關(guān)于10版PKPM軟件在10版抗震規(guī)范下適用性的思考

【關(guān)鍵詞】pkpm；GB50011-2010；砌體結(jié)構(gòu)；混凝土結(jié)構(gòu)

自《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010【1】頒布執(zhí)行以來，建筑各行業(yè)均積極配合以滿足國家對(duì)建筑抗震的各項(xiàng)新老要求。但是由于本次規(guī)范變化相對(duì)較大，新老規(guī)范并行時(shí)間短，所以各行業(yè)很難在新規(guī)范所要求的時(shí)間內(nèi)完全跟進(jìn)。

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)，在按照新規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不可避免的需要用到結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析及截面設(shè)計(jì)軟件，國內(nèi)大多設(shè)計(jì)院均采用中國建筑科學(xué)研究院編制的PKPM系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。由于該軟件對(duì)應(yīng)與GB50011-2010的升級(jí)軟件遲遲未出，也就導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力分析等的無法按照完全按照GB50011-2010要求進(jìn)行。

新規(guī)范的執(zhí)行應(yīng)該是為社會(huì)建設(shè)保駕護(hù)航，而不是讓土木建筑行業(yè)寸步難行，這一點(diǎn)是大家公認(rèn)的。對(duì)于設(shè)計(jì)行業(yè)，另辟奇徑按時(shí)保質(zhì)完成工程的施工圖設(shè)計(jì)成了當(dāng)務(wù)之急。在這種情況下，一個(gè)解決方法應(yīng)運(yùn)而生：老版PKPM軟件能否滿足新規(guī)范的相關(guān)要求呢？如果能夠在人為介入的情況下讓老版軟件滿足新規(guī)范，則問題迎刃而解。

1地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算部分

對(duì)特殊的建筑物，如需進(jìn)行時(shí)程分析、平面投影尺度很大的空間結(jié)構(gòu)、單建的地下結(jié)構(gòu)規(guī)范要求都有所變化。除面投影尺度很大的空間結(jié)構(gòu)外，其他類型的建筑并不多見，故本文不將此類建筑列在討論范圍內(nèi)。對(duì)于需要進(jìn)行多點(diǎn)輸入進(jìn)行空間計(jì)算的建筑，由于08版pkpm軟件并未有此方面的內(nèi)容，所以10版規(guī)范下08版pkpm軟件對(duì)此類工程無能為力。而在實(shí)際工作中，帶整體大地盤地庫的住宅小區(qū)屬于平面投影尺寸很大的空間結(jié)構(gòu)，建議在建筑方案階段就將大地庫劃分成若干個(gè)小部分，此辦法雖可避免無軟件可進(jìn)行受力分析的窘?jīng)r、減小伸縮縫間距、地下室設(shè)置鋼筋混凝土墻增加地庫整體剛度等好處外，同時(shí)帶來了地下結(jié)構(gòu)設(shè)縫導(dǎo)致防水難處理，接縫處設(shè)備管線處理困難的問題。

對(duì)各設(shè)防烈度均需要對(duì)罕遇地震作用時(shí)，調(diào)整周期應(yīng)增大0.05s。場(chǎng)地類別新增10類。新增的場(chǎng)地類別在08版pkpm軟件中沒有選項(xiàng)，但可以在satwe調(diào)整信息選項(xiàng)卡中直接調(diào)整場(chǎng)地的特征周期【2】。因規(guī)范5.2.3條已經(jīng)對(duì)水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng)的計(jì)算做了調(diào)整，而次調(diào)整又無法進(jìn)行精確的修改，僅能通過放大地震作用來近似模擬，所以此處不建議直接修改場(chǎng)地的特征周期以適應(yīng)規(guī)范的變化。若甲方同意，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)Ⅰ0類場(chǎng)地可按照Ⅰ類場(chǎng)地進(jìn)行計(jì)算，起計(jì)算結(jié)果偏于安全，但是會(huì)增加一定的工程造價(jià)。

建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比按規(guī)定不等于0.05時(shí)，地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)和形狀參數(shù)有所變化。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)阻尼比在計(jì)算多遇地震時(shí)均能滿足本條要求，

增大了6度時(shí)需要進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算的范圍。08版pkpm軟件能夠完成此任務(wù)。

調(diào)整了單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng)，同時(shí)雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng)相應(yīng)發(fā)生了變化。根據(jù)相應(yīng)條文說明的解釋，10版抗震規(guī)范增大了對(duì)于單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)耦連效應(yīng)，相應(yīng)的，雙向地震下的扭轉(zhuǎn)耦連效應(yīng)也相應(yīng)增加了。

增加了6度區(qū)的樓層最小地震剪力系數(shù)，更改了9度區(qū)基本周期大于5.0秒結(jié)構(gòu)的樓層最小地震剪力系數(shù)。本條在使用軟件進(jìn)行內(nèi)力分析及截面設(shè)計(jì)，需要注意10版抗震規(guī)范的相應(yīng)變化。

明確對(duì)跨度大于5.1.2條第5款的平板型網(wǎng)架屋蓋不適用于該條。

2多層和高層鋼筋混凝土房屋部分

2.1對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)的劃分做了調(diào)整和細(xì)化。確定抗震等級(jí)時(shí)應(yīng)按照新規(guī)范確定，同時(shí)確定08版規(guī)范的抗震等級(jí)，以確定后面計(jì)算時(shí)根據(jù)兩個(gè)抗震等級(jí)要求的相應(yīng)參數(shù)選擇最接近的抗震等級(jí)進(jìn)行內(nèi)力分析和截面計(jì)算。

