中国建科院PKPM内部资料(异形柱结构)
PKPM结构分析资料
中国建筑科学研究院 2008
结构分析和设计的改进 （SATWE、TAT和PMSAP）
• • • • • • • • • 1 中震弹性、中震不屈服设计，和组合分项系数的控制 2 墙梁刚度模型的转换（SATWE、PMSAP） 3 托墙梁刚度的放大选择（SATWE、PMSAP） 4 格构截面的输入分析和设计 5 位于柱截面内的刚性梁的处理 6 分段、分塔方式的0.2Q0、0.25Q0调整 7 用户自定义地震设计谱 8 时程分析增加了“三向地震波库”及相应计算 9 混凝土规范（7.3.11-3）条关于砼柱长度系数的计算
位于柱截面内的刚性梁的处理
• 1 ）连接梁端与柱节点的刚性梁通常不再与梁位于同一条 轴线上，这样就会造成主梁搜索失败（找不到端部的柱支 座），误将主梁判为次梁，那么竖向力作用下主梁的负弯 矩调幅就不能正确进行； • 2 ）基于类似的原因，由于刚性梁的存在，当以柱节点为 基础，搜索梁柱交接关系、形成梁柱节点时，也不能正确 地进行。故相应的节点核心区验算也存在问题； • 3 ）由于位于同一柱节点处的刚性梁可能较多、也可能很 短(比如几厘米 )，这有可能造成刚度矩阵的过分病态，从 而显著降低结构分析的精度，这种情况因工程而异。总之 刚性梁越多、越短，就越不利。
中震弹性、中震不屈服设计
• 对于中(大)震弹性，程序主要考虑两条：1）地震影响系数 最大值 ALPHAmax 按中震 (2.8 倍小震 ) 或大震 (4.5-6 倍小震 ) 取值；2) 取消组合内力调整（取消强柱弱梁，强剪弱弯调 整）。 • 程序使用时，需要用户：1）按中震或大震输入 ALPHAmax；2) 构件抗震等级指定为4级。 • 对于中(大)震不屈服，程序主要考虑五条：1）地震影响系 数最大值ALPHAmax按中震(2.8倍小震)或大震(4.5-6倍小震) 取值；2) 取消组合内力调整（取消强柱弱梁，强剪弱弯调 整）；3 ）荷载作用分项系数取 1.0（组合值系数不变）； 4) 材料强度取标准值；5）抗震承载力调整系数 Rre 取1.0 • 程序使用时，需要用户：1）按中震或大震输入 ALPHAmax 2) 点开“按中震不屈服或大震不屈服做结构 设计”的按钮。
用PKPM软件设计框架异形柱
大系数等各种方法。 5+ 异形柱的施工图设计 由于异形柱是一空间受力体系， 所以在 ()(* 软件中， 异 画施工图的 形柱的计算和配筋应由 -0- 和 90-:; 模块完成。 程序 操作应在 -0- 或 90-:; 的内力配筋计算完成之后进行， 将读取 (*/01 的柱截面及布置数据和 -0-、 90-:; 的配筋数 据画出施工图。 5+ ! 在使用平法画柱施工图时，操作步骤：! 全楼柱钢筋 归并； " 平面图柱大样画法画异形柱的施工图。 5+ " 异形柱配筋方式 ()(* 在画异形柱的施工图时，如附图 " 所示，采用以下 配筋方式和构造措施： 5+ "+ ! 对 横 向 柱 肢和竖向柱肢分别配 筋，将 09! 分别配在 横向脚的两端，将 09" 分 别配 在 竖 向肢 的两端， 脚筋共用。 5+ "+ " 柱 肢 09! 和 09" 都采用对称配 筋， 如一排放不下， 程 序会自动放两排。
计算机技术与应用
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用 ()(* 软件设计框架异形柱
# 汤广全
!+ 异形柱的优点和特点 异形柱框架轻质墙体结构体系是促进墙体改革、节约能 源消耗、改善抗震性能、增加使用面积、适应功能变化需要的 新型建筑结构体系。这种建筑结构体系， 提高了房屋的实用性 和美观性， 室内分隔灵活多样， 避免了普通矩形框架结构存在 梁柱楞角的缺陷， 便于家具布置， 使用方便。随着经济的发展， 人们生活水平的改善， 具有广阔的发展前景。 异形钢筋混凝土柱，指的是除矩形、圆形以外的截面柱， 十字形、 如工形、 , 形、 - 形、 . 形等截面形式。这种截面形式常 用于多层住宅结构， 由于其符合室内布置的要求， 且与墙体连 接较好， 因而在工程中应用越来越多。 "+ 异形柱的定位和输入 在 ()(* 软件中， 异形柱的定位和导荷由 (*/01 模块完 成， 其操作过程与钢结构类似。 "+ ! 异形柱的平面输入 在 (*/01 主菜单 0 的人机交互建模中， 对异形柱一般使 用第 2 、 可通过 3 类型截面来定义。第 2 类截面是槽形或 . 形， 使其某一肢长为 # 定义成 , 形截面。第 3 类是十字形截面， 除 可用来直接定义成十字形截面外， 还可通过使其某一肢长为 # 定义成 - 形截面， 使其两个肢长为 # 定义成 , 形截面。 在定义 截面材料时应定义成混凝土。对 " 、 2、 3 截面类型的定义中应 注意参 数的形式 ，如槽 形截面的 悬臂部 分的正 负方 向问题 等。在平面定位时， 对 "、 2、 3 类截面是以竖向肢的中心来定位 的， 这在异形柱的布置时要注意的。异形柱在输入时会大量地 使用偏心和转角， 尤其是转角给输入带来不便， 这时我们可以 多定义几种截面相同但转角不同的异形柱。 "+ " 异形柱结构的导荷 异形柱结构的导荷与普通梁柱结构的区别，在于梁的长 度。随着柱肢的加长，梁的长度变短，荷载对柱的分配就越 多。 4+ 异形柱与结构刚度的讨论 当用户输入异形柱后，如认为与该异形柱相连堤梁与其 形心相连，附图 ! 所示，在计算此梁刚度时，就以两端异形柱 的形心长度 ," 为准，这种方式要求异形柱柱肢的长度与柱肢 的厚度之比不大于 5 。 如果异形柱考虑梁的刚域， 即按 ,! 来计 算梁长刚度， 这样梁的计算长度变短， 提高了结构的刚度。这 种方式应用较普遍， 结果亦可靠。因此， 异形柱 6 形心长度的 两者会得到不同的计算结果。因 梁， 与异形柱 6 带刚域的梁， 此在结构分析中要注意： 其配筋柱 ! 异形柱的柱肢不应过长， 肢长 7=58 为好， 否则应考虑梁的刚域； " 用异形柱会导致刚 度下降，使地震力减小，应适当增加地震力，如输入地震力放 筋。 设柱肢的架立筋，使在 5+ "+ 2 当每端柱肢长 > "##?? 时， 柱肢方向上纵筋间距 ="##??， 在柱架立筋之间设立拉筋， 拉 筋直径同箍筋； 间距是箍筋间距的两倍。 5+ "+ 3 核心区架立筋和柱肢架立筋都是异形柱的构造纵 筋，它们的直径是一个设计参数，可由用户修改，程序隐含的 直径是 !5??。这些钢筋未计入计算钢筋之内。 箍筋加密区的构造与普通 5+ "+ % 考虑抗震设防的异形柱， 矩形柱相同， 节点核心区的配箍构造与柱的加密区相同。 总之， 计算、 施工图设 ()(* 系统已实现了异形柱的布置、 计。正确选择计算软件模块、 计算模型以及合理的计算参数的 同时，还应对计算结果认真分析、校核，遵守国家有关规范和 相关地方规程和要求。 参考文献 （抗震 ） 设计规程 1845 @ !+ 安徽省异形柱框架轻质墙结构 """ $ "##! "+ 中国建研院 ()(* 系列微机建筑结构 /01 系统软件使 用说明 作者单位： 中国房地产开发蚌埠公司设计4;+ 4 在横向肢与竖向肢分别配一矩形箍筋， < 向和 = 向计算配箍面积的要求。 设核心区架立纵 5+ "+ 5 在核心区箍筋相交处如无主筋时，
