PKPM计算软件

PKPM计算软件（共7篇）

PKPM计算软件 篇1

为了保证高层建筑的配套使用要求以及最大限度地利用有限的土地资源, 现在很多小区都采用大底盘地下室方案, 即在小区所有建筑下均设地下室, 且地下室连成一片。这种地下室较单栋楼下的地下室是超大的, 对于这种大型地下室如何通过PKPM软件建立模型以及进行合理的分析计算, 以一工程实例来进行分析。

1 工程概况

本工程位于内蒙古乌海市, 小区内有4栋高层住宅, 一栋7层办公楼, 一栋4层商业以及一座幼儿园, 在所有建筑物下设大底盘地下室。小区总用地面积34067.9m2, 地下室建筑面积24842.16m2, 地下室层高4.2m。地下室最长处为182m, 最宽处为180m。地下室主要功能为:大型地下车库、设备用房以及战时6级人防地下室。建筑物范围外地下室顶部覆土厚2.6m, 上部主要布置小区道路、绿化、景观等。地下室平面如图1所示。

2 计算模型的建立

对这种面积很大的大底盘地下室, 地下室内部梁、柱、墙等构件特别多, 轴网密集交错, 且不同部分的功能甚至都不相同, 同时要考虑到上部塔楼或裙房的位置等因素, 所以这类地下室建模非常复杂繁琐。如果采用将地下室和塔楼整体建模, 其梁数以及节点数就很可能会超过软件的适用范围。同时由于现行的《建筑抗震设计规范》[1]的周期比计算是在单塔的前提下提出来的, 对于大底盘多塔周期比计算应该如何考虑规范并没有说明, 因此对于这种形式的周期比计算只能将多塔结构拆分成单塔, 然后分别进行计算。

2.1 传统建模方法[2]

对于这种结构形式, 如何将塔楼拆分开, 则是一个比较复杂的问题, 规范没有统一的方法。目前在工程界, 比较常见的分开计算方法主要有以下3种:

1) 根据上海市《建筑抗震设计规程》[4], 如遇到较大面积的地下室而上部塔楼面积较小的情况, 在计算地下室结构的侧向刚度时, 只能考虑塔楼及其周围的抗侧力构件的贡献, 塔楼周围的范围可以在两个水平方向分别取地下室层高的2倍左右。

2) 在各个塔楼周边引45°线一直伸到地下室底板, 在45°线范围内的竖向构件作为与上部结构共同作用的构件。

3) 将大底盘顶板以上的各个单塔楼单独取出, 嵌固位置取在大底盘顶板标高处, 然后按照各个单塔楼验算期周期比。对于大底盘部分, 宜将底盘部分单独取出, 忽略上部塔楼的刚度, 只考虑上部塔楼的质量, 将质量附加在大底盘地下室的顶部的相应位置, 然后进行计算。

2.2 大底盘地下室合理建模的分析

在本工程中, 大底盘地下室很容易满足《高层建筑混凝土结构技术规程》[3]5.3.7 条:高层建筑结构计算中, 当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时, 地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。地下室顶板能够满足作为上部塔楼结构嵌固层的要求, 确定参照上海市《建筑抗震设计规程》[4]方法, 对地下室区域结合上部结构采用分片建模。

在建模开始时先确定分片的位置, 按每栋楼为单塔划分出建模区域。为了在完成上部塔楼结构的同时完成地下室结构设计, 按照上海市《建筑抗震设计规程》[4]方法, 对于上部塔楼的计算完全可以满足设计要求, 但是地下室在两个水平方向分别取地下室层高的2倍建模, 对于地下室部分结构计算将存在偏差。为了能够使地下室结构在分片后分析计算更加准确, 确定在分片分区域建模时对地下室结构在区域与区域之间进行跨度重叠建模。现在最主要的问题是, 在区域与区域之间到底重叠几跨才能够满足地下室结构设计要求。为此在本工程中, 在地下室分区域中选取有代表性的框架梁1、框架梁2、框架柱1和次梁1, 如图2所示, 分别按以下六种方法建模进行对比分析。

方法一:利用地下室变形缝对地下室和上部结构进行整体建模;

方法二:在区域与区域之间重叠一跨进行建模;

方法三:在区域与区域之间重叠两跨进行建模;

方法四:在区域与区域之间重叠三跨进行建模;

方法五:在区域与区域之间重叠四跨进行建模;

方法六;在区域与区域之间重叠五跨进行建模。

具体计算结果见表1～4。

通过对表1～4计算结果对比分析可知, 方法二与方法一计算结果相差比较大, 仅框架柱轴力就相差9.8%;方法三与方法一框架梁1及次梁1计算结果比较接近, 框架梁2计算结果偏小, 框架柱轴力计算偏小, 相差2.7%;方法四与方法一框架柱轴力相差0.4%, 框架梁1内力相差均在0.15%以内, 框架梁2内力相差均在0.18%以内, 次梁1内力相差均在0.1%以内;方法五与方法六计算结果变化很小, 其中方法六最接近整体建模计算结果。

很明显, 随着重叠跨数增多, 计算结果越来越接近整体建模计算结果。但是基于大底盘地下室内部梁、柱、墙等构件多, 轴网密集交错等特性, 为了建模时不至于其梁数以及节点数超过软件的适用范围, 同时提高结构设计效率, 采用方法四建模就可以满足大底盘地下室结构设计要求。

3 结论

在本工程实际设计中, 参照上海市《建筑抗震设计规程》[4]方法, 采用了方法四 (在区域与区域之间重叠三跨进行建模) , 在完成上部塔楼结构设计的同时, 也完成了下部大底盘地下室的结构设计。在保证结构设计安全、经济等要求的前提下, 提高了结构设计效率。

摘要：在小区内全部楼下均设地下室的大底盘地下室结构, 整体建模非常繁琐复杂, 利用PKPM软件, 通过对大底盘地下室工程结构的建模分析, 提出了对大底盘地下室进行合理建模计算的方法。

关键词：PKPM软件,大底盘地下室,建模,分区域计算

参考文献

[1]GB50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].

[2]陈岱林, 赵兵, 刘民易.PKPM结构CAD软件问题解惑及工程应用实例解析[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[3]JGJ3-2002, 高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[4]DGJ08-9-2003, 上海建筑抗震设计规程[S].

PKPM计算软件 篇2

主厂房是火力发电厂的核心, 目前, 火电机组结构型式仍较多采用A排柱铰结于除氧煤仓间框架上的钢筋混凝土框排架结构。本文根据以往工程及笔者的经验, 以及国电库车发电有限公司二期 (2×330MW) 扩建工程机组为例总结一些在使用PKPM软件进行主厂房框架计算的特点, 并总结出使用使用时应注意的的一些经验。

1 概述

库二工程主厂房采用除氧煤仓间双框架结构, 横向汽机房跨度27m, 除氧间跨度8m, 煤仓间跨度11.5m。汽机房纵向15跨, 除氧、煤仓间15跨, 跨距9m。#1、#2机双柱间设抗震缝。框架顶高40.900, 局部 (两炉间集控楼内伸部分) 高度相应调整。框架和炉架、集控楼间用铰结平台连接, 故计算时仅考虑垂直荷载传递。整个厂区部分设计参数如下:安全等级一级 (《火力发电厂土建结构设计技术规定 (DL 5022-93) 》4.1.2条) ;中硬场地土, II类场地;基本设防烈度8度, 基本风压0.64kN/m2。计算程序采用PKPM软件 (2010年版) 。以下按程序的数据输入和计算结果分析两部分详述。

