PKPM软件课程论文（精选7篇）
PKPM软件课程论文 篇1
0 引言
随着科技的发展,计算机硬件技术和建筑结构分析理论在不断地发展和完善,计算机辅助设计(CAD)系统在建筑工程设计领域中被越来越广泛的应用。其中由中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件是目前国内使用最为广泛的结构计算软件之一,国内大多数设计院结构设计是通过该软件来完成的,已经成为结构设计人员必须正确掌握熟练应用的基本技能。基于此,在高校的建筑工程专业中作为专业基础课被普遍开设,该课程是集实践性、实用性为一体的专业课程,以结构设计为基础,教授PKPM系列软件的基本操作以及在结构施工图中的应用,学好该课程不仅能使学生掌握对软件的熟练操作,更能使学生对以前所学建筑结构类课程基础理论知识的应用有一个新的认识和提高,旨在培养学生利用软件进行结构设计的基本能力,使学生具备对各种错综复杂因素的综合分析能力和解决工程实际问题的能力。
但是从作者在教学及研究中发现,目前的教学现状并不尽如人意,由于该课程的教材、案例等不像混凝土结构等传统课程那样充足适用,教学内容陈旧,教学手段和方法不科学,教学过程没有充分考虑结构设计的过程,理论与实践没能很好的结合,教学仅停留在基本命令使用的初级层面上,不够深入,从而使得学生在课程学习阶段能掌握的设计内容很少,以至于在后续的专业课和课程设计中,不能很好的发挥计算机辅助设计的优点,不能灵活应用软件处理设计中的实践问题。并且考试形式单一,考核不全面,传统的考核方式是笔试加机试,甚至只有笔试。由于考试时间的限制,一般出的题目较单一,只是关于基本操作命令应用的,尽管一定程度上可以反映学生的初步学习掌握情况,但并不能将学生的真实的设计思路体现出来。因此,有必要对PKPM这门计算机辅助设计课程进行一定的研究和改革,探索出一套切实有效的教学方法,使学生真正做到学有所用。
1 课程内容的选定
PKPM是一套集建筑设计、结构设计、设备设计及概预算、施工软件等于一体的大型建筑工程综合CAD系统,所以我们没有必要教授PKPM所有的功能和命令,教学内容需要根据专业进行取舍。针对建筑工程专业,最主要的四大课程内容是:任务一:结构平面计算机辅助设计(PMCAD);任务二:框排架计算机辅助设计(PK);任务三:结构空间有限元分析设计软件(SAT-8);任务四:基础工程计算机辅助设计(JCCAD)。教学时从了解软件的基本功能和主要技术条件入手,在学生熟悉各级菜单命令及其操作方法的基础,循序渐进地掌握PMCAD结构建模的主要步骤、荷载的输入、计算数据文件形成、结构平面施工图的绘制,PMCAD接力PK、PMCAD接力SAT-8进行内力计算和配筋并绘制梁柱施工图的方法、SAT-8(PK)接力JC-CAD、地质资料输入、地基基础计算、绘制基础施工图等操作。
2 多媒体教学新模式
为了将教师讲授与学生上机更好的结合起来,可将教学地点安排在计算机房,使听课的学生人手一台电脑。采用新兴的多媒体教学软件,使教师操作的内容能同步显示在学生机上,实现教师一人对学生多人的手把手教授。然后针对教师的演示安排学生动手练习,并基于这些命令去完成相关的课堂作业,使学生能对所学的命令能够通过练习得到强化。为了防止教师在演示过程中,学生急于动手操作而不认真听讲的现象,可通过相关的软件控制学生机操作,在教师讲解阶段学生机只能观看而不能操作,使学生真正看懂后再解控学生机进行练习,真正做到当堂的内容当堂消化,效果明显。
对于初学的学生,执行命令时切记不要死记硬背,要教会其看命令行的提示,看懂提示并根据提示做出正确的操作,这一点对于真正的掌握PKPM操作是非常重要的。如果能看懂命令行的提示,即便遇到没有学过的命令,也可以根据命令行的提示进行操作,进而不断扩充学生的知识和操作能力。在有限的学时内,掌握好基础命令即可,强调学会对构件建模的简化分析,应该用哪些命令和功能去实现,做到举一反三。
3 加强实践能力的培养
以往的教学经验显示,学习PKPM最大的敌人就是遗忘,因此应适度淡化课堂讲授学时,强化实践训练教学,全方位将理论与应用相结合,最大限度发挥学生的主观能动性,循循诱导,让学生在实践过程中领悟内容,降低理论知识遗忘率,真正进入理论与应用融合的境界。
