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次梁在PKPM中不同建模方式的对比分析
作者:闫旭梅 来源:中国论文下载中心 点击量: 发布时间:2013-7-29 11:23:04

  摘要:详细分析了应用PKPM进行结构设计时,次梁按主梁输和按次梁输两种建模方式的导荷方式、结构计算模式的不同之处,以及两种建模方式对结构周期、构件内力、配筋等所造成的不同影响;分别按两种建模方式,建立实例模型,对比两种模型的各项结果,验证所分析的正确性;为结构设计人员应用PKPM时提供了一个正确的建模方式。

  0 引言

  设计人员进行框架结构设计时,一般使用PKPMCAD软件来进行结构计算。进行建模时,次梁有两种建模方式输入,也就是按主梁输入和按次梁输入。如果在PMCAD主菜单1中,次梁和其它主梁一起建模时,称为“按主梁输入次梁”;如果在PMCAD主菜单1中按“次梁布置”建模时,称为“按次梁输入次梁”。这两种不同的建模方式,在程序处理上有很多不同,比如导荷方式不同、结构计算模型不同等等,同时不同的建模方式,会对结构周期、构件内力计算、构件配筋等都带来不同的影响。本文详细分析这两种不同方式进行次梁建模时所带来的不同。

  1 两种方式的模型对比分析

  1.1 导荷方式对比分析 当次梁按主梁输入时,这时的次梁就相当于主梁,它和主梁一起参与结构的整体计算。楼板荷载直接传递到同边的主次梁上,不管是否次梁,程序把都整层梁按交叉梁系分析,至于次梁与主梁的传力关系就由程序自动确定。当次梁按次梁输入时,这时的楼板荷载传递就有明显的先后顺序,楼板荷载先传递到次梁上,然后从次梁传递荷载到主梁。如果次梁有相互交叉,则程序先对次梁做交叉梁系分析,程序确定各次梁间的力的传递关系,再传递力到主梁上。

  显然这两种建模方式所带来的导荷方式的关键不同之处,是导荷的顺序不同。第一种是:楼板荷载→主梁、次梁;第二种是:楼板荷载→次梁→主梁。但两种导荷方式的结构总荷载没有变化,所以柱的轴压比基本相同。但是正因为主、次梁的荷载传递顺序的不同,必然会导致主梁构件内力的不同。

  1.2 结构计算模式对比分析 当次梁按主梁输入时,次梁与主梁为刚性连接,次梁不仅仅传递竖向力,还传递弯矩。当用SATWE进行结构空间整体计算时,各层平面的交叉梁系内力计算分析由次梁和主梁一起完成。正因为次梁与主梁的刚性连接,使主梁受到影响,特别是端跨处的次梁和主梁之间这种刚性连接对主梁的影响更大。当程序出错时,我们可以对这种连接方式进行人工干预,把刚性连接指定为铰接连接。当次梁按次梁输入时,程序是按二维连续梁的模型进行计算。计算时,次梁将以铰接形式支承于主梁上,即次梁的两端部为铰支。支座主梁无竖向位移。其节点只传递竖向力,次梁与主梁无弯矩和扭矩传递。

  2 两种方式的计算结果对比分析

  2.1 结构周期比对比分析 根据w=√k/m,T=2π/w可发现,若结构的总体质量保持不变,当结构的整体刚度增大就会导致结构的自振频率增大,从而导致结构的自振周期减小。而当次梁按主梁输入时,由于次梁与主梁是刚性连接,参与结构的整体计算,对结构刚度有一定贡献,必然会使得结构的自振周期减小;同样,次梁按次梁输入时,次梁不参与结构整体计算,次梁有单独的计算模块,所以这时的结构自振周期比按主梁输入时的小一些。

  2.2 结构构件内力对比分析 按主梁输入时,次梁与主梁一起参加结构受力分析与计算,次梁与主梁刚接,导致次梁会传给主梁扭矩。这样,由于支座主梁的位移与转角,次梁内力相对均匀一些。而按次梁输入时,按二维连续模型计算,支座主梁无竖向位移,次梁铰接与支座主梁,端跨次梁负弯矩一定为0.0,次梁与主梁无扭矩传递,跨中支座两边次梁负弯矩相等,将会导致端跨与中跨内力相差较大。

  至于对主梁的内力影响,按次梁输时,次梁导荷传给两边主梁的荷载值相等;而按主梁输时,由于次梁参与结构整体计算,中间支座主梁较端主梁将承担更多的内力。但由于主梁是关键的受力构件,总的来说,两种输入方式的支座主梁内力相差不会太大,两种建模方式关键的差别只是在局部内力分布上,但这差别也不是很大,总荷载值相等。

  2.3 配筋对比分析 由于两种输入方式无论在内力标准值上,还是在内力组合上都有差别,因此在计算结构配筋上必然会有差别。在施工图设计时,对于按主梁输的次梁,程序会根据支座判断规则重新进行主次梁判断,所以当程序出错时,我们可以对主次梁的支座连接方式进行人工干预,把刚性连接指定为铰接连接,让程序判断其为次梁。按次梁输时,如果不进行人工干预,则程序会按次梁处理。无论是按次梁输入,还是按主梁输入,两种建模方式的施工图虽然在结构

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