关于PKPM软件中实现活荷载折减的探讨.

第35卷第3期                 有色金属设计                 Vol . 35No . 3   

 2008              NONFERROUS  MET ALS  DESI G N                2008   

关于PKP M 软件中实现活荷载折减的探讨

施鑫竹

(昆明有色冶金设计研究院, 云南 昆明 650051)

3

  摘 要:PKP M 软件中实现梁活荷载作用折减、墙柱活荷载作用折减、传给基础设计活荷载的折减, 提出了一些应用思路。

关键词:P MCAD; S AT W E; JCC AD 软件; 活荷载; 折减系数

中图分类号:T U312+11 文献标识码:B  文章编号:1004-2660(2008) 03-0020-03

Realizati on of L ive -l oad Reducti on by PKP M Soft w SH I -(Kun ing I etallurgy, Kun m ing 650051, China )

:YPKP M s oft w are can hel p us t o reduce live -l oad acti on of bea m s and app lied col 2umns, thus finally reducing the live l oadon f oundati ons . ti on .

Key words :P MCAD, S AT W E and JCCAD s oft w are, live l oad, reduce coefficient

It p r ovides s ome idea for p ractical app lica 2

1 概述

《建筑结构荷载规范》(G B50009-2001) 对民用建筑楼面均布活荷载标准值(即第41111) 的规定, 是根据正常使用情况下, 对各类建筑的楼面活荷载进行调查和统计, 采用了适当的概率统计模型后确定的。并考虑活荷载随时间和空间的变异性, 即作用在楼面上的活荷载, 不可能以标准值的大小同时布满在所有楼面和楼层上, 或者与其它可变荷载同时存在。因此《荷载规

范》又对各种类别建筑按结构的不同部位、承载面积和承载层数的多少, 规定了活荷载折减系数和组合系数。

2 P MCAD 和S AT W E 设计软件

中对楼面活荷载折减的方法

在使用PKP M 结构软件过程中, 有多处可以完成活荷载的折减, 然而各种方法各有利弊, 各有其适用性。本文以P MCAD 和S AT W E 软件的使用为例, 在不计入地震作

3收稿日期:2008-06-10

作者简介:施鑫竹(1972-) , 女, 云南人, 工程师、国家一级注册结构师, 主要从事土建结构设计工作.

 第3期             施鑫竹:关于PKP M 软件中实现活荷载折减的探讨21

用和风荷载作用、活荷载折减系数取018的同一条件下, 对某一框架结构的36号柱和120号梁, 分别按以下4种方法考虑活荷载折减后的标准内力信息和设计验算信息, 并进行比较分析。

方法一:P MCAD 和S AT W E 软件均不考虑活荷载折减;

方法二:仅P MCAD 建模菜单P M3中考虑活荷载按“双向板楼盖楼面活荷载折减018”折减;

方法三:仅S AT W E “活载信息”中考虑柱、墙设计时活荷载折减, 折减系数均为018;

方法四:同时考虑活荷载折减:P M 2CAD 建模菜单P M3中活荷载按“双向板楼盖楼面活荷载折减018折减; S AT W E “活载信息”中柱、墙设计时活荷载折减, 折减系数均为018。

具体比较见表1、表2、表3、表4。

表1 36号柱标准内力信息/kN

Tab . 1 I nf or mati on about Standard I nternal Force of No . 36Colu mn

荷载工况

(1) 恒载作用下的轴力(2) 活载作用下的轴力

方法一

-89011-16016

方法二

-89011-1方法三方法四

89011-14

36Tab . 2on Checking Computati ons on Barrel -axle Pressure Rati on of No . 36Colu mn

方法一方法二方法三方法四

NUc =-135911[135911=1135×89011+017×114×16016]NUc =-132915[132915=1135×89011+017×114×13014]NUc =-132915[132915=1135×89011+017×114×(018×16016) ]NUc =-130319[130319=1135×89011+017×114×(018×13014) ]

+017×114(2)

方法一

-11010-8617-38. 3-29. 2-41. 0-30. 92. 31. 3

NUc

-89011-1606

Uc [**************]6

注:018为S AT W E “活载信息”中考虑柱墙设计时活荷载的折减系数; NUc =1135×(1)

表3 120号梁固定端标准内力信息

Tab . 3 I nfor mati on about Standard I nternal Force of Fixed End of No . 120Beam 荷载工况

