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PKPM软件设计中应注意的几个问题
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内容提示：根据国家相关规范及PKPM软件的参数设置要求,作者结合多年的使用PKPM软件的设计应用经验,探讨了利用PKPM软件进行结构设计应注意的几个问题,并提出了解决的方法,可供结构设计人员参考。
0 引言
PKPM 软件是中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所研发的功能齐全的设计软件。它将结构设计人员从繁琐的计算工作中解放出来，加快了设计进度。但其功能无论如何完善，PKPM 软件只能是计算机辅助设计工具，设计人员的结构概念是否清晰，对参数的设置是否合理，对结果的判断是否准确，是正确使用软件的前提。《建筑抗震设计规范》第 3.6.6 条明确规定了利用计算机进行结构抗震分析的要求。有些结构设计人员往往由于理论知识不扎实，缺乏对相关规范的正确理解，不熟悉软件的功能特点和适用范围，完全依赖计算机设计软件，出现一些不理想的结果。鉴于此，作者结合多年的使用PKPM 软件的设计应用经验，探讨了利用 PKPM 软件进行结构设计应注意的几个问题，可供结构设计人员参考。（参考《建筑中文网》）
1 混凝土次梁的输入方式
混凝土次梁的输入方式：软件提供两种输入方法：一是在 PM-CAD 主菜单 1 中和主梁一起输入，称“按主梁输入”。二是在 PM-CAD 主菜单 1 中按“次梁布置”，称“按次梁输入”。“按主梁输入”时梁本身的刚度参与到空间计算中，对结构的刚度、周期、位移等均会产生影响，程序不分主次梁，所有梁都是主梁，梁的内力计算按照空间交叉梁系方式进行分配。即根据节点的变形协调条件和各梁线刚度的大小进行计算，主梁和次梁之间没有严格的支座关系“；按次梁输入”时，梁本身的刚度不参与到空间计算中，对结构的刚度、周期位移等均不会产生影响，次梁的内力按连续梁方式一次计算完成，主梁是次梁的支座。建议：设计人员在进行混凝土结构设计时，混凝土次梁宜按主梁输入，且除非特别情况不建议将次梁两端设置为铰接其结果更加接近实际受力情况和实际配筋[1]。
2 剪力墙连梁的输入方式
《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.8条规定：剪力墙开洞形成的跨高比小于 5 的连梁，应按本章有关规定进行设计；当跨高比不小于 5 时，宜按框架梁进行设计。跨高比小于 5 的连梁，竖向荷载作用下的弯矩所占比例较小，水平荷载作用下产生的反弯使它对剪切变形十分敏感，容易出现剪切裂缝。跨高比不小于 5 时，竖向荷载作用下的弯矩所占比例较大，宜按框架梁设计。建议：当跨高比不小于 5 时，应在洞口两端各增加一个节点，按框架梁输入计算；当跨高比小于 5 时，应按剪力墙开洞输入。
3 错层结构的输入方式
在“主梁布置”菜单和“楼板生成”里有会有“梁两端节点升降”和“楼板错层”，有些设计人员认为这样做是用来计算错层的，其实这只影响画图，不是用来计算错层的。对于错层，当错层高度不大于框架梁的截面高度时，应按一层输入计算。当错层高度大于框架梁的截面高度时，各部分楼板应作为独立楼层参加整体计算。在 PMCAD 建模时每个错层建一个标准层，并将没有楼板的部分开全房间洞SWATE 软件会自动搜索判断错层，自动计算内力。
4 底层的计算高度的取值
设计人员对各标准层进行组装时要输入底层的高度，由于结构形式不同，其底层的高度输入应有不同。《混凝土结构设计规范》第7.3.11 条表 7.3.11- 2 规定表中 H 为底层柱从基础底面到一层楼盖顶面的高度；《砌体结构设计规范》第 5.1.3 条表 5.1.3 规定表中 H为楼板顶面到构件下端支点的距离。建议：根据实际情况，准确设定底层的高度。
5 中梁的刚度增大系数的取值
