淺談PKPM計(jì)算參數(shù)取值對計(jì)算結(jié)果的影響

關(guān)鍵詞：PKPM計(jì)算參數(shù)取值；PKPM計(jì)算結(jié)果 

　　1. 引言 

　　程序PKPM作為主流的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，它功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)參數(shù)較多，計(jì)算輸出內(nèi)容豐富，被越來越多的建筑設(shè)計(jì)公司作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要軟件。近年隨著建筑市場迅速發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)公司越來越多，從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員數(shù)量成倍增長，結(jié)構(gòu)專業(yè)畢業(yè)生從實(shí)習(xí)到獨(dú)立設(shè)計(jì)工程的培養(yǎng)周期逐漸縮短。一方面，不少設(shè)計(jì)人員缺乏責(zé)任心，設(shè)計(jì)概念不清，嚴(yán)重依賴電腦，不用大腦，搞不清楚程序參數(shù)的取值，經(jīng)常計(jì)算錯誤，另一方面，不少設(shè)計(jì)人員成本意識薄弱，忽視對工程造價的控制，一味放大安全系數(shù)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)偏保守。產(chǎn)生了很多圖紙質(zhì)量差、經(jīng)濟(jì)性差的設(shè)計(jì)成果，影響了設(shè)計(jì)公司的形象。本人梳理容易被設(shè)計(jì)人員忽略的計(jì)算參數(shù)，并分析參數(shù)取值變化對工程設(shè)計(jì)結(jié)果的影響，供設(shè)計(jì)人員參考。 

　　2. PKPM常見參數(shù)的取值，以及不同取值對計(jì)算結(jié)果的影響。 

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用PKPM系列軟件進(jìn)行建模計(jì)算時，軟件提供很多的參數(shù)選項(xiàng)供設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程實(shí)際情況手工錄入，由于設(shè)計(jì)人員的水平參差不齊，或因時間限制，來不及推敲各種參數(shù)的取值范圍及不同取值對計(jì)算結(jié)果的影響，直接采用軟件默認(rèn)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致計(jì)算模型與實(shí)際不符，或設(shè)計(jì)成果經(jīng)濟(jì)性不佳，現(xiàn)對設(shè)計(jì)中容易被忽略但對計(jì)算結(jié)果影響較大的參數(shù)進(jìn)行簡要分析： 

　　2.1 地面粗糙度：有A類、B類、C類、D類四個選項(xiàng)，系統(tǒng)默認(rèn)為B類，往往很多設(shè)計(jì)人員容易漏掉這個參數(shù)，按系統(tǒng)默認(rèn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；或者按偏于保守的理念，忽略這個參數(shù)。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012第8.2.1條的條文解釋，以擬建房2km半圓影響范圍內(nèi)建筑物的平均高度h來劃分地面粗糙度，當(dāng)h≥18m，為D類，9 m　　2.2 恒活荷載計(jì)算信息：共有五個選項(xiàng)，分別是：a、不計(jì)算恒活荷載：該選項(xiàng)僅用于研究分析，不計(jì)算豎向力，實(shí)際工程設(shè)計(jì)不能選擇；b、一次性加載：即采用整體剛度模型，計(jì)算豎向力按一次性加載。高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)按一次加載時，由于墻與柱的豎向剛度相差較大，墻柱間的連梁協(xié)調(diào)兩者之間的位移差，使墻的軸力增大，柱的軸力減小，層層調(diào)整累加的結(jié)果，高層結(jié)構(gòu)的頂部會出現(xiàn)柱梁沒有負(fù)彎矩的失真情況，該選項(xiàng)主要用于多層結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)；c、模擬施工加載1：按實(shí)際施工中豎向荷載逐層加載，下層變形對上層沒有影響，但沒有逐層增加結(jié)構(gòu)剛度，而是采用整體剛度分層加載進(jìn)行計(jì)算，該選項(xiàng)適用于多高層結(jié)構(gòu)，剛度計(jì)算結(jié)果有點(diǎn)失真；d、模擬施工加載2：在模擬施工加載1的方式基礎(chǔ)上，將筒體外圍框架構(gòu)件剛度放大10倍再進(jìn)行荷載分配，接近手工計(jì)算結(jié)果，僅用于框筒結(jié)構(gòu)向基礎(chǔ)軟件傳遞荷載（不傳遞剛度）；e、模擬施工加載3：采用分層剛度分層加載模型，在每層加載時不用總體剛度，只用本層及以下剛度，更符合實(shí)際施工情況，推薦多高層設(shè)計(jì)時采用。 

　　2.3 周期折減系數(shù)：程序默認(rèn)是1.0，若設(shè)計(jì)人員不注意修改，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)偏于不安全。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010第4.3.17條，框架結(jié)構(gòu)可取0.6～0.7，框剪結(jié)構(gòu)可取0.7～0.8，剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.8～1.0�？筛鶕�(jù)工程情況來確定折減系數(shù)。該系數(shù)是根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)型式來確定取值范圍，當(dāng)采用下限值時，建筑的周期折減過多，地震力越大，對建筑的配筋影響也是增大，故根據(jù)實(shí)際情況，當(dāng)項(xiàng)目填充墻較少時取上限值設(shè)計(jì)，減少地震力，會降低配筋。 

