PKPM做钢结构的经验集萃

PKPM做钢结构的经验集萃

RSS 打印 复制链接 大 中 小 发布时间：2010-06-23 15:57:53

74、什么叫刚心？答：刚心是指在结构的某一楼层该点施加侧向荷载时，整个楼层只产生平动而无扭转的坐标位置，该概念类似于构件截面的剪切中心概念。SATWE计算各层刚心，是采用把楼层放到地面上加单位力计算得到的，刚心坐标的计算与层刚度的三种计算选择无关。质量中心和重力的重心在重力场中是重合也就是说是一样的。刚心就是指结构抗侧力构件的中心，也就是各构件的刚度乘以距离除以总的刚度。质心和刚心离的越近越好，最好是重合，否则会产生比较大的扭转变形。拿小的来说：一般的开口截面（比如说C型钢），两心就离的比较远，所以在重力的作用下就会产生扭转，加荷以后就更容易扭转失稳，导致材料性能不能充分发挥。拿大的来说：建筑物的平面形状两心不重合，在地震或风荷载作用下就会产生扭转，导致边缘构件破坏，结构不好处理。

75、水平荷载对结构产生的作用？答：一个结构在水平荷载的作用下，结构一定要发生剪切变形和弯曲变形。剪切变形是由剪力引起的，剪力就是水平荷载的直接累积，就是说剪力是上部小下部大，所以剪力墙结构的加强部位是在底部，加强水平筋提高其抗剪能力，防止剪力破坏。这就是说水平荷载的一条传递途径是直接通过剪力传递。而弯曲变形则是由于水平荷载引起的倾覆弯矩所引起，倾覆弯矩会造成结构一侧受拉，一侧受压，这就是说水平荷载通过结构整体弯曲变形使得水平荷载变成了竖向力。所以无论是竖向荷载还是水平荷载，最后都要以剪力和轴力的形式传递到结构底部，这就是为什么结构加强部位在底部的原因了。 76、请问抗震墙,剪力墙,承重墙,自承重墙这四个概念有什么区别?答：抗震墙就是剪力墙。自承重墙：以承受自重为主的墙体，自重部分占总荷载的75%以上的为自承重墙,起到分隔,防火分区,保温等作用,设计时不考虑其对上部荷载的承重。承重墙：除了以上作用外,设计时考虑其对上部荷载的承重. 按受力情况分类根据墙体的受力情况不同可分为承重墙和非承重墙。凡直接承受楼板、屋顶等传来荷载的墙称为承重墙；不承受这些外来荷载的墙称为非承重墙。在非承重墙中，不承受外来荷载，仅承受自身重量并将其传至基础的墙称为自承重墙；仅起分隔空间作用，自身重量由楼板或梁来承担的墙称为隔墙；在框架结构中，填充在柱子之间的墙称为填充墙，内填充墙是隔墙的一种；悬挂在建筑物外部的轻质墙称为幕墙，有金属幕、玻璃幕等。幕墙和外填充墙，虽不能承受楼板和层顶的荷载，但承受着风荷载并把风荷载传给骨架结构。

77、什么是负刚度？答：一根压杆，由于作用有轴力，它实际上的抗侧刚度有所减小，它刚度的减小，是由于轴力产生的，所以可以认为轴力产生了负刚度。一个简单的门式刚架，比如说中间加有摇摆柱，摇摆柱就是负刚度。本来刚架本身有一定的刚度，不加摇摆柱时，结构刚度很好，钢柱稳定计算也可以算过去。但是加上摇摆柱，原来能算过去的钢柱稳定现在反而不够了。摇摆柱不仅不能给结构提供刚度，还需要结构给它提供刚度。这时我们说摇摆柱就是负刚度。

78、在设计中强剪弱弯是怎么体现的？答：“强剪弱弯”是抗震设计中对结构延性的基本要求之一，钢筋混凝土受弯构件有两种破坏可能：弯曲破坏和剪切破坏。发生弯曲破坏时，钢