使用PKPM软件计算异形柱结构的注意事项
第26卷第4期2010年8月结 构 工 程 师Str uctural Engi n eersVo.l 26,No .4Aug .2010收稿日期:2009-12-07*联系作者,Em ai:l yqwangt@j hot m ai.l co m使用PKP M 软件计算异形柱结构的注意事项王依群*曹 茹(天津大学建筑工程学院暨港口与海洋工程教育部重点实验室,天津300072)摘 要 国家行业标准5混凝土异形柱结构技术规程6(JGJ 149)2006)颁布实施以来,全国建设异形柱结构的数目逐年增加。
相对于矩形柱结构来讲,异形柱结构仍处于少数,所以,多数设计单位采用的设计软件PKP M 2S AT WE 关于异形柱结构设计计算功能还远不如矩形柱结构的相关功能完善,设计人员对用该软件设计异形柱结构也有不熟悉的地方,甚至出现用混凝土规范对矩形柱的规定设计异形柱,造成异形柱结构的安全度降低。
针对此,介绍了使用P KP M 软件设计异形柱结构要注意的事项,特别是目前软件与规程要求不一致的地方。
关键词 钢筋混凝土,异形柱,PKP M ,设计,软件K ey Iss ues i n Desi gn of Structures w ith Speci a lly Shaped Col umns by Using PKP M Soft wareWANG Y i q un *C AO Ru(School of C ivil Engineer i ng ,T ian ji n University ,T ian ji n 300072,China)Abstr act Si n ce the Techn ica l spec if action f or concrete structures w ith specially shaped col u mns was issued ,t h e number of this k i n d of structures has been increac i n g year by year .Bu,t co mpared w ith struct u res w ith rectangle col u mns ,the number of structures w ith specia lly shaped columns is i n the m i n ority .So ,so me desi g ners are not fa m iliar w ith the later as sa me as the f o r m er ,the sa me situation was occurred in thecalcu l a ti o n f uncti o n ofPKP M desi g n sof t w are .For exa mple ,so me aspects of the structures with spec i a ll y shaped col u mns desi g ned by the desi g ners using PKP M soft w are were accordance w ith the spec if action f or struct u res w it h rectangle coul m ns ,it poses a threat to t h e saf ety of the struct u res .Fro m th is poi n t of vie w ,so me key issues i n the desi g n of th is kind of structures by usi n g PKP M soft w are are d iscussed ,particu larly about the d iff erence bet w een the soft w are and the spec ifaction.K eyword s re i n f o rced concrete ,specially shaped col u mn ,PKP M ,desi g n ,soft w are1 引 言异形柱结构由于其室内不露柱角,受到住户的欢迎,但经研究其在静载作用下及抗震性能均不及矩形柱结构[1,2]。
PKPM计算异形柱结构
PKPM计算异形柱结构PKPM计算异形柱结构注意的问题中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所1、梁、柱节点重叠部分简化为刚域异形柱结构设计时一般选择该项，程序对梁进行如下处理简化：1、梁的自重按扣除刚域后的梁长计算2、梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算。
3、截面设计按扣除刚域后的梁长计算。
2、异形柱单双偏压的选择及计算不管如何选择，异形柱的配筋计算都按双偏压进行。
需要说明的是，SATWE采用的是混凝土规范附录F任意截面构件正截面承载力计算提供的方法，即异形柱的固定钢筋和分布钢筋均为受力钢筋。
，即异形柱的固定钢筋和分布钢筋均为受力钢筋。
3、异形柱最小配筋率的控制《异形柱规程》6.2.5条规定：1、异形柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于表6.2.5规定的数值;规程规定的最小配筋率仅包含端部受力钢筋，不包含竖向分布筋；而程序计算的最小配筋率包含固定钢筋和分布钢筋。
2、按柱全截面面积计算的柱肢各肢端纵向受力钢筋的配筋率不应小于0.2%；3、建于四类场地且高于28m的框架，全部纵向受力钢筋的最小配筋率应按表6.2.5中的数值增加0.1%。
程序目前暂没有执行上述两条。
4、薄弱层的定义《异形柱规程》3.2.5-2条规定：当楼层承载力突变时，其薄弱层地震剪力应乘以1.2的增大系数；SATWE可采用如下方法实现：1、与其他结构类型一样，SATWE可以给出每层的受剪承载力，但需由人工判定薄弱层并填入该层层号。
