PKPM和ETABS軟件的主要設(shè)計參數(shù)比較

饒志堅

【摘要】規(guī)范要求對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的抗震分析，應(yīng)采用不少于兩個合適的不同力學(xué)模型，進(jìn)行整體計算分析，保證力學(xué)分析的可靠性。本文以某實際工程為例，采用設(shè)計中常用的設(shè)計軟件PKPM和ETABS，對無地下室住宅和帶一層地下室住宅進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，對于兩種軟件所得出的主要的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行比較。

【關(guān)鍵詞】PKPM；ETABS；周期；質(zhì)量；位移比

引言

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為了一種趨勢。結(jié)構(gòu)設(shè)計師涉及到平面、立面布置復(fù)雜或者超限的工程。對于超限工程，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，審圖部門要求設(shè)計師進(jìn)行兩種軟件的分析，并對控制性參數(shù)進(jìn)行比較，以確認(rèn)模型的可靠性。對于設(shè)計人員，PKPM軟件已經(jīng)都比較熟悉，而ETABS軟件在國外有較高的認(rèn)可度，但由于其操作與PKPM不相同，故設(shè)計人員如果不熟悉，容易造成模型分析結(jié)果的系統(tǒng)性誤差，從而對模型的正確性表示懷疑。

1 工程概況

本工程為蘇州無錫市廣益鎮(zhèn)江海不銹鋼市場地塊的一棟高層住宅，地上層數(shù)為19層，地下為1層，建筑總長為33.4m，寬為17m，主體高度為53.65m。

抗震設(shè)防烈度為6度，場地土類別為Ⅲ類，對應(yīng)于設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第一組。根據(jù)建筑使用功能的重要性分類，工程建筑抗震設(shè)防類別為丙類。其結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所：

2 結(jié)構(gòu)分析

本文采用2個分析模型：無地下模型（模型1）和帶地下模型（模型2）。由于軟件對于地下室土體的剛度輸入方式不同，為了避免土體的剛度計算對整體模型的影響，采用較為簡單的模型1，以此避免模型輸入的誤差，從而可以更為準(zhǔn)確地反映分析軟件存在的差異。而對于模型2，模型按嵌固在地下室頂板考慮，與本工程的情況基本相符，有較好地工程意義。

（1） 模型1的參數(shù)比較

模型1的計算模型如圖2所示。PKPM的參數(shù)設(shè)置比較簡單，通過SATWE的總信息設(shè)置即可。為了確保計算模型一致，需在ETABS中修改構(gòu)件的中梁剛度系數(shù)、連梁剛度折減系數(shù)、周期折減系數(shù)。

通過兩種軟件的計算，得出模型1的計算結(jié)果。圖3為PKPM和ETABS計算出來的各周期的比較，從圖中可以看出，2個軟件計算的結(jié)果令人滿意。第一周期相差僅為1%，第二、三周期相差分別為4%和7%。

結(jié)構(gòu)設(shè)計中的另一個重要指標(biāo)為層間位移角，對于剪力墻結(jié)構(gòu)，要求位移角≤1/1000。模型1計算的層間位移角如圖4、5

所示，均在限值范圍內(nèi)。從圖中，可知，軟件計算出來的層間位移角趨勢一致，而且最大層間位移角發(fā)生在同層位置。X向地震下作用下，最大層間位移角為第8層，Y向地震下作用下，最大層間位移角為第12層。X向地震作用下，位移角的結(jié)果較為接近，Y向地震下的，結(jié)果差異較大，達(dá)24%。

（2） 模型2的參數(shù)比較

對于帶地下室的模型2，有比較強的工程意義。通過對軟件結(jié)果的分析，對比結(jié)果如圖6、7和圖8所示。與模型1的結(jié)論類似，軟件計算出的周期差異較小，僅第二、三周期差異相對較大。X向?qū)娱g位移角計算結(jié)果差異較小，Y向?qū)娱g位移角計算結(jié)果有一定的差異。

3 結(jié)語及體會

通過對2組計算模型的對比，從而對兩種分析軟件的差異有一定的了解。在進(jìn)行超限結(jié)構(gòu)分析時，模型更為復(fù)雜，誤差將相應(yīng)增大。但結(jié)構(gòu)總體計算信息中的主要參數(shù)基本上是能夠吻合的，從而驗證計算模型的正確性。從本例來看，周期的誤差最小，而這也是設(shè)計的重要指標(biāo)，它反映了質(zhì)量及剛度的比值關(guān)系。對于層間位移角，雖然總體趨勢基本一致，但計算結(jié)果還是有差異的。而結(jié)構(gòu)的最大位移比，也是存在一定差異的，見表1所示。

用ETABS建模分析時，如果計算的主要指標(biāo)如周期與PKPM計算結(jié)果差異

較大，首先應(yīng)該核對集中樓層的總質(zhì)量是否與PKPM計算的總質(zhì)量相差太大（一般5%范圍內(nèi)），如總質(zhì)量差異太大，應(yīng)核對樓板厚度、樓面荷載和梁荷載等；在質(zhì)量差異較小時，注意核對梁的中梁剛度放大系數(shù)、連梁的剛度折減以及地震作用參數(shù)。在ETABS和PKPM的模型基本一致是，ETABS的分析結(jié)果是可以用來驗證PKPM結(jié)果的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范.

[2] 中國建科院PKPM CAD工程部 SATWE用戶手冊.

[3] 北京金土木軟件技術(shù)有限公司，ETAB中文版使用指南.