摘要：近些年來(lái)PKPM系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件在我單位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，由于一些結(jié)構(gòu)的特殊情況（如空曠結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、斜板結(jié)構(gòu)等），設(shè)計(jì)人員往往會(huì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在對(duì)軟件的編制依據(jù)、模型假定以及規(guī)范理解等方面出現(xiàn)偏差。本文主要是對(duì)PKPM軟件的在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。
關(guān)鍵詞：pkpm結(jié)構(gòu)軟件;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);應(yīng)用
隨著我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的越來(lái)越快，對(duì)于設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)效率以及質(zhì)量都有了新的要求，所以，為了能夠更好的滿足行業(yè)發(fā)展的需要，我國(guó)的建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所在CAD的系統(tǒng)之上，進(jìn)一步的研制出了更加高效的PKPM設(shè)計(jì)軟件，而該軟件，一經(jīng)問(wèn)世就受到了業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注和歡迎，目前，已經(jīng)成為我國(guó)設(shè)計(jì)業(yè)市場(chǎng)占有率最高的一款軟件，幾乎占據(jù)了90%以上的市場(chǎng)，意義深遠(yuǎn)。
一、PKPM軟件的發(fā)展情況與在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所具有的特點(diǎn)
1、PKPM軟件的發(fā)展情況
在最開(kāi)始的時(shí)候，PKPM軟件只有兩個(gè)功能模塊，一個(gè)是PK排架框架設(shè)計(jì)，一個(gè)是PMCAD平面輔助設(shè)計(jì)，結(jié)合在一起統(tǒng)稱為PKPM軟件，而隨著科 學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展以及建筑行業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)軟件需求的提高，PKPM軟件也進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，跟CAD設(shè)計(jì)軟件集成在一起，在功能上有了新的突破，如 今，PKPM軟件不僅擁有除了CAD設(shè)計(jì)軟件本身所具有的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、設(shè)計(jì)的功能，還擴(kuò)增了建筑概預(yù)算功能、施工管理功能以及施工企業(yè)信息化的功 能，成為了一種全方位一統(tǒng)化的高技術(shù)設(shè)計(jì)軟件，因而受到了設(shè)計(jì)行業(yè)的廣泛歡迎。
2、PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所具有的特點(diǎn)
PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所具有的最大的特點(diǎn)就是操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)比較人性化以及具有一定的智能化的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不需要擔(dān) 心計(jì)算的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并按要求計(jì)算出結(jié)果，省去了設(shè)計(jì)師自己計(jì)算的過(guò)程，而且，如果設(shè)計(jì)的過(guò)程中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)遺漏或者是參數(shù)不準(zhǔn)確 的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)會(huì)智能提示并作相應(yīng)的信息記錄，方便設(shè)計(jì)師以后的檢查和修改。
二、對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算程序的淺顯認(rèn)識(shí)
1、次梁梁端約束條件的假定和實(shí)現(xiàn)
隨著PKPM的不斷改進(jìn)，在PMCAD建模中可在其第一項(xiàng)即建筑模型與荷載輸入里建主框架的同時(shí)輸入次梁布置，這無(wú)疑給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了很大的方便，尤其對(duì)次梁布置復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更為有效，但也隨之帶來(lái)一些問(wèn)題。在手工計(jì)算中我們通常假定次梁端部為鉸接。而程序計(jì)算時(shí)沒(méi)有把次梁端部按鉸接處理，梁跨中的正 彎矩減少，這樣難免有失安全。另外還要注意主框架梁和次梁間的協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)，協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)是由變形協(xié)調(diào)產(chǎn)生的，它使主框架梁和次梁間有一定的扭轉(zhuǎn)變形，這樣框架梁 對(duì)次梁端部的約束作用就更弱。因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)將次梁的支座端部定義為鉸接，更符合我們對(duì)次梁的設(shè)計(jì)假定，偏于安全。然而這樣處理存在一個(gè)矛盾：雖然次梁對(duì) 主框架梁沒(méi)有了扭轉(zhuǎn)作用，但在設(shè)計(jì)主梁時(shí)還是應(yīng)考慮這個(gè)不利因素，適當(dāng)?shù)脑黾又髁嚎古つ芰�。在結(jié)構(gòu)布置時(shí)也要注意這個(gè)不利因素，為了減少對(duì)框架梁的扭距應(yīng) 盡量使次梁連續(xù)布置，盡量避免框架梁兩側(cè)的次梁有距離比較短的錯(cuò)位，如果不可避免應(yīng)特別注意該框架梁的抗扭，必要時(shí)應(yīng)補(bǔ)充計(jì)算以確�？蚣芰旱陌踩�。
2、虛梁的合理運(yùn)用