(1) 恒载作用下

M /kNmV /kN M /kNmV /kN M /kNmV /kN M /kNmV /kN

方法二

-11010-86. 7-30. 7-23. 4-32. 8-24. 71. 81. 0

方法三

-11010-86. 7-38. 7-29. 2-41. 0-30. 92. 31. 3

方法四

-11010-86. 7-30. 7-23. 4-32. 8-24. 71. 81. 0

(2) 活载作用下

(3) 负内力包络

(4) 正内力包络

注:荷载工况(3) 、(4) 分别为梁活荷载不利布置力作用下的负内力包络和正内力包络。

22有色金属设计                   第35卷

表4 120号梁梁固定端设计验算信息

Tab . 4 I nf or mati on about Design and Checking Computati ons on Fixed End of No . 120Bea m 荷载工况

M /kNmV /kN

方法一

-16019-147. 3

方法二

-15315-141. 2

方法三

-160. 9-147. 3

方法四

-153. 5-141. 2

M =0185×[1. 35×(1) +0. 7×1. 4×(3) ];V =[1. 35×(1) +0. 7×1. 4×(3) ]

注:梁端负弯矩调幅系数取0185。

经过以上4个表格的结果分析可知,

“活荷载折减”不能在P MCAD 和S AT W E 中同时考虑, 它们是叠加的, 也就是P M 中折减了, 在空间程序计算中, 要在以前折减的基础上再折减。经2次活荷折减后:①柱、墙、基础设计验算时, 由活荷产生的内力值偏小; ②计算地震作用时, 建筑结构的重力荷载代表值中, 小(可变荷载组合值=×, 2CAD ×折减, 是不能按《荷载规范》规定实施的。

在P MCAD 菜单P M3中定义了梁楼面活荷载折减的参数, 导算到S AT W E 的活荷载是已折减后的活荷载。计算地震作用时, 由可变荷载产生的重力荷载代表值偏小, 但可通过S AT W 1条中的“”“荷载组合”参数页中“活荷载重力荷载代表值系数”为同一概念, 但经笔者反复试算, 后一项在计算中并不起作用) 来修正。此时的“活荷载质量折减系数”=放大系数×《抗规》表51113规定的组合值系数, 其中:放大系数=P MCAD 未考虑活荷载折减产生的活载总

值) ; 。

3 建议

(1) 《荷载规范》第41111条第1(1)

项的建筑, 应在S AT W E “活载信息”中对柱、墙设计时, 按《荷载规范》第41112条表41112进行活荷载折减。因该项中的建

筑, 进行梁、柱、墙设计时, 《荷载规范》对楼面活荷载作用的折减规定是不同的, 目前PKP M 结构设计软件还无法按《荷载规范》要求进行分类别折算。

(2) 《荷载规范》第41111条第1(2) ~7项的建筑, 应在P MCAD 建模菜单P M3中对梁楼面活荷载, 按《荷载规范》第41112条第1(2) 项规定进行活荷载折减。因第41111条第1(2) ~7项的建筑, 梁、柱、墙设计时, 《荷载规范》对楼面活荷载作用的折减规定是相同的。而该项中的建筑, S AT W E 结构设计软件对活荷载作用的

质量与P MCAD 考虑活荷载折减后产生的活

载总质量的比值(活载产生的总质量可在S AT W E 第四项主菜单的“结构设计信息文

本文件”WMASS . OUT 中获取) 。

(3) 进行基础设计时, 应采用JCCAD 人机交互读取S AT W E 荷载进行设计, 程序会自动读取各工况下的内力标准值, 然后按《基础规范》的要求进行组合并进行相关的计算。但读入JCCAD 的活荷载标准值是未考虑折减的活荷载, 而在JCCAD 软件第二项“荷载参数”参数页设有“活荷载按楼层折减系数”, 因此需要设计人员根据《荷载规范》的规定, 输入该值。采用‘建议1’计算上部结构的, 应按《荷载规范》的

(下转第70页)

70有色金属设计                   第35卷

讨厌的啸叫声, 见图5

413 产品的可靠性保证

为保证在工程应用中的系统可靠性, 降

低维护检修频率, ACS800-07产品全面采用高可靠性的功率器件, 作为原装进口设备产品的各方面性能指标, 完全符合世界级的标准:CE 标准、UL 标准、加拿大UL 标准。ABB 公开承诺:直流电容器的寿命超过100000h 、风机的运行寿命超过60000h; 金属外壳适用于恶劣的工况环境, 带有涂层的控制板适用于腐蚀环境等, 均保证了ABB 生产的ACS800系列传动产品在实际工程应用中的高可靠性。