2 数据输入

(1) 荷载输入

A.恒载计算时有两个方法:

a.可按楼面及屋面的建筑做法详细清荷;

b.可只算建筑面层, 楼板及屋面板结构自重由程序自动计算。

B.楼面及屋面均布活载按《土规》表2.2.2中计算主框排架项选用, 考虑活载的后三项系数不同, 可将活载分为如下七组:

*按《土规》表2.2.2中计算主框排架项选用活载, 活载>4kN/m2取1.3, 活载<4kN/m2取1.4。

汽机大平台检修荷载区是设备检修临时堆放场所, 具体位置及荷载大小应由工艺专业提供, 在本工程中需注意的是:部分A、B排汽机房悬臂平台也在检修区内。

本工程计算时考虑了如下两项施工荷载: (1) 除氧器水箱吊装时在2、16轴除氧间大梁上的临时荷载52t, 此时恒载仅考虑结构层自重。 (2) 发电机定子吊装时吊车轮压的变化, 由于吊装时定子居汽机房中, 所以实际情况吊车轮压反而比最大轮压小, 计算简图详见吊车荷载部分图1。以上两项在计算时各构件结构安全等级降低一级, 结构重要性系数取为1.0。

吊车荷载以国电库车发电有限公司二期 (2x330MW) 扩建工程为例:汽机房设两台轻级80/20t吊车, 每台8个轮 (轮距及车距见计算简图) , 各基本参数如下:

吊车总自重G=80.8t小车自重g=23.964t

最大轮压Pmax=33.8t最大起重量Q=100t

最小轮压 (Pmin) 由4* (Dmin+Dmax) = (G+Q) 求得, 为11.4t。

按《土规》规定对两台吊车荷载采用:

以5轴框架为例, 横向框架柱头的竖向吊车荷载 (D=ΣPi*Yi) 计算简图如图1, 横向框架柱头的横向吊车荷载 (Z=ΣZi*Yi) 计算简图如图2。在计算Zi时, 总的水平力按额定起重量>75t的软钩吊车取, 为8%* (Q+g) , 共八个车轮, 则每个车轮水平力为1%* (Q+g) 。

纵向框架计算简图不再详示, 其计算公式如下:

需注意的是n为所有刹车轮的和 (本工程取为2, 每侧一个) , ZL均分于A、B排纵向框架上。

以最大轮压为例:

在进行横向框架荷载计算时纵向梁可按简支梁考虑 (不考虑平面外弯矩) , 反之亦然。

(2) 计算长度系数和地震参数输入

框、排架柱的计算长度详见《土规》3.1各项。须注意的是B轴有几榀框架柱在21m层上仅通过网架和A排柱连接, 而和C排柱无任何框架梁连接, 此时21m层以上B排柱应按排架柱取计算长度。

地震设计的设防准则可归结为三点: (1) 小震不坏; (2) 中震可修; (3) 大震不倒。其对应的烈度水准分别为:多遇烈度, 基本烈度和罕遇烈度。对 (1) 通过结构弹性地震的强度验算来满足, 对 (2) 通过抗震的构造措施来满足, 对 (3) 通过结构薄弱层的弹塑性变形验算来满足。地震计算的各参数输入, 都是基于以上三条的。

和 (1) 、 (3) 相关的参数有:特征周期Tg, 结构自振周期T, 水平地震影响系数αmax ( (1) 、 (3) 取值不同) 。Tg是由场地类别和近、远震决定的;T由程序计算得到, 涉及到为考虑填充墙的周期折减系数, 《土规》规定可不考虑非抗震墙体的刚度 (9.4.2.1条) , 考虑到填充墙的数量较多, 偏安全的取为0.8;αmax相应于验算内容和基本设防烈度取用如下:

对中震可修主要相关参数为抗震等级。框架的抗震等级应按设防烈度和框架高度决定。须注意的是重要电厂的主厂房框架设防烈度应在基本设防烈度的基准下, 按《土规》表9.1.4作调整, 取用调整后的设防烈度来决定抗震等级, 这就是提高一度设防, 对应于构造抗震等级。但当进行强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件等相关于《建筑抗震设计规范 (GBJ11-89) 》6.2节所涉及的内容时, 基本设防烈度不再调整, 此时所对应的抗震等级为计算用抗震等级。以库二工程4轴框架 (高40.25m) 为例, 抗震等级决定方式如下:

综上, 程序所需基本地震参数为:

基本设防烈度 (8) 场地类型 (II)

近、远震 (远) 计算抗震等级 (一级)

构造抗震等级 (一级) .考虑填充墙自振周期折减系数 (0.8)

(3) 数据输出

a.柱脚荷载及框架柱配筋特点。

准确的柱脚荷载是进行地基处理和基础设计的必要条件, 根据对计算结果数据文件的分析, 每榀框架可取代表性的三组荷载。以5轴C排柱柱脚为例, 所取组合如下:

其中 (1) 、 (2) 用于计算承载力, (3) 用于计算地基变形。 (1) 在所有情况下都为静力荷载组合, 在提出柱脚荷载时, 必须提出 (2) 是否是地震作用, 以便将地基或单桩承载力乘以相应的系数 (《建筑地基基础设计规范》 (GBJ 7-89) 3.2.2条及《建筑桩基技术规范》 (JGJ 94-94) 5.2.1.2条) , 在库二工程基本烈度为8度的情况下, (2) 都为地震组合, 由于此时单桩承载力乘以1.25, 因此桩数基本由 (1) 决定。现提出几榀框架在 (1) 情况下的柱脚荷载 (kN) , 以资参考:

注:除氧器连水520t/每个, 煤斗连煤600t/每个。

轴压比是防止柱脆性破坏, 保证柱有一定延性能力的重要参数。根据《混凝土结构设计规范 (GB50010-2010) 》8.4.8条规定, 所取N应为考虑地震组合的最大值Nmax, 根据计算结果 (1) 对应的N比上述Nmax大的不多, 偏安全可取 (1) 项的荷载组合。

b.地震周期及层间位移

库二工程框架自振周期 (仅取第一振型) 计算结果举例如下:3轴 (高49.8m) T1=1.83s;4轴 (高42.5m) T1=1.53s;5轴 (高42.5m) T1=1.48s;B排柱 (高34.6m) T1=2.04s;C排柱 (1~3高49.8m, 其余高42.5m) T1=1.76s。根据以往工程经验, 纵向框架自振周期大约2s左右较为合适, 以上B、C排柱的自振周期说明了本工程纵向采用纯框架抗震是完全可行的。

抗震变形验算包括小震下的弹性层间变形验算和大震下薄弱层变形验算。对于后者, 本工程框架满足不需进行计算的条件 (抗震规范4.5.2条) 。对于前者, 以5轴煤仓间各层为例, 位移曲线 (第一振型) 曲线如左。由图可见主振型为典型的剪切曲线, 弹性层间相对变形远远小于规范所要求的1/450。

另外, 根据计算结果, 第二、第三振型的位移量远小于第一振型, 因为总位移量为三者平方和相加开根, 所以计算中可不考虑第二、第三振型的位移量。

3 调整计算结果

目前为止, 国内结构设计人员应用PKPM软件进行结构设计已经非常普遍, 尽管使用PKPM软件可免去大量人工计算, 加快出图速度, 但笔者通过多项多层框架工程的设计后发现, 多层框架的电算结果仍需进行人工调整, 有些梁、柱的最后配筋要凭设计人员的经验而定。这种不确定性造成有的设计调整放大过于保守, 有的不调整时又严重不足。为此, 下面就框架电算结果的人工调整问题进行探讨, 并且提出建议, 供大家在以后的工作和学习中参考。