筋屈服后形成塑性铰，从而具有塑性变形能力，构件表现出很好的延性。而发生剪切破坏时，其破坏形态是脆性的或延性很小，不能满足延性的设计要求。因此，抗震设计时要求构件的抗剪能力大于抗弯能力，即强剪弱弯。在设计方面主要体现在《混凝土规范》11.3.2、11.3.7、11.4.4、11.4.15(在《抗规》和《高规》里也有同样的规定)。截面太小首先配筋不便，并且如果梁高太小会造成钢筋分布太近，不能充分发挥作用；其次很容易造成梁的刚度不够。对于梁的剪切破坏主要有三种：1、斜压破坏，主要发生在腹部很薄的T型、工字形截面梁内，对于有腹筋梁，当腹筋配置过多腹筋超筋也产生这种破坏，这种梁的跨高比很小；2、斜拉破坏，这种梁跨高比很大，少筋破坏；3、剪切破坏即跨高比居中的情况。

79、为什么扭转比平动震害大答：平动产生的应力基本是均匀的，而扭转产生的应力不是均匀分布的，角部应力集中。况且实际使用中荷载（质量）分布不均匀，会加重扭转的80、最大位移和最大层间位移的区别?答：最大位移和最大层间位移都是相对的概念，一般建筑的最大位移发生在顶端，故最大位移一般指建筑物顶端相对于建筑物底部的侧移，最大层间位移是指相邻两层之间的最大相对侧移；限制最大层间位移可能是为了防止出现局部较大的薄弱层，以防建筑物刚度沿高度方向有较大的突变；限制最大位移则主要处于安全和正常使用等方面的考虑。请高手补充

80、刚度是什么意思？答：刚度是指：单位变形条件下，结构或构件在变形方向所施加的力的大小。在结构静力或动力分析时需要用到。如用位移法分析结构内力时要用到刚度矩阵，计算地震作用或风振影响时需要用到结构的刚度参数。还有在设计动力机器基础时也需要用到结构刚度参数。 刚度是和材料特性及截面特性直接相关

81、阻尼比与结构所受到的地震作用有何关系?答：1）首先是关于阻尼比对结构自振周期的影响：阻尼比对振动系统的自振周期是有影响的，这可以从有阻尼单自由度系统的自振周期ωD的表达式中明显可见：ωD＝ω（1-ζ2）1/2，但由于实际结构系统的阻尼比ξ通常都小于0.1，所以有阻尼系统和无阻尼系统的自振周期ω近似相等，实际计算中通常按无阻尼系统的自振周期确定。至于wenjin提到“分别输入阻尼比为0.05，和0.5做弹塑性时程分析，结果是周期不变”，并非证实阻尼比对结构的自振周期毫无影响，实际上这是因为程序通常都是按照无阻尼系统来计算结构的自振周期（原因如上），所以不管你输入多大的阻尼比，计算得到的自振周期永远都是一样。2）阻尼对结构的影响主要反应在其对结构振动幅值（非振型）的消减方面。增大阻尼，可以大大降低结构的变形幅值；反之相反。 3）阻尼的概念是指振动系统在振动过程中所有耗散振动能量的机制。因此，实际结构系统的阻尼是十分复杂的，包括由于材料分子之间的摩擦引起的内阻尼机制、构件之间支承与连接部位的摩擦机制、振动时与周围介质（大气等）的相互作用引起的能量耗散机制、振动时基础与地基相互作用引起的能量耗散机制等。所有这些机制显然均与结构的质量分布和刚度分布无关，但与结构的材质有关系。

82、什么是地震动?答：地震动是指由震源释放出来的地震波引起的地面运动。这种地面运动可以用地面质点的加速度、速度或位移的时间函数表示。地震动的显著特点是其时程函数的不规则性。现阶段的研究强烈依赖强地观测。

