YJK和PKPM在框架梁有轴力时梁支座配筋差异的对比分析
zsd_0432282813
2023年03月24日 10:36:05
来自于PKPM
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在弹性板6、弹性膜或独立梁的情况下,梁在轴向可能会出现较大轴力,甚至有些工况下还可能是轴拉力,下面根据一个用户实际的工程案例,对弹性板6模型下YJK和PKPM在框架梁支座配筋上的差异进行分析。

在弹性板6、弹性膜或独立梁的情况下,梁在轴向可能会出现较大轴力,甚至有些工况下还可能是轴拉力,下面根据一个用户实际的工程案例,对弹性板6模型下YJK和PKPM在框架梁支座配筋上的差异进行分析。

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确保同样的模型在两软件的各项计算参数尽可能一致,完成计算,查看配筋结果。下面截取模型中比较典型的框架梁中的两跨进行分析,如下图所示,依次命名为“梁1”、“梁2”。可以看到两软件梁1支座负筋的计算结果基本没有差别,但是梁2支座负筋的设计结果差别较大:

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针对以上结果,首先分析配筋有差别的梁2。先看一下PKPM中梁2的构件信息:

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从上图可以看到,PKPM梁2左支座控制弯矩取的是34组合,控制轴力取的是31组合,对PKPM构件信息组合系数项31组合和34组合截图如下:

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* 荷载工况EXP---X向正偏心地震——对应YJK里的“EX-”工况

* 荷载工况EXM---X向负偏心地震——对应YJK里的“EX+”工况

对PKPM梁2左支座各单工况调整后标准内力截图如下:

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PKPM梁2 左支座负弯矩控制组合34:1.2*DL+0.6*LL*-1.3*EXM,

M34=1.2*3051.16+0.6*468.66-1.3*(-2508.00)=7202.99kN*m(PKPM左支座弯矩值在内力简图和上述文本中是上部受拉为正值)

N34=1.2*66.37+0.6*11.68-1.3*405.05=-439.91kN,(PKPM的轴力符号和YJK一样是拉为正压为负)

PKPM梁2 左支座轴力控制工况31:1.2*DL+0.6*LL*+1.3*EXP,M31=1.2*3051.16+0.6*468.66+1.3*(-2163.30)=1130.26kN*m

N31=1.2*66.37+0.6*11.68+1.3*518.64=760.88kN

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对应PKPM的31组合和34组合,对比一下YJK的这两种组合的内力结果:

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根据上面对比发现PKPM和YJK各单工况内力基本一致,各组合内力也基本一致,只是PKPM分别取了34组合的支座负弯矩(-7202.99kN*m)和31组合的最大轴拉力(760.88kN)——事实上,根据YJK的内力、配筋设计结果,可以发现用这两个组合单独配筋都不起控制作用。

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为验证PKPM的配筋所用内力的取值原则,用YJK的工具箱,按PKPM的内力取值,验算如下:

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如上图所示,用YJK的工具箱根据PKPM的控制内力,计算所得的梁2支座受拉钢筋面积As=12409.97mm?,和PKPM的计算结果一致!

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作为参照,下面截图所示,为YJK中梁2左支座配筋的构件信息及其控制工况和控制内力:

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对应YJK中的控制组合1.2*DL+0.6*LL*+1.3*EY,PKPM中的对应组合是1.2*DL+0.6*LL*+1.3*EYX:

此组合下的左支座负弯矩值=1.2*3051.16+0.6*468.66+1.3*2028.34=6579.43kN*m

此组合下的左支座处轴拉力值=1.2*66.37+0.6*11.68+1.3*390.15=593.85kN,

可以看到,PKPM这个组合的内力结果和YJK的几乎没有差别,但是PKPM并没有使用这个组合的内力去配筋,而是用支座负弯矩包络值过滤掉了这一组合。

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上述案例中的梁1实际上属于框架梁支座是正截面受弯类型,下图是此案例中截取自PKPM的轴力包络图,可以看到梁1上没有控制轴力:

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从配筋简图也可以看到,PKPM和YJK中梁1的支座配筋基本没有差别。


总 结

■   1

梁配筋设计时,PKPM对于有轴力的情况,弯矩和轴力各自取包络,这样会导致配筋计算时的弯矩和轴力不一定是同一组合。显而易见,YJK的配筋原则更贴合规范所说的“以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法”。

■  2

对于梁配筋计算时对轴拉力的忽略处理,PKPM和YJK都设置了相关参数,

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PKPM的默认值为0.15,有可能过滤掉一些本来应该考虑的轴拉力,比如:对于一个300*600,砼标号是C30的梁,PKPM根据这个默认的轴拉比(0.15)被忽略的轴拉力是0.15*1.43*300*600=38610N。当最大轴拉力和最大支座负弯矩恰好是同一工况的时候,如果这个最大轴拉力计算的轴拉比在0.02~0.15之间时,YJK的配筋实际上也要比PKPM的更合理一些——YJK高级选项里的这个轴拉比限值是0.02。

■   3

如果框架梁支座在两软件都是正截面受弯类型,又或者框架梁支座在两软件都是正截面(非对称)偏拉类型但最大轴拉力和最大支座负弯矩恰好是同一工况,并且最大轴拉力对应的轴拉比≥0.15的时候,两软件的支座受拉配筋一般是没有差别的。

■   4 

如果是参数相同的刚性板模型,YJK和PKPM混凝土框架梁支座的配筋一般也差别不大,因为刚性板模型里一般不会出现偏拉类型的梁,PKPM在刚性板模型下的内力取值一般不会出现上述梁2的情况。

知识点:YJK和PKPM在框架梁有轴力时梁支座配筋差异的对比分析

YJK与PKPM差异小结

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