(1) 框架梁、柱截面尺寸的选择

设计人员首先根据《火力发电厂土建技术规范》中表3.1.3《主厂房框排架的梁柱截面尺寸》中建议的梁、柱截面尺寸的取值范围, 结合以往工程及自己的经验先对所有构件的大小初步确定一个尺寸。此时须注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1。这是为了实现在罕遇地震作用下, 让梁端形成塑性铰时, 柱端仍可处于非弹性工作状态而没有屈服, 但节点还处于弹性工作阶段的目的。即“强柱弱梁强节点”。将初步确定的尺寸输入计算机进行试算, 一般可得到下述三种结果: (1) 部分梁柱仅为构造配筋。此时可根据电算显示的梁的裂缝宽度和柱的轴压比大小适当减小梁、柱的截面尺寸再试算; (2) 部分梁显示超筋或裂缝宽度>0.3mm, 部分柱的轴压比超限或配筋过大 (试算时可控制柱的配筋率不大于3%) 。此时可适当放大这部分梁、柱的截面尺寸再试算; (3) 梁、柱的截面尺寸均合适, 勿需调整, 此时要进一步观察梁、柱的配筋率是否合适。

(2) 梁、柱的适宜配筋率

原则:掌握配筋率“适中”为宜。这个“适中”指在规范规定的区域内取中间段, 其值约相当于定额含钢量。《混凝土结构设计规范》中规定框架梁的纵向受拉钢筋最小配筋率为0.2%, 最大配筋率为2.5%;框架柱的纵向钢筋配筋率区间为0.6%~5%。

根据以往工程及自己的经验, 笔者认为对于框架梁, 其纵向受拉钢筋的配筋率取0.4%~1.5%较适宜。对于框架柱, 其全部纵向受力钢筋的配筋率取1%~3%较适宜。梁、柱配筋率的上限在试算在试算阶段宜留有一定余地, 因为下一部梁、柱配筋的调整还需要一定空间。

(3) 框架梁配筋的调整

框架梁显示的配筋是梁按强度计算的配筋量, 调整的目的是解决梁的裂缝宽度超限和“强剪弱弯”的问题。

(1) 缝宽度超限问题

在配筋率一定时, 选用小直径的钢筋可以增加混凝土的握裹面积、减少梁的裂缝宽度。增大配筋率是减小梁裂缝宽度的直接方法。提高混凝土的强度等级, 亦可减小梁的裂缝宽度, 但影响较小。设计人如不注意框架梁的裂缝宽度是否超限即出施工图, 这样的图纸存在有不符合规范的缺陷。在施工结束后的长期时间范围内, 也存在很大的安全隐患。仔细检查梁的裂缝宽度, 如果改用小直径的钢筋后梁的裂缝宽度仍然超限, 就要增加梁的配筋或加大梁的截面尺寸, 调整至满足规范要求。

(2) 强剪弱弯问题

框架结构设计中, 应力求做到在地震作用下框架梁的梁端斜截面受剪承载力应高于正截面受弯承载力, 即“强剪弱弯”。

根据以往工程及自己的经验, 笔者认为具体在调整梁的配筋时, 可做以下几项调整:

a.梁端负弯矩钢筋可不放大 (系数采用1) ;

b.梁的跨中受拉钢筋可放大1.1~1.3倍;

c.梁端箍筋的直径可增加2mm;

d.按构造要求对于跨度大于6m的框架梁设弯起钢筋。

(4) 框架柱配筋的调整

框架柱的配筋率一般都很低, 电算结果往往是构造配筋即可。按柱的构造配筋率0.8%配筋, 只相当于定额指标的1/2~1/3, 有经验的设计人一般是不会采用的。因为受地震作用的框架柱, 尤其是角柱和大开间、大进深的边柱, 一般均处于双向偏心受压状态, 而电算程序则是按两个方向分别为单向偏心受压的平面框架计算配筋, 结果往往导致配筋不足。

根据以往工程及自己的经验, 笔者认为框架柱配筋的调整可做以下几项:

a.应选择最不利的方向进行框架计算, 也可两个方向均进行计算后比较各柱的配筋, 取其教大值, 并采用对称配筋。

b.调整柱单边钢筋的最小根数:柱宽<=450mm时3根, 450<柱宽<=750mm时4根, 750mm<柱<=900mm时5根。 (注意:柱单边配筋率不小于0.2%)

c.将框架柱的配筋放大1.2~1.6倍。其中角柱放大大些 (不小于1.4倍) , 边柱次之, 中柱放小些 (1.2倍)

d.由于多层框架时电算常不考虑温度应力和基础不均匀沉降问题, 当多层框架水平尺寸和垂直尺寸较大以及地基软弱土层较厚或地基土层不均匀时, 再适当放大一点框架柱的配筋也是可以理解的, 具体放大多少, 就要由设计人的经验决定了。

e.框架柱的箍筋形式应选菱形或井字形, 以增强箍筋对混凝土的约束。柱箍筋直径宜增加2mm。

4 结语

以上是笔者在近几年火力发电厂土建专业设计了多个火电厂工程主厂房框架后的一点体会, 主厂房框架计算时各系数较多, 本文的分析希望对以后的计算和设计有所帮助。希望本文的分析对同行以后的工作、计算、设计及学习有所帮助。

摘要：本文结合作者的实践设计经验以及工程实例, 总结了火电厂主厂房框架计算的一些体会和使用PKPM软件程序的经验, 供同行参考。

关键词：框架,PKPM软件,调整

参考文献

[1]电力工业部西北电力设计院.火力发电厂土建技术规定[Z].

[2]中华人民共和国建设部, 主编.混凝土结构设计规范[S].

[3]中国建筑科学研究院.PKPM工程设计软件[M].

PKPM计算软件 篇3

在钢结构设计过程中, 檩条的设计往往被设计人员所轻视, 但屋面檩条同梁柱一样是重要的承重结构构件, 尤其在轻钢结构中, 其用钢量占整个工程总用钢量的15%~20%左右。本文基于PKPM软件对屋面钢檩条的设计进行分析与讨论。

1 常用的实腹檩条形式

在工作中常用的实腹檩条形式一般有4种:实腹式冷弯薄壁C形钢檩条、热轧普通或轻型槽钢、高频焊H型钢檩条、实腹式冷弯薄壁Z形钢檩条。相比而言用普通槽钢和轻型槽钢作檩条, 因它的厚度较厚, 设计多为挠度控制, 强度不能充分发挥, 因此具有用钢量大的缺点。轻型槽钢虽比普通槽钢檩条有所改进, 但也不够理想。高频焊H型钢是一种轻型型钢, 具有腹板薄, 抗弯刚度好, 两对称轴方向的惯性矩比较接近, 翼缘板平直, 易于连接等优点。冷弯薄壁C形钢又简称C形钢, 属薄壁型钢的一种, 在檩条使用时互换性好, 用钢量省, 制造和安装方便。冷弯薄壁Z形钢檩条有直卷边Z形钢和斜卷边Z形钢。它的主平面X轴的刚度大, 用作檩条时挠度小, 用钢量省, 制造和安装方便。斜卷边Z形钢存放时还可以叠层堆放, 占地少, 一般适用于屋面坡度i≥1/3的情况, 此时屋面荷载的作用线接近其截面的弯心, 一般在设计连续檩条时采用。