ACS800-07传动产品采用了大功率模块结构, 出线侧采用了较特殊的接线方式———, , , 然后便可以重新启动设备。这样, 可以保证在系统降容的情况下不间断生产, 而且为方便设备的维护检修, ACS800-07系列大功率传动设备的抽出结

图5 典型的电机噪音范围

Fig . 5 Noise Range of Typ icalMot or

41212 远距离传输

作为工程应用尤其是在低压大功率电机

上应用, 电缆长度往往直接影响到传动设备的应用, 通常为提高传动设备的传输距离尤其是针对普通电动机时, 备来讲, , 然而, 采用了DTC 直接转矩控制技术的ACS800-07传动产品, 可在保证适用于普通异步电动机的同时, 确保传输距离达到500m , 在相应地扩大传动设备的选型时, 传输距离可以保证达到700m 。当然, 如在ACS800-07传动设备的

出线侧选配了正弦波滤波器后, 传动设备的传输距离将不受限制, 在长距离电缆传输方面采用的DTC 直接转矩控制技术的ACS800传动产品, 远优于同类传动产品。(上接第22页)

构, 极大程度地保证了检修的方便、快捷。

ACS800-07大功率模块化这种特性, 是其它品牌的传动设备所没有的, 这样的设计不光能减少系统停车时间, 还能降低用户的备品、备件的库存量, 为用户带来更多的效益。

此外, ACS800-07产品丰富的可编程软件功能, 可实现对电机非常完善的保护。类型复杂(如错层、多塔各塔层数不同、大底盘) 的工程, 应根据工程具体情况, 依据《荷载规范》的相关规定, 在PKP M 软件中合理地考虑活荷载折减系数。参考文献:

〔1〕G B50009-2001, 建筑结构荷载规范〔S 〕. 〔2〕G B50011-2001, 建筑抗震设计规范〔S 〕.

相关规定中输入该折减系数; 采用‘建议

2’计算上部结构的, 该折减系数应输为110(导算到S AT W E 的活荷载是已折减后的活荷载) 。

4 结语

综上所述, 对于使用功能多样化或结构

第35卷第3期                 有色金属设计                 Vol . 35No . 3   

 2008              NONFERROUS  MET ALS  DESI G N                2008   

关于PKP M 软件中实现活荷载折减的探讨

施鑫竹

(昆明有色冶金设计研究院, 云南 昆明 650051)

3

  摘 要:PKP M 软件中实现梁活荷载作用折减、墙柱活荷载作用折减、传给基础设计活荷载的折减, 提出了一些应用思路。

关键词:P MCAD; S AT W E; JCC AD 软件; 活荷载; 折减系数

中图分类号:T U312+11 文献标识码:B  文章编号:1004-2660(2008) 03-0020-03

Realizati on of L ive -l oad Reducti on by PKP M Soft w SH I -(Kun ing I etallurgy, Kun m ing 650051, China )

:YPKP M s oft w are can hel p us t o reduce live -l oad acti on of bea m s and app lied col 2umns, thus finally reducing the live l oadon f oundati ons . ti on .

Key words :P MCAD, S AT W E and JCCAD s oft w are, live l oad, reduce coefficient

It p r ovides s ome idea for p ractical app lica 2

1 概述

《建筑结构荷载规范》(G B50009-2001) 对民用建筑楼面均布活荷载标准值(即第41111) 的规定, 是根据正常使用情况下, 对各类建筑的楼面活荷载进行调查和统计, 采用了适当的概率统计模型后确定的。并考虑活荷载随时间和空间的变异性, 即作用在楼面上的活荷载, 不可能以标准值的大小同时布满在所有楼面和楼层上, 或者与其它可变荷载同时存在。因此《荷载规

范》又对各种类别建筑按结构的不同部位、承载面积和承载层数的多少, 规定了活荷载折减系数和组合系数。

2 P MCAD 和S AT W E 设计软件

中对楼面活荷载折减的方法

在使用PKP M 结构软件过程中, 有多处可以完成活荷载的折减, 然而各种方法各有利弊, 各有其适用性。本文以P MCAD 和S AT W E 软件的使用为例, 在不计入地震作

3收稿日期:2008-06-10

作者简介:施鑫竹(1972-) , 女, 云南人, 工程师、国家一级注册结构师, 主要从事土建结构设计工作.