2、SATWE对人工指定的薄弱层仍乘以1.15的增大系数，为此，可在“全楼地震放大系数”中针对此层再人为放大1.04倍，程序对其放大也仅限于该层。
5、地震作用方向定义《异形柱规程》4.2.4条规定：一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7度（0.15g）和8度（0.2g)时尚应对与主轴成45度的方向进行补充验算；6、轴压比的判定《异形柱规程》表6.2.2对异形柱轴压比作出了规定，分L形、T 形、十字形三种截面。
异形柱结构设计
ｌ Ｆ
表 ２ 多遇小震作 用下 的楼层位移 、 位移 角列表
层号 向双向地震下楼层位移角 Ｙ向双向地震下楼层位移 角
带来不便 与麻烦 。在工程中为解决这 个问题 ， 因而在 框架 结构设
计 中就 出现了异形截 面柱 。长沙市 天麓 小 区住宅采 用 的就 是异 形柱 框架 结构设计。
５ ． １ 计 算 内容和程 序
本工程采用 中国建筑科学研究 院编制 的 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ程序进 行结
构整体 内力计算 ， 结 构整体分析设计时考虑 双向地震 。 本工程 １ 层地下 室 ， 考 虑 到山地 挡 土墙埋 土 高度 不 同 ， 故结
５ ． ４ 最 大水平位 移 和层 间位 移 与 该楼 层 两端 弹 性 水 平
位移 和层 间位 移平 均值 的 比值
抗震设计 时 ， 扭转 不规则 的异 形柱 结 构 ， 楼 层 竖 向构件 的最 大水平位 移和层 间位 移与该 楼层两 端 弹性 水平位 移和 层间 位移
平均值 的比值 为 １ ． ２ ２ ， 不大 于规 范规定 １ ． ４ ５的要 求 ， 扭 转效应 可
构嵌 固点为基础顶面 。
１ 概 述
天麓 小区住宅位于 长沙市 岳麓 区境 内， 抗震 设 防烈 度 ６度 ， ５ ． ２ 结 构 自振 周 期 长４ ８ ． ４ ｍ， 宽１ ４ ． ２ ｍ， 高１ ５ ． ２ ｍ， 依据 Ｊ Ｇ Ｊ １ ４ ９ — ２ ０ ０ ６混凝土异形柱
． ３ 多遇地 震作 用 下 的楼 层 位移 和位 移 角 ２ ） 地 面总高 １ ５ ． ２ ｍ， 满足 Ａ级高度的限值 ， 基 于以上因素 ， 本 ５ 多遇小震作用 下的楼层 位移 、 位移 角见 表 ２ 。 工程确定采用 异形柱框架结构体 系。
PKPM计算异形柱结构
PKPM计算异形柱结构PKPM（Public Static Analysis Program）是一种常用的结构分析软件，可以用于计算各种异形柱结构。
在PKPM中，可以通过给定结构的几何性质和加载条件，计算柱的应力、应变、变形等参数，并对结构进行安全性评估。
下面将介绍PKPM计算异形柱结构的基本步骤。
1.结构建模：在PKPM中，首先需要输入异形柱结构的几何性质。
包括柱的截面形状、尺寸、钢材强度等参数。
可以选择不同的截面形状，如矩形、圆形、椭圆形等，并设置相应的尺寸。
2.载荷设定：在计算异形柱结构之前，需确定结构受到的载荷条件。
包括静态荷载、动态荷载、风荷载等。
可以设置不同的加载条件，并输入相应的荷载数值。
3.材料性质设定：在PKPM中，需要输入异形柱结构所使用的材料的性质。
包括钢材的弹性模量、屈服强度、抗拉强度、抗压强度等参数。
根据材料的性质，可以计算得到柱的应力应变关系。
4.结构分析：通过输入结构的几何性质、载荷条件和材料性质，可以进行结构分析，并计算出柱的应力、应变、变形等参数。
在PKPM中，可以选择静力分析、动力分析、稳定性分析等不同的分析方法。
根据实际需要，可以选择适当的分析方法。
5.结果输出：在分析完成后，可以输出计算得到的结果。
包括柱的应力、应变、变形等参数。
可以通过图形显示和数据表格等方式，对计算结果进行查看和分析。
6.安全性评估：根据计算得到的柱的应力等参数，可以对结构进行安全性评估。
通过与结构设计规范的要求进行比较，判断结构的受力情况是否满足规范的要求。
如果不满足规范要求，则需要进行结构的优化设计。
总结起来，PKPM可以通过输入异形柱的几何性质、载荷条件和材料性质，进行结构的分析计算，并输出计算结果。
通过对计算结果的分析，可以进行结构的安全性评估。
PKPM是一种功能强大且广泛应用的结构分析软件，在工程实践中有着重要的作用。
★转换结构分析——建科院PKPM内部资料
梁柱的变形协调
位移协调点，也是柱 梁柱 梁柱位移协调点，也是柱 轴力、梁剪力的平衡点
梁抬柱点
梁抬柱点
上层柱内力小
上层柱内力小
再向上层则柱 内力变大
再向上层则柱 内力变大
梁抬柱的柱轴力随刚度减弱而减少
立面观察
2.2。框支剪力墙结构的计算模型
� 高规10.2.10条，转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱） 宜直接落在转换层主结构上。当结构竖向布置复杂，框支 应进行 主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时， 主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行 。B级高 应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。 应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施 度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、 次梁方案。框支剪力墙结构宜采用墙元（壳元）模型，如 SATWE、PMSAP等。 � 注意“ 壳元最大边长 ”这个参数应取得尽量小。这是为了转 换梁与上部剪力墙协调点多些，变形协调更合理。 轴向变形 的影响，所以要考虑弹性楼板， � 转换梁应该考虑 转换梁应该考虑轴向变形 轴向变形的影响，所以要考虑弹性楼板， 转换梁才能计算出轴力。
厚板转换层的实际工程
一层平面
定义虚梁
二层厚板转换层平面
4个塔 标准层平面—— ——4
厚板的单元划分
厚板自重太大造成转换层地震作用的突变
2.4。超大梁转换结构的计算模型