2 檩条计算及结果的分析比较

在相同的屋面设置和荷载分布情况下, 通过PKPM的计算比较其结果。

2.1 计算条件与结果列表

屋面荷载先设定不含檩条自重的屋面自重为0.20 k N/m2, 屋面活载为0.50 k N/m2, 雪荷载为0.40 k N/m2, 风荷载、施工荷载取PKPM程序设定默认值, 其他荷载不考虑。验算选取标准为CECS 102∶2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程。屋面檩条布置间距取1.5 m;6 m跨度时设1道拉条, 9 m跨度时设2道拉条;拉条的设置能保证檩条上下翼缘的稳定。通过PKPM软件计算, 列图表分析C形钢、普通槽钢、高频焊H型钢等3种截面形式的简支檩条, 在用钢材质分别取Q235和Q345情况下用钢量、最不利工况强度及稳定应力比和挠度等结果 (见表1, 表2) 。

2.2从檩条选材上比较

通过表1, 表2比较可以看出:檩条若仅需要满足构造要求时就可选择Q235钢材, 但当檩条为强度或稳定控制时可选用Q345钢材。檩条采用Q345时的用钢量比采用Q235减少约10%~12%。一般两种钢材价格相差不多, 如果单价相差不到10%时, 选用Q345钢材对工程总造价是可以有所降低的。因而在工程设计之初就应确定檩条用钢的材质。如果屋面板和拉条的设置能保证檩条上下翼缘的稳定, 选用高强度材料就能更充分的发挥其性能, 从而可以进一步减少结构用钢量和自重并降低工程总造价。

2.3 从檩条跨度上比较

通过6 m跨度和9 m跨度的檩条对比, 不难看出:在一般荷载作用下6 m跨檩条大部分都是按构造控制, 仅C形檩条能充分发挥材料性能, 其他两种檩条的挠度和应力比均未达到极限状态。在同样荷载作用下9 m跨檩条, 普通槽钢已基本上由挠度 (挠度限值取L/150) 控制其大小, 强度应力仍未充分发挥。高频焊H型钢与C形钢各方面结果较6 m跨时更为接近, 但C型钢材质为Q235时截面高度已取值到300 mm。可以肯定在跨度更大的情况下, 选用高频焊H型钢较采用C型钢更小的截面高度, 安装和制作也会更加的方便、合理。

2.4 从檩条的拉条设置上比较

在恒载、活载及风压力作用下, 檩条上翼缘受压, 拉条设置在檩条上翼缘1/3处可保证檩条上翼缘的侧向失稳。但在风吸力或隅撑的局部作用下会使檩条下翼缘受压, 要考虑拉条能约束檩条下翼缘时, 就应在檩条下翼缘1/3处同样设置拉条, 因此在跨度及荷载较大、檩条截面高度较高时可以在檩条上、下位置设置两根拉条。表3是檩条仅上翼缘设置拉条其他条件均不变时PK-PM计算得出数值。与表2对比后不难看出, 此时C形钢和高频焊H型钢的稳定应力均是由风吸力组合控制的, 且其下部少设一根拉条时将增加檩条12%~15%用钢量。因此拉条的用量虽小, 但在檩条上、下设置双层拉条时可以明显降低其用钢量。

2.5 屋面板对钢檩条的约束作用

现阶段大多工程的屋面板都采用压型钢板。但压型钢板对檩条并不是都能起到约束作用。如果屋面板采用自攻螺钉与檩条固定, 保证屋面板与檩条可靠连接, 就能阻止檩条上翼缘侧向位移和扭转, 此时只需计算檩条的强度, 这种钢屋面板型虽可以降低檩条用钢量, 但因抗变形能力和防水能力较差, 现在较少采用。现在较多采用的是暗扣式板型, 这种连接方式在温度变化较大时屋面板能产生滑动, 防止其产生热胀冷缩变形, 但由于板材在使用状态下能自由滑动, 不宜将它假定为屋面的刚性铺板, 因此在这种情况下使用PKPM软件不应考虑屋面板对檩条上翼缘的约束作用。

3 简支檩条与连续檩条的比较

简支檩条易于构造、方便施工、受力明确。连续檩条虽然施工构造较复杂, 但对降低檩条的用钢量有着不可替代的优势。一般Z形檩条较多的运用于连续檩条的设置。采用Z形连续檩条支座处的弯矩大于跨中弯矩, 搭接区承载能力按两檩条的抗弯模量之和考虑是合理的, 且连续檩条比简支檩条内力分布均匀, 刚度大, 可节省用钢量。一般采用斜卷边Z形连续檩条比简支檩条最大弯矩可减少15%~20%且挠度大大降低。然而连续檩条在搭接区容易产生嵌套松弛现象, 松弛后其刚度往往小于等截面连续单檩的刚度, 因此在支座处有一定弯矩释放, 在跨中弯矩有一定的增大以及檩条搭接区范围设置的不合理, 会导致设计结果比实际情况偏小。目前连续檩条整体稳定计算尚不完善, 我国现有钢结构设计规范, 规程对连续檩条计算尚无一个简单而又完善的计算方法, 因此在多跨连续檩条的设计中, 设计人员一般是根据工程经验采取相关施工、构造措施。相比而言连续檩条的运用不如简支檩条普遍。

4 檩条选型时应注意的问题

通过以上几个方面的比较, 在设计时应从以下几点考虑:1) 在一般荷载作用下屋面布置时应尽量使用9 m左右的跨度, 并选择较高强度材质的檩条。檩条跨度小于6 m时, 钢檩条基本上是构造设置, 其材料强度未充分发挥出来;2) 檩条选用槽钢时, 往往是挠度起控制作用, 其受力不均匀、用钢量较大, 在大跨度结构中应避免使用;3) 当檩条跨度小于9 m时, C形钢檩条的各方面性能表现优异, 且用钢量较低。当檩条跨度大于9 m且荷载较大时, C形钢檩条所需截面高度过大, 腹板高厚比不易保证, 施工运输难度较大;4) 高频焊H型钢一般在大跨度、大荷载时各方面性能参数表现较好, 并且其较大的刚度可以在设计时对屋面梁侧向起到约束作用, 减小屋面梁的平面外计算长度。故在大跨度、大荷载的情况下可优先选择高频焊H型钢;5) 在钢檩条设计时还应考虑其相关构件的设置。屋面板和拉条的约束对檩条的设计起着尤为重要的作用。另外当屋面梁设有隅撑时, 会增大檩条局部上、下翼缘的应力, 这就还需额外考虑屋面梁隅撑的作用。

5 结语

结合以往的工程实例, 用于屋面的檩条常用热轧型钢, 但热轧型钢檩条自重大, 耗钢量多, 用于的6 m左右的简支檩条时大都为构造设置, 强度往往不能充分发挥作用。比较相同面积的冷弯型钢与热轧槽钢, 其回转半径可增大50%以上, 惯性矩和面积矩可增大50%~180%, 冷弯型钢的受力性能好, 承载能力高, 整体刚度大, 可以节约钢材, 是一种合理的檩条形式。但在屋面跨度及荷载较大的情况下, 冷弯型钢满足不了设计要求时, 选用高频焊H型钢也能在经济和受力性能上达到比较满意的结果。在有成熟经验和相关工程实例参考时, 也可采用连续檩条的结构形式。参考文献:

摘要：介绍了几种常用的实腹檩条形式, 基于PKPM软件, 对屋面实腹式钢檩条进行了计算, 并从檩条选材、跨度、拉条设置等方面对不同的檩条形式作了比较, 阐述了檩条选型时应注意的问题, 以期根据工况选择适宜的檩条形式。

关键词：檩条,钢结构,计算,比较

参考文献

[1]钢结构设计手册 (下册) [M].第3版.北京:中国建筑工业出版社, 2009.