在PKPM实践教学这一阶段,可以以不同种类的工程项目为载体,如砖混结构、框架结构等,让学生使用PMCAD进行结构建模,然后接力SAT-8进行有限元计算,再把上部结构模型数据传到JCCAD进行基础设计,最后采用施工图设计模块对自动生成的施工图进行后处理并转换为Auto CAD图形进行编辑,从而完成一套工程项目的结构施工图。在教学指导过程中要引导学生参照实际工程项目的设计要求为依据来对自己所做项目的设计参数进行选取,如对结构的抗震等级、结构体系的布置方式、不同用途房间的活荷载、构件的截面尺寸、材料的强度等级、钢筋的强度等级和采用的直径等的选取。并采用正确的检查方法以保证结构设计信息、计算信息等输入的正确性。如通过对整楼模型的仔细观察,检查构件布置是否正确;通过平面荷载显示校核这一模块中的荷载图,来分析荷载输入的正确性等。应让学生知道这些提前给定的参数经过计算后是否合理,将直接影响结构的安全和经济。因此应强调学生仔细阅读分析计算结果文件,即SAT-8计算完成后子菜单“分析结果图形和文本显示中”的内容,包含建筑结构设计信息WMASS.OUT文件、周期、振型、地震力WAQ.OUT文件、结构位移WDISP.OUT文件、内力WNL.OUT文件、配筋WPJ.OUT文件等输出文件。这部分内容虽然不包含施工图,但是是前边计算结果的一个直观显示,能使我们观察到计算结果是否符合规范,各工况下的荷载图是否正确,结构平面和竖向布置是否规则对称,从而进一步反映出前边设计是否正确合理。教师应对分析结果文件的常见问题给予总结说明,然后由学生对自己工程项目的计算结果进行分析,找出参数不合理的原因,提出改正措施,修改后再计算,分析后再修改计算,直到找到理想的结果。通过这个反复试算的过程,使学生掌握模型优化的具体方法和操作能力。结构模型优化完成后,在进行施工图绘图的时候,要求学生能够正确选择和使用结构施工图的绘图软件,能够快速准确地绘出施工图。并强调施工图绘制与结构制图知识的结合,避免在绘制结构施工图时出现很多不规范绘图问题,从而保证施工图的完整性和正确性以及图面质量。在这个实践教学过程中会综合运用到大量以前所学的混凝土结构、建筑抗震、地基基础、工程制图等知识,这样完成项目时可以大大提高学生综合运用以前所学知识解决实际问题的能力,都会觉得自己的专业技能又进步了,有强烈的成就感,也激发了进一步更深入学习的积极性。
4 考核方式的改革
考试是教学过程中的一个非常重要的环节,是教学信息反馈的重要途径,更是检查教学效果、巩固学生所学知识、改进教学工作和促进学校教育目标实现的重要手段。本课程由于其实践性教强,传统的笔试考核方法显现出很多弊端,不能很好的评价学生的学习状况,也偏离了本课程注重实践的培养目标。作者认为应采取笔试和机试相结合的方法,并且应以机试作为检验教学效果的主要手段。笔试主要考察学生对设计程序、基本理论和规范规程的掌握程度,机试主要检验学生对辅设计软件的熟练程度和基本操作技能。要求学生在规定时间内快速完成相应的结构施工图的绘制。实践证明,这种考核方式,能比较客观的考查学生总体知识和技能的掌握情况,能更好地激发学生的学习积极性和主动性。在平时作业的要求方面,可适当放宽时间,但一定要求学生本人动手去做,不能眼高手低,在课堂上看教师演示时觉得很简单而缺少练习,真正使用时才发现不会操作。并且在今后的课程里面要增设计算机辅助设计(PKPM)的课程设计,也作为整个课程考核中的一部分。
5 结论
对于操作性强的PKPM课程的教学和学习,合理的选择教学内容,积极的采用多媒体教学新模式,加强实践能力的培养,运用综合的考试考核方式,真正的激发学生的学习积极性和主动性,使学生学会灵活运用,掌握计算机辅助设计的真本领,这才是我们教学的最终目的。
摘要：就PKPM在建筑业中的应用,针对当前教学现状的不足,分析探讨课程教学改革的若干问题,突出以培养学生实践技能为主的教学模式,提出了课程在教学内容、教学模式、教学方法和考核方式等方面的改革新举措。
关键词：PKPM,教学内容,教学模式,教学方法,实践能力
参考文献
[1]王娜,靳元峻.PKPM建筑结构设计软件课程教学方法的探讨[J].河北广播电视大学学报,2006(5):46—47.
