规范特殊条文解读及软件执行情况 二 - PKPM · 导致一系列如下问题：...
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刘孝国 北京构力科技有限公司 2017-07-24 规范特殊条文解读及软件执行情况(二)
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刘孝国
北京构力科技有限公司
2017-07-24
规范特殊条文解读及软件执行情况(二)
目录
• 1、荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理。
• 2、构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理。
• 3、抗规不利地段地震影响系数最大值的放大及软件处理。
• 4、抗规零应力区的解读及软件处理。
• 5、抗规关于竖向地震计算的解读及软件处理。
关于板上局部荷载的等效
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
楼面局部荷载之前处理方式：
实际工程中楼面上布置填充墙，或某些局部线荷载、点荷载及面荷载，这类荷载一般处理方式在楼板上布置暗梁，或者交叉梁形成节点，然后按照梁间荷载或者节点荷载方式施加。这样处理会导致一系列如下问题：
1、影响中梁刚度放大系数的计算；
2、影响房间楼板面荷载的导荷方式变化；
3、楼板本身的计算被分成多块计算，无法考虑这类荷载对板的影响。
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
1、楼面局部荷载软件提供建模输入功能
输入局部点、面及线荷载
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
按照《荷载规范》附录A容重、高度、宽度自动计算出对应的线荷值q（单位：kN/m）
图面上绘制板上线荷载宽度示意
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
2、楼面局部荷载的导算
板上局部荷载按照有限元方法进行导荷
荷载简图采用三角形、梯形较准确反映荷载分布
对异形房间远离局部荷载方向的构件做荷载修正（图中标出的梁为负荷，程序做内力修正）
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
局部面荷载、点荷载及局部线荷载参与导荷
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
3、楼面局部荷载软件的计算处理
板上布置局部荷载，后续整体计算中可以考虑对梁、柱墙内力及配筋的影响
板单独设计都可以考虑该局部荷载对板的影响
板上存在局部荷载，板施工图中按照有限元计算楼板内力与配筋，即使规则楼板也不按静力手册算法计算
异形房间远离局部荷载方向的构件做荷载修正，可能导致局部荷载对该构件内力不影响
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
4、楼面局部荷载对板本身的影响
板的内力分析及配筋设计可以使用混凝土结构施工图、slabcad及PMSAP计算
三个软件均可直接读入PM中布置的局部荷载，但三个软件计算原理有别，结果有别。
注意：即便是矩形房间，如果布置局部荷载，混凝土结构施工图中也是按照有限元计算。
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
按板局部荷载与按虚梁交叉布置节点荷载板弯矩结果比较
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
PKPM、sap2000与YJK局部荷载处理对比，YJK结果错误
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
PKPM、sap2000与YJK软件对局部荷载处理对比
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
PKPM、sap2000与YJK软件对局部荷载处理对比
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
PM中可显示读入的局部荷载，并按有限元计算，结果中已经考虑局部荷载作用
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
salb读入局部荷载，板计算考虑局部荷载
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
pmsap读入局部荷载，可查看荷载导算结果
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
Pmsap中定义板为弹性板，应力分析得板的应力与配筋。（PMSAP计算考虑拉弯、压弯、纯弯）
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
Pmsap中定义板为弹性板，应力分析得板的应力与配筋。（PMSAP计算考虑拉弯、压弯、纯弯）
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
小结
1、楼面局部荷载对梁、柱及墙配筋均有影响，加梁然后按照梁间荷载或者节点荷载输入影响真实的内力与配筋，应按照局部荷载输入
2、局部荷载传导到梁上的方式为有限元导荷
3、结构中局部夹层位置上的荷载可以通过设置夹层楼板输入，再输入夹层板荷载或局部荷载的方式便捷解决
4、局部荷载对板本身的设计影响很大，应准确考虑
5、三种不同的板计算方式都按有限元，但彼此是有区别的。PMSAP是最准确的计算方式。
荷载规范附录C中对于局部荷载解读及软件处理
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
1、当前对设备地震作用的解决方案
工业建筑中，常见设备类型有立式设备、卧式设备、空冷器等。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
构筑物抗震规范要求如下
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
对立式设备，设备重心高，其质量与刚度对下部结构均有影响，建议按照剪力墙或柱刚度及质量等效输入模拟设备与下部的共同工作。如下图结构中输入设备，程序准确计算地震作用。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
对卧式设备、空冷器，设备重心低，可按照设备厂家提供的地震作用直接输入结构中，或直接用抗规附录H.1.5及构筑物抗震规范方法按照底部剪力法计算。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
构筑物规范对各种储罐相关水平地震作用的计算
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
构筑物规范对各种储罐相关水平地震作用的计算
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