[2]GB 50017-2003, 钢结构设计规范[S].

[3]CECS 102∶2002, 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].

[4]黄玲, 周静南, 雷金波.冷弯薄壁型钢檩条优化设计及用钢量分析[J].建筑科学, 2006 (3) :17-18.

[5]刘铭, 汤炜.轻型钢结构厂房屋盖优化设计[J].工业设计, 2013 (S1) :23-24.

PKPM计算软件 篇4

在《石油化工冷换设备和容器基础设计规范》[1]以及其它一些行业规范[2,3]中, “容器及管道内介质的自重”均被定义为永久荷载, 荷载分项系数为1.2。通常情况下, 按该要求做结构设计都是可行的, 然而, 在某些特殊情况下, 该项荷载按恒载输入可能使我们的计算结果偏于不安全, 留下工程隐患, 举例如下。

某工程为四层现浇钢筋混凝土框架结构, 第二层局部连续布置5具晶化罐, 如图1所示, 罐自重150kN/具, 介质重630kN/具。该罐在正常生产时, 首先从上一道工序得到浆液 (介质) , 浆液在该晶化罐内停留20h后转料至下一道工序, 然后保持空罐约2h, 如此往复。各个晶化罐之间的工作状态并不同步, 所以, 这5具罐中介质重量的变化情况完全符合活荷载的特征。

现分两种情况进行试算比较:首先, 将介质重按恒载输入, 经PKPM软件分析, 得L-1弯矩, 如图2所示;然后, 按活荷载输入, 得弯矩, 如图3所示 (介质重按活载输入时乘以1.2/1.4=0.86的折减系数, 以消除活载与恒载因为分项系数不同而使得计算结果不同的影响) 。

介质重按恒载输入与介质重按活载输入在结构上引起了较大的差异。以上例中L-1第二跨跨中弯矩 (图中已圈出) 为例, 两种结果弯矩值差别接近38%。而对L-1而言, 该介质重恰好符合活荷载的特征, 各罐介质重量应按活荷载进行自由组合, 而按通常的恒荷载假定输入模型, 会使结构计算结果偏于不安全。所以, 工程设计中应结合工艺流程, 采用符合实际情况的荷载类型假定, 使我们的工程设计既经济合理又安全可靠。

具体注意事项如下:

(1) 同一根连续梁上布置2具及以上设备时, 需结合工艺流程, 注意设备介质的恒活特性。

(2) 如果根据工艺流程, 该介质重符合活荷载的几个特点 (a可变;b变化不同步;c同时作用在同一根连续梁上) , 则应按活载输入。

(3) 根据规范规定, 恒荷载分项系数为1.2, 活荷载分项系数为1.4, 为了使介质重量的最终设计值符合规范规定, 建议将介质重量乘以1.2/1.4=0.86的折减系数。

2 加载方式的合理选择

随着软件辅助设计的深入应用, 工程计算越来越趋于精确。PKPM软件经过多年的改进, 其加载方式经历了一次加载、模拟施工1、模拟施工2、模拟施工3的变化过程, 模拟1和模拟2基本上为过渡产品, 已经很少采用。一次加载的主要原理是先假定结构已经完成, 然后将荷载一次性加载到结构上, 这种方法没有考虑实际工程施工的渐进性和实际荷载加载的时间问题, 从而可能会使得最终计算结果偏离实际情况;模拟施工3通过对模拟施工1以及模拟施工2两种加载方式的不断完善, 最终可以比较真实地模拟结构竖向荷载的加载过程和结构刚度的形成过程, 从而使得计算结果更加符合工程实际。

两种加荷方式直接影响结构的最终计算结果, 为了比较这种差别, 原文引用《PKPM结构CAD软件问题解惑及工程应用实例解析》[4]一书中表1结论, 其引用计算结果, 见表1。

根据表1的计算结果比较可知, 两种加荷方式导致的最终计算结果在结构的某些局部位置差异会比较大, 所以, 选择合适的加荷方式就显得尤其重要。选择符合工程实际的加荷方式可使工程结构确保安全同时节约成本, 而如果加荷方式选择不当, 可能不光浪费了材料, 而且还不一定能达到安全的目的。

对大多数民用工程而言, 其主要荷载就是结构本身的自重, 结构刚度形成的同时大多数结构荷载也加载完成, 这种情况下, 采用模拟施工3的计算方法就能实现“更符合工程实际”的目标, 从而使计算结果更加合理。而对于部分工业建筑, 其刚度形成与加荷时机并不符合模拟施工3 的假定, 其特点更符合一次加载的特点。

以某工程实际为例:该工程为四层现浇框架, 轴线尺寸 (7.5×8=60m) × (7.5×3=22.5m) , 无围护结构。施工时, 首先主体框架完工并养护完毕, 历时约4个月, 然后开始设备安装就位并进行调试, 历时约2个月。第一阶段框架结构自身刚度的形成以及结构自重的加荷过程符合模拟施工3的方式, 第二阶段设备重、充水重 (或者介质重) 等荷载是在结构刚度形成之后才施加的, 与一次加载模型较为吻合, 该工程中各项荷载数值统计比较, 见表2。

kN

由表2可知, 该结构实际上一次加载与模拟3加载的荷载在占总荷载的比例上相当, 加荷模式难以界定。笔者认为, 由于模拟3会使后期一次加载对各层柱产生的相对竖向位移减小, 从而可能导致结构局部构件偏于不安全, 所以, 在这种情况下建议选择“一次加载”方式。结论如下。

(1) 模拟施工3适用于后期加载数量少的民用建筑和部分工业建筑。

(2) 对于大多数工业建筑, 后期加荷数量所占比例较高时, 建议选择一次加荷方式。

(3) 对于旧有框架加固核算, 由于主体结构已沉降稳定, 建议选择模拟施工3加荷方式。

摘要：pkpm软件是目前国内在工程结构设计领域应用最为广泛的一款软件, 该软件是根据民用建筑的特点开发并不断完善起来的。在工业建筑领域内应用该软件进行结构的计算时, 由于工况复杂、加荷方式特殊, 建立模型时有很多不同于一般建筑并值得特别注意的地方。结合笔者的实际工作经验, 比较了介质重作为恒载与活载输入时结构计算结果的不同, 以及如何选择最符合工程实际情况的加荷方式等内容。

关键词：介质重,恒载与活载,加荷方式

参考文献

[1]中华人民共和国石油化工行业标准.SH/T 3058-2005, 石油化工冷换设备和容器基础设计规范[S].北京:中国石化出版社, 2006.

[2]中华人民共和国石油化工行业标准.SH/T 3030-1997, 石油化工塔型设备基础设计规范[S].北京:中国石化出版社, 1998.

[3]中华人民共和国石油化工行业标准.SH/T 3067-2007, 石油化工钢筋混凝土冷换框架设计规范[S].北京:中国石化出版社, 2007.