83、厂房开推拉门，推拉门开小门能不能达到防火疏散要求？答：现行规范中强条规定，对厂房建筑疏散门不能用推拉门，即使是推拉门上开小门也不行的。所以要用推拉门，只能另

外设置平开门作为疏散用。

84、什么是风振系数？什么是阵风系数？答：风振系数主要反映的是风引起的结构振动影响的大小，是风荷载引起的动力反应。 阵风系数考虑的是直接承受风荷载作用的围护结构的风反应增大系数，只用于计算围护结构。

85、PKPM平面内计算长度要不要调整？答：就我所知：在STS平面分析程序中，平面内计算长度系数默认为(-1)，是这样的，(-1)表示由程序自动确定计算长度系数，如果手工修改为一个大于0的数，则程序就不再自动确定计算长度系数，而采用手工输入值作为计算长度系数。如果保持程序默认(-1)，则程序自动确定计算长度的方法是这样的：1、对于门式刚架，且选择门规验算时，平面内计算长度按门规侧移刚度方法程序自动确定；2、对于框架结构，选择钢结构规范验算，则按钢结构规范线刚度比方法程序自动确定；3、对于有吊车作用的排架结构，选择钢结构规范验算，对于排架柱，按钢结构规范阶形柱的计算长度确定方法程序自动确定，非排架柱按线刚度比方法确定。以下情况下需要考虑手工修改： 1、带夹层的门式刚架，对于夹层柱； 2、超过二阶以上的排架柱； 3、有侧移的框架，柱的上下梁都为铰接情况。

86、sts-satwe计算时,负弯矩调幅系数取多少?答：负弯矩调幅系数主要针对砼结构中的连续次梁，对主梁不允许调幅。在sts用satwei分析时，最好将次梁做成铰接，因此此系数对计算结果影响不大。

87、剪重比怎么控制？答：剪重比超限就是意味着计算的地震作用小于《抗规》5.2.5条的下限，宜适当加大结构的截面尺寸，提高其刚度，使地震作用不至于太小而不安全；当地震作用超出其上述限值太多时，应适当减小结构刚度，使结构设计比较经济合理。规定剪重比的下限，就是为了提高结构在水平地震作用的安全性，让结构能承担大于该薄弱楼层按刚度分配的剪力值，不至于过早的出现塑性铰。

88、STS计算砼柱钢梁结构，选用门规和钢规砼柱配筋，为何相差很大？答：用STS计算钢梁砼柱结构，选用门刚规范与钢结构规范，砼柱配筋相差很大，是柱的计算长度的差异引起的。

89、用STS设计混凝土柱加变截面钢梁的单层工业厂房？答：可以按STS中的排架结构设计。此时屋面如果是采用轻型钢结构材料，可以按门刚架工程进行变截面钢梁的设计；程序对于混凝土柱自动按混凝土规范计算。对于这种结构型式，关键是做好混凝土柱和钢梁的节点铰接设计，这个连接节点目前需由用户自行设计；有条件的话建议在钢梁下部设置一根单拉杆来释放钢梁对柱顶产生的较大水平力。假如还要进行混凝土柱的施工图绘制工作，在计算分析完以后，如果作用有吊车，需进行“PK->排架绘图“，如果没有吊车作用，只要选择”PK->框架绘图“就可绘制柱施工图了。

90、STS软件中的“吊车梁跨度”和“相邻吊车梁跨度”？答：即柱距，是吊车梁的跨度。 91、带支撑的钢结构框，SATWE算得的底层柱底内力？答：目前SATWE输出的底层柱底内力未包含与柱脚连接的支撑构件内力。在STS钢框架节点连接设计程序中可以自动完成支撑构件内力到柱脚节点内力的转换。如果必须要进行人工柱脚节点设计，建议另建一个计算模型并在最底层再增加一个很矮的标准层，形成一段短柱得到合并后的柱脚内力设计值。 92、目前STS门型柱间支撑计算？答：目前在“墙面设计”模块中还不能计算。可以在STS

