PKPMYJKMIDAS和ETABS构件内力调整比较.docx

构件内力调整1 引言 为实现房屋建筑的抗震设防目标，钢筋混凝土框架结构除了必须具有足够大的承载力和 刚度外，还应该具有良好的延性和耗能能力在地震震害、试验研究和理论分析后，可以得 到下述对于钢混框架结构抗震性能的认识：梁铰机制优于柱铰机制；弯曲（压弯）破坏优于 剪切破坏；大偏心受压破坏优于小偏心受压破坏；避免核心区破坏及梁纵筋在核心区的粘结 破坏为实现上述目标，使钢筋混凝土框架成为延性耗能框架，应该采用如下的抗震设计理念： 强柱弱梁、强剪弱弯、局部加强（框支柱、角柱等）、强核心区强锚固、限制轴压比并加强 箍筋约束等本章节主要针对前三点进行研究，对比不同软件对于构件级别的内力调整所采用的方法2 相关规范规定 中国规范对于钢筋混凝土框架结构的内力调整做了如下规定3 各软件关于内力调整的实现方法及算例比较3.1 计算模型选择如图所示模型，框架6层，层高4m,双向柱距6mo 1~2层横竖各5跨，3~4 层X轴向5 跨, Y轴向3 跨, 5~6层横竖各三跨，各层位置如图布置楼板采用刚性板 假定，双向导荷，不考虑楼板对梁的刚度放大作用，板上均布荷载工况为：恒荷载5kN/m2，活荷载2kN/m2设计地震分组为丨组，设防烈度为8度（0.2g）,场地类别为II，特征周期0.35s，地震影响系数最大值为0.16。

本算例不考虑风荷载作用3.2 框架梁的内力调整框架梁的内力调整主要指梁的强剪弱弯调整为实现延性设计，须保证梁弯曲破坏先 于剪切破坏，因此须提高梁剪力设计值，提高梁的抗剪承载力3.2.1 计算结果（二级抗震）剪力调整项目设计内力内力调整系数内力组合MIDAS负弯矩（kN・m）160.771.21.2DL+0.6LL-1.3ryETABSPKPMYJK正弯矩（kN・m）剪力（kN）81.5999.69负弯矩（kN・m） 正弯矩（kN・m） 剪力（kN）— 负弯矩（kN •矗 正弯矩（kN・m） 剪力（kN）— 负弯矩（kN •矗 正弯矩（kN・m） 剪力（kN）170.7267.7191.29164849216484921.2DL+0.6LL±1.3ry1.2 1.2DL+0.6LL±1.3ry1.2DL+0.6LL±1.3ry1.2DL+0.6LL-1.3ry1.2 1.0DL+0.5LL+1.3ry 1.2DL+0.6LL-1.3ry1.2DL+0.6LL-1.3ry1.2 1.0DL+0.5LL+1.3ry1.2DL+0.6LL-1.3ryPKPM、YJK与ETABS数据分析三种软件对于梁强剪弱弯的调整方法相同，即按照规范采用公式叫=叽匕“L+M” in + vGb计算梁端设计剪力。

但是由于其中％是按简支梁计算弯矩，而结构中梁基本均为端 部刚接的连续梁故计算时需对公式进行解析其中，Mr是梁端设计弯矩，是由荷载组 合计算出来，其中包含地震荷载，恒荷载和活荷载将其中恒活荷载的部分提出来与％b合 并，即为重力荷载代表值在连续梁下产生的剪力而前一项中只剩地震荷载部分， m I + m*/i n即为地震荷载在梁端截面产生的剪力故公式可改写为：vb =叽代x 1.3 + vGb则计算结果如下：PKPM&YJK： 30.7 x 1.3 x 1.2 + 1.2 x 32 + 0.6 x 9.1 = 91.752kNETABS： 30.39 x 1.3 x 1.2 + 1.2 x 32.03 + 0.6 x 9.058 = 91.29kN计算结果与程序完全吻合MIDAS数据分析MIDAS调整方法与前两种软件不同MIDAS并非按照规范给出的公式调整，而是先通过 内力组合计算出最不利的剪力，然后乘以调整系数即梁端设计剪力与设计弯矩无关通过 标准内力手算验证结果如下：按规范计算：30.15 x 1.3 x 1.2 + 1.2 x 32.04 + 0.6 x 9.058 = 90.91kN按 MIDAS 计算：（30.15 x 1.3 + 1.2 x 32.04 + 0.6 x 9.058 x 1.2 = 99.693kN结果证明，内力组合后乘以放大系数的方法的计算结果与程序完全吻合。

