《PKPM軟件在應(yīng)用中的問題解析》講義(十二)

　　第十二章 斜屋面結(jié)構(gòu)的計算

　　(一)斜屋面的建模

　?、磐ㄟ^設(shè)置“梁兩端標(biāo)高”或者“改上節(jié)點高”等方式形成屋面斜板。

　?、圃赑MCAD建模時，屋面斜梁不能直接落在下層柱的柱項，斜梁下應(yīng)輸入100mm高的短柱(如圖1所示，圖略)。短柱通常只傳遞荷載和內(nèi)力，而沒有設(shè)計意義。

　?、钱?dāng)采用TAT和SATWE軟件計算時，頂部傾斜的剪力墻程序不能計算，PMSAP可以計算，但要在“復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間建模”沖將其定義為彈性板6。

　　(二)軟件對屋面斜板的處理

　?、臫AT和SATWE軟件只能計算斜粱，對斜屋面的剛度不予考慮。

　?、芇MSAP軟件可以計算屋面斜板的剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響。

　　(三)斜屋面結(jié)構(gòu)的計算

　?、藕喕Ｐ?：忽略斜屋面剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響，將屋面斜板的荷載導(dǎo)到斜梁上，用TAT或SATWE軟件計算。

　?、坪喕Ｐ?：將斜屋面剛度用斜撐代替，屋面斜板的荷載導(dǎo)到斜梁上，用TAT或SATWE軟件計算。斜撐的主要目的是為了模擬斜屋面的傳力，其本身的內(nèi)力計算沒有意義，但在計算屋面荷載時，應(yīng)適當(dāng)考慮斜撐自重。

　?、钦鎸嵞Ｐ停嚎紤]斜屋面剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響，用PMSAP軟件計算。

　　(四)工程實例

　?、殴こ谈艣r：某工程為框架結(jié)構(gòu)的仿古建筑，共4層，第二層的兩端和第四層的中間部分布置了較多的斜屋面，該結(jié)構(gòu)斜屋面組成比較復(fù)雜(如圖 1所示，圖略)，板厚為 180mm，地震設(shè)防烈度為8度，地震基本加速度為0.2g，周期折減系數(shù)0.7，考慮偶然偏心的影響，并用總剛模型計算。該結(jié)構(gòu)的三維軸測圖、首層平面圖和第四層斜梁線框圖如圖1所示(圖略)。

　?、菩蔽菝娼Y(jié)構(gòu)的計算

　　為了能夠有效地體現(xiàn)屋面斜板對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，現(xiàn)分別采用三種計算模型對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，第一種模型為考慮斜屋面，按真實模型進(jìn)行計算;第二種模型為忽略斜屋面，將斜屋面引起的荷載傳遞給斜梁，按簡化模型1計算;第三種模型為將斜屋面用斜撐代替，斜屋面引起的荷載傳遞給斜梁，按簡化模型2計算。這三種計算模型中結(jié)構(gòu)周期和位移的計算如表1所示，某根構(gòu)件的內(nèi)力計算如表2、表3和表4所示。

　　表1　三種計算模型中結(jié)構(gòu)周期和位移的計算

　　周期/真實模型/簡化模型1/簡化模型2/

　　T1/0.997(Y)/1.119(Y)/1.027(Y)/

　　T2/0.964(X)/1.018(X)/0.981(X)/

　　T3/0.801(T)/0.891(T)/0.826(T)/

　　最大層間位移角(X向)/1/363/1/338/1/354/

　　最大層間位移角(Y向)/1/366/1/298/1/326/

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　　表2　三種模型中梁1的彎矩計算

　?、俸爿d下真實模型的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：110(左端)/-77.3(跨中)/86.2(右端)

　　②恒載下簡化模型1的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：106.5(左端)/-77.8(跨中)/89.8(右端)

　?、酆爿d下簡化模型2的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：107.1(左端)/-77.9(跨中)/89.2(右端)

　　④X向地震下真實模型的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-204(左端)/-42.7(跨中)/199.5(右端)

