[摘要]：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作需要建筑結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的高度結(jié)合。對(duì)于新入門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員而言，熟悉框架結(jié)構(gòu)PKPM計(jì)算模型的建立過程相當(dāng)重要。本文旨在告訴即將從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人員如何在握框架結(jié)構(gòu)PKPM計(jì)算模型的建立中確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件和荷載。
[關(guān)鍵詞]：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)構(gòu)件
在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，PKPM計(jì)算模型的建立是很關(guān)鍵的一個(gè)步驟，下面從如何確定PKPM計(jì)算模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件和模型中各樓層荷載的輸入兩個(gè)方面展開論述。
1.如何確定PKPM計(jì)算模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件
1.1． 查看設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)資料。
確定初步結(jié)構(gòu)方案之前，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)該熟悉整個(gè)建筑的建筑設(shè)計(jì)方案和相關(guān)的設(shè)計(jì)資料，旨在了解建筑設(shè)計(jì)者的意圖，檢查資料是否齊全完備，確定常用的結(jié)構(gòu)指標(biāo)如砼強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋級(jí)別等。一般來說，在這個(gè)階段，建筑方案工作已經(jīng)完成而完整的建筑施工圖卻沒有提供，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師首先應(yīng)該把握整體，通過邊熟悉建筑方案圖邊在大腦中形成整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的雛形。最先應(yīng)該查看的是建筑平面圖，在查看的過程中注意層與層之間的功能布局是否相差很大，思考應(yīng)該在一些什么位置布置框架柱。最好的方法是選取首層平面或者標(biāo)準(zhǔn)層平面作為參照平面，再注意觀察在參照平面上布置的框架柱是否適用于其它層。其次砼強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋級(jí)別等指標(biāo)的確定除了依據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)，還要查閱當(dāng)?shù)仄渌惤ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為參考。
1.2． PKPM軟件計(jì)算模型中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選取與布置
1.2.1.框架柱的選取與布置。首先確定柱位置，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)規(guī)則簡單的建筑，框架柱的位置主要是控制柱距，結(jié)合建筑平面圖盡量選擇規(guī)范中的經(jīng)濟(jì)間距便可完成；而對(duì)于建筑功能布局比較復(fù)雜的建筑，框架柱位置的確定除了考慮柱與柱之間的間距，另一個(gè)因素就是建筑上下層之間的功能布局，框架柱作為豎向承重構(gòu)件，從基礎(chǔ)到頂層上下層必須對(duì)齊，盡量避免在“梁上種柱”情況的出現(xiàn)。其次確定柱截面，截面的選取主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇符合柱模數(shù)的尺寸�？蚣苤钚〗孛娉叽绾湍�(shù)在相關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)范中都有規(guī)定，查找即可。截面的面積主要是依據(jù)軸心受壓柱的承載力計(jì)算公式：，這個(gè)公式可以進(jìn)一步簡化為：（式中：N為軸向壓力的設(shè)計(jì)值，c為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， A為柱截面面積）。在這個(gè)簡化公式中， N的求取是最復(fù)雜的，在這個(gè)階段最好進(jìn)行估算，大致求出每一層柱承受的荷載累加到一起再代入簡化的經(jīng)驗(yàn)公式即可。
