为什么使用PKPM软件进行构造控制的边缘构件计算时配筋面积比YJK大?

2022年11月19日PKPM0

很多搞结构设计的小伙伴遇到这样的问题,在使用PKPM软件进行结构计算的时候,发现使用PKPM软件进行构造控制的边缘构件计算时配筋面积比YJK大?这是什么原因造成的呢,其实无外乎下面这几个原因:文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

一、设计师疑问文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

同一个计算模型,对于构造控制的非规范基本类型的边缘构件配筋结果,为什么PKPM配筋面积比YJK大?文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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二、结论文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

1.对于构造控制的边缘构件配筋面积,当边缘构件轮廓属于《高规》7.2条及《抗规》6.4条的基本类型时,PKPM与YJK结果一致。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

2.当边缘构件轮廓超出规范基本类型时,PKPM默认采用【分解为规范基本类型后求和再调整】与【阴影区面积最大构造配筋率】两个结果取大,而YJK直接采用【阴影区面积最大构造配筋率】结果。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

3.对于阴影区面积按照根数构造控制的边缘构件,PKPM严格执行规范条文,合并时考虑各自满足规范构造要求,边缘构件合并后的配筋结果较YJK结果大。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

三、问题分析文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

PKPM与YJK对于剪力墙配筋结果的表示提供均两张简图,一张是各个直线剪力墙段的配筋结果,另一张是边缘构件配筋结果。直线剪力墙段的暗柱主筋给出的是计算值,如果计算值小于零则取零,并不考虑构造要求;而边缘构件简图中的配筋结果则同时考虑了钢筋的计算值和构造值,也即二者当中取大。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

对于构造控制的非规范基本类型边缘构件,PKPM与YJK均计算【阴影区面积最大构造配筋率】结果,不同处在于PKPM默认同时计算【分解为规范基本类型后求和再调整】的结果进行包络。PKPM这种算法的原因在于:《高规》及《抗规》条文仅规定了四种基本类型边缘构件配筋的构造要求,未提及超出此范围的边缘构件类型应如何构造,基于此,对于非规范基本类型,均拆解为基本型并各自满足规范构造要求,求和后再按轮廓面积等比例调整为非基本型边缘构件,即严格执行规范条文。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

下面介绍两软件对于构造控制边缘构件的计算过程。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

例如,某剪力墙结构算例标准层层高均为3300mm,剪力墙抗震等级二级,以下选取二层(底部加强区)构造控制的边缘构件YBZ1、YBZ2及GBZ1对比如图1,图2为PKPM与YJK边缘构件设计结果。由图2可知PKPM边缘构件结果均比YJK大,其中,YBZ1配筋大372mm²,相对差异17.0%;YBZ2配筋大770mm²,相对差异21.4%;GBZ1配筋大213mm²,相对差异14.8%。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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图2边缘构件设计结果文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

3.1 YBZ1差异分析文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

(1)PKPM【分解为规范基本类型后求和再调整】算法如图3所示,首先将YBZ1分解为规范基本类型YBZ1a与YBZ1b,然后按规范分别计算最小构造配筋,求和后按照YBZ1轮廓面积与YBZ1a、YBZ1b轮廓面积和的比例调整配筋面积。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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图3YBZ1分解求和再调整算法示意文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

YBZ1a最小构造配筋为:(二级,底部加强区,约束边缘构件)文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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与电算结果一致。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

对比验算过程,不难看出造成两个软件配筋差距的地方正是【分解为规范基本类型后求和再调整】这个过程。再进一步分析的话,会发现差距发生在了计算YBZ1b最小构造配筋时,PKPM对单个边缘构件配筋取了规范按照面积控制的配筋800和按照根数控制的配筋1206中的较大值,作为基本类型的构造配筋值。在合并以后还要按照整个的大边缘构件的面积进行配筋控制,同时考虑两个边缘构件构造配筋迭加后的调整。相比看来,此时PKPM的结果更加“严格”,对规范条文严格执行。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

3.2 YBZ1差异分析文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

(1)PKPM【分解为规范基本类型后求和再调整】算法如图4所示,首先将YBZ2分解为规范基本类型YBZ2a、YBZ2b及YBZ2c,然后按规范分别计算最小构造配筋,求和后按照YBZ2轮廓面积与YBZ2a、YBZ2b、YBZ2c轮廓面积和的比例调整配筋面积。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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图4YBZ2分解求和再调整算法示意文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

YBZ2a最小构造配筋为:(二级,底部加强区,约束边缘构件)文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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与电算结果一致。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

3.3 GBZ1差异分析文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

(1)PKPM【分解为规范基本类型后求和再调整】算法如图5所示,首先将GBZ1分解为规范基本类型GBZ1a与GBZ1b,然后按规范分别计算最小构造配筋,求和后按照GBZ1轮廓面积与GBZ1a、GBZ1b轮廓面积和的比例调整配筋面积。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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图5GBZ1分解求和再调整算法示意文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

GBZ1a最小构造配筋为:(二级,底部加强区,构造边缘构件)文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

为什么使用PKPM软件进行构造控制的边缘构件计算时配筋面积比YJK大?文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

与电算结果一致。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

3.4 总结文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

综上,对于构造控制的非规范基本类型边缘构件,PKPM与YJK配筋差异的原因在于PKPM默认同时计算【分解为规范基本类型后求和再调整】的结果与【阴影区面积最大构造配筋率】进行包络,这是基于对规范条文的严格执行。如果设计师希望仅计算【阴影区面积最大构造配筋率】结果,可以通过【PKPM-SATWE-补充验算-边缘构件查改-重新计算】中点选-取其中最大构造配筋率计算如图6所示,则PKPM全楼构造控制边缘构件结果均与YJK一致。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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图6PKPM边缘构件算法调整文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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图7PKPM边缘构件算法调整后边缘构件输出的结果文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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图8YJK输出的结果与PKPM边缘构件算法调整后的结果一致文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

怎么样,关于这个问题你学会了吗?文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/ruanjian/pkpm/7010.html

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