浅谈PKPM中越层柱\墙采用两种模型对计算的影响

中图分类号：C35文献标识码： A

众所周知，局部越层结构在抗震设计时是不利的，结构设计时应尽量避免，但是实际设计时总会经常碰到建筑的不同部位因使用功能不同而局部需要较高空间。譬如大型的住宅小区往往在沿街或沿主干道两侧部分会做配套的商业用房，由于地形限制，有时会将一个单元的其中一部分做成商业用房，另外部分做成住宅。由于住宅层高一般为2.8米~2.9米，而商业用房层高比住宅要高的多，从而产生越层。对于这种情况，在PKPM中我们可以用两种方式建模：

一种是我们原始的分层建模。对越层柱、墙通过增加标准层，将柱、墙分层几段到各个标准层中来解决。

第二种是我们利用广义层里通过修改构件标高使不同层间发生关联关系。对柱、墙上延或下延与其它层构件相交，如此建模后不再将长柱、长墙分层打断。

本文将以实际工程为例，对比两种建模方式对计算结果的影响。下图为无锡市某住宅小区的部分截图。其中高层部分，地下两层，地上十一层。住宅与沿街店面垂直。根据使用功能要求，住宅部分单元的底部一层、二层用作商铺。住宅层高均为2.9米，商铺部分首层层高3.4米，二层层高3.4米。地震烈度:6.00度;抗震等级:框架4级,剪力墙4级。基本风压:0.45;地面粗糙程度: A 类；场地类别: KD =III；设计地震分组: 二组。

图一建筑二层平面图

图二建筑三层平面图

图三建筑剖面图

首先，按我们原始的分层建模方式建标准层。由于仅两层商铺部分结构与主体高层是完全用伸缩缝断开的，故在仅看主楼抗震参数时暂不输入模型（仅输主楼模型）。在PM中5.8米标高处标准层平面如下图四，其剖面如图六。从图六我们可以看出虽然楼层处没楼板，但是仍会形成楼层节点，不过不用担心此处墙柱的计算长度，程序通过长度系数调整仍按两层高度计算(计算时不要按强制刚性楼板假定).

图四5.8米标高模型平面 图五5.8米标高模型平面

我们用第二种方式建模（利用广义层里通过修改柱、墙下延与其它层构件相交）。在5.8米标高的模型处右侧无楼层板相连的墙、柱不输入（如图五），而是通过8.7米标高处的模型处相应的墙、柱下延2.4米（5.8-3.4=2.4），使得四层的墙、柱与二层的墙、柱相连，而在三层5.8米处不再有节点，形成一个长墙、长柱。其立面如图七所示。

这两种建模对结算结果到底有什么影响呢，下面我们就来对比一下两种计算结果。

第一种模型 第二种模型 小结

刚度比 Raty1=1.422Ratx1=1.4145Raty=1.0042

Ratx=1.0045

Raty2=1.1827Ratx2=1.1798 Raty1=1.4217

Ratx1=1.4144 Raty=1.2004 Ratx=1.236

Raty2=1.1828Ratx2=1.1797

差别不大

质量比

1.260

1.540（第五层） 第二种由于四层越层处的墙、柱荷载折算到第五层，故四、五层质量比不足为据

楼层抗剪承载力、及承载力比值Ratio_Bu X方向0.97

Y方向0.97 X方向0.74（第四层）

Y方向0.75（第四层）

第二种由于四层越层处的墙、柱给算到第五层，第四层确失

周期比 0.761=1.0017/1.317 0.763=1.0068/1.3192 差别不大

有效质量系数 X方向:99.51%

Y方向:99.5% X方向:99.52%

Y方向:99.5% 差别不大

剪重比 X方向：1.53%

Y方向：1.53% X方向：1.53%

Y方向：1.52% 差别不大

位移比 X方向1.17

Y方向1.17 X方向1.16

Y方向1.17 差别不大

层间位移比 X方向1.17

Y方向1.16 X方向1.16

Y方向1.15 差别不大

位移角 X方向1/2614

Y方向1/2603 X方向1/2627

Y方向1/2565 差别不大

规定水平力第3层框架柱地震倾覆力矩(抗规) X=9.45%

Y=9.98% X=9.49%

Y=10.13% 差别不大

偏心率 Floor No. 4 Eex=0.2177Eey = 0.0602 Eex=0.0203

Eey= 0.0628 第一种由于本层右侧仅有墙、柱而无楼板荷载，故质心偏向左侧

Floor No. 5 Eex=0.0604Eey = 0.0275 Eex = 0.1194Eey=0.0632 第二种由于第四层的墙、柱荷载算到本层，故质心偏向右侧

Floor No. 6 Eex=0.0145Eey=0.0164 Eex=0.0145Eey = 0.0164 标准层基本无差别

（14层剪力墙结构;其中地下室2层;地上12层）

经对比其两种算法的配筋也相差不大，只要知道各参数的意义及其计算方法，两种方式建模均可以。如非要比出个仲伯的的话，本人认为如果楼层结构不是很复杂尽量使用第一种方式比较好，比较直观且我们比较熟悉。第二种对越层柱结构建模更加灵活，能大大减少建模工作量，特别是当不等高柱均为“全越层柱”时，可以采用第二种模型，不仅建模过程简单，也更符合实际。总之，两种方式，熟练掌握，灵活运用，必能准确、有效的服务于我们的工程。

[参考文献]

[1] PMCADS-1 结构平面CAD软件 用户手册（2010版），中国建筑科学研究院 建研科技股份有限公司，2011

[2] SATWE S-3 多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件（墙元模型）用户手册（2010版），中国建筑科学研究院 建研科技股份有限公司，2011

[3] PKPM 建筑结构设计软件2008版新功能详解，中国建筑工业出版社，2008

[4] PKPM 建筑结构软件若干常见问题剖析，中国建筑工业出版社，2009