PKPM與廣廈GSCAD結(jié)構(gòu)計算結(jié)果比較

關(guān)鍵詞：PKPM、GSCAD、計算結(jié)果分析 

　　設(shè)計院的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，在進(jìn)行多高層民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，使用比較廣泛而普遍的結(jié)構(gòu)計算軟件有PKPM與廣廈GSCAD。不同的結(jié)構(gòu)計算軟件，采用的計算模型會有所不同，所得出的計算結(jié)果也會有所差異。那么結(jié)構(gòu)計算時采用哪種計算軟件，會使建模的復(fù)雜度及工作量縮小，并且保證計算結(jié)果更加準(zhǔn)確，是眾多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在現(xiàn)今越來越短的設(shè)計周期內(nèi)，需要解決的問題。選擇了相對適合的計算軟件，會使前期的計算工作事半功倍，使施工圖的繪制及修改工作簡單，減少設(shè)計人員的重復(fù)工作量。本文就利用PKPM及廣廈GSCAD兩種計算軟件，對同一工程進(jìn)行建模，對建立模型、結(jié)構(gòu)分析和配筋結(jié)果進(jìn)行比較和分析。 

　　現(xiàn)有一工程，工程概況如下：四層公建，框架結(jié)構(gòu)。一層與二層之間、二層與三層之間分別設(shè)有夾層，建筑剖面如圖1.1所示。公建層高為4.8m，夾層層高分別為3.6m、3.0m�；�本設(shè)防烈度為7度，場地類別III類，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g，設(shè)計地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。基本風(fēng)壓為0.5KN/m2�；�礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)，持力層為粉質(zhì)粘土，地基承載力特征值為Fak=180KPa。 

　　計算時需要確定的計算參數(shù)：由于場地類別為III類，地震加速度為7度（0.15g），應(yīng)按按8度（0.2g）采取抗震構(gòu)造措施：即計算時，框架抗震等級為三級，，但構(gòu)造措施按提高一級（二級）進(jìn)行設(shè)計。對于計算中需要設(shè)置的參數(shù)，兩種軟件的計算中采用統(tǒng)一的設(shè)置。構(gòu)件的尺寸及荷載的輸入全部統(tǒng)一，避免了參數(shù)不一致等人為因素引起的誤差，這樣能保證計算結(jié)果的差異性僅由兩種軟件采用的計算模型的差異性引起。 

　　下面是對PKPM及廣廈GSCAD兩種軟件進(jìn)行的比較： 

　　一、建立模型 

　　首先從建模的簡易程度來看，筆者僅從自己的使用感受進(jìn)行說明�？赡苁鞘褂肞KPM的時間比較長，熟練程度比廣廈要好一點(diǎn)，筆者使用PKPM來建立模型更加快捷。本工程模型中有需要設(shè)置雙層梁的部位，在PKPM的梁輸入選項中，比較方便的設(shè)置了梁頂標(biāo)高不同的梁，而在廣廈中筆者未找到可設(shè)置錯層梁的選項。但是PKPM梁柱的布置均需要設(shè)置節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)格，并且計算時節(jié)點(diǎn)間距不得小于150mm。但是實際的工程中常有中心間距小于150mm的梁，故PKPM輸入時需進(jìn)行一定的簡化。而廣廈GSCAD只有豎向構(gòu)件需要設(shè)置節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)格，梁的布置不需輸入網(wǎng)格，可通過兩點(diǎn)主梁、距離主梁和軸線主梁幾種方式進(jìn)行布置。而且廣廈可以人為定義懸挑梁，PKPM則只能模型識別，通常計算不大準(zhǔn)確，需人為另行核對。如果建完了模型，建筑某些位置進(jìn)行了修改，需要重新修改模型時，筆者就明顯感到使用PKPM得心應(yīng)手，廣廈則經(jīng)常容易出現(xiàn)一些小問題，例如無法生成樓板、某些節(jié)點(diǎn)錯位、甚至有時無法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。 