二维计算程序中单独建模分析。

93、新版STS计算中“变截面柱腹板高厚比不满足允许值”的提示，允许值文本文件显示56.45？答：STS 从2004年4月版本开始根据规范改进了变截面柱腹板高厚比允许值计算方法。程序首先判断变截面柱是否满足门式刚架规程6.1.1条第6款中腹板高度变化率是否小于60mm/m的要求,如果不满足则按入W=0.8及该条第7款计算变截面拄腹板高厚比允许值,如果采用Q345钢则允许值变为56.45。

94、钢框架节点设计时程序不满足抗规8.2.8条,多次调整梁截面都不行？答：STS 对此已作了改进，可自动调整设计结果（如增加螺拴数量、增加连接板厚度、增加焊角尺寸、或者将单剪连接改双剪连接等措施），以尽可能满足该条要求。如果Mu>1.2Mp不能满足，需要修改梁截面（一般要求采用大翼缘截面尺寸），或者参考有关图集来加强梁端连接或者削弱梁截面解决，从规范条文理解分析，对于悬臂梁构件可不按此条要求处理。

95、无支撑钢框架和SATWE里的“p-△“效应？答：SATWE中的“p-△“效应是针对混凝土结构的，于钢结构设计规范中的二阶弹性分析有所不同，目前STS还不能做此类结构的二阶弹性分析。

96、问：SATWE软件计算钢结工程，在各层配筋的文本文件中，F3(m)和F3(s)分别代表何意？答：F3(m)表示梁跨中剪应力值。F3(s) 表示梁支座剪应力值。

97、 1：在设计一个钢框架―支撑结构，具体计算遇到两个问题：SATWE有否按《抗规》针对此类结构进行8.2.3―2条规定“框架部分按计算得的地震剪力乘以调整系数，达到不小于结构底部总剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的较小者”？还有就是人字形与V字形支撑有否放大调整？答：《抗规》8.2.3―2条程序暂没有调整，因大数此类结构都能达到这一要求；人字形与V字形支撑内力，包括十字交叉支撑和单斜杆支撑等都按《高钢规JGJ98--90》执行调整，偏心支撑的内力不放大。

98、问：在门式刚架计算中，按照门规的要求，需要在基本风压的基础上考虑综合调整系数，问程序有否自动考虑？又阵风系数在程序中是怎样考虑？ 答：根据用户使用菜单功能的不同，程序考虑的情况不一样。如在门式刚架交互输入中已在风荷载对话框中分别列出基本风压，调整系数值，用户只需确认即可；在工具箱如檩条等计算对话框中程序描述是“调整后的基本风压”，那么在这里就需要用户将综合调整系数1.05乘以基本风压值之后再填写进去。阵风系数在门规中附录A中规定不需要考虑阵风系数。

99、我们在STS中做一个排架结构，混凝土柱钢梁，当柱子的混凝土标号由C20变为030后，为何计算结果柱子的弯矩及配筋均有上升? 答：柱子混凝上标号C20变为C30，弹性模量由2．55 X 104N／mm2变为3．0 X 104N／mm2，柱刚度有所增加，地震剪力会有所不同，柱子与梁的线刚比也发生变化，分配到的内力也不同了，因此会改变，但数值变化不大。

100、多跨门式刚架结构中，中间柱的内力包络图基本相等，为何计算结果中中柱的基础底板厚度设计不同?答：sts中柱的基础底板厚度设计是对柱的所有工况下的内力进行计算取最不利的计算结果，对于多跨结构由于STS程序可以考虑，活荷载的不利布置，各工况下中间柱的内力会有一定的差异，导致各中间柱底板设计尺寸厚度等不同。