　　2.4 雙向板的計(jì)算方法：程序提供彈性算法和塑性算法兩個選項(xiàng)，實(shí)際上根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定板塊是可以使用塑性理論來計(jì)算，但同時應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)的要求或采取有效措施。本人曾運(yùn)用PKPM軟件對板配筋結(jié)果對比顯示，雙向板用塑性理論計(jì)算得到的配筋結(jié)果比用彈性理論計(jì)算得到的配筋結(jié)果少20～30%左右。對于大家普遍擔(dān)心使用塑性算法計(jì)算降低配筋后會對板塊的裂縫產(chǎn)生不利影響的問題，中國建筑科學(xué)研究院主編的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范算例》一書對此進(jìn)行了總結(jié)：“在民用建筑中，樓層的現(xiàn)澆樓板，大多數(shù)為雙向板。其計(jì)算方法，主要有彈性方法及塑性方法兩種。北京市建筑設(shè)計(jì)研究院習(xí)慣采用塑性方法計(jì)算，至今已有50年歷史，尚未發(fā)現(xiàn)有因按塑性方法設(shè)計(jì)而發(fā)生安全問題。至于近來常發(fā)現(xiàn)的樓板裂縫問題，原因眾多，建筑材料、施工方法等等，皆可能導(dǎo)致樓板開裂。 

　　2.5 梁彎矩放大系數(shù)及配筋放大系數(shù)�。河捎赑KPM程序根據(jù)計(jì)算結(jié)果生成的梁配筋有誤差，圖面會有一些地方出現(xiàn)配筋截面比計(jì)算結(jié)果小的情況，不少設(shè)計(jì)人員為了盡快完成工作，往往調(diào)大了梁彎矩放大系數(shù)和配筋放大系數(shù)，有的甚至放大到1.20。實(shí)際上建筑樓面荷載和梁荷均已經(jīng)乘以大于1的分項(xiàng)系數(shù)，梁計(jì)算中即使不放大也已經(jīng)存在安全儲備，沒有必要再對彎矩放大系數(shù)及配筋放大系數(shù)進(jìn)行放大應(yīng)多花時間復(fù)核配筋，滿足計(jì)算結(jié)果即可；而調(diào)大配筋放大系數(shù)，會帶來一些問題設(shè)計(jì)人員容易忽略，一是配筋放大后，可能梁端配筋率原來小于2.0%的，反而超過2.0%，這樣就得根據(jù)規(guī)范要求增大箍筋的直徑，無形中浪費(fèi)了鋼筋，也增加了箍筋的加工難度，二是配筋放大后，梁可能超配筋了，而設(shè)計(jì)人員未注意，影響到房子結(jié)構(gòu)的安全性。 

　　2.6 是否考慮梁柱節(jié)點(diǎn)剛域作用：根據(jù)對比計(jì)算結(jié)果顯示，考慮了梁柱節(jié)點(diǎn)剛域作用后，梁計(jì)算配筋面積比不考慮剛域作用的少1～2以上。那到底是否需要考慮考慮梁柱節(jié)點(diǎn)剛域作用呢？總的來說，考慮剛域符合結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)，不考慮剛域時梁端彎矩取柱中心位置值，顯然與實(shí)際情況不符，不考慮考慮梁柱節(jié)點(diǎn)剛域作用是偏于保守和安全的。不考慮剛域作用時，一般來說會導(dǎo)致梁端負(fù)彎矩加大，增加梁端配筋。有悖于強(qiáng)柱弱梁的抗震理念。但具體工程具體分析，不能是所有的工程都適用考慮剛域的作用，建議：a、當(dāng)柱、梁的截面都很大，計(jì)算內(nèi)力和配筋也很大時，可考慮節(jié)點(diǎn)剛域作用。b、當(dāng)梁線剛度較小，柱線剛度較大時，可考慮節(jié)點(diǎn)剛域作用。c、當(dāng)梁跨度較大，線剛度較小，柱線剛度也較小時，不宜考慮節(jié)點(diǎn)剛域作用。d、當(dāng)梁線剛度較大，柱線剛度較小時，節(jié)點(diǎn)彎矩和箍筋都較小時不應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)剛域作用。 

　　3. 結(jié)語 

　　常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM，提供設(shè)計(jì)人員輸入設(shè)計(jì)參數(shù)很豐富，每一個可供調(diào)整的參數(shù)必會帶來計(jì)算結(jié)果的變化，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識結(jié)合工程實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)，合理的調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，以其實(shí)現(xiàn)模型與工程實(shí)際情況相符，設(shè)計(jì)成果安全、經(jīng)濟(jì)合理。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010 

　　[2] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010）北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011 

　　[3] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012 

　　[4] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002