　　二、結(jié)構(gòu)分析 

　　1.從周期的對比結(jié)果來看，兩種計算軟件的周期如圖1.2&1.3所示。PKPM計算時：扭轉(zhuǎn)第1周期/平動第1周期=1.0023/1.0398=96.39%，GSCAD計算時：扭轉(zhuǎn)第1周期/平動第1周期=0.956770/1.003231=95.37%，由圖可見兩種計算軟件在周期上的差異較小。 

　　2.從不同振型下的地震作用力來看，圖1.4&1.5，綜合比較本工程給出振型下的地震力，發(fā)現(xiàn)在X向地震力作用下，地震力在X方向的分量基本相同，在Y方向的地震力及扭矩稍有差距；在Y向地震力作用下，地震力在X方向的分、在Y方向的地震力及扭矩均稍有差距；但總體來說差異性還是比較小的。 

　　3.從結(jié)構(gòu)位移的對比結(jié)果來看，PKPM 在X 方向地震作用下的樓層最大位移為1/605，出現(xiàn)在第2層第2塔；GSCAD在地震方向0度的最大層間位移角為 1/ 661出現(xiàn)在第4層。PKPM計算出的最大層間位移角要小于GSCAD所得出的最大層間位移角，并且出現(xiàn)最大位移角的層數(shù)也有所不同。 

　　4.從內(nèi)力計算所得結(jié)果來看，基本組合下柱底的最大軸力，基本上是相同的，沒有較大出入。 

　　三、配筋結(jié)果 

　　1.柱配筋：分別比較某角柱與中柱各層的配筋，由圖1.6可見，角柱：GSCAD的豎向鋼筋配置一般都比PKPM的豎向鋼筋大，尤其是角筋，基本上GSCAD要比PKPM大一個鋼筋級別；中柱：底層時GSCAD的角筋要大于PKPM的角筋配置，全截面配筋相同，到上層后兩者配筋相同�？傮w來說，在柱配筋上，GSCAD的計算結(jié)果要大于PKPM的計算結(jié)果，經(jīng)比對大概增加20%～30%。 

　　2.梁配筋：梁的支座負(fù)筋及跨中鋼筋，GSCAD較PKPM均小一些，差別大概在15%左右。在日常畫圖中，也感覺用廣廈計算的梁配筋要小于PKPM，一般會差出1根同級別鋼筋。 

　　3.板配筋：GSCAD跟PKPM的計算結(jié)果大致相同。 

　　4.基礎(chǔ)配筋：10版規(guī)范對于基礎(chǔ)的最小配筋率有0.15%的要求，因此一般情況下基礎(chǔ)的配筋均為構(gòu)造配筋，兩種軟件計算出的基礎(chǔ)大小及高度相差不大，結(jié)果大致相同。 

　　經(jīng)過對以上幾方面的比較，PKPM與廣廈兩種結(jié)構(gòu)計算軟件在結(jié)構(gòu)指標(biāo)的計算上，基本上是相同的，僅層間位移上有所差異。層間位移是比較硬性的結(jié)構(gòu)指標(biāo)，故PKPM偏于安全。配筋方面，廣廈對于柱配筋比較嚴(yán)格，梁板配筋比較經(jīng)濟(jì)，對于一個框架結(jié)構(gòu)的民用建筑而言，豎向構(gòu)件的比例要遠(yuǎn)少于水平構(gòu)件，因此總體而言運(yùn)用廣廈得到的施工圖比較經(jīng)濟(jì)。 

　　結(jié)語：目前的軟件沒有好壞、優(yōu)劣之分，每個軟件的研發(fā)者都是通過細(xì)心的研究、反復(fù)的實驗、不斷的改善而發(fā)展出來的，肯定都有自己相對的側(cè)重的優(yōu)勢方面！并且結(jié)構(gòu)的安全性是關(guān)系到整個建筑優(yōu)劣的關(guān)鍵內(nèi)容，每個結(jié)構(gòu)計算軟件都是以結(jié)構(gòu)的安全性為第一考量，因此都是好用而安全的。廣廈有PKPM模型接口，這樣可以方便兩者的配合使用，故若條件允許最好兩種軟件同時使用，那樣也有個比較，做的也更有底。對于軟件的選擇，是要盡量發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)，而不是舍一取一！