摘要:根據國家相關規(guī)范及PKPM軟件的參數設置要求,作者結合多年的使用PKPM軟件的設計應用經驗,探討了利用PKPM軟件進行結構設計應注意的幾個問題,并提出了解決的方法,可供結構設計人員參考。
關鍵詞:結構設計 PKPM軟件 輸入方式 取值 計算方式
0 引言
PKPM軟件是中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所研發(fā)的功能齊全的設計軟件。它將結構設計人員從繁瑣的計算工作中解放出來,加快了設計進度。但其功能無論如何完善,PKPM軟件只能是計算機輔助設計工具,設計人員的結構概念是否清晰,對參數的設置是否合理,對結果的判斷是否準確,是正確使用軟件的前提�！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》第3.6.6條明確規(guī)定了利用計算機進行結構抗震分析的要求。有些結構設計人員往往由于理論知識不扎實,缺乏對相關規(guī)范的正確理解,不熟悉軟件的功能特點和適用范圍,完全依賴計算機設計軟件,出現一些不理想的結果。鑒于此,作者結合多年的使用PKPM軟件的設計應用經驗,探討了利用PKPM軟件進行結構設計應注意的幾個問題,可供結構設計人員參考。
1 混凝土次梁的輸入方式
混凝土次梁的輸入方式:軟件提供兩種輸入方法:一是在PMCAD主菜單1中和主梁一起輸入,稱“按主梁輸入”。二是在PMCAD主菜單1中按“次梁布置”,稱“按次梁輸入”。“按主梁輸入”時,梁本身的剛度參與到空間計算中,對結構的剛度、周期、位移等均會產生影響,程序不分主次梁,所有梁都是主梁,梁的內力計算按照空間交叉梁系方式進行分配。即根據節(jié)點的變形協(xié)調條件和各梁線剛度的大小進行計算,主梁和次梁之間沒有嚴格的支座關系;“按次梁輸入”時,梁本身的剛度不參與到空間計算中,對結構的剛度、周期、位移等均不會產生影響,次梁的內力按連續(xù)梁方式一次計算完成,主梁是次梁的支座。建議:設計人員在進行混凝土結構設計時,混凝土次梁宜按主梁輸入,且除非特別情況不建議將次梁兩端設置為鉸接。其結果更加接近實際受力情況和實際配筋[1]。
2 剪力墻連梁的輸入方式
《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》第7.1.8條規(guī)定:剪力墻開洞形成的跨高比小于5的連梁,應按本章有關規(guī)定進行設計;當跨高比不小于5時,宜按框架梁進行設計�？绺弑刃∮�5的連梁,豎向荷載作用下的彎矩所占比例較小,水平荷載作用下產生的反彎使它對剪切變形十分敏感,容易出現剪切裂縫�？绺弑炔恍∮�5時,豎向荷載作用下的彎矩所占比例較大,宜按框架梁設計。建議:當跨高比不小于5時,應在洞口兩端各增加一個節(jié)點,按框架梁輸入計算;當跨高比小于5時,應按剪力墻開洞輸入。
3 錯層結構的輸入方式
在“主梁布置”菜單和“樓板生成”里有會有“梁兩端節(jié)點升降”和“樓板錯層”,有些設計人員認為這樣做是用來計算錯層的,其實這只影響畫圖,不是用來計算錯層的。對于錯層,當錯層高度不大于框架梁的截面高度時,應按一層輸入計算。當錯層高度大于框架梁的截面高度時,各部分樓板應作為獨立樓層參加整體計算。在PMCAD建模時每個錯層建一個標準層,并將沒有樓板的部分開全房間洞,SWATE軟件會自動搜索判斷錯層,自動計算內力。
4 底層的計算高度的取值
設計人員對各標準層進行組裝時要輸入底層的高度,由于結構形式不同,其底層的高度輸入應有不同�！痘炷两Y構設計規(guī)范》第7.3.11條表7.3.11-2規(guī)定表中H為底層柱從基礎底面到一層樓蓋頂面的高度;《砌體結構設計規(guī)范》第5.1.3條表5.1.3規(guī)定表中H為樓板頂面到構件下端支點的距離。建議:根據實際情況,準確設定底層的高度。
5 中梁的剛度增大系數的取值