2.2對(duì)剪力墻底部加強(qiáng)部位的高度起算位置、高度較低的建筑底部加強(qiáng)部位的確定做了調(diào)整，并將確定底部加強(qiáng)部位高度時(shí)按墻總高度的1/8調(diào)整為1/10。經(jīng)過對(duì)比分析，可知2010版抗震規(guī)范減小了底部加強(qiáng)區(qū)的范圍，更加明確了塑性鉸出現(xiàn)的范圍，此點(diǎn)在6.2.7條也有體現(xiàn)。

2.3明確地震作用計(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)入整體澆注的樓梯構(gòu)件的影響并對(duì)樓梯構(gòu)件進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算。08版pkpm中也有對(duì)樓梯建模進(jìn)行建筑整體分析計(jì)算的功能，可是計(jì)算結(jié)果與大多數(shù)結(jié)構(gòu)工程師判斷不符。10版抗震規(guī)范6.1.15條條文說明中有明確的解釋：當(dāng)采取措施，如梯板滑動(dòng)支撐于平臺(tái)板，樓梯構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)剛度等的影響較小時(shí)，是否參與整體抗震計(jì)算差別不大；對(duì)于樓梯間設(shè)置剛度足夠大的抗震墻的結(jié)構(gòu)，樓梯構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響較小，也可不參與整體抗震計(jì)算。

2.4對(duì)框架結(jié)構(gòu)中的框架柱端彎矩增大系數(shù)進(jìn)行上調(diào)。

2.5對(duì)框架結(jié)構(gòu)的底層的柱下端截面組合彎矩放大系數(shù)進(jìn)行上調(diào)。

2.6對(duì)框架結(jié)構(gòu)的柱剪力增大系數(shù)進(jìn)行了上調(diào)。

以上三條可根據(jù)按照10規(guī)范查得的抗震等級(jí)對(duì)照按照08規(guī)范抗震等級(jí)查得的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，按照10規(guī)范的參數(shù)選擇接近的08規(guī)范的抗震等級(jí)輸入pkpm軟件進(jìn)行計(jì)算。如7度區(qū)，面積為2000的13米高的框架辦公樓，10規(guī)范抗震等級(jí)為三級(jí)，框架柱端彎矩增大系數(shù)、底層的柱下端截面組合彎矩放大系數(shù)、柱剪力增大系數(shù)分別為1.3、1.3、1.2，查08規(guī)范可知抗震等級(jí)為二級(jí)時(shí)，上述3個(gè)參數(shù)分別為1.2、1.25、1.2。如選擇抗震等級(jí)二級(jí)在08pkpm軟件上對(duì)建筑進(jìn)行計(jì)算分析，則框架柱端彎矩增大系數(shù)比10規(guī)范要求小了0.1/1.3=8%，底層的柱下端截面組合彎矩放大系數(shù)比10規(guī)范要求小了0.05/1.3=4%。所以在進(jìn)行柱配筋時(shí)，需要對(duì)柱配筋進(jìn)行相應(yīng)的放大即可。

10版抗震規(guī)范刪除了08規(guī)范對(duì)一級(jí)抗震墻施工縫截面抗剪承載力驗(yàn)算的要求。框架的基本構(gòu)造措施有變化，比如框架柱的軸壓比新規(guī)范有了更細(xì)致的劃分和要求，在查看satwe計(jì)算結(jié)果的時(shí)候需要注意，等等。

3多層砌體房屋部分

3.1計(jì)算設(shè)置構(gòu)造柱的小開口墻按毛截面計(jì)算側(cè)向剛度時(shí)的墻段洞口影響系數(shù)有所變化。經(jīng)過查閱PKPM系列砌體部分的技術(shù)手冊(cè)[3]，可知相關(guān)模塊計(jì)算墻體側(cè)向剛度時(shí)并未采用小開口墻按毛截面計(jì)算側(cè)向剛度的方法，所以此條規(guī)范變更對(duì)08pkpm軟件無影響。

3.2砌體強(qiáng)度正應(yīng)力影響系數(shù)略有減小。經(jīng)對(duì)比，同種情況下減小幅度不大于5%，所以在查看砌體抗剪驗(yàn)算時(shí)，僅需留出5%安全贅余度即可。

4結(jié)論

08pkpm軟件按照10抗震規(guī)范在計(jì)算時(shí)，框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)均需針對(duì)“地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算部分”進(jìn)行多項(xiàng)人工介入調(diào)整外，框架結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)計(jì)算需要多項(xiàng)人工介入；框剪結(jié)構(gòu)在主體結(jié)構(gòu)需人工介入較少；而按照底部剪力法進(jìn)行抗震驗(yàn)算的多層砌體結(jié)構(gòu)不需對(duì)“地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算部分”進(jìn)行人工介入調(diào)整，僅需對(duì)“多層砌體房屋部分”進(jìn)行2項(xiàng)人工介入調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010。

[2]《PKPM08SATWES-3多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件用戶手冊(cè)及技術(shù)條件》。北京：中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部，2008。

[3]《PKPM08QITI砌體結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)軟件用戶手冊(cè)及技術(shù)條件》。