101、在钢结构支架计算中，我们发现使用；SATWE计算和TAT计算结果出入较大，工程结

果中．TAT钢梁整体稳定计算均为0，而SATWE的钢梁整本稳定计算为2，请问这是什么原因? 答：TAT与SATWE两种模型计算假定本身就是不一致的，在TAT中是按强制刚性楼板假定`，所以钢梁的稳定验算均为0，另外TAT中风荷载是取计算值，而SATWE中风荷载是取规范中上限，所以会有些偏大，导致结果的差异。

102、设计一有填充墙的钢框架，用SATWE计算，发现计算风载和不计算风载两者的计算结果相差非常大，很是迷惑，但本人觉得无填充墙的框架结构受风面积只有梁柱，风载很小，计算与不计算两者的差值很小才是，所以烦请解释一下原因？ 答：无填充墙的钢结构该项只用于计算风振系数时用到，挡风面还是考虑整个墙面完全挡风来考虑的；如果您的结构是一个开敞式结构，可以根据您的梁柱构件挡风系数修改体型系数，折算成全墙面挡风，或着手工交互修改作用风载。

103、我们设计钢结构或超高层建筑结构中，常遇到有效质量系数已经大于90％，但是剪重比不够的现象，这种情况该如何是好?答：这种情况往往是结构刚度、质量不匹配造成的。可按以下几方面检查处理：1]．需要增加结构刚度，或调整结构布置。2]．检查结构加载是否有问题，荷载太小也是楼层质量偏小，剪重比太小的原因之一。3]．只有在确认结构方案(结构布置、荷载作用)合理后，才可以启用程序内部的最小地震剪力放大系数这个功能。否则，应视为结构方案不合理，需要重新调整。

104、我在应用STS钢结构软件查询计算结果时发现短梁与柱连接节点中腹板与柱角焊缝厚度为负值，这是什么意思呢?答：焊缝高度出现负值，是当焊缝设计不够时，程序自动在焊缝尺寸计算值的前面加的一个负号，在绘施工图时此值有时会变成“*”，没有特殊含义，只是一种表达方式而已。用户应对该焊缝值自行计算调整。1）不计算竖向荷载；2）一次性加载；3）按模拟施工加荷方式计算竖向力1；4）按模拟施工加荷方式计算竖向力 2。我想请教各位高手：什么时候要考虑施工加荷方式计算竖向力？什么情况不计竖向荷载？1）不计算竖向荷载，即不计算竖向力：它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和对比等。 2）一次性加载计算：主要用于多层结构，而且多层结构最好采用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小，所以不要采用模拟施工方法计算。 3）模拟施工加载方法1：就是按一般的模拟施工方法加载，对高层结构，一般都采用这种方法计算。但是对于“框剪结构”，采用这种方法计算在导给基础的内力中剪力墙下的内力特别大，使得其下面的基础难于设计。于是就有了下一种竖向荷载加载法。4）模拟施工加载方法2：这是在“模拟施工方法1”的基础上将竖向构件（柱、墙）的刚度增大10倍的情况下再进行结构的内力计算，也就是再按模拟施工方法1加载的情况下进行计算。采用这种方法计算出的传给基础的力比较均匀合理，可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。由于竖向构件的刚度放大，使得水平梁的两端的竖向位移差减少，从而其剪力减少，这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的内力重分配，所以这种方法更接近手工计算。另外pkpm公司还在其技术说明中提到：\模拟施工加载2\是在原模拟施工加载计算原则的基础上，通过间接方式（将竖向构件的轴向刚度增大10倍），在一定程度上考虑了基础的不均匀沉降。这样，基础的受力更均匀。对于框剪结构而言，外围框架柱受力有所增大，剪力墙核心筒受力略有减小。 \模拟施工加载2\在理论上并不严密（本人解释：人为的扩大了竖向构件与水平构件的线刚度比），只能说是一种经验上的处理方法，但这重经验上的处理，会使地基有

不均匀沉降的结构的分析结构更合理，能更好地反映这类结构的实际受力状态。设计人员在软件应用中，可根据工程的实际情况，选择使用。所以，pkpm公司建议：在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”；在基础计算是，用“模拟施工方法2”的计算结果。这样得出的基础结果比较合理。

