不规则混凝土多层框架结构厂房运用PKPM-SATWE软件的分析

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【摘要】建筑设计的思路往往按照需求而改变，对于厂房的设计就需要按照其生产的需要进行调整，因此不规则的多层框架结构出出现在设计中，因此利用pkpm-satwe软件进行有效的分析，就成为了解决其抗震需求的重要措施。

【关键词】不规则结构,抗震分析原理,设计步骤,分析效果

一、不规则结构的PKPM设计

不规则的结构是为了在厂房设计中满足生产需求而设计的，因为其设计的思路符合厂房结构特征因此在实际应用中获得了认可，但是其在抗震性能上却不能与规则的柱形与梁结构向一致。对此在国家规范中对不规则的多层框架厂房的设计进行了严格的规定。而在这里应用的PKMP软件是我国建筑科学院开发的相对功能性与针对性较强的大型设计软件，在建筑行业得到了较为广泛的应用。不规则的设计方式在PKPM中设计人员应注意的是对合理计算参数的选择，且不能完全按照矩形结构的设计参数，否则就会影响整个结构的安全性与准确性，降低不规则结构的稳定性与抗震性能。因此在设计中应在设计中充分利用软件的计算与分析功能完成对不规则多层框架结构厂房进行合理的设计，尤其是对其抗震性能进行细致分析与计算。

二、不规则厂房的抗震结构分析

在厂房布置结构中，不规则的结构布置复杂同时还要考虑工艺载荷，结构的安全性就显得十分重要，为了保证整个厂房的设计的安全性需求并满足建筑结构抗震的规程，尤其是应对高地震烈度下的形变需求，因此应在设计前对抗震的性能需求进行分析与计算。步骤有以下两个：其一，对厂房结构的整体建模。三维空间的框架和剪力墙的设计是厂房的基础，因此应分析载荷的情况与组合形式，利用空间组合的有限元分析软件SATWE进行计算，并得出各种最为不利于稳定性的组合，以此指导混凝土结构的配筋设计。抗震设计是采用的是振型分解反应谱方式对地震的作用进行分析，从而获得建筑在地震的时候的工况内力，同时将结构的弹性动力产生的时程进行分析比较结果，按照抗震设计规范进行调试，形成地震组合与内力结果，从而指导混凝土结构的设计。其二，不规则的厂房的安全性要求也十分严格，因此、根据规范的要求和结构抗震的要求，对其按照中震弹性形态进行结构性设计之后，再进行罕见地震作用的静力弹性变形分析，这样就可以保证计算准确。

三、PKPM-SATWE软件的抗震分析

1、分析原理

SATWE软件在分析中提供了两种抗震设计的功能，即利用抗震规范要求的反应谱的振型完成分解反应谱进行分析；一种是采用振型叠加的方法进行弹性时程分析。振型分解的反应谱法其基本的分析原理利用求解广义的特征值从而得到结构的前几个振型与频率范围，利用规范的反应谱获得各种振型对应9级烈度地震力的相应情况，通过适合的组合方式得到结构组合的地震响应模式。

而弹性动力时程的分析方式是利用地震波的时程曲线完成分析，同直接求解结构的二阶动力参数的微分方程进行求解，从而获得最终地震波作用下的地震相响应情况，求解结构的二阶动力微分方程则可以采用振型叠加与直接积分的方式，SATWE软件是利用振型叠加的方式进行分析。

2、振型分解反应谱分析

在性能抗震的设计思路中振型反应谱法参数的选择应按照建筑抗震设计规范的规定进行，并符合厂房的抗震设计傲气，进行中震不屈服与中震弹性结构分析，其参数的规定如下：常见地震的响应系数为0.23，而罕见地震的响应系数为0.50；在性能抗震的振型反应谱法周期则按照规范中提供的表格进行选择。

3、SATWE的时程分析

地震波的选择应按照抗震规范中规定的要求进行设定，选择不少于二组天然波与一组人工波为分析基础；最大楼层的位移和层间的位移角度选择应按照规范要求进行设定，0度是最大层间的位移角度为1/3514，90度最大的位移角度为1/1026，都在大于1/800的范围内，即满足了抗震规范中的规定。在对最大楼层弯矩与剪力的分析中，弹性时程分析的每一条时程曲线的计算都应保证结构的地层剪切力不小于振型分解分析中计算结构的65%，时程曲线的计算结果中结构底部的剪切力平均值应大于振型分解反应谱计算结果的80%，这样才能满足抗震规范的要求。

四、PKPM中的静力弹塑性分析原理

在利用PKPM软件分析厂房抗震结构的时候，还需要对静力的弹塑性进行分析，也就是通常说的静力推覆分析法。此种方法在国外应用的较为广泛，并以此作为抗震能力的评价措施，其应用的范围集在对结构设计与设计方案的评估中。从本质上看是一种静力分线性的计算方式。分析的方式将地震载荷进行等效转化，通过对结构施加单一的水平载荷来进行分析一种非线性的静力作用情况，研究的是结构在地震作用下进入到塑性状态的非线性性能。按照此思路对结构时间单调递增水平力的方式，用二维与三位的力学模型替换原有的结构模型，按照预先设定的水平载荷对其进行加载，这样就达到了模拟地震作用力的效果，从而可以获得结构、构件变形的结果，进而分析其设计方案的抗震效果。

五、结束语。不规则混凝土多层框架厂房的设计中，利用PKPM-SATWE进行分析，主要是要对其抗震性能进行准确计算，可以实现通过结构周期比、层间移位、楼层抗剪能力、结构扭曲效应等对整体抗震性能进行控制，按照中震弹性进行结构基础的抗震验算，从而保证达到抗震要求的小震不坏、中震可修的目标。经过弹性分析后，利用软件对其进行静力弹塑性分析，从而保证建筑在大型地震中保持良好的抗推覆性能，即满足大震不倒的需求。实践证明PKPM软件中提供的各种分析方式与计算模型可以满足不规则混凝土多层框架结构的设计需要，并可以对其设计结果进行抗震性分析，保证其结构的合理可行。

参考文献：

[1]王勍,刘晚成,左宏亮.PKPM在结构设计中常见问题解析[J].低温建筑技术, 2009,(05) .

[2]林玉英.PKPM程序在框架-剪力墙结构设计中的思考[J].福建建筑, 2009,(08) .