PKPM為用戶提供了截面為100mm×100mm的虛梁，虛梁主要作用是用來(lái)劃分板塊，它只傳遞荷載，沒(méi)有剛度和質(zhì)量，不參與抗震。多數(shù)用于無(wú)梁 體系SLABCAD計(jì)算在框架柱間的連接、封閉建筑房間等等。然而設(shè)計(jì)人員在建摸時(shí)為了真實(shí)反映建筑物的荷載，在隔墻下沒(méi)有設(shè)次梁的部位布置虛梁來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 墻體線荷載的輸入，這樣避免了遺漏荷載但對(duì)有些框架梁有失真實(shí)。原因在于程序中虛梁改變板跨，從而改變板傳力方向，例如一個(gè)3.6m×3.6m的板格，板 四邊的梁均勻受力，每根梁上承受1/4板上荷載，如果在這個(gè)板格中間平行均勻的布置兩道虛梁后，虛梁使該板變?yōu)槿齻�(gè)1.2m×3.6m的板，這樣板四邊的 梁受力不均勻，平行于虛梁的每根梁上承受1/6板上荷載，垂直于虛梁的每根梁上承受1/3板上荷載。這樣就使梁的受力模型與實(shí)際的受力情況不符，會(huì)造成有 的梁配筋不足而有的梁配筋偏大。在此筆者建議不要在無(wú)梁隔墻下布置虛，可將隔墻何在折算成面荷載布置，從而比較地反映板的傳力，保證梁的設(shè)計(jì)安全。
三、在使用PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該注意到的問(wèn)題
由于利用PKPM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，幾乎所有的計(jì)算都是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成的，這樣就會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的分析結(jié)果造成一種依賴性，而綜上所言，計(jì)算機(jī)在 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)存在一些超出規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)，這樣，過(guò)于依賴計(jì)算機(jī)的分析結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致在抗震概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)抗震的效果造成一定程度的忽 視，影響建筑物的抗震效果。
在建立交互式結(jié)構(gòu)模型的時(shí)候一定要注意，模型構(gòu)件中的所有的數(shù)據(jù)和信息都要在建立交互式模型的操作中輸入，同時(shí)所有的數(shù)據(jù)和信息既要符合規(guī)范的規(guī)定 和標(biāo)準(zhǔn)，也要正確的結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)的模型，以確保交互式結(jié)構(gòu)模型的有效建立。在輸入的過(guò)程中應(yīng)該注意，在節(jié)點(diǎn)過(guò)密的時(shí)候，著重考慮墻體以及梁柱布置的連續(xù) 性，不能出現(xiàn)偏差。
除此之外，設(shè)計(jì)師還需要對(duì)超筋的情況情形仔細(xì)的分析和詳細(xì)的判定，因?yàn)镻KPM軟件是以最大配筋率來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，有時(shí)候，就算是未顯示超筋信息，但并不能說(shuō)明柱截面的選擇就是正確的。
四、PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題
1、PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)樓梯間建模輸入時(shí)解決方法
由于地震時(shí)樓梯板在水平力作用下具有“斜撐”的受力狀態(tài)，在水平地震作用下，將產(chǎn)生較大軸向拉壓力;樓梯板由原先我們只考慮豎向力時(shí)的受彎構(gòu)件，轉(zhuǎn) 變?yōu)?ldquo;壓彎、拉彎”構(gòu)件，受力狀態(tài)復(fù)雜化。樓梯間處的水平抗側(cè)剛度較大，結(jié)構(gòu)整體的水平抗側(cè)剛度分布將不均勻，主要集中在樓梯間處。故在水平地震作用下，樓梯間的柱分配到的水平剪力較其它處明顯偏大。特別是休息平臺(tái)下的樓梯梁和樓梯柱，其受力非常不利。此外，從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，由于樓梯間的上下樓梯板（上下直行 雙跑樓梯為例）沿中心線并不對(duì)稱，從而造成原先對(duì)稱的結(jié)構(gòu)考慮了樓梯的作用后，在水平地震作用下的內(nèi)力分布不對(duì)稱。
2、結(jié)構(gòu)振型數(shù)的確定
采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析時(shí)應(yīng)確定合理的振型數(shù)。要確保不喪失高振型的影響，程序要輸入較多的計(jì)算振型數(shù);但是輸入的振型數(shù)過(guò)多超 過(guò)了結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)，就會(huì)引起計(jì)算結(jié)果的不可靠�！犊挂�(guī)》5.2.2不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)聯(lián)合計(jì)算的結(jié)構(gòu)，水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，可取前2～3個(gè)振型，當(dāng)基本自 振周期大于1.5S或房屋高寬比大于5時(shí)，振興個(gè)數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加�！陡咭�(guī)》5.1.13-2抗震計(jì)算應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)聯(lián)合，振興數(shù)不應(yīng)小于15，對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)，不 應(yīng)小于塔數(shù)的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。上述規(guī)范給出的是計(jì)算振型數(shù)的下限。
選取足夠的振型數(shù)，對(duì)于一個(gè)大型結(jié)構(gòu)計(jì)算所有的振型數(shù)，所花費(fèi)的計(jì)算機(jī)資源相當(dāng)大，故沒(méi)有必要就算所有的振型數(shù)，因?yàn)樽詈蟮哪切└哒裥蛯?duì)結(jié)構(gòu)的地震 作用貢獻(xiàn)很小，所以足夠就可以了。規(guī)范規(guī)定足夠的振型數(shù)要保證有效質(zhì)量系數(shù)超過(guò)90%，否則振型數(shù)不夠，振型數(shù)不夠也是造成剪重比不滿足要求的一個(gè)原因。
結(jié)束語(yǔ)
雖然PKPM軟件自問(wèn)世以來(lái)就收到了廣泛的關(guān)注，而且隨著科技的發(fā)展一直在不停的更新和進(jìn)步，智能化也越來(lái)越高，但軟件畢竟取代不了人工，也一定會(huì)存在一些問(wèn)題和弊端，所以，身為設(shè)計(jì)師，一定要不停的提升自身的能力，然后才能夠結(jié)合軟件更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)。
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