　?、軽向地震下簡化模型1的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-178.9(左端)/-36.6(跨中)/174.5(右端)

　　⑥X向地震下簡化模型2的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-202(左端)/-42.2(跨中)/197.8(右端)

　?、哒鎸嵞Ｐ偷膹澗卦O(shè)計值：-399.5(左端)/193.9(跨中)/-366(右端)

　?、嗪喕Ｐ?的彎矩設(shè)計值：-403.6(左端)/193.2(跨中)/-376(右端)

　?、岷喕Ｐ?的彎矩設(shè)計值：-394(左端)/185(跨中)/-367(右端)

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　　表3　三種模型中梁2的彎矩計算

　?、俸爿d下真實模型的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：57.5(左端)/-43.4(跨中)/7.2(右端)

　　②恒載下簡化模型1的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：126.9(左端)/-62(跨中)/109.7(右端)

　?、酆爿d下簡化模型2的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：127.1(左端)/-62.0(跨中)/109.5(右端)

　?、躕向地震下真實模型的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-5.2(左端)/-0.5(跨中)/8.0(右端)

　?、軽向地震下簡化模型1的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-7.6(左端)/-3.0(跨中)/-1.7(右端)

　　⑥X向地震下簡化模型2的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-6.0(左端)/-2.1(跨中)/1.7(右端)

　?、哒鎸嵞Ｐ偷膹澗卦O(shè)計值：-98(左端)/69.6(跨中)/-95(右端)

　　⑧簡化模型1的彎矩設(shè)計值：-155.9(左端)/111.5(跨中)/-135.5(右端)

　?、岷喕Ｐ?的彎矩設(shè)計值：-156(左端)/115(跨中)/-135(右端)

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　　表4　三種模型中柱1的彎矩(My)計算

　?、俸爿d下真實模型的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-9.7(上端)/3.5(下端)

　?、诤爿d下簡化模型1的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-10.9(上端)/4.7(下端)

　?、酆爿d下簡化模型2的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-11.0(上端)/4.7(下端)

　　④X向地震下真實模型的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-296.8(上端)/334.4(下端)

　?、軽向地震下簡化模型1的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-258.7(上端)/291.5(下端)

　　⑥X向地震下簡化模型2的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：-292.8(上端)/330.1(下端)

　?、哒鎸嵞Ｐ偷膹澗卦O(shè)計值：456.7(上端)/528.7(下端)

　?、嗪喕Ｐ?的彎矩設(shè)計值：467.7(上端)/541.6(下端)

　?、岷喕Ｐ?的彎矩設(shè)計值：423.2(上端)/528.4(下端)

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　　梁1是一根首層的邊框架梁;梁2是四層與柱1相連的斜梁;柱1是一根框架邊柱，梁1一端與之相連。

　　⑶結(jié)果分析

　?、購谋?可以看出，屋面斜板對結(jié)構(gòu)的周期和位移均有一定影響。采用簡化模型1計算，由于忽略了斜屋面的面內(nèi)剛度和面外剛度，計算結(jié)果偏柔;采用簡化模型2計算，由于斜撐起到了一定的樓板剛度的作用，因此其計算結(jié)果介于簡化模型1和真實模型之間;

　　②表2和表4主要反映的是屋面斜板對其他樓層的水平和豎向構(gòu)件內(nèi)力的影響。從中可以看出，在豎向荷載作用下(如恒載)，三種計算模型算出的構(gòu)件內(nèi)力相差很小，幾乎可以認(rèn)為相等;在水平荷載作用下(如地震力)，簡化模型1與真實模型和簡化模型2計算出的構(gòu)件內(nèi)力有一定差別，但差別也不是很大。真實模型和簡化模型2計算出的構(gòu)件內(nèi)力則相差很小;

　　③表3主要反映的是屋面斜板對屋面斜梁內(nèi)力的影響。從中可以看出，由于屋面斜板定義了彈性板6，從而使采用簡化模型計算的梁內(nèi)力值明顯大于采用真實模型計算的梁內(nèi)力值。