《高层建筑混凝土结构技术规程》第5.2.2条规定：现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大，根据情况取为 1.3~2.0。无现浇层的装配式结构，可不考虑楼面翼缘的作用。概念上讲，现浇楼板对惯性距的增大系数应该是：边梁小，中梁大，小梁大，大梁小，楼板厚的比楼板薄的大，不能取一恒值。建议：根据规范精神和工程实际情况，合理计算，准确选用。
6 竖向力的计算方式选择
竖向力的计算信息，程序有五个选择：一是不计算竖向力，其主要用于对水平荷载效应的观察和对比；二是一次性加载，其主要用于多层结构，因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响较小；三是模拟施工加载 1，采用了一次集组结构刚度，分层施加恒载，只计入加载层以下的节点位移量和构件内力的做法，来近似模拟考虑施工过程的结构受力。对于高层结构一般采用该方法计算；四是模拟施工加载 2，采用该方法计算出传给基础的力比较均匀合理。五是模拟施工加载 3，是采用由用户指定施工次序的分层集组刚度、分层加载进行恒载下内力计算。建议：一是在结构分析时，如果明确知道了实际的施工次序，就按照实际的来，这总是没错的。二是在结构分析时，如果对实际的施工次序还不太清楚，那么你的施工次序至少要满足“被定义成在同一个施工次序内施工且同时拆模的一个或若干个楼层，当拆模后，这一部分的结构在力学上应为合理的承载体系，且其受力性质应尽可能与整体结构建成后该部分结构的受力性质接近”。三在进行上部结构计算时根据实际情况采用“模拟施工方法 1”和“模拟施工方法3”；在基础计算时采用“模拟施工方法2”[2]。
7 框架柱是否执行 7.3.11-3 条计算方式的选择
《混凝土结构设计规范》第7.3.11条第3小条规定：当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的 75%以上时，框架柱的计算可按公式 7.3.11- 2 和 7.3.11- 2 计算，并取其中的较小值。但目前的SATWE 软件没有直接判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的 75%以上”这个条件的功能，具体判断可用以下办法：首先按不执行 7.3.11- 3 条计算，得出所有荷载产生的总弯矩值；其次点取总信息中“不计算恒活载”选项，得出水平荷载产生的弯矩值；最后两项相比，看是否满足 7.3.11- 3 的条件。注意：在选择弯矩设计值时要选择同一工况荷载作用下的内力值。
8 刚域简化计算方式的选择
“不作为刚域”是指将“梁柱重叠部分作为梁长度的一部分进行计算”“，作为刚域”是指将“梁柱重叠部分作为柱宽度进行计算”对于一般工程应选择“不作为刚域”进行计算，因为在竖向荷载作用下，考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对梁端负弯矩应进行调幅，并相应增加跨中正弯矩。考虑了“梁端负弯矩调幅”后，梁端负弯矩减小，梁端支座筋亦相应减小，梁柱重叠部分刚度降低，不宜再考虑“刚域”。对于异形柱结构宜选择“作为刚域”进行计算，按异形柱柱边到柱边的长度来计算梁长刚度。这样，梁的长度变短，从而降低梁的内力，更加符合梁的实际受力状况[3]。
9 结语
结构设计是对一个设计人员综合能力的考验，PKPM 软件能有效的提高工作效率，但是 PKPM 软件发展再完善，也只是计算机辅助设计程序，如何理解规范，如何输入合理的参数，如何对结果进行分析，需要设计人员不断的提高自己的理论知识和实践经验，不断提高对软件参数设置的理解。
参考文献：
[1]马祥喜，严昭君.混凝土次梁在 PKPM 中不同输入方式的结果探讨[J].河南建材，2009，3:81- 82.
[2]刘华.如何合理选择 PKPM 程序中的参数进行结构设计[J].跨世纪，2009，(16)12:147- 148.
