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应用SATWE指标灵敏度分析和PKPM-AID高级指标控制功能调整高烈度区剪力墙结构位移角超限案例

结构先声 · 公众号 · · 2024-12-17 17:00

正文

一

工程概况

本工程为剪力墙住宅项目，位于大连瓦房店市，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度峰值为0.2g，设计地震分组第一组，Ⅱ类场地，场地特征周期0.35s。地下1层，地上18层,建筑高度53.70米；结构平面尺寸22.20m×13.65m。抗震设防分类：标准设防（丙类）。

图1 本工程PKPM三维模型

二

模型指标调整目标

图2 初始模型的指标汇总结果

初始模型的指标汇总结果如图2所示，X向、Y向地震作用下位移角超限，不满足限值1/1000，部分墙轴压比超限。

使用PKPM-AID软件调整指标，在控制总造价最低的前提下位移角满足规范限值1/1000，墙轴压比满足规范限值；

三

应用PKPM-AID高级指标调整的过程

1、应用最新的PKPM结构2025R2.3版本，R2.3版本SATWE模块支持结构整体指标灵敏度分析功能。在SATWE计算参数中勾选“计算构件对整体指标灵敏度”选项，见下图。

图3 计算构件对整体指标灵敏度

2、回到智能辅助设计（AID）菜单，点击指标诊断（灵敏度）按钮，在左侧菜单中勾选位移角指标并填写限值，查看构件对整体位移角指标的灵敏度云图，如图4所示。构件颜色越深，意味着该项指标对此构件的体积变化越敏感。红色构件增大截面有利于指标调过，蓝色构件缩小截面有利于指标调过。

图4 位移角构件灵敏度

图5 关键构件：灵敏度>30

勾选关键构件筛选的相关选项，则只会显示灵敏度大于所填数值的关键构件。本案例筛选出灵敏度大于30的梁和墙构件，如图5所示。筛选完成之后，软件提供了自动分组功能，本项目结合建筑功能要求，对软件生成的设计组进行了微调，设计组分组情况如图6。

图6 标准楼层设计组分组布置图

3、点击高级指标控制菜单下的变量设置，指定调整策略为墙长调整，梁截面高度调整。

图7 变量设置页面

4、点击高级指标控制菜单下的目标约束，指定优化约束为X向、Y向位移角小于等于1/1000,墙轴压比小于等于规范限值要求，优化目标为总造价最小化。

图8 目标约束设置页面

四

调整效果

图9 计算过程中目标约束变化趋势图

图10 高级指标控制报告中造价和约束指标变化的截图

软件能输出造价和约束指标在优化计算过程中的变化情况，如图9所示。优化计算完成后，模型回滚到造价最优模型，生成高级指标控制的优化报告，如图10所示。从软件输出的高级指标控制优化报告中，可以看出优化后位移角和墙轴压比满足规范要求，造价仅增加4.6%。

五

结论

指标的调整往往依赖工程师的经验，对于平面较为复杂的工程，基于已有经验的调整有时候效率很低，借助灵敏度分析功能快速筛选到构件对指标影响程度最高的的关键构件，配合PKPM-AID高级指标控制功能，精准快速地完成对指标的调整。灵敏度作为一个工具可以辅助设计师验证并修正工程师经验，提升结构工程师的结构概念。