[2]欧新新,崔钦淑.建筑结构设计与PKPM系列程序应用[M].北京:机械工业出版社,2005.130—131.
[3]张字蠢,划海成,张星源.PKPM结构设计应用[M].上海:同济大学出版社,2006.17—18.
[4]王小红,罗建阳.建筑结构CAD—PKPM应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.24—25.
谈PKPM结构设计软件 篇2
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软件课程论文 篇3
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) .
PKPM软件课程论文 篇4
砌体结构是我国低层和多层建筑首选的结构体系, 尤其受到西北、东北欠发达地区的青睐, 因为造价低廉、施工方便、容易就地取材, 施工周期也比较短, 因此, 砌体结构设计在很长的一段时间里受到重视和研究, 就大的层面上来说, 砌体结构主要考虑砌体的受压计算, 但从细致环节上来看, 还包括砌体的抗震验算、梁板的有限元分析等结构计算过程, 特别是计算机辅助结构设计发展的今天, PKPM砌体结构设计过程更加引起重视和探讨。
砌体结构分为单一砌体结构与底层框架抗震墙砌体结构, 以呼伦贝尔地区某单一砌体结构设计为实例, 如图1所示, 工程主要概况:建筑面积5 200 m2, 地上层数6层, 局部3层, 其中1层为仓库, 总高度18.35 m, 结构形式为砌体结构, 基础类型为钢筋混凝土条形基础, 设计使用年限为50年, 施工等级为B级, 建筑抗震设防类别为丙类, 基础设计类别为丙类, 基本风压0.65 k N/m2, 基本雪压0.35 k N/m2, 地面粗糙度B类, 本地区标准季节冻深为2.8m, 勘查深度范围内未见地下水, 活荷载取值见表1。
1 PKPM砌体结构模型创建与计算分析过程
1.1 PM结构模型的创建
1.1.1 结构文件轴网的建立
与其他结构体系创建模型相同, 打开PKPM软件, 选择合适的硬盘和文件夹并命名, 根据建筑条件图提供的信息, 利用右侧菜单中的正交轴网子菜单, 将获取的开间进深信息逐一输入到模型中如实例中, 上开间输入4 100, 2000, 2 500, 1 800, 2 700…, 下开间输入4 100, 3 250, 3050, 1 800, 2 700…, 左进深输入5 900, 6 000, 右进深输入3 600, 3 300, 3 600, 3 430, 3 000×2, 4 700, 5 900, 6000, 这是结构模型创建的基础。
1.1.2 墙体、结构洞口的布置
首先在PKPM主菜单中, 单击墙布置并在相应子菜单中单击新建出240、370 mm厚的墙体, 再选中合适厚度的墙体按照建筑条件图对应布置在轴线上, 特别注意的是偏轴距离, 本例中, 240墙体偏轴距离为0, 370厚墙体左方和上方为65 mm, 右方和下方为-65 mm。
然后单击洞口布置并在相应子菜单中按照条件图要求, 分别新建出1 000×1 500、1 000×2 100、1 200×1 800…等尺寸的洞口, 按偏轴距离, 插入到相应开间、进深处, 需要注意的是偏轴距均是指相距轴线的距离, 上偏、右偏为正值, 下偏、左偏为负值。
1.1.3 梁板、楼面荷载的布置
首先单击主梁布置并在相应子菜单中按照混凝土结构设计原理, 分别定义出梁的截面尺寸 (B×H) , 简支梁梁高一般为跨度的1/12, 悬挑梁一般为挑出长度的1/6, 分别按偏心输入到板的边界处, 注意的是悬挑梁应按新建轴线的位置处进行布置, 然后单击PM主菜单中的楼板生成, 自动生成楼板, 这里面的楼板结构厚度均是按默认厚度生成的, 因此需要调整, 可以根据混凝土结构设计原理, 按照不同的边界条件计算出对应的厚度, 连续板可以取到板跨度的1/35、简支板为1/30。