构筑物规范对各种储罐相关水平地震作用的计算
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
构筑物规范对各种筒仓、罐体、井架、塔架等竖向地震作用的计算，需要乘以2.5的增大系数。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
池壁动液压力作用计算
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
SATWE软件提供了完备的自定义荷载功能去考虑上部地震作用传递给下部结构并与其他荷载一起组合。
程序对这种自定义的地震作用按静力工况处理，并与结构正常计算的地震作用同时进行组合。同时支持石化行业等任意的自定义组合。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
更精细化的分析设备在地震作用下对结构的影响
可以通过spas+pmsap的激励荷载解决。
在节点上定义一系列激励工况，指定激励模式，如正弦衰减函数波来推动结构。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
可以手工在工作目录下，添加后缀名为.dex的文本文件，其格式类似时程的地震波文件。生成文件后程序会自动加载此模式文件。
通过计算分析考虑上部设备在地震波作用下对下部结构影响。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
2、对设备地震作用的解决方案软件开发计划
2017年底前程序提供参数化的设备输入界面，输入相关参数，程序按抗规H.1.5简化计算，自动完成设备与下部结构的地震作用分析。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
3、当前对设备风荷载的处理
风荷载在设备底产生的力矩通过设备梁传给框架。
立式设备风荷载与普通结构受到的风荷载类似。
卧式设备区分正面风荷载与端面风荷载。
空冷器分宽度和长度方向的风荷载。
上述各种设备对应的风荷载值可参考相关资料进行计算。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
如立式设备风载在设备底产生的力矩的计算
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
由于设备的存在，设备产生的风荷载如何施加到结构中是关键，PKPM软件提供了多手段、多层次解决方案。
SATWE中，选择计算特殊风荷载，定义风荷载体型系数，然后自动生成特殊风荷载，再修改自动生成的四组特殊风荷载为手工计算的结果。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
SATWE中也可通过自定义荷载直接施加四组特殊风荷载
此处特殊风相比第一种方法更加灵活，可对梁、柱、节点等均可布置各类荷载形式。
自定义工况中包含四个风荷载工况：+X、-X、+Y、-Y。
得到风洞实验数据或手工计算风荷载值，再按自定义方式输入。
组合的时候，可选择“叠加”方式考虑和普通风荷载同时组合。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
自定义四组特殊风荷载
选择“叠加”方式考虑自定义四组风和普通风荷载同时组合
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
同时PKPM提供更加高效、精细化的风荷载解决方案
带设备的工业建筑中，风荷载是直接穿过部分建筑物的，这类风荷载不产生荷载作用。空间结构spas+pmsap通过设置挡风面更为方便、准确解决特殊情况下风荷载的计算。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
可先自动生成外表面，然后对于未生成仍需要添加挡风面的部位可布置0厚度的板，若不需要计算风荷载的可以通过删除挡风面实现。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
挡风面用红色标记
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
然后再定义每一个挡风面的体型系数及基本风压，程序自动计算风荷载值。再修改风荷载参数下的体型系数中分段数为0即可实现高效、精确的对风荷载的施加及计算。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
4、对工业建筑风荷载计算研发计划
2017年底程序提供参数化的建模输入界面，输入设备及相关参数，程序按照荷载规范计算风荷载并考虑荷载传递，直接将设备风荷载作用在下部结构去分析。
5、温度荷载的解决方案
PKPM软件对于温度荷载的计算提供了satwe及pmsap两套软件供设计师选择。
软件中只需要输入节点温差、定义弹性板、修改相关组合系数程序可以得温度作用下的内力，并与其他工况一起组合。
Pmsap可以计算得到楼板在温度荷载作用下的应力，然后按照拉弯构件进行板的配筋设计。
构筑物抗震规范中支架、水池、设备等荷载解读及软件处理
规范要求
抗规不利地段地震影响系数最大值的放大及软件处理
软件处理
抗规不利地段地震影响系数最大值的放大及软件处理
规范要求及软件处理
抗规不利地段地震影响系数最大值的放大及软件处理
抗规不利地段地震影响系数最大值的放大及软件处理
YJK提供了“外力”、“内力”两种剪重比计算方式
不考虑重力二阶效应时采用两种方式均可
考虑重力二阶效应时，不应再采用“内力”方式计算
y
x
1
2
( 1 )
FF
P
y
x
1
2
( 1 )
F + F1
水平地震剪力永远=F P-Δ内力不是水平地震剪力
假定结构地震作用不变，求解振型等效静力荷载时考虑重力二阶效应，则构件内力统计的楼层剪力增大。
“剪重比”是对楼层水平地震剪力、即结构最小水平地震作用的要求。P-Δ非线性计算的内力不等于水平地震剪力，它的方向垂直于变形后的结构轴线，也并不沿水平方向。
用P-Δ非线性计算的内力计算剪重比与抗规冲突，“抗规”专家认为不应采用P-Δ内力方式
抗规不利地段地震影响系数最大值的放大及软件处理
考虑二阶效应后各层地震作用略有减少
但剪重比有大幅度提升(54%)
外力方式统计( 0.451% ) P-Δ内力方式统计( 0.696% )
抗规不利地段地震影响系数最大值的放大及软件处理
规范要求
抗规零应力区的解读及软件处理
软件计算结果输出
抗规零应力区的解读及软件处理
零应力区基本假定及推导
抗规零应力区的解读及软件处理
V3 系列版本计算，已经考虑了综合质心位置对倾覆力臂取值的影响，（V2.2以前版本未考虑综合质心影响）
抗规零应力区的解读及软件处理
规范要求
简化算法都放大1.5
抗规关于竖向地震计算的解读及软件处理
规范要求
直接系数法与底限值法
抗规关于竖向地震计算的解读及软件处理
规范要求
竖向地震反应谱分析
抗规关于竖向地震计算的解读及软件处理
规范要求
隔震结构的竖向地震作用效应底限值
抗规关于竖向地震计算的解读及软件处理
软件处理
抗规关于竖向地震计算的解读及软件处理
简化算法与反应谱包络设计
简化算法与反应谱包络设计
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