結構工程師考試輔導:底框--抗震牆的設計

磚混--底框的結構形式,由於它的獨特優點,被廣泛採用,面多量廣。它在pkpm軟體計算中需分三步走。地震作用和上部砌體結構計算由pmcad選單8完成,底部框架--剪力牆結構計算由satwe或tat、pk軟體完成,下面是它在pkpm軟體中的實現過程。 
第1步 
用pmcad主選單1、2、3、建模,形成完整的幾何數據檔案和荷載數據檔案。當然根據新抗規的要求,此類結構需在底框布置一定數量的抗震牆。在布置構件時可以在相應的格線上,既布置梁也布置牆,這是由底框--抗震牆的特性決定的,同時也是pmcad建模中的一個特例,其他情況是不允許的,還必須分清是梁承重還是牆承重。 
第2步 
完成結構建模後,執行pmcad主選單8進行磚混結構的抗震驗算,同時完成以下兩項工作: 
1:按基底剪力法計算地震作用(含地震剪力和傾覆彎矩),並對上部磚房進行抗震驗算。 
2:豎嚮導荷計算,把上部磚房的恆、活荷載和自重按支撐幾何關係傳遞到底框部分,作為底框部分空間分析的外荷載。 
在pmcad的這步操作中,新版軟體增加了參數,其中比較重要的是“考慮牆梁作用上部荷載折減係數”參數,可按軟體的操作提示選用。 
在滿足了抗震驗算以及上、下剛度比(抗規7.1.8-3、4)等各項指標後,程式分別給出文本計算書以及底框荷載。 
第3步 
底部框架--抗震牆的計算。軟體把房屋底框頂部切開,將上部砌體的外荷載和結構自重,作用在底框頂部,不考慮上不砌體的剛度的貢獻,把底框部分作為獨立結構分析。此時有pk、tat、satwe三個軟體可供選擇計算,其中satwe、pk可適用於同時設定鋼筋混凝土和砌體抗震牆的底層框架--抗震牆結構,而tat僅適用於砌體抗震牆的底層框架--抗震牆結構。 
1:pk軟化計算: 
在pmcad選單4生成的各軸線平面“磚混底框”數據檔案,頂層在同一平面,不出現錯層、斜梁,上部荷載選擇傳給梁,不傳給牆。 
外荷載應注意撿查調整,並應把橫樑定義為底框梁。
2:satwe三維設計軟體計算 
在“總信息”欄中“結構材料信息”設計參數裡選擇“砌體結構” 
隨後是“砌體結構信息”欄中“底層框架層數”,可填寫一個正數,也可填一個負數。填正數則按“接pm主選單8的規範算法”(根據“抗規gb50011-2001“),這是首選方法。僅對底框部分進行空間分析,在生成satwe數據檔案時,程式將只生成底框部分的幾何數據檔案和荷載數據檔案。自動濾掉上部磚房部分信息。可在前處理”圖形檢查與修改“中”各層荷載簡圖“里檢查修改;在結構分析時,讀取的是第二次生成的數據檔案。 
若填一個負數,則按”有限元整體算法“,將上部磚房和底框做為一個整體,採用空間組合結構有限元方法進行分析,對於一些特殊的底框,如有抗震縫、多塔等,第一種方法程控編制暫未考慮這些特殊因素的影響,在這種情況下,可採用這種方法計算,但此方法有些內容已超出了現行規範的規定,做為一種輔助手段,計算結果僅供參考。 
3:tat三維設計軟體計算: 
僅”高層版“tat提供了底框部分的空間分析計算。首先在”接pmcad生成tat數據“對話框裡選中”作為底框磚混計算“選項,參數對話框中選中”框架結構“體系,通過數據檢查後,進入”特殊荷載查看和定義”項,並在結構頂層平面圖中選中 ”磚混底框l“即可校對確認。 
底框計算的一切後處理,均與普通框架結構一樣,如位移、內力、配筋、裂縫、施工圖等,其查閱方式、輸出列印方式等也與普通框架結構一樣。