最后单击荷载输入并在相应子菜单中按照GB50009-2012《建筑结构荷载规范》, 分别定义出活荷载恒荷载, 本例中如图3所示, 恒荷载是根据楼面面层做法及固定荷载叠加计算而来, 即每层做法的厚度重度的乘积在进行累加, 而活荷载是根据功能不同在对应规范查阅而得, 本例中为2.5 k N/m2, 需要注意的是, 应在自动计算楼板的缺省设置里面进行勾选, 这样确保下一步计算时, 楼板自重能够自动计算并传给相应的墙体、梁最后传给基础, 确保不会主观丢弃荷载。而梁间荷载、柱间荷载、墙间荷载、节点荷载等荷载的输入, 均是在相应子菜单中先定义大小, 而这里并不乘基本组合系数, 然后在布置到对应的构件上。
1.1.4 设计参数的设置
设计参数包括总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息等五项内容。总信息里面, 最重要的是确定结构体系, 若体系输入有错误, 后面左右的结构构件内力计算及配筋结果都是错误的。本例中结构体系为砌体结构, 结构主材为砌体, 重要系数为1, 根据GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》查阅而得, 梁柱保护层厚度可参见表2来设置, 因本例位于呼伦贝尔地区, 依据GB50010-2010《混凝土结构设计规范》, 可知基础部分和室外部分属于2b类地区, 因此室外结构构件保护层厚度为35mm, 总信息中其他参数可默认设置。
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材料信息中, 可根据现行的规范标准查阅可得, 各材料容重可默认设置, 但是钢筋类型也应结合呼伦贝尔地区当地标准, 梁、板、柱的主筋均为HRB400级钢筋, 考虑材料采购方面的原因, 箍筋也可采用HRB400级钢筋。但如果考虑施工的难易的因素, 箍筋最好还是用HPB300级钢筋。
地震信息中, 根据GB50011-2010《建筑抗震设计规范》, 本例中, 地震设计分组为第1组, 抗震设防烈度为6度, 场地类别依据工程地质勘察报告为Ⅱ类, 针对砌体结构而言, 主要靠底部剪力法来计算抗震的, 因此, 振型个数与周期折减系数对砌体结构抗震计算无关紧要[1], 此项参数对框架、框剪结构及其它相对复杂结构有很大的影响。
1.1.5 楼层组装设置
楼层组装是将各层平面结构按照不同层高进行竖向层叠, 本例组合如图4所示。以保证各层荷载合理传递给竖向构件并有效合理的进行地震计算。只要平面结构 (包括布局、荷载等) 出现不同, 就可以定义为一个标准层, 在第一部PM标准层建模时得以解决, 如本例中出现了5个标准层, 第5标准层与第4标准层只有荷载不同。为了避免组装后出现明显错误, 还可以通过显示动态模型三维立体结构模型, 来直观判定, 见图5所示。需注意的是每个标准层都是只一个完整的空间结构单计算元。底标高可参照建施图, 但首层层高可适当放大, 因首层结构层高要考虑基础埋深问题。
1.2 结构模型平面荷载校核
平面荷载校核是检查楼面恒载、活荷载、梁荷载及墙荷载正确与否最后一步, 在此过程中若发现错误, 可回到PM建模中及时改正。每个标准层都必须进行检查核对, 打开平面荷载校核界面, 单击荷载选择菜单, 弹出对话框如图6所示, 需将楼面荷载荷载及楼板自重进行勾选, 需要注意是很多房间内部120 mm厚的墙体很多, 而其对应位置没有设置主梁, 这样的房间楼面恒荷载需重新计算, 计算思路是将所有120墙体的恒荷载平均分布到一个完整楼板结构计算单元, 再次回到第一步输入楼面恒荷载可以考虑适当折减。本过程也可以进行结构荷载竖向传递检查, 因为实例中为砌体结构, 竖向导载主要是将各平面基本组合后的荷载传递给各层墙体后, 墙体荷载继续叠加向下传递, 其计算原理满足文献[2]要求。在实例中, 竖向导荷的导荷面积是指某段墙体向下传递荷载的总和, 如图7所示, 单位是k N。在核算基础时, 还要将这个数值除以对应的延长米。通过此步骤可提取CHKPM (各层平面荷载) 。
1.3 计算分析
1.3.1 现浇板计算分析
