(一)斜屋面的建模
⑴通过设置“梁两端标高”或者“改上节点高”等方式形成屋面斜板。
⑵在PMCAD 建模时,屋面斜梁不能直接落在下层柱的柱项,斜梁下应输入100mm 高的短柱(如图1 所示,图略)。短柱通常只传递荷载和内力,而没有设计意义。
⑶当采用TAT 和SATWE 软件计算时,顶部倾斜的剪力墙程序不能计算,PMSAP 可以计算,但要在“复杂结构空间建模”冲将其定义为弹性板6。
(二)软件对屋面斜板的处理
⑴TAT 和SATWE 软件只能计算斜粱,对斜屋面的刚度不予考虑。
⑵PMSAP 软件可以计算屋面斜板的刚度对整体结构的影响。
(三)斜屋面结构的计算
⑴简化模型1:忽略斜屋面刚度对整体结构的影响,将屋面斜板的荷载导到斜梁上,用TAT 或SATWE 软件计算。
⑵简化模型2:将斜屋面刚度用斜撑代替,屋面斜板的荷载导到斜梁上,用TAT 或SATWE 软件计算。斜撑的主要目的是为了模拟斜屋面的传力,其本身的内力计算没有意义,但在计算屋面荷载时,应适当考虑斜撑自重。
⑶真实模型:考虑斜屋面刚度对整体结构的影响,用PMSAP 软件计算。
(四)工程实例
⑴工程概况:某工程为框架结构的仿古建筑,共4 层,第二层的两端和第四层的中间部分布置了较多的斜屋面,该结构斜屋面组成比较复杂(如图 1 所示,图略),板厚为 180mm,地震设防烈度为8 度,地震基本加速度为0.2g,周期折减系数0.7,考虑偶然偏心的影响,并用总刚模型计算。该结构的三维轴测图、首层平面图和第四层斜梁线框图如图1 所示(图略)。
⑵斜屋面结构的计算
为了能够有效地体现屋面斜板对结构设计的影响,现分别采用三种计算模型对结构进行计算,第一种模型为考虑斜屋面,按真实模型进行计算;第二种模型为忽略斜屋面,将斜屋面引起的荷载PKPM 结构设计软件应用
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传递给斜梁,按简化模型1 计算;第三种模型为将斜屋面用斜撑代替,斜屋面引起的荷载传递给斜梁,按简化模型2 计算。这三种计算模型中结构周期和位移的计算如表1 所示,某根构件的内力计算如表2、表3 和表4 所示。
表1 三种计算模型中结构周期和位移的计算
周期/真实模型/简化模型1/简化模型2/
T1/0.997(Y)/1.119(Y)/1.027(Y)/
T2/0.964(X)/1.018(X)/0.981(X)/
T3/0.801(T)/0.891(T)/0.826(T)/
最大层间位移角(X 向)/1/363/1/338/1/354/
最大层间位移角(Y 向)/1/366/1/298/1/326/
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表2 三种模型中梁1 的弯矩计算
①恒载下真实模型的弯矩标准值:110(左端)/-77.3(跨中)/86.2(右端)
②恒载下简化模型1 的弯矩标准值:106.5(左端)/-77.8(跨中)/89.8(右端)
③恒载下简化模型2 的弯矩标准值:107.1(左端)/-77.9(跨中)/89.2(右端)
④X 向地震下真实模型的弯矩标准值:-204(左端)/-42.7(跨中)/199.5(右端)
⑤X 向地震下简化模型1 的弯矩标准值:-178.9(左端)/-36.6(跨中)/174.5(右端)
⑥X 向地震下简化模型2 的弯矩标准值:-202(左端)/-42.2(跨中)/197.8(右端)
⑦真实模型的弯矩设计值:-399.5(左端)/193.9(跨中)/-366(右端)
⑧简化模型1 的弯矩设计值:-403.6(左端)/193.2(跨中)/-376(右端)
⑨简化模型2 的弯矩设计值:-394(左端)/185(跨中)/-367(右端)
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表3 三种模型中梁2 的弯矩计算
①恒载下真实模型的弯矩标准值:57.5(左端)/-43.4(跨中)/7.2(右端)
②恒载下简化模型1 的弯矩标准值:126.9(左端)/-62(跨中)/109.7(右端)
③恒载下简化模型2 的弯矩标准值:127.1(左端)/-62.0(跨中)/109.5(右端)
④X 向地震下真实模型的弯矩标准值:-5.2(左端)/-0.5(跨中)/8.0(右端)
⑤X 向地震下简化模型1 的弯矩标准值:-7.6(左端)/-3.0(跨中)/-1.7(右端)
⑥X 向地震下简化模型2 的弯矩标准值:-6.0(左端)/-2.1(跨中)/1.7(右端)
⑦真实模型的弯矩设计值:-98(左端)/69.6(跨中)/-95(右端)
⑧简化模型1 的弯矩设计值:-155.9(左端)/111.5(跨中)/-135.5(右端)
⑨简化模型2 的弯矩设计值:-156(左端)/115(跨中)/-135(右端)
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表4 三种模型中柱1 的弯矩(My)计算
①恒载下真实模型的弯矩标准值:-9.7(上端)/3.5(下端)
②恒载下简化模型1 的弯矩标准值:-10.9(上端)/4.7(下端)
③恒载下简化模型2 的弯矩标准值:-11.0(上端)/4.7(下端)
④X 向地震下真实模型的弯矩标准值:-296.8(上端)/334.4(下端)
⑤X 向地震下简化模型1 的弯矩标准值:-258.7(上端)/291.5(下端)
⑥X 向地震下简化模型2 的弯矩标准值:-292.8(上端)/330.1(下端)
⑦真实模型的弯矩设计值:456.7(上端)/528.7(下端)
⑧简化模型1 的弯矩设计值:467.7(上端)/541.6(下端)
⑨简化模型2 的弯矩设计值:423.2(上端)/528.4(下端)
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