105、什么是单偏压?什么是双偏压?答：单偏压和双偏压的计算方法不一样，单偏压在计算配筋时，计算X方向配筋时不考虑Y向钢筋的作用，计算结果具有唯一性；而双偏压则恰恰相反，双偏压在计算X 方向的配筋时要考虑与Y向钢筋叠加，计算结果具有不唯一性。《高规》6.2.4条规定，“抗震设计时，框架角柱应按双向偏心受力构件进行正截面承载力设计 ”。一般建议用户使用单偏压计算，使用双偏压验算（目前的SAWTE及TAT软件均已增加此功能，操作简介见2003年《PKPM新天地》1期38页）。用户进行双偏压验算前，要先完成柱的施工图设计，否则有可能验算出错。如在特殊构件定义中指定了角柱，程序自动按照双偏压计算。另外，当考虑了“双向地震力作用”时，不应同时考虑[按双偏压计算]一般框架柱配筋。对于异形柱，这两种计算方法的区别在于：“单偏计算”是将主形心内力作用效应分解到各个柱肢上再进行单偏对称配筋计算，而“双偏计算”是将主形心内力作用效应按异形柱的全截面进行配筋，因此有角筋共用。一般情况下异形柱宜采用双偏压计算，这样异形柱的配筋计算会更准确

106、层间位移的计算应按照平面投影的两点间距离计算，还是按两点的x和y方向增量分别计算。答：按位移增量计算。

107、钢结构全截面焊接算刚接吗？答：刚接是肯定的，腹板与翼缘都焊接，腹板传递剪力和翼缘传递弯矩都能实现。只是节点形式应有所改进：一是不方便施工；二是容易引起焊缝应力集中,对结构安全产生影响。可以改成腹板螺栓连接，上下翼缘焊接形式；或是全改成螺栓连接形式。

108、什么是偏心支撑？什么是中心支撑？答：中心支撑即支撑轴线与梁柱交点相交，偏心支撑即支撑轴线与梁轴线交点同梁柱交点有一定的距离，两交点间的梁段即所谓耗能梁段。严格的说横向框架纵向支撑结构也是框架-支撑结构，但前者一般纵向为梁柱铰接，单向设置支撑，多用于单层或低层结构；而后者在狭义上一般是梁柱双向刚接，双向设置支撑，多用于多高层结构。关于钢结构框架-支撑体系：框架-支撑体系是有效的、经济的和常用的钢结构抗侧力结构体系，它的作用与钢筋混凝土结构中的框架-剪力墙结构体系基本类似，均属于共同工作结构体系。框架-支撑体系是由框架体系演变来的，即在框架体系中对部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带竖向支撑的支撑框架；支撑框架在水平荷载作用下，通过刚性楼板或弹性楼板的变形协调与刚接框架共同工作，形成一双重抗侧力结构体系，称之为框架-支撑体系。当沿内筒周边及电梯井道和楼梯间等长隔墙部位设置支撑框架，形成带支撑框架的内筒结构时，内筒与外框架则构成框架-内筒体系。支撑框架中的框架梁与框架柱仍为刚接相连，而支撑杆的两端常假定为与梁柱节点铰接相连，即支撑杆中不产生弯矩和剪力，只产生轴向力。因此，支撑框架既具有框架的受力特性和变形特征，又有铰接桁架的受力特性和变形特征，它有利于增加结构的侧向刚度。

109、什么是节点域？答：节点域一般是指框架节点域，钢框架柱的翼缘板、腹板的厚度均较薄，在框架节点域存在着不可忽视的剪切变形，对框架水平位移有10~20%影响。节点域

剪切变形对内力也有影响，一般在10%以内。如果框架有支撑时，节点域剪切变形将随支撑体系侧向刚度的增加而锐减。

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