PKPM计算软件 篇5

根据规范，筏形基础和桩筏基础的平面尺寸，应根据地基土的承载力、上部结构的布置及荷载分布等因素确定;筏板厚度由柱抗冲切、抗剪切以及内筒抗冲切、抗剪切承载力确定，且须满足抗渗要求。对于局部荷载较大的柱，等厚度筏板的抗冲切、抗剪切承载力不能满足要求时，可在筏板上面增设柱墩或在筏板下局部增加板厚或采用抗冲切箍筋来提高受冲切承载能力，避免因少数柱而将整个筏板加厚。同样对于内筒抗冲切及抗剪切承载力不能满足时，可在筏板上面增设墩或在筏板下局部增加板厚或采用抗冲切箍筋来提高受冲切承载能力，避免将整个筏板加厚。对于桩筏基础的厚度除了满足上述承载力外，还应满足桩的抗冲切承载力。[1]

对于柱的抗冲切计算，依据规范，按柱所处的部位分为内柱 (冲切临界截面为四边) 、边柱 (冲切临界截面为三边) 及角柱 (冲切临界截面为两边) 三种。同样对于内筒抗冲切计算，也按核心筒所处的位置分为内部核心筒 (冲切临界截面为四边) 、边部核心筒 (冲切临界截面为三边) 及角部核心筒 (冲切临界截面为两边) 三种。

2 工程实例

通过三个工程实例，分别对不同部位的内筒进行筏板的抗冲切和抗剪计算分析。

实例一该综合楼地下1层，地上29层 (局部30层) ;地下1层为车库，地上1～6层为商场，7～29层为住宅，30层为电梯机房;建筑物总高度92.7m，基础埋深为5.2m。主体为框架剪力墙结构，基础采用钢筋混凝土水下钻孔灌注桩，泥浆护壁成孔，桩顶设置钢筋混凝土筏板，桩基持力层为 (4) 卵石层，桩长约17.20m，桩端进入卵石层不小于1000mm。根据桩基检测报告，单桩竖向承载力特征值为2300kN，单桩竖向极限承载力标准值为4600kN。桩呈梅花形布置，间距为2100mm。该结构核心筒位于建筑物内部位置，冲切临界截面为四边 (见图1) 。

(1) 根据工程经验取筏板整体厚度为1500mm，对核心筒进行筏板的抗冲切计算。

(1) 筏板参数:

筏板厚度h=1500mm;保护层厚度a0=100mm;

截面有效高度h0=1400mm;混凝土强度等级C45.0;

(2) 计算依据是GB50007-2011的8.4.8

内筒下桩数=28;桩反力和 (按桩承载力*1.25计算) =80500kN;

平板基础的内筒抗冲切验算:

内筒最大荷载Nmax=150702.5kN;破坏面平均周长Um=41.800m;

冲切锥体底面积=123.20m2;冲切力F1=70202kN;

F1/Um*h0=1199.6241kN>0.7*Bhp*ft/η=946.7018kN, 不满足规范要求。

(2) 取核心筒处局部筏板厚度为1800mm，对核心筒进行筏板的抗冲切和抗剪计算。

(1) 筏板参数:

筏板厚度h=1800mm;保护层厚度a0=100mm;

截面有效高度h0=1700mm;混凝土强度等级C45.0;

(2) 计算依据是GB50007-2011的8.4.8和8.4.10

内筒下桩数=30;桩反力和 (按桩承载力*1.25计算) =86250.0kN;

平板基础的内筒抗冲切验算:

内筒最大荷载Nmax=150702.5kN;破坏面平均周长Um=43.000m;

冲切锥体底面积=137.78m2;冲切力F1=64452.5kN;

F1/Um*h0=881.7031kN<0.7*Bhp*ft/η=917.3793 k N, 满足规范要求。

平板基础的内筒抗剪验算:

内筒外H0处边长=49.80m;

单位长度剪力Vs=1294.23kN/m;

(3) 对核心筒处筏板变截面处进行抗冲切和抗剪计算，满足规范要求。

通过以上计算，确定该筏板整体厚度为1500mm，核心筒处筏板局部厚度为1800mm。

实例二该综合楼地下1层，地上24层 (局部25层) ;地下1层为车库，地上1～6层为商场，7～24层为住宅，25层为电梯机房;建筑物总高度77.6m，基础埋深为5.5m。主体为框架剪力墙结构，基础采用钢筋混凝土水下钻孔灌注桩，泥浆护壁成孔，桩顶设置钢筋混凝土筏板，桩基持力层为 (4) 卵石层，桩长约19.0m，桩端进入卵石层不小于1000mm。根据桩基检测报告，单桩竖向承载力特征值为1867kN，单桩竖向极限承载力标准值为3733kN。桩呈梅花形布置，间距为2100mm。该结构核心筒位于建筑物一边的中部，冲切临界截面为三边 (见图2) 。

根据工程经验取筏板整体厚度为1200mm，对核心筒进行筏板的抗冲切计算。

(1) 筏板参数:

筏板厚度h=1200mm;保护层厚度a0=100mm;

截面有效高度h0=1100mm;混凝土强度等级C40.0;

(2) 计算依据是GB50007-2011的8.4.8和8.4.10

内筒下桩数=31;桩反力和 (按桩承载力*1.25计算) =72075.0kN;

平板基础的内筒抗冲切验算:

内筒最大荷载Nmax=94427.1kN;破坏面平均周长Um=30.075m;

冲切锥体底面积=134.995m2;冲切力Fl=22352.1kN;

Fl/Um*h0=675.644<0.7*Bhp*ft/η=925.9215, 满足规范要求。

平板基础的内筒抗剪验算:

内筒外H0处边长=33.375m;

单位长度剪力Vs=669.735kN/m;

Vs=669.735<0.7*Bhs*ft*h0=1236.9277, 满足规范要求。

通过以上计算，确定该筏板整体厚度为1200mm，核心筒处筏板厚度为1200mm。

实例三该综合楼地下1层，地上7层 (局部8层) ;地下1层为车库，地上1～3层为商场，4～7层为公寓，8层为电梯机房;建筑物总高度27.6m，基础埋深为5.2m。主体为框架剪力墙结构，基础采用钢筋混凝土平板式筏板基础，持力层为 (3) 圆砾层，地基承载力特征值fak=250kPa，变形模量E0=30.0MPa。该结构核心筒位于建筑物角部位，冲切临界截面为两边 (见图3) 。

(1) 根据工程经验取筏板整体厚度为700mm，对核心筒进行筏板的抗冲切计算。

(1) 筏板参数:

筏板厚度h=700mm;保护层厚度a0=100mm;

截面有效高度h0=600mm;混凝土强度等级C35.0;

(2) 计算依据是GB50007-2011的8.4.8

筏板内荷载=305342.0kN;筏板底面积=1770.204m2;平均基底反力=172.5kPa;

平板基础的内筒抗冲切验算:

内筒最大荷载Nmax=33012.4kN;破坏面平均周长Um=18.800m;

冲切锥体底面积=94.080m2;冲切力Fl=16783.600kN;

Fl/Um*h0=1487.9078>0.7*Bhp*ft/η=881.7687不满足规范要求。

(2) 取核心筒处局部筏板厚度为1300mm，对核心筒进行筏板的抗冲切和抗剪计算。

(1) 筏板参数:

筏板厚度h=1200mm;保护层厚度a0=100mm;

截面有效高度h0=1100mm;混凝土强度等级C35.0;

(2) 计算依据是GB50007-2011的8.4.8和8.4.10

筏板内荷载=305342.0kN;筏板底面积=1770.204m2;平均基底反力=172.5kPa;

平板基础的内筒抗冲切验算:

内筒最大荷载Nmax=33012.4kN破坏面平均周长Um=19.300m;

冲切锥体底面积=104.030m2;冲切力Fl=15067.2250kN;

Fl/Um*h0=709.7138<0.7*Bhp*ft/η=845.0283;

平板基础的内筒抗剪验算:

内筒外H0处边长=20.400m;

单位长度剪力Vs=310.00kN/m;

Vs=738.5895<0.7*Bhs*ft*h0=1213.7780满足规范要求。

(3) 对核心筒处筏板变截面处进行抗冲切和抗剪计算，满足规范要求。

通过以上计算，确定该筏板整体厚度为700mm，核心筒处筏板局部厚度为1200mm。

3 结束语

在实际工程中，筏板一般都沿建筑物周边扩出悬挑。如果核心筒位置在筏板的边部或角部，在用PKPM软件JCCAD进行内筒冲切计算时，冲切锥体如果在悬挑筏板边以内，程序都是按冲切临界截面为四边进行计算，使得核心筒处筏板实际厚度不够。一般计算时，我们往往完全依赖于计算程序，而容易忽略核心筒所处的位置，全部按内部核心筒计算，使得核心筒处筏板实际厚度不够。

参考文献

[1]耿翠珍.杭州某大厦桩基优化设计及分析[J].岩土工程学报, 2011 (33) :417-421.