� 一般这种超大梁占有一层的高度，分析模型与构件的配筋模 型难以统一，所以采用两次分析用不同的计算模型来解决问 题。 梁所占有的一层仍按一层输入， 大梁按剪力墙定 模型一：梁所占有的一层仍按一层输入， 梁所占有的一层仍按一层输入，大梁按剪力墙定 � 模型一： 正确分析整体结构及构件内力 ，除大梁（用剪 义，此时可以 ，此时可以正确分析整体结构及构件内力 正确分析整体结构及构件内力，除大梁（用剪 力墙输入）的配筋不能用以外，其余构件的配筋均能参考采 用。 把大梁作为一层输入，即两层合并为一层， 大梁则 � 模型二： 模型二：把大梁作为一层输入，即两层合并为一层， 把大梁作为一层输入，即两层合并为一层，大梁则 ，这种计算模型仅用于考察、计 按梁定义，层高为两层之和 按梁定义，层高为两层之和，这种计算模型仅用于考察、计 算大托梁受力、配筋，其余构件及结构整体分析的结果可以 程序自动 不用参考。层高的增加使柱的计算长度增加，此时 不用参考。层高的增加使柱的计算长度增加，此时程序自动 考虑柱上端的刚域 ，亦使结构分析准确。也可以 用FEQ进行 考虑柱上端的刚域，亦使结构分析准确。也可以 ，亦使结构分析准确。也可以用 。 二次分析 二次分析。
PKPM计算异形柱结构
PKPM计算异形柱结构注意的问题中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所1、梁、柱节点重叠部分简化为刚域异形柱结构设计时一般选择该项，程序对梁进行如下处理简化：1、梁的自重按扣除刚域后的梁长计算2、梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算。
3、截面设计按扣除刚域后的梁长计算。
2、异形柱单双偏压的选择及计算不管如何选择，异形柱的配筋计算都按双偏压进行。
需要说明的是，SATWE采用的是混凝土规范附录F任意截面构件正截面承载力计算提供的方法，即异形柱的固定钢筋和分布钢筋均为受力钢筋。
，即异形柱的固定钢筋和分布钢筋均为受力钢筋。
3、异形柱最小配筋率的控制《异形柱规程》6.2.5条规定：1、异形柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于表6.2.5规定的数值;规程规定的最小配筋率仅包含端部受力钢筋，不包含竖向分布筋；而程序计算的最小配筋率包含固定钢筋和分布钢筋。
2、按柱全截面面积计算的柱肢各肢端纵向受力钢筋的配筋率不应小于0.2%；3、建于四类场地且高于28m的框架，全部纵向受力钢筋的最小配筋率应按表6.2.5中的数值增加0.1%。
程序目前暂没有执行上述两条。
4、薄弱层的定义《异形柱规程》3.2.5-2条规定：当楼层承载力突变时，其薄弱层地震剪力应乘以1.2的增大系数；SATWE可采用如下方法实现：1、与其他结构类型一样，SATWE可以给出每层的受剪承载力，但需由人工判定薄弱层并填入该层层号。
2、SATWE对人工指定的薄弱层仍乘以1.15的增大系数，为此，可在“全楼地震放大系数”中针对此层再人为放大1.04倍，程序对其放大也仅限于该层。
5、地震作用方向定义《异形柱规程》4.2.4条规定：一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7度（0.15g）和8度（0.2g)时尚应对与主轴成45度的方向进行补充验算；6、轴压比的判定《异形柱规程》表6.2.2对异形柱轴压比作出了规定，分L形、T形、十字形三种截面。
pkpm讲义资料
• 一、广义层的概念
• 所谓广义层，就是通过在构件输入和楼层组装时 为每一个构件或楼层增加一个“柱（墙）底标高” 或“层底标高”参数来完成的，这个标高是一个 绝对值，对于一个工程来说所有的构件或楼层的 底标高只能有一个惟一的参照（比如±0）。有了 这个底标高后，此工程中每个构件或楼层在空间 上的位置已经完全确定，程序将不再需要依赖楼 层组装的顺序去判断构件或楼层的高低，而改为 通过楼层的绝对位置进行模型的整体组装。
• 通过比较可知，不同的首层层底标高计算出来
的内力值并不一样，其原因在于在基础设计中， 剪力值要乘以基础高度后转化为弯矩，以柱1为例， 当首层层底标高为0时，由剪力值V引起的基底弯 矩M=4×V；当首层层底标高为-2.5m时，由剪力 值V引起的基底弯矩M=（4-2.5）×V=1.5×V， 所以首层层底标高为0时的弯矩值大于首层层底标 高为-2.5m时的弯矩值。
第二节 楼层底标高的正确输入
•
对于08版软件，一定要充分重视楼层底标高
在结构设计中的作用，因为一旦层底标高不对，
后面的计算结果也不可能正确。现对此参数产生
的常见问题分别介绍如下：
一、楼层底标高对上部结构计算的影响
1、楼层底标高错误引起结构构件关系混乱
• 工程实例一 • 某剪力墙结构，共23层，结构平面布局基本对称，
结构三维轴侧图，第7和第8标准层平面图如图1、 图2和图3所示：
图1 结构三维轴侧图
图2 第7标准层结构平面图
图3 第8标准层结构平面图
• 在采用SATWE软件计算后，其位移比计算结果如 下：
图4 空间变形图原始构形
图5 “楼层组装”对话框
图6 修改后的楼层底标高对话框
楼层底标高修改正确后的计算结果如下：
pkpm(v3.1)计算书
12212计算书项目编号: No.1项目名称: XXX项目计算人: XXX设计师专业负责人: XXX总工校核人: XXX设计师日期: 2015-XX-XX中国建筑科学研究院目 录一. 设计依据 ................................................................................................................................................................................................................................. 3 二. 计算软件信息 ......................................................................................................................................................................................................................... 3 三. 结构模型概况 ......................................................................................................................................................................................................................... 3 1. 