 第3期             施鑫竹:关于PKP M 软件中实现活荷载折减的探讨21

用和风荷载作用、活荷载折减系数取018的同一条件下, 对某一框架结构的36号柱和120号梁, 分别按以下4种方法考虑活荷载折减后的标准内力信息和设计验算信息, 并进行比较分析。

方法一:P MCAD 和S AT W E 软件均不考虑活荷载折减;

方法二:仅P MCAD 建模菜单P M3中考虑活荷载按“双向板楼盖楼面活荷载折减018”折减;

方法三:仅S AT W E “活载信息”中考虑柱、墙设计时活荷载折减, 折减系数均为018;

方法四:同时考虑活荷载折减:P M 2CAD 建模菜单P M3中活荷载按“双向板楼盖楼面活荷载折减018折减; S AT W E “活载信息”中柱、墙设计时活荷载折减, 折减系数均为018。

具体比较见表1、表2、表3、表4。

表1 36号柱标准内力信息/kN

Tab . 1 I nf or mati on about Standard I nternal Force of No . 36Colu mn

荷载工况

(1) 恒载作用下的轴力(2) 活载作用下的轴力

方法一

-89011-16016

方法二

-89011-1方法三方法四

89011-14

36Tab . 2on Checking Computati ons on Barrel -axle Pressure Rati on of No . 36Colu mn

方法一方法二方法三方法四

NUc =-135911[135911=1135×89011+017×114×16016]NUc =-132915[132915=1135×89011+017×114×13014]NUc =-132915[132915=1135×89011+017×114×(018×16016) ]NUc =-130319[130319=1135×89011+017×114×(018×13014) ]

+017×114(2)

方法一

-11010-8617-38. 3-29. 2-41. 0-30. 92. 31. 3

NUc

-89011-1606

Uc [**************]6

注:018为S AT W E “活载信息”中考虑柱墙设计时活荷载的折减系数; NUc =1135×(1)

表3 120号梁固定端标准内力信息

Tab . 3 I nfor mati on about Standard I nternal Force of Fixed End of No . 120Beam 荷载工况

(1) 恒载作用下

M /kNmV /kN M /kNmV /kN M /kNmV /kN M /kNmV /kN

方法二

-11010-86. 7-30. 7-23. 4-32. 8-24. 71. 81. 0

方法三

-11010-86. 7-38. 7-29. 2-41. 0-30. 92. 31. 3

方法四

-11010-86. 7-30. 7-23. 4-32. 8-24. 71. 81. 0

(2) 活载作用下

(3) 负内力包络

(4) 正内力包络

注:荷载工况(3) 、(4) 分别为梁活荷载不利布置力作用下的负内力包络和正内力包络。

22有色金属设计                   第35卷

表4 120号梁梁固定端设计验算信息

Tab . 4 I nf or mati on about Design and Checking Computati ons on Fixed End of No . 120Bea m 荷载工况

M /kNmV /kN

方法一

-16019-147. 3

方法二

-15315-141. 2

方法三

-160. 9-147. 3

方法四

-153. 5-141. 2

M =0185×[1. 35×(1) +0. 7×1. 4×(3) ];V =[1. 35×(1) +0. 7×1. 4×(3) ]

注:梁端负弯矩调幅系数取0185。

经过以上4个表格的结果分析可知,

“活荷载折减”不能在P MCAD 和S AT W E 中同时考虑, 它们是叠加的, 也就是P M 中折减了, 在空间程序计算中, 要在以前折减的基础上再折减。经2次活荷折减后:①柱、墙、基础设计验算时, 由活荷产生的内力值偏小; ②计算地震作用时, 建筑结构的重力荷载代表值中, 小(可变荷载组合值=×, 2CAD ×折减, 是不能按《荷载规范》规定实施的。

在P MCAD 菜单P M3中定义了梁楼面活荷载折减的参数, 导算到S AT W E 的活荷载是已折减后的活荷载。计算地震作用时, 由可变荷载产生的重力荷载代表值偏小, 但可通过S AT W 1条中的“”“荷载组合”参数页中“活荷载重力荷载代表值系数”为同一概念, 但经笔者反复试算, 后一项在计算中并不起作用) 来修正。此时的“活荷载质量折减系数”=放大系数×《抗规》表51113规定的组合值系数, 其中:放大系数=P MCAD 未考虑活荷载折减产生的活载总