《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》第5.2.2條規(guī)定:現澆樓面和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以增大,根據情況取為1.3~2.0。無現澆層的裝配式結構,可不考慮樓面翼緣的作用。概念上講,現澆樓板對慣性距的增大系數應該是:邊梁小,中梁大,小梁大,大梁小,樓板厚的比樓板薄的大,不能取一恒值。建議:根據規(guī)范精神和工程實際情況,合理計算,準確選用。
6 豎向力的計算方式選擇
豎向力的計算信息,程序有五個選擇:一是不計算豎向力,其主要用于對水平荷載效應的觀察和對比;二是一次性加載,其主要用于多層結構,因為施工的層層找平對多層結構的豎向變位影響較小;三是模擬施工加載1,采用了一次集組結構剛度,分層施加恒載,只計入加載層以下的節(jié)點位移量和構件內力的做法,來近似模擬考慮施工過程的結構受力。對于高層結構一般采用該方法計算;四是模擬施工加載2,采用該方法計算出傳給基礎的力比較均勻合理。五是模擬施工加載3,是采用由用戶指定施工次序的分層集組剛度、分層加載進行恒載下內力計算。建議:一是在結構分析時,如果明確知道了實際的施工次序,就按照實際的來,這總是沒錯的。二是在結構分析時,如果對實際的施工次序還不太清楚,那么你的施工次序至少要滿足“被定義成在同一個施工次序內施工且同時拆模的一個或若干個樓層,當拆模后,這一部分的結構在力學上應為合理的承載體系,且其受力性質應盡可能與整體結構建成后該部分結構的受力性質接近”。三在進行上部結構計算時根據實際情況采用“模擬施工方法1”和“模擬施工方法3”;在基礎計算時采用“模擬施工方法2” [2]。
7 框架柱是否執(zhí)行7.3.11-3條計算方式的選擇
《混凝土結構設計規(guī)范》第7.3.11條第3小條規(guī)定:當水平荷載產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的75%以上時,框架柱的計算可按公式7.3.11-2和7.3.11-2計算,并取其中的較小值。但目前的SATWE軟件沒有直接判斷“水平荷載產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的75%以上”這個條件的功能,具體判斷可用以下辦法:首先按不執(zhí)行7.3.11-3條計算,得出所有荷載產生的總彎矩值;其次點取總信息中“不計算恒活載”選項,得出水平荷載產生的彎矩值;最后兩項相比,看是否滿足7.3.11-3的條件。注意:在選擇彎矩設計值時要選擇同一工況荷載作用下的內力值。
8 剛域簡化計算方式的選擇
“不作為剛域”是指將“梁柱重疊部分作為梁長度的一部分進行計算”,“作為剛域”是指將“梁柱重疊部分作為柱寬度進行計算”對于一般工程應選擇“不作為剛域”進行計算,因為在豎向荷載作用下,考慮框架梁端塑性變形內力重分布,對梁端負彎矩應進行調幅,并相應增加跨中正彎矩�？紤]了“梁端負彎矩調幅”后,梁端負彎矩減小,梁端支座筋亦相應減小,梁柱重疊部分剛度降低,不宜再考慮“剛域”。對于異形柱結構宜選擇“作為剛域”進行計算,按異形柱柱邊到柱邊的長度來計算梁長剛度。這樣,梁的長度變短,從而降低梁的內力,更加符合梁的實際受力狀況[3]。
9 結語
結構設計是對一個設計人員綜合能力的考驗,PKPM軟件能有效的提高工作效率,但是PKPM軟件發(fā)展再完善,也只是計算機輔助設計程序,如何理解規(guī)范,如何輸入合理的參數,如何對結果進行分析,需要設計人員不斷的提高自己的理論知識和實踐經驗,不斷提高對軟件參數設置的理解。
參考文獻:
[1]馬祥喜,嚴昭君.混凝土次梁在PKPM中不同輸入方式的結果探討[J].河南建材,2009,3:81-82.
[2]劉華.如何合理選擇PKPM程序中的參數進行結構設計[J].跨世紀,2009,(16)12:147-148.
[3]王��,劉晚成,左宏亮.PKPM在結構設計中常見問題解析[J].低溫建筑技術,2009,(131)5:58-59.