应用PKPM软件进行现浇板计算分析时, 首先进行计算参数的设置如图8所示。钢筋级别为HRB400级, 根据实际情况也可选别的级别;钢筋最小直径为8 mm, 双向板计算方法宜选择弹性计算法。边缘梁、剪力墙及错层处的楼板应按简支端进行计算, 因为砌体结构中边缘部位均为砖墙, 圈梁的约束根本无法起到嵌固端的作用效应。裂缝允许宽度0.3 mm, 此项应勾选, 使用矩形连续板跨中弯矩计算法。其它参数均为默认值。钢筋表中应将直径6 mm的删除, 挠度限值为:l0/200、l0/250、l0/300, 因为砌体结构中, 跨度很少有超过6 m, 因此, 挠度控制在l0/200即可。绘图参数因根据地区习惯及国家标准图集自行设置。然后单击楼板钢筋并点击逐间布筋, 再将轴线和图名标注上, 板的施工图绘制完毕, 为了复合挠度和裂缝超标, 可根据配筋结果进行挠度和裂缝再次检查, 如果超限, 可适当增加板厚、缩小配筋见间距或
局部增大钢筋直径。可提板的挠度、弯矩、裂缝及计算配筋面积等信息。
1.3.2 抗震计算
抗震计算分析在PKPM砌体模块中砌体信息及计算菜单中进行, 参数设置如图9所示, 结构体系为砌体结构, 楼面类型为刚性, 施工质量控制控制等级为B级。单击抗震计算结果弹出的图文表明, 图中将会出现建筑物的各纵墙和横墙、构造柱以及门窗洞口等图形, 还有左下角标注的一些建筑材料等有关参数, 另外还有分布在各纵墙和横墙图形中与墙平行或垂直的数字。垂直于墙的数字是该整道墙的沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪承载力与所分得的整楼层地震剪力之比, 数字为黄色;平行于墙的数字是该整道墙中的由于洞口分割而开的各墙段的沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪承载力与所分得的该整道墙地震剪力之比, 数字为蓝色;但是无论整道墙或各墙段抗震抗剪承载力与所分得的地震剪力之比小于1时, 则平行或垂直于墙的数字呈红色, 若为红色, 可以增加刚度, 方法有:加墙厚, 减少洞口尺寸, 加构造柱的方法来解决。这些方法还未奏效, 应选择变化洞口的位置或大小。可提取ZC (受压承载力计算图) 和ZH (抗震验算结果) 信息。
1.3.3 基础计算分析
基础计算分析在基础CAD菜单中进行, 一般情况下在北方地区做砌体结构基础设计时, 因天然地基涂层厚度大、天然承载力较高、且分布均匀。可不用输入地质资料, 可直接进入第二步基础参数设置如图10所示:地基承载力特征值根据工程地质资料中提供的信息按照实际输入以呼伦贝尔某砌体结构为例, 勘察深度范围内未见地下水, 工程地质资料为中砂, 承载力特征值为170 k Pa, 宽度修正系数为0, 深度修正系数为4.4, 基底以下土的重度为18 k N/m2, 若水位较高, 要计算浮重度。基底以上下土的重度为20 k N/m2因回填土是中砂。并可自动计算覆土的荷载, 基础混凝土标号为C30, 因为呼伦贝尔地区地下为2B类地区, 其他参数默认设置。然后荷载输入, 荷载选择如图11所示, 选择PMHE荷载, 并在当前组合里面将标准组合勾选。最后单击墙下条基并自动生成, 再进入基础施工图子菜单, 将基础平面布置图生成如图1所示, 注意有些重叠和乱码的部位可通过整理施工图进行手动调整。基础施工图中显示了墙线、基础大放脚边界线及轴线等重要元素。在这里面可提取fload4 (传至基础荷载标准组合) 、fload6 (传至基础荷载基准组合) 、JCO (基础计算文件) 等基础信息。
1.3.4 施工图的整理
砌体结构中的施工图数量是最少如图12所示, 一般来讲由基础平面布置图、基础剖面图、构造柱平面布置图、各层板配筋图、各层梁配筋图、楼体结构图等部分构成, 基础平面、剖面图均从基础CAD模块中整理的, 构造柱平面布置图可从结构平面图中提取、也可从砌体和混凝土构件三维计算分析 (SAEWE) 模块中绘制, 为了标注更快捷, 应在基础CAD模块中提取。各层板配筋图直接从结构平面图中编辑、绘制。各层梁配筋图在砌体和混凝土构件三维计算分析 (SAEWE) 模块中修改并成图。楼体结构图在LTCAD中重新建立模型、输入荷载、计算、校核、提取楼梯平面及剖面施工图。