系统总信息 ....................................................................................................................................................................................................................... 3 2. 楼层信息 ........................................................................................................................................................................................................................... 6 3. 层塔属性 ........................................................................................................................................................................................................................... 7 四. 工况和组合 .. (7)1. 工况设定 ........................................................................................................................................................................................................................... 7 2. 构件内力基本组合系数 ................................................................................................................................................................................................... 7 五. 质量信息 (7)1. 结构质量分布 ................................................................................................................................................................................................................... 7 六. 荷载信息 (8)1. 风荷载信息 ....................................................................................................................................................................................................................... 8 七. 立面规则性 (10)1. 楼层侧向剪切刚度及刚度比 ......................................................................................................................................................................................... 10 2. [楼层剪力/层间位移]刚度 .............................................................................................................................................................................................. 10 3. 楼层薄弱层调整系数 ..................................................................................................................................................................................................... 11 八. 抗震分析及调整 . (11)1. 结构周期及振型方向 ..................................................................................................................................................................................................... 11 2. 各地震方向参与振型的有效质量系数 ......................................................................................................................................................................... 12 3. 地震作用下结构剪重比及其调整 ................................................................................................................................................................................. 12 九. 结构体系指标及二道防线调整 . (14)1. 竖向构件倾覆力矩及百分比(抗规方式) ....................................................................................................................................................................... 14 2. 竖向构件地震剪力及百分比 ......................................................................................................................................................................................... 15 3. 单塔多塔通用的框架0.2V0(0.25V0)调整系数 ............................................................................................................................................................. 16 十. 变形验算 . (16)1. 结构位移指标统计(同时适用于普通结构和复杂空间结构) ....................................................................................................................................... 16 2. 大震下弹塑性层间位移角 ............................................................................................................................................................................................. 20 十一. 舒适度验算 .. (21)1. 结构顶点风振加速度 ..................................................................................................................................................................................................... 21 十二. 抗倾覆和稳定验算 .. (21)1. 抗倾覆验算 ..................................................................................................................................................................................................................... 21 2. 整体稳定刚重比验算 ..................................................................................................................................................................................................... 21 十三. 超筋超限信息 . (21)1. 超筋超限信息汇总 ......................................................................................................................................................................................................... 21 十四. 结构分析及设计结果简图 .. (21)1. 结构平面简图 .................................................................................................................................................................................2. 荷载简图 .........................................................................................................................................................................................3. 配筋简图 .........................................................................................................................................................................................4. 边缘构件简图 .................................................................................................................................................................................5. 柱、墙轴压比简图.........................................................................................................................................................................一. 设计依据本工程按照如下规范、规程进行设计:1. 