基于工程实例的PMSAP和SAP2000软件分析比较.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．03．020基于工程实例的PMSAP和SAP2000软件分析比较唐琳(信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，四川成都610021)摘要：本文通过运用PKPM旗下PMSAP和有限元通用程序SAP2000两种软件对一个重要构筑物结构进行分析、比较及印证，一方面确保这一构筑物设计的可靠性，另一方面对上述两类软件设计结果加以分析，从而在今后的结构有限元分析设计中加以有效运用。关键词：结构有限元；PMSAP；SAF2000；固有频率地震作用中图分类号：TU318．2文献标志码：B文

2、章编号：1672—4011(2013)03—0040—020前言本文分析的结构对象为中国电子科技集团公司某研究所一天线塔基础构筑物。由于该构筑物建设的重要性，设备厂家提出了该构筑物应具有较大刚度，固有频率不应小于7Hz等一系列的结构参数要求。建筑所在地位于成都市都江堰地区(“5．12”地震震害严重，新抗规将该地区调整为8度设防区，第二组)。鉴于以上原因，采用结构通用的单一设计软件难以全面、准确进行分析，为保证该结构的安全性及设计的合理性，拟采用两种基于不同平台的设计分析软件对结构的固有频率、抗震性能等加以计算分析、比较及印证。本文采用的两种程序，其一

3、为PMSAP，为PKPM旗下针对复杂多高层建筑研发的结构设计程序。在这之前，剪力墙薄壁柱模型不是一个“符合结构实际的力学模型”，PM·SAP则是基于广义协调理论，细分墙单元和多边形楼板单元，很好地体现剪力墙和楼板的真实变形及受力状态，能够保证墙元网格的良态，进而保证墙元刚度计算的准确性。以上高精度剪力墙单元原则为本工程这类塔式剪力墙特殊结构提供了精细分析的合理性。另一种用来加以佐证的程序软件为国际上通用的基于有限元单元的复杂空间结构分析软件SAP2000，它适用范围很广，主要适用于模型比较复杂的结构，基本上集成了现有结构分析中经常遇到的方法，如时程分

4、析、地震动输入、动力分析以及Push—over分析，另外还包括：静力分析、用特征向量或Ritz向量进行振动模式的模态分析、对地震反应的反应谱分析等等。这些不同类型的分析可在程序的同一次运行中进行，并把结果综合起来输出。其中模态分析可以自行选择进行特征向量分析还是Ritz向量分析，分析显示结构相应的频率等振动模态分析的结果，这也满足本工程须精确计算结构固有频率的诉求。1工程概述本构筑物为一塔式混凝土结构，形式较为特殊，总高度为7．650m，分为3层，底部直径为5．20m圆形，上部作者简介：唐琳(1979一)，女，重庆人，硕士，工程师，研究方向：建筑结构

5、设计。直径为2．30m圆形，混凝土墙体厚度为500mill，板厚度为150mm，如图1所示结构立面图和图2结构三维效果图所示。建筑基础设计为桩筏基础，确保对上部结构有效的嵌固作用，从而保证上部结构计算中固有频率的准确性。结构重要性系数为1．1，安全等级为一级，按8度抗震等级设防，剪力墙抗震等级为三级。F习圈图1结构立面图图2结构三维效果图2分析及结果比较结构分析前处理参数相同：设计烈度8度，第二组，地震组合CQC方式；参与计算振型数为9个；风荷载基本风压0．3kN／m2；结构构件材料均为强度等级为C30的混凝土。2．1振型结果对比’、LL^』一j77

6、PMSAP第1振型振型方向角：X向平动PMSAP第2振型振型方向：Y向平动SAP2000第1振型振型方向角：X向平动SAP2000第2振型振型方向：Y向平动2013年第3第39卷总第17‘竺?13篓兰SAP2000第3振型振型方向：扭转1一图3结构前3振型图形小结：由图3PMSAP和SAP2000两种软件得出的振型图看出，第1、2振型均为x向、Y向平动变形，基本一致。而第3振型形状有差异，PMSAP是扭转变形，而SAP2000为以下层挑板上下振动变形。这一现象提示结构工程师在后续的挑板配筋设计中，不仅是上表面平台荷载产生负弯矩，应在挑板上表面配置钢筋

7、，还应充分考虑在地震作用下板下同样有正向弯矩产生，板底也应充分配置受力配筋。2．2周期对比(振型>4数据省略)表1周期(s)振型1振型2振型3PMSAP0．0800．0770．052SAP20000．0720．070O．0660．080—0．0720．077—0．0700．052—0．066周期比较0．080O．0770．052=lO％=9．1％=一27％2．3地震作用下位移(以X向位移为例)小结：由图4(a)看出：最大位移发生在塔顶，最大位移0．27nun；往下位移逐渐降低；由图4(b)看出：最大位移发生在塔顶(颜色浅)，最大位移0．14mm；往下

8、位移逐渐降低。两种程序计算的节点位移数值有差距，但位移较大位置一致且变化趋势一致。3结论SAP2000X向地