1.2.2框架梁的選取與布置。在PKPM軟件結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的建立過程中，框架梁的選取與布置相對(duì)框架柱簡單但繁瑣。首先，普通的框架梁一般按照其跨度的（1/8~1/12）確定梁截面高度，再根據(jù)梁截面高度的（1/2~1/3）確定梁截面寬度。這個(gè)規(guī)則在一般情況下都是適用的，但并不是萬能的。尤其要引起注意的是確定框架邊梁的截面的時(shí)候，除了要按照其跨度的（1/8~1/12）確定該梁截面高度后一定要對(duì)照著建筑立面圖的設(shè)計(jì)方案。其次，為了整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，在樓層的標(biāo)高位置，柱與柱之間都必須拉設(shè)框架梁，也有例外，例如：樓梯間休息平臺(tái)位置若設(shè)計(jì)一采光窗，窗高度一般都要穿過樓層，該位置框架梁的拉設(shè)有兩種辦法：一是改變梁的面標(biāo)高，將樓梯間跨度位置框架梁的標(biāo)高降至休息平臺(tái)處，二是不改變梁面標(biāo)高而改變梁的水平位置，將該梁向建筑內(nèi)部平移一點(diǎn)即可，留出位置裝設(shè)窗，該梁便成為了一條“外包梁”。
1.2.3.次梁的選取與布置。首先，總體原則是把板按經(jīng)濟(jì)跨度進(jìn)行劃分，次梁截面高度取跨度的（1/12~1/18），次梁的截面寬度取高度的（1/2~1/3）。其次，次梁的布設(shè)中一定要對(duì)照建筑平面圖，尤其是住宅建筑。例如：一住宅建筑某層的某位置有一道墻體，此種情況一般都會(huì)在墻體下布設(shè)次梁，但是如果該位置的下面并沒有墻體而是一個(gè)完整的臥室，那這條次梁肯定會(huì)影響下面臥室空間的使用，所以應(yīng)該用別的辦法解決上層墻體產(chǎn)生的荷載問題。
每個(gè)樓層都是按照這四個(gè)步驟進(jìn)行構(gòu)件的選取和布置，遇到同樣樓層的布置，在軟件中可以采用樓間復(fù)制的辦法，此方法很方便實(shí)用。
2. 模型中各樓層荷載的輸入
在PKPM軟件結(jié)構(gòu)計(jì)算中，荷載輸入是必不可少的一步，宗旨是盡量把整個(gè)建筑的荷載真實(shí)地反應(yīng)到建立好的計(jì)算模型中去。這個(gè)環(huán)節(jié)主要包括樓（屋）面面荷載的輸入、梁上線性荷載的輸入以及其他附加荷載的輸入三部分。
2.1．樓（屋）面荷載的輸入分為恒荷載輸入和活荷載輸入兩部分。首先，恒荷載的輸入有兩種方式，第一種方式是讓軟件自己計(jì)算鋼筋混凝土樓（屋）面板的自重，設(shè)計(jì)者只需輸入樓（屋）面板裝修層，對(duì)照建筑平面圖按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的要求輸入；第二種方式是不勾選軟件自動(dòng)計(jì)算樓板自重的功能選項(xiàng)，設(shè)計(jì)者計(jì)算出每塊樓板的恒載并輸入到PKPM計(jì)算模型中去。恒荷載的輸入中，衛(wèi)生間的處理比較特殊，衛(wèi)生間常采用下沉樓板安放設(shè)備，增加部分的荷載宜以恒荷載輸入。其次，活荷載的輸入按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的要求輸入即可。
2.2．梁上線性荷載的輸入關(guān)鍵是要對(duì)照建筑平面圖，把框架主梁或次梁上承受的墻體、欄桿的荷載以線性荷載（單位為KN/m）的形式輸?shù)搅荷先�，力求�?zhǔn)確。一般情況下，墻體的高度不能采用所在樓層的層高，而要在樓層層高的基礎(chǔ)上減去上層梁的高度。除了墻體，樓梯荷載的輸入也是一個(gè)比較典型的問題，由于樓梯是垂直交通工具，無法在結(jié)構(gòu)平面圖上反應(yīng)出真實(shí)地受荷情況。在PKPM模型建立工程中，一般不布置樓梯斜梯板而只布置梯口梁和休息平臺(tái)梁，但是樓梯斜梯板上的面恒荷載和面活荷載（單位為KN/m2）必須分別轉(zhuǎn)化為線荷載（KN/m）后輸入到兩條布置好的梯梁上去。
2.3. 其他附加荷載如電梯荷載必須以集中荷載的形式輸入到電梯機(jī)房頂用來承受電梯荷載的梁上去。總之，必須考慮周到齊全，不多不漏。
總之，在框架結(jié)構(gòu)PKPM軟件計(jì)算模型的建立過程中，必須在滿足建筑專業(yè)和設(shè)備專業(yè)圖紙要求的基礎(chǔ)上查找相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和以往類似工程的一些處理方法。
參考文獻(xiàn)
中國建筑科學(xué)研究院.GB 50010—2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范【S】.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.
中國建筑科學(xué)研究院.GB 50009—2001（2006年版） 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范【S】.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.