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)2. 《钢结构设计规范》(GB50017-2003)3. 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)4. 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)5. 《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005)6. 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)7. 《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)8. 《钢管混凝土结构技术规范》(GB50936-2014)9. 《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS 28-2012)10. 《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)11. 《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)12. 《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)二. 计算软件信息本工程计算软件为PMSAP V3.1版。
PKPM在短肢剪力墙+异形柱结构别墅中的应用
PKPM在短肢剪力墙+异形柱结构别墅中的应用发表时间：2019-08-05T09:29:40.563Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：柏乃军[导读] 摘要：目前对于多层别墅建筑，采用带有少量短肢剪力墙的异形柱框架结构，既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理，避免卧室阳角，提高视觉感和居住品质且能节约造价。
江苏省建筑工程集团有限公司建筑设计研究院摘要：目前对于多层别墅建筑，采用带有少量短肢剪力墙的异形柱框架结构，既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理，避免卧室阳角，提高视觉感和居住品质且能节约造价。
本文作者仅根据自身设计的一个别墅小区的实际经历，浅谈下PKPM在这种结构中的应用及注意事项。
关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；PKPM应用1、引言目前，随着人民生活越来越富足，对居住也提出更高要求，别墅产品也随之应运而生。
一般别墅产品为多层住宅，采用砌体结构，由于开动率等原因造型受限；采用框架结构，卧室有柱角；采用剪力墙结构，造价大幅增加；异形框架柱结构能满足建筑功能品质，但计算指标难通过。
唯有采用短肢剪力墙和异形柱结合，既能满足建筑功能品质，又能节省造价。
短肢剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构，它比框架结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别也比框剪结构小，传给基础的荷载更均匀、合理。
它的结构布置方式灵活，墙肢可长可短，一般均采用空间有限元分析软件SATWE计算。
本文根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016 年版）（以下简称《抗规》）和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高规》）中的相关规定，对在PKPM中如何实现短肢剪力墙的输入及其计算结果进行分析。
2、短肢剪力墙的布置根据《高规》7.1.1条要求短肢剪力墙布置应遵循以下原则：（1）将一般剪力墙布置在建筑四角处，短肢剪力墙应双向均匀对称布置，尽量避免单向有墙的布置形式。
异形柱框架
异形柱结构学习随着人们对住宅，特别是别墅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构有露梁露柱的缺点、砖混结构抗震性能比较差。
于是近年来异形柱结构发展迅速。
以下内容为异形柱结构型式的受力特点、计算分析及构造要求及与矩形柱结构比较等。
一、异形柱结构的特点：1、异形柱柱肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异；2、对于长柱（H/h>4）可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。
而对短柱（H/h<4），剪切变形占有相当比例，构件变形能力下降。
异形柱通常在短柱范围，且属薄壁构件，弯曲变形性能有限，延性较差；3、异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；4、异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。
由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。
二、异形柱与矩形柱定义及布置：1、异形柱定义：截面几何形状为L型、T型、十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。
（1）异形柱截面的肢厚不应小于200，肢高不应小于500。
（2）按照异形柱定义，对肢厚200的异形柱肢高不能超过800。
实际对住宅而言，因异形柱剪跨比限制，不管肢厚多少肢高都不能超过800，一般不等肢异形柱肢高比一般不超过1.6。
（3）对Z型的异形柱，可输入两个L型异形柱，PKPM建模时两个异形柱用刚性梁连接处理。
（4）对一字形异形柱，设计时尽量改为300宽的矩形柱，当建筑要求不能改动时，可布短肢墙，当墙厚为200时，可布200x1050的短肢墙。
注意异形柱框架结构不能出现较多的短肢墙，计算按照异形柱框架结构计算，短肢墙编号按照DZQ等墙体编号，不能编号为KZ;当短肢墙较多时应按照异形柱框剪结构计算，应布置适当的长肢墙。
(完整版)异形柱结构设计要点
异形柱结构设计要点3.1.2 异形柱结构适用的房屋最大高度应符合表 3.1.2的要求。
