuǎn)為主的振型”，為此設(shè)計人員通常分別將扭轉(zhuǎn)和平動系數(shù)大于0.5的各個振型周期找出最大值，求出其比值即得“周期比”，這其實是錯誤的。一般平動成分大于50%，這個振型就是平動（側(cè)振）振型，反之則是扭轉(zhuǎn)（扭振）振型，而高規(guī)規(guī)定的周期比是指純粹的第1扭轉(zhuǎn)周期（相應(yīng)振型中扭轉(zhuǎn)成分占80%以上）和第1平動周期（相應(yīng)振型中側(cè)振成分占80%以上）的比值。如果結(jié)構(gòu)的最大平動周期或者最大扭轉(zhuǎn)周期都不是純粹的，那么根據(jù)此周期值計算的周期比則沒有意義，應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)方案直到出現(xiàn)最大平動周期為純粹的平動周期并且最大扭轉(zhuǎn)周期為純粹的扭轉(zhuǎn)周期為止，此時的周期比才符合規(guī)范要求。另外，周期比的要求原則上是針對高層建筑整體振動效應(yīng)，并且為了避免局部振動，結(jié)構(gòu)也應(yīng)該按“剛性樓板假定”來分析，這樣得到的周期比才有意義，這也是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)注意的。
3剛域簡化
“不作為剛域”即將“梁柱重疊部分作為梁長度的一部分進行計算”，而“作為剛域”則是將“梁柱重疊部分作為柱寬度進行計算”。對于一般工程應(yīng)選擇“不簡化”，因為在豎向荷載作用下，考慮框架梁端塑性變形內(nèi)力重分布，對梁端負彎矩應(yīng)進行調(diào)幅，并相應(yīng)增加跨中正彎矩�？紤]了“梁端負彎矩調(diào)幅”后，梁端負彎矩減小，梁端支座筋亦相應(yīng)減小，梁柱重疊部分剛度降低，則不宜再考慮“剛域”。對于異型柱結(jié)構(gòu)宜選擇“簡化作為剛域”，因為與異形柱相連的梁，當不考慮作為剛域時，按兩端異型柱的形心長L1來計算梁長剛度，此時異型柱應(yīng)控制其柱肢長度與柱肢厚度之比不大于4；如考慮作為剛域時，按異型柱邊到柱邊的長度L2來計算梁長剛度，這樣梁的長度變短，從而降低梁的內(nèi)力，更加符合梁體的實際受力狀況。
總之，對于設(shè)計人員，不要過分依賴計算程序，應(yīng)以力學概念和豐富的工程經(jīng)驗為基礎(chǔ)，從結(jié)構(gòu)整體和局部對計算結(jié)果的合理性進行判斷，確定其可靠性后方可用于工程設(shè)計。此外，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程實際情況，相應(yīng)選擇正確的力學模型計算軟件，必要時使用TBSA ， PMSAP ，ANSYS ，SAP等有限元軟件進行對比分析。結(jié)構(gòu)布置亦應(yīng)進行多方案比較，通過電算調(diào)整結(jié)構(gòu)布置的不合理之處。真正的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅是一門專業(yè)技術(shù)，更是一門藝術(shù)，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計同建筑設(shè)計一樣沒有唯一解，只有通過不斷地探索去尋求相對的最優(yōu)解，創(chuàng)造力和創(chuàng)新是結(jié)構(gòu)工程師對設(shè)計的貢獻。
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