值) ; 。

3 建议

(1) 《荷载规范》第41111条第1(1)

项的建筑, 应在S AT W E “活载信息”中对柱、墙设计时, 按《荷载规范》第41112条表41112进行活荷载折减。因该项中的建

筑, 进行梁、柱、墙设计时, 《荷载规范》对楼面活荷载作用的折减规定是不同的, 目前PKP M 结构设计软件还无法按《荷载规范》要求进行分类别折算。

(2) 《荷载规范》第41111条第1(2) ~7项的建筑, 应在P MCAD 建模菜单P M3中对梁楼面活荷载, 按《荷载规范》第41112条第1(2) 项规定进行活荷载折减。因第41111条第1(2) ~7项的建筑, 梁、柱、墙设计时, 《荷载规范》对楼面活荷载作用的折减规定是相同的。而该项中的建筑, S AT W E 结构设计软件对活荷载作用的

质量与P MCAD 考虑活荷载折减后产生的活

载总质量的比值(活载产生的总质量可在S AT W E 第四项主菜单的“结构设计信息文

本文件”WMASS . OUT 中获取) 。

(3) 进行基础设计时, 应采用JCCAD 人机交互读取S AT W E 荷载进行设计, 程序会自动读取各工况下的内力标准值, 然后按《基础规范》的要求进行组合并进行相关的计算。但读入JCCAD 的活荷载标准值是未考虑折减的活荷载, 而在JCCAD 软件第二项“荷载参数”参数页设有“活荷载按楼层折减系数”, 因此需要设计人员根据《荷载规范》的规定, 输入该值。采用‘建议1’计算上部结构的, 应按《荷载规范》的

(下转第70页)

70有色金属设计                   第35卷

讨厌的啸叫声, 见图5

413 产品的可靠性保证

为保证在工程应用中的系统可靠性, 降

低维护检修频率, ACS800-07产品全面采用高可靠性的功率器件, 作为原装进口设备产品的各方面性能指标, 完全符合世界级的标准:CE 标准、UL 标准、加拿大UL 标准。ABB 公开承诺:直流电容器的寿命超过100000h 、风机的运行寿命超过60000h; 金属外壳适用于恶劣的工况环境, 带有涂层的控制板适用于腐蚀环境等, 均保证了ABB 生产的ACS800系列传动产品在实际工程应用中的高可靠性。

ACS800-07传动产品采用了大功率模块结构, 出线侧采用了较特殊的接线方式———, , , 然后便可以重新启动设备。这样, 可以保证在系统降容的情况下不间断生产, 而且为方便设备的维护检修, ACS800-07系列大功率传动设备的抽出结

图5 典型的电机噪音范围

Fig . 5 Noise Range of Typ icalMot or

41212 远距离传输

作为工程应用尤其是在低压大功率电机

上应用, 电缆长度往往直接影响到传动设备的应用, 通常为提高传动设备的传输距离尤其是针对普通电动机时, 备来讲, , 然而, 采用了DTC 直接转矩控制技术的ACS800-07传动产品, 可在保证适用于普通异步电动机的同时, 确保传输距离达到500m , 在相应地扩大传动设备的选型时, 传输距离可以保证达到700m 。当然, 如在ACS800-07传动设备的

出线侧选配了正弦波滤波器后, 传动设备的传输距离将不受限制, 在长距离电缆传输方面采用的DTC 直接转矩控制技术的ACS800传动产品, 远优于同类传动产品。(上接第22页)

构, 极大程度地保证了检修的方便、快捷。

ACS800-07大功率模块化这种特性, 是其它品牌的传动设备所没有的, 这样的设计不光能减少系统停车时间, 还能降低用户的备品、备件的库存量, 为用户带来更多的效益。

此外, ACS800-07产品丰富的可编程软件功能, 可实现对电机非常完善的保护。类型复杂(如错层、多塔各塔层数不同、大底盘) 的工程, 应根据工程具体情况, 依据《荷载规范》的相关规定, 在PKP M 软件中合理地考虑活荷载折减系数。参考文献:

〔1〕G B50009-2001, 建筑结构荷载规范〔S 〕. 〔2〕G B50011-2001, 建筑抗震设计规范〔S 〕.

相关规定中输入该折减系数; 采用‘建议

2’计算上部结构的, 该折减系数应输为110(导算到S AT W E 的活荷载是已折减后的活荷载) 。

4 结语

综上所述, 对于使用功能多样化或结构


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