3.2.5 一级抗震时各软件内力调整方法当结构的抗震等级为一级时，按规范要求，梁设计剪力应根据梁端截面的实际弯矩承载 力计算，即满足公式％ = 1.1M爲+ M莒/九+廟但是实际上，程序并无法没有按照实 际承载力进行调整，而是仍沿用二级抗震时各自采用的公式只是在调整系数上做了变化YJK软件引入超配系数概念，其默认值为入=1.15抗震等级为一级时，剪力增大系数 “ =1.1 x kx 1.1'vbPKPM软件在一级抗震等级下仍沿用规范规定，取］讪=1.3MIDAS在一级抗震等级下与PKPM取的剪力增大系数相同，% = 1.3MIDAS中还有一 个抗震等级为“9 度一级”对于框架结构来说，这两者本应相同，但是实际上，对于框架 结构，在9度一级抗震等级下，剪力增大系数取仇1.33ETABS软件在一级抗震等级下，剪力增大系数按下式计算：讪=1.1 x 1.1 x 1.1 = 1.3313.3.强柱弱梁调整3.3.1 计算结果当设置框架结果的抗震等级为2 级时，柱1 标准内力计算结果如下表由于各软件结果差别甚微，故以YJK计算结果为例标准Shear—XShear-YAxialMx-BtmMy-BtmMx-TopMy-Top内力(kN)(kN)(kN)(kN • m)(kN • m)(kN • m)(kN • m)EX16.5-22.2-57.841.7-33.6-47.6-40EY-6.456.3-17.1-108.2-9.8118.316DL-18.9-0.8-430.21.8-36.4-1.339.1LL-6.5-0.3-108.40.6-12.5-0.413.4柱 1 的设计内力计算结果如下柱弯矩调 整位置设计内力强柱弱梁系数N (kN)Mx (kN ・ m)My (kN ・ m)PKPM柱顶X方向-549-233501.5柱顶Y方向-40160971.5柱底X方向-549-215561.5柱底Y方向-551-851281.5YJK柱顶X方向-559-233.351.41.5柱顶Y方向-409.360.497.91.5柱底X方向-559214.8-57.71.5柱底Y方向-559.584.6-129.51.5MIDAS全柱462.6238.38133.341.5ETABS柱顶X方向529.7-173.5-84.9211.5柱顶Y方向385.19-47.25-72.781.5柱底X方向559.7160.0171.551.5柱底Y方向41041.9664.8461.53.3.2 PKPM&YJK 计算分析 (2)两种软件对于柱的弯矩调整，采用的是直接放大柱的计算弯矩的方法，而非根据梁端 弯矩调整。

即先计算各荷载工况下的柱端弯矩，然后根据规范要求进行内力组合，最后乘以 强柱弱梁调整系数3)从表中看，YJK与PKPM的计算结果略有差距，这主要有两个原因，一是PKPM的内力 计算结果只取至整数位，不保留小数；二是在考虑活荷载折减的情况下， PKPM 软件进行内 力组合时，活荷载均乘以折减系数，而YJK对于含有地震作用的内力组合是不考虑活荷载折 减的3.3.3.MIDAS 计算分析(2) MIDAS 对于柱的弯矩调整方法，也采用直接放大柱的计算弯矩的方法，与 PKPM&YJK 相同3)从表中看，MIDAS在Y方向上的弯矩计算值与PKPM和YJK不同，这是因为MIDAS在 内力组合时，对于地震作用下产生的内力不考虑正负，而是采用使该内力计算值达到最大作 为准则进行组合3.3.4 ETABS计算分析(1) ETABS对于柱取上中下三个截面进行设计，并采用的P-M1-M2即考虑柱双向受弯的设 计方法计算结果表格中只取ETABS与其他软件共有的部分，故为给出柱中间截面的计算数 据2) ETABS对于柱的弯矩调整，同样采用直接放大柱的计算弯矩的方法，与其他软件相同3) ETABS 给出的设计内力与其他软件均有所差别，这是因为 ETABS 计算得到的设计内力 经过了三步调整。

在计算出组合内力后，先后乘以强柱弱梁调整系数，P-A效应下的调整系 数以及地震作用的折减系数，才能作为设计内力以柱顶X方向设计弯矩为例:M3 = (117.265 X 1.3 + 1.828 X 1.2 + 0.634 X 0.6) X 1.5 X 0.992 X 0.75 = 173.006kN ・ m, 与程序吻合良好3.3.5 一级抗震时各软件的内力调整方法在一级抗震等级下，按规范要求，柱的设计弯矩须根据梁实际承载力进行调整而实际，各软件均无法按照规范执行，因为软件只能给出梁的计算配筋面积，并没有给出实际配筋方 法所以各软件在一级抗震等级下仍采用直接放大柱计算弯矩的方法，只是调整系数取值有 所不同1) PKPM 的调整系数取值对于一级抗震的框架柱， PKPM 引入实配钢筋的超配系数这一概念，一级抗震条件下的强柱弱梁系数由超配系数计算得出，超配系数默认值为1.15 超配系数与强柱弱梁关系如下:A = 1.0 时，乃=1.5c * r-mA = 1.15 时，乃 =1.7当忑取其他值时，化和根据前两组数据进行线性插值得到，忑的取值范围为 [1,2]2) YJK 的调整系数取值对于一级抗震等级的框架结构中的柱,YJK也采用实配钢筋的超配系数这一概念。

但其计算方法与PKPM不同YJK中，超配系数与强柱弱梁调整系数关系如下：耳 =MAX[1.7, 1.2 X A X 1.1]久 G [1,2]s s(3) MIDAS的调整系数取值MIDAS对于一级抗震等级的框架结构中的柱，其强柱弱梁系数直接取1.7,不考 虑其他放大措施4) ETABS的调整系数取值ETABS 对于一级抗震等级的框架结构中的柱，其强柱弱梁系数取 1.87，即在级框架的强柱弱梁系数1.7 的基础上乘以放大系数1.13.4 柱的强剪弱弯调整3.4.1 计算结果当设置框架结果的抗震等级为2 级时，柱 1 的设计内力计算结果如下剪力调整位置N (kN)设计内力内力调整系数Vx (kN)Vy (kN)PKPMYJKETABSMIDASX方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向全截面656.4594647603.593.66679367.9625.53 93.07558.64 67.71462.6 92.854.0514154140.657.96143.65141.681.951.95Z7951.951.951.951.953.4.2 PKPM&YJK 计算。