[3]王勍，刘晚成，左宏亮.PKPM 在结构设计中常见问题解析[J].低温建筑技术，2009，(131)5:58- 59. 来源: 《建筑中文网》.
PKPM 软件是中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所研发的功能齐全的设计软件。它将结构设计人员从繁琐的计算工作中解放出来，加快了设计进度。但其功能无论如何完善，PKPM 软件只能是计算机辅助设计工具，设计人员的结构概念是否清晰，对参数的设置是否合理，对结果的判断是否准确，是正确使用软件的前提。《建筑抗震设计规范》第 3.6.6 条明确规定了利用计算机进行结构抗震分析的要求。有些结构设计人员往往由于理论知识不扎实，缺乏对相关规范的正确理解，不熟悉软件的功能特点和适用范围，完全依赖计算机设计软件，出现一些不理想的结果。鉴于此，作者结合多年的使用PKPM 软件的设计应用经验，探讨了利用 PKPM 软件进行结构设计应注意的几个问题，可供结构设计人员参考。（参考《建筑中文网》）
1 混凝土次梁的输入方式
混凝土次梁的输入方式：软件提供两种输入方法：一是在 PM-CAD 主菜单 1 中和主梁一起输入，称“按主梁输入”。二是在 PM-CAD 主菜单 1 中按“次梁布置”，称“按次梁输入”。“按主梁输入”时梁本身的刚度参与到空间计算中，对结构的刚度、周期、位移等均会产生影响，程序不分主次梁，所有梁都是主梁，梁的内力计算按照空间交叉梁系方式进行分配。即根据节点的变形协调条件和各梁线刚度的大小进行计算，主梁和次梁之间没有严格的支座关系“；按次梁输入”时，梁本身的刚度不参与到空间计算中，对结构的刚度、周期位移等均不会产生影响，次梁的内力按连续梁方式一次计算完成，主梁是次梁的支座。建议：设计人员在进行混凝土结构设计时，混凝土次梁宜按主梁输入，且除非特别情况不建议将次梁两端设置为铰接其结果更加接近实际受力情况和实际配筋[1]。
2 剪力墙连梁的输入方式
《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.8条规定：剪力墙开洞形成的跨高比小于 5 的连梁，应按本章有关规定进行设计；当跨高比不小于 5 时，宜按框架梁进行设计。跨高比小于 5 的连梁，竖向荷载作用下的弯矩所占比例较小，水平荷载作用下产生的反弯使它对剪切变形十分敏感，容易出现剪切裂缝。跨高比不小于 5 时，竖向荷载作用下的弯矩所占比例较大，宜按框架梁设计。建议：当跨高比不小于 5 时，应在洞口两端各增加一个节点，按框架梁输入计算；当跨高比小于 5 时，应按剪力墙开洞输入。
3 错层结构的输入方式
在“主梁布置”菜单和“楼板生成”里有会有“梁两端节点升降”和“楼板错层”，有些设计人员认为这样做是用来计算错层的，其实这只影响画图，不是用来计算错层的。对于错层，当错层高度不大于框架梁的截面高度时，应按一层输入计算。当错层高度大于框架梁的截面高度时，各部分楼板应作为独立楼层参加整体计算。在 PMCAD 建模时每个错层建一个标准层，并将没有楼板的部分开全房间洞SWATE 软件会自动搜索判断错层，自动计算内力。
4 底层的计算高度的取值
设计人员对各标准层进行组装时要输入底层的高度，由于结构形式不同，其底层的高度输入应有不同。《混凝土结构设计规范》第7.3.11 条表 7.3.11- 2 规定表中 H 为底层柱从基础底面到一层楼盖顶面的高度；《砌体结构设计规范》第 5.1.3 条表 5.1.3 规定表中 H为楼板顶面到构件下端支点的距离。建议：根据实际情况，准确设定底层的高度。
5 中梁的刚度增大系数的取值
《高层建筑混凝土结构技术规程》第5.2.2条规定：现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大，根据情况取为 1.3~2.0。无现浇层的装配式结构，可不考虑楼面翼缘的作用。概念上讲，现浇楼板对惯性距的增大系数应该是：边梁小，中梁大，小梁大，大梁小，楼板厚的比楼板薄的大，不能取一恒值。建议：根据规范精神和工程实际情况，合理计算，准确选用。