[2]浙江大学土木工程测试中心.万银国际大厦钻孔桩静载试验分析检查报告[R].2007.

[3]李培彬等.北京银泰中心塔楼桩基础设计[J].建筑结构, 2007, 37 (11) :16-19.

[4]GB5007-2011.建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

谈PKPM结构设计软件 篇6

关键词：PKPM,结构设计,门式刚架,荷载

PKPM作为目前中国使用量最大的设计软件被各大院广泛使用，该软件界面清晰，操作简便，适用领域大，为具有中国特色的社会主义现代化建设做出了贡献。但使用过程中也出现一些问题，本文将对该软件在一些特设案例下如何应用进行探讨。

1)轻钢门式刚架基础如何用PKPM设计的问题。

轻钢门式刚架独立基础设计方法有两个:

a．方法一:单榀计算时，在右侧菜单“补充数据”中，选择布置基础，弹出基础参数输入对话框，输入基础参数，确认后点取柱底，布置到柱下端。结构计算后，在计算结果文件中的“基础文件”中可以查看到设计出来的基础信息。

这种方法是二维门式刚架设计常用基础设计方法，但是不能自动绘图，需要您根据文本输出基础设计结果自行绘图。

b．方法二:门式刚架三维设计，接力JCCAD，读取PK荷载，在JCCAD中完成独立基础设计，这种方式可以直接出独立基础图。

在大偏心情况下，STS基础设计不允许出现基底零应力区(按机械工业部的行业标准《机械工厂结构设计规范》对于有吊车的厂房结构，不允许基础底面出现零应力区)，对于没有吊车柱基础，也同样不允许出现大偏心，这时基础底面积相对会大一些。同时，PKPM门式刚架中出的基础施工图也没法用，没有基础短柱配筋部分。一般情况下，按构造配筋就可以满足要求。

2)钢结构夹层该如何确定其结构形式的问题。

某钢结构带夹层厂房，跨度分别为21 m的4跨，共84 m，两边21 m跨均为2层，中间部分的两个21 m跨均设10 t吊车。

针对该工程有两种不同意见:第一种把首层作为框架结构计算，二层作为门式刚架计算。第二种提出应该都为框架结构计算，还提出二层部分和有吊车的两跨应设置变形缝，分开计算，理由是吊车的水平冲击力大。经认真分析，本工程按钢结构规范来设计是没有问题的，但是要注意屋面梁由于是变截面梁，建议还应按照门式刚架规程来验算。同时，根据计算模型计算结构位移是否满足要求，如满足，就按第一种方案实施。柱的计算长度，理论上按钢结构规范的线刚度比来确定也是可以的。按门规的话，由于吊车吨位不大，也可以。

3)在钢框架结构里，我们输入的楼板厚度，程序认为是图1中的哪一个高度，如果是HC的话，那压型钢板的凹口的混凝土重量是否要按恒载输入(已经选择楼板自重程序自动计算)(见图1)。

根据仔细研究，应该取HC，这个时候不要勾选自动计算，否则是按HC厚的板来计算的自重。

4)钢结构悬挑雨篷风荷载的输入。

车间跨度7 m，高8 m，柱距7 m，屋面、墙面双层彩钢100 mm玻璃丝棉。雨篷单层彩钢板。

悬挑部分没有体形系数输入的原因。

注意:很显然，图2中自动布置风荷载对话框中的体形系数不正确(全部为1.0)，软件应该有提示“没有找到相应的体形系数”，给出的是缺省值。

建议:不要用自动布置，查荷载规范，按照左风输入、右风输入，分部定义和布置风荷载;荷载方向，水平向右为正，竖直向下为正，反之为负。

风荷载体形表，按照如表1，表2及图3所示的体形系数输入，附模型。

5)PKPM2010新版总是出现边跨钢梁和柱对接焊缝最大应力不满足，且Mu=Muf+Muw不满足，程序也不能自动处理，这个问题该如何解决。

等强设计和现在节点设计用的弯矩分配的方法本来就有点矛盾，特别是按常用设计法设计时，翼缘肯定是不满足的。在总设计方法菜单里面“抗侧力构件按等强连接”勾掉就能解决这个问题。主要是等强设计造成的，关掉就好了。

6)PKPM STS花纹钢板和楼板的等效问题。

设计一多层钢框架平台，楼板用8 mm花纹钢板，在PKPM STS框架输入楼板厚度时，可以把花纹钢板的厚度与刚度等效为混凝土楼板的厚度，按照什么计算等效。

对于这个问题，一般按弹性模量等效。比如和C30混凝土的比值是6左右，那么一般像6厚的花纹钢板，就可以等效成6×6=36 mm厚度的C30混凝土板。

7)抗剪键的设置。

在地震作用下，厂房的纵向水平力和横向水平力很大。超出了柱脚螺栓承受的能力，这个时候柱脚底板剪力验算不满足，需要设抗剪连接件。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》7.2.20柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。此水平剪力可由底板与混凝土基础间的摩擦力(摩擦系数可取0.4)或设置抗剪键承受。规范:水平力要么由摩擦力承受，要么由抗剪键承受。

8)10版抗规8.2.8条新增了柱脚的极限承载力验算，这对于外露式柱脚很不利，因为一般螺栓的极限受弯承载力和柱的塑性承载力差值较大，基本上所有柱脚只有外包式或者埋入式才能算够，对于一些小型框架，如何处理。

通常情况下，如果柱脚尺寸不大的话，可以通过调整锚栓的方法满足极限承载力要求。对于门式刚架的柱脚，由于没有埋入式柱脚设计，门式刚架柱脚一般就不用了，因为不是抗震控制的。同时，目前版本还不能手工修改柱脚尺寸，只能修改最小锚栓直径、柱底混凝土强度等级等设计参数，修改参数后程序自动设计时会影响到底板尺寸。

9)设计中的荷载取值。

a．荷载取值准确。

严格按规范办事，屋面结构竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.5 k N/m2。《门式刚架技术规程》规定不上人屋面的活荷载为0.5 k N/m2，同时当构件的荷载面积大于60 m2时可乘折减系数0.6。应按0.3 k N/m2，与钢结构设计规范的解释一致。但近两年我国大部分出现强降雪，导致很多加油站、场馆倒塌。因而我们一方面考虑投影面积大于60 m2的荷载折减，一方面要根据当地的雪荷载情况取其中的最大值，以确保建筑安全。

b．考虑活荷载的最不利布置。

应该按照规范要求考虑活荷载的不利布置，虽然规范没有明确活荷载不利布置的条件，根据经验，大部分非临时建筑都应该考虑活荷载的不利布置。

结论:PKPM软件功能强大，应用广泛，以上是我在使用过程中的一些个人经验，希望能与大家交流，共同提高我们的理论和实践水平，更好的做好设计工作，做到既经济合理，又安全可靠。