表3.1.2 异形柱结构适用的房屋最大高度（m）结构体系非抗震设计抗震设计6度7度8度0.05g 0.10g 0.15g 0.20g框架结构24 24 21 18 12框架－剪力墙结构45 45 40 35 28注：1 房屋高度指室外地面至主要屋面板的高度（不包括局部突出屋顶部分）；2 框架－剪力墙结构在基本振型地震作用下，当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％时，其适应的房屋最大高度可比框架结构适当增加；3 平面和竖向均不规则的异形柱结构或Ⅳ类场地上的异形柱结构，适应的房屋最大高度应适当降低；4 底部抽柱带转换层的异形柱结构，适应的房屋最大高度应符合本规程附录A的规定；5 房屋高度超过表内规定的数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施。
3.1.4 异形柱结构体系应通过技术、经济和使用条件的综合分析比较确定，除应符合国家现行标准对一般钢筋混凝土结构的有关要求外，还应符合下列规定：1 异形柱结构中不应采用部分由砌体墙承重的混合结构形式；2 抗震设计时，异形柱结构不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式，也不应采用单跨框架结构；3 异形柱结构的楼梯间、电梯井应根据建筑布置及结构抗侧向作用的需要，合理地布置剪力墙或一般框架柱；4 异形柱结构的柱、梁、剪力墙均应采用现浇结构。
3.1.5 异形柱结构的填充墙与隔墙应符合下列要求：1 填充墙与隔墙应优先采用轻质墙体材料，根据不同条件选用非承重砌体或墙板；2 墙体厚度应与异形柱柱肢厚度协调一致，墙身应满足保温、隔热、节能、隔声、防水和防火等要求；3 填充墙和隔墙的布置、材料强度和连接构造应符合国家现行标准的有关规定。
3.2.1 异形柱结构宜采用规则的结构设计方案。
抗震设计的异形柱结构应符合抗震概念设计的要求，不应采用特别不规则的结构设计方案。
3.2.3 异形柱结构的平面布置应符合下列要求：1 异形柱结构的一个独立单元内，结构的平面形状宜简单、规则、对称，减少偏心，刚度和承载力分布宜均匀；2 异形柱结构的框架纵、横柱网轴线宜分别对齐拉通；异形柱截面肢厚中心线宜与框架梁及剪力墙中心线对齐；3.2.4 异形柱结构的竖向布置应符合下列要求：1 建筑的立面和竖向剖面宜规则、均匀，避免过大的外挑和内收；2 结构的侧向刚度沿竖向宜均匀变化，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力沿竖向的突变，竖向结构构件的截面尺寸和材料强度不宜在同一楼层变化；3 异形柱框架-剪力墙结构体系的剪力墙应上下对齐连续贯通房屋全高。
pkpm介绍
结构基本周期：
采用高规中的经验公式或者直接采用软件的缺省 值，待计算完成后输入计算书中的结构基本周期。
体型系数：
现代多、高层结构立面变化较大，不同的区段内 的体型系数可能不一样. (程序限定最多为三段)
结构规则性：
抗震设防烈度：
抗震规范改变了抗震设防烈度与设计基本地震加速度 值的对应关系，增加了7度（0.15g）和8度(0.30g)两 种情况（见新抗震规范表3.2.2），因而程序在原有 6,7,8,9度的基础上,又增加了7度（0.15g）和8度 (0.30g)两个选项。
设计地震分组：
模拟施工荷载的两种算法
一种叫做施工模拟1，它就是上面说的考虑分层加载、逐 层找平因素影响的算法； 另一种叫做施工模拟2，它的含义是：将竖向杆件的刚度放 大10倍后再做施工模拟1，其计算仅对基础起作用。 对框筒结构采用算法2时，计算出的传给基础的力较为均 匀合理，可以避免墙轴力远大于柱轴力的不合理情形。由于竖 向构件的刚度放大，将使得水平梁的两端竖向位移差减小，从 而其剪力减小，这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的重 分配，使荷载分配更接近于手算结果。
振型组合数：
规范： 高规5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭 耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多 塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数 应使振型参与质量不小于总质量的90%。 振型数的多少与结构层数及结构形式有关，当结构 层数较多或结构层刚度突变较大时，振型数也应取得多 些，如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。 注意： 程序中可参看文件WZQ.OUT中的有效质量系数值来 判断振型数取的是否够。
PKPM结构设计软件
SATWE介绍
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2。异形柱结构的分析模型
F 异形柱应考虑特有的“剪切不均匀系数”：异形柱的剪切不均 匀系数采用分块积分法计算。 F 异形柱的局部坐标：截面形心主轴，如下图所示。
应选择“梁柱重叠作为刚 F 与异形柱相连的框架梁，一般 与异形柱相连的框架梁，一般应 域”这个设计参数。此时梁长度变化，如下图所示：
L1 L2
异形柱 应按墙 输入 应按墙输入
墙
3。异形柱的配筋及设计
F 异形柱配筋，应按考虑双偏压（拉）。如下图所示：
分布筋Asf 固定钢筋Asz 拉结筋
竖向肢箍筋 水平肢箍筋
9层异形柱结构
梁柱重叠考虑为刚域
计算的周期
计算位移
梁弯矩图也可以表达
当梁柱重叠不考虑为刚域时——计算周期
当梁柱重叠不考虑为刚域时——计算位移
出 梁弯矩也可以表示 弯矩也可以表示出
异形柱的配筋——不论配筋方式选择如何，均按双偏压计算
异形柱结构的设计
邵 弘
1。异形柱结构的基本要求 2。异形柱结构的分析F 目前正在编制全国性的“混凝土异形柱结构技术规程”。 F 可执行的地区标准有：天津、上海、陕西、江苏、广东等。 F 异形柱结构设计除应符合所在地规程外，还应符合国家颁布 的其它规范、规程，如：抗震规范、混凝土规范、荷载规范 、高层规程、异形柱规程（修订稿），等等。 在考虑偶然偏心影响 F 异形柱规程（修订稿）的特殊点之一： 异形柱规程（修订稿）的特殊点之一：在考虑偶然偏心影响 的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不 应大于楼层平均值的1.35倍。 F 其它的对异形柱结构的基本要求，应参照相应的规范、规程 。
当异形柱柱肢较长时，由于梁长度的变化造成结构刚度 变化较大。所以，对异形柱结构需要考虑这个影响。
异形柱截面的变异 F 有时异形柱截面会产生变异，此时，最好简化成矩形柱输入 ，按异形柱输入刚度偏小、配筋也有问题，如下图所示：
简化
变异后的异形柱截面将损失刚度，要简化 。
异形柱与墙相连不应按边框柱输入