6 竖向力的计算方式选择
竖向力的计算信息，程序有五个选择：一是不计算竖向力，其主要用于对水平荷载效应的观察和对比；二是一次性加载，其主要用于多层结构，因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响较小；三是模拟施工加载 1，采用了一次集组结构刚度，分层施加恒载，只计入加载层以下的节点位移量和构件内力的做法，来近似模拟考虑施工过程的结构受力。对于高层结构一般采用该方法计算；四是模拟施工加载 2，采用该方法计算出传给基础的力比较均匀合理。五是模拟施工加载 3，是采用由用户指定施工次序的分层集组刚度、分层加载进行恒载下内力计算。建议：一是在结构分析时，如果明确知道了实际的施工次序，就按照实际的来，这总是没错的。二是在结构分析时，如果对实际的施工次序还不太清楚，那么你的施工次序至少要满足“被定义成在同一个施工次序内施工且同时拆模的一个或若干个楼层，当拆模后，这一部分的结构在力学上应为合理的承载体系，且其受力性质应尽可能与整体结构建成后该部分结构的受力性质接近”。三在进行上部结构计算时根据实际情况采用“模拟施工方法 1”和“模拟施工方法3”；在基础计算时采用“模拟施工方法2”[2]。
7 框架柱是否执行 7.3.11-3 条计算方式的选择
《混凝土结构设计规范》第7.3.11条第3小条规定：当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的 75%以上时，框架柱的计算可按公式 7.3.11- 2 和 7.3.11- 2 计算，并取其中的较小值。但目前的SATWE 软件没有直接判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的 75%以上”这个条件的功能，具体判断可用以下办法：首先按不执行 7.3.11- 3 条计算，得出所有荷载产生的总弯矩值；其次点取总信息中“不计算恒活载”选项，得出水平荷载产生的弯矩值；最后两项相比，看是否满足 7.3.11- 3 的条件。注意：在选择弯矩设计值时要选择同一工况荷载作用下的内力值。
8 刚域简化计算方式的选择
“不作为刚域”是指将“梁柱重叠部分作为梁长度的一部分进行计算”“，作为刚域”是指将“梁柱重叠部分作为柱宽度进行计算”对于一般工程应选择“不作为刚域”进行计算，因为在竖向荷载作用下，考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对梁端负弯矩应进行调幅，并相应增加跨中正弯矩。考虑了“梁端负弯矩调幅”后，梁端负弯矩减小，梁端支座筋亦相应减小，梁柱重叠部分刚度降低，不宜再考虑“刚域”。对于异形柱结构宜选择“作为刚域”进行计算，按异形柱柱边到柱边的长度来计算梁长刚度。这样，梁的长度变短，从而降低梁的内力，更加符合梁的实际受力状况[3]。
9 结语
结构设计是对一个设计人员综合能力的考验，PKPM 软件能有效的提高工作效率，但是 PKPM 软件发展再完善，也只是计算机辅助设计程序，如何理解规范，如何输入合理的参数，如何对结果进行分析，需要设计人员不断的提高自己的理论知识和实践经验，不断提高对软件参数设置的理解。
参考文献：
[1]马祥喜，严昭君.混凝土次梁在 PKPM 中不同输入方式的结果探讨[J].河南建材，2009，3:81- 82.
[2]刘华.如何合理选择 PKPM 程序中的参数进行结构设计[J].跨世纪，2009，(16)12:147- 148.
[3]王勍，刘晚成，左宏亮.PKPM 在结构设计中常见问题解析[J].低温建筑技术，2009，(131)5:58- 59. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201011/14423.htm
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