参考文献

PKPM计算软件 篇7

1 PKPM软件在建筑结构设计中较易出现的问题分析

1.1 应用PKPM软件进行结构设计时超越相关规范的要求

(1) 砖混结构建筑设计超出规范要求。在对多层砌体建筑进行设计时, 应依据《建筑抗震设计规范》的要求, 采用高度与层数这两个指标来进行控制, 通常情况下只要有一个控制指标超出范围, 即可认为其结构设计超出了规范的要求。当前, 部分地区在抗震设防列度为7度的前提下, 却设计出带半地下室的7层砖混结构住宅。这里应以房屋的埋深与嵌固情况做为计算和确定全地下室, 或是半地下室的判别条件。严格来讲, 带地下室的住宅建筑高度和层数均应从地下室的地面起算, 即7层建筑若带半地下室的话, 则应按8层予以认定。因此, 带地下室的7层住宅建筑不管是从高度还是从层数来看均已超出了相关规范的规定。

(2) 底层框架结构的砖房设计时超出规范问题。在底层为框架结构的砖房设计中, 除了存在高度和层数超规问题外, 还有部分建筑的底层框架结构设计不符合相关规范要求的问题。“抗规”中底层为框架———抗震墙承重结构的砖房为底层框架。底层框架结构的抗震墙宜采用钢筋混凝土, 但抗震烈度为6度和7度地区原则上采用普通砖抗震墙也是可以的, 但其构造措施必须满足“抗规”中的有关规定。部分工程在采用普通砖抗震墙的情况下没有满足“抗规”的相关要求, 这使得底层框架结构建筑存在抗震能力不足的问题。

1.2 在建筑结构设计过程中对计算机分析结果过份依赖的问题

在实际工程中, 不同程度地存在着忽视抗震概念设计和构造设计的问题。要知道建筑物抗震设计包括概念设计、构造设计和结构计算三部分, 建筑物抗震计算的原理只是一种近似方法。所以在进行建筑物结构抗震设计时, 一定要遵循“抗规”提出的抗震设计原则和抗震设计构造要求, 正确应用相关设计软件, 提高建筑结构设计的质量。例如, 底层框架结构上部砖房的构造措施比多层砖房的构造措施要严格一些。对于底框结构的过渡层构造要求更加严格, 如过渡层应在底部框架柱对应位置处设置构造柱。过渡层的底板宜采用现浇混凝土板, 且板厚不应小于120mm。不能按砖房的抗震措施来设计, 也不能单凭计算结果来判断结构的可靠性。也就是说, 计算机分析结构的静力计算没有问题, 也有可能出现而纵向抗震能力明显不足的现象, 这必须引起足够的重视。

1.3 在建筑结构设计中对软件应用条件、技术认识不足问题

每种计算理论均有其假定条件, 计算机软件的编制也应符合其特定的应用技术条件, 技术人员极为熟悉的PKPM软件也不能例外, 如果不能较好地理解软件应用和技术条件, 就无法利用软件解决建筑结构设计中出现的实际问题。

2 PKPM软件应用于建筑结构设计中的相关问题探讨

2.1 PKPM软件应用于建筑结构设计时对楼板刚度的合理假定

一般情况下, 多数工程的楼板形状是较为规则的, 这就可以假定楼板为刚性楼板, 即在平面外刚度为零, 平面内无限刚。但对于形状复杂的建筑结构工程楼板, 如楼板有大开洞、楼板局部变窄而导致连接部位薄弱、环形楼板有效宽度较窄等情形, 则需采用弹性膜假定, 即平面内按实际风度, 而平面外则假设刚度为零。如果仍旧采用刚性楼板假定, 则可能因复杂形状楼板平面内刚度不均匀或有较大削弱情况下, 构件结构计算结果的可靠性就难以保证了。

PKPM系列中的结构设计软件SATWE等将采用弹性膜假定、弹性楼板3及弹性楼板6的楼板都称作弹性楼板。因此, 应根据具体情况在假定楼板为弹性楼板时采用更为适宜的弹性楼板。

由于弹性楼板3是针对带厚板转换层结构的转换厚板提出的, 假定楼板平面内无限刚, 楼板平面外的刚度按楼板真实情况采用中厚板弯曲单元计算;而弹性楼板6则是针对板柱结构和板柱抗震墙结构提出来的, 采用壳单元真实地计算楼板的平面内刚度和平面外刚度。因此, 对于形状复杂的楼板, 如剪力墙结构、框架结构、框架核心筒结构、框架剪力墙结构楼板, 设计中如使用弹性楼板3和弹性楼板6可能会使梁的配筋偏少, 形成安全隐患, 所以只能采用弹性膜。

2.2 PKPM软件应用于建筑结构设计时中梁刚度放大系数的合理确定

“中梁”是指两侧均与楼板相连接的梁, 如果只与一侧楼板相连则称为“边梁”。在实际设计中, 如果对这个参数没有核实和做出相应调整, 就可能造成结构设计配筋过多或过少的情况, 必须予以重视。

由于程序中框架梁输入的截面尺寸是矩形部分, 并以此计算刚度的, 对于现浇楼板而言, 当采用刚性楼板假定时, 作为梁翼缘的楼板是梁的一部分, 在内力与位移分析中可用中梁刚度放大系数BK来考虑楼板对梁刚度的贡献, 这样的内力与位移分析结果才更加符合建筑结构的实际受力情况。中梁刚度放大系数BK可在1.0~2.0范围内选取。程序仅给出默认的假定值, 并非最合理值, 所以建筑结构设计者应以具体的工程建设情况为依据予以合理调整。通常对采用刚性楼板假定的现浇楼板, 宜取中梁刚度放大系数BK=2;对预制楼板、现浇梁柱, 则可取BK=1;对现浇梁柱, 楼板为预制楼板加叠合板, 则宜取BK=1.5。假设中梁刚度放大系数为BK, 则边梁刚度放大系数程序按1.0+ (BK-1.0) /2自动计算。

2.3 PKPM软件应用于建筑结设计时的荷载折减问题

在结构设计过程中, 荷载的假定往往出现问题, 如建筑结构在进行柱、墙设计时, 应对其承受的活荷载进行折减口。需要注意的是:活荷载的折减系数只适用于住宅、办公楼、宿舍等小开间房间, 对于商场等大开间房屋来说是不安全的, 不可以随便点选。同样, 在进行基础设计时需对活荷载进行折减, 如果设计者只是在SATWE中点选“折减传给基础的活荷载”进行折减是不可以的, 因为该项只对SATWE软件的“基础设计荷载简图”中的最大组合内力起作用, 而对基础软件荷载值不起作用。所以设计者如要考虑传给基础的活荷载折减需在JCCAD中的荷载参数定义里的“活荷载按楼层折减系数”填入。

结束语

PKPM软件问世以来通过不断的改进, 自动化程度不断提升, 功能也越来越强大了, 但绝非万能的, 如还不能很好地处理楼板上布置砖墙集中荷载、线荷载或局部面荷载的问题。因此, 必须不断提升设计者的理论知识储备和实践经验总结, 以使软件程序按照建筑结构设计者的需求合理地予以使用, 使PKPM软件的应用更有效率, 使结构设计更加合理。

参考文献

[1]杨祚国, 张俊.浅谈建筑结构设计与PKPM软件的运用[J].工程与建设, 2009 (4) .

[2]张玲.浅谈PKPM软件在结构设计中的几点问题[J].科技风, 2010 (14) .