2 结论
1) 在满足GB50003-2011《砌体结构设计规范》、GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》、GB50010-2010《混凝土结构设计规范》、GB50011-2010《建筑抗震设计规范》基础上, 总结了应用PKPM软件进行砌体结构设计时, 如何准确地把握规范、应用规范进行PKPM砌体模块参数设置。
2) 结合各类规范, 以“呼伦贝尔某砌体结构”为工程实例, 笔者总结内容如下:
(1) 阐述了应用PKPM软件进行砌体结构设计的电算程序与施工图提取对应模块位置。
(2) 在呼伦贝尔地区, 根据当地审图相关要求, 总结出圈梁、构造柱、窗间垛的设置位置及要求, 同时满足开间大小与纵横墙长短的关系, 进而确定砌体结构的合理性、避免出现横墙很少或横墙较少的不合理结构体系。
(3) 根据建筑抗震设计规范要求, 指明砌体结构抗震设计底部剪力法计算要点及对应抗力与效应比的对应关系。
(4) 通过应用分析, 指明砌体结构基础常见的类型并阐明截面设计及配筋计算荷载组合的正确选择。
参考文献
[1]GB50003-2011砌体结构设计规范[S].
[2]GB 50009-2012建筑结构荷载规范[S].
[3]JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].
[4]GB 50011-2010建筑抗震设计规范[S].
[5]GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].
[6]徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.
PKPM软件课程论文 篇5
关键词：PKPM软件,柱模板设计,计算,荷载的简化
1 工程概况
景苑住宅小区位于嘉兴某县级市,Ⅰ期北区工程总建筑面积42 371.02 m2,为5跃6层花园洋房,由浙江省建筑设计研究院设计完成。住宅高度为18.232 m,建筑层数为5跃6层,层高均为3 m,阁楼层高为3.852 m,建筑室内±0.000相当绝对标高6.550 m,室内外高差为0.450 m～0.90 m。建筑结构安全等级为二级,抗震设防烈度6度,结构类型为框架。基础采用ϕ377夯扩桩,上部结构采用钢筋混凝土异形柱框架结构,楼盖采用现浇梁板式钢筋混凝土体系。混凝土等级:桩采用预应力管桩直径500,400。±0.000以下混凝土强度为C30标号、±0.000以上混凝土强度为C25标号。砌体-2.600 m以下采用蒸压灰砂砖,-2.600 m以上外墙、楼梯间墙体、分户墙体等采用蒸压轻质砂加气混凝土砌块,其余隔墙均采用轻质隔墙。±0.000以下用M7.5水泥砂浆砌筑,±0.000以上用M5.0混合砂浆砌筑。
2 该工程模板介绍
2.1 材料
主体支模主要采用组合木模板体系,板材采用18 mm厚九夹板;龙骨背楞采用60 mm×80 mm方木;紧固件采用12螺栓或对拉铁片,支撑系统及抱箍采用ϕ48钢管脚手架及活动钢管顶撑。
注意事项:
1)模板边沿要求顺直方正,拼缝严密,板缝应不大于1.5 mm。立模前,模板表面应清理干净,并刷一道隔离剂。2)木方的小面要作刨平处理,以保证与胶合板紧密配合,大面不得弯曲变形,无死节、无裂缝。3)所有柱模板,应在根部开200 mm×200 mm的检查口,以便在混凝土浇筑前检查模内是否有杂物,确保无杂物,无积水,方可封闭检查口。4)为提高模板周转和安装效率,事先应按工程轴线位置、尺寸将模板编号,以便定位使用。拆除后的模板,应按区段编号整理、堆放,安装操作人员也相应执行定区段、定编号的岗位负责制。
2.2 柱支模
矩形框架柱四个面用大模板拼制而成,每个面一块到顶,并采用钢管作抱箍,设水平及剪刀钢管与承重架形成整体(见图1)。
安装:
1)按照放线位置钉好压脚板。2)按柱模板设计图的模板位置,由下至上安装模板,模板之间用楔形插销插紧,转角位置用连接角模将两模板连接。3)安装柱箍:柱箍用钢管制成,柱箍及其间距应根据柱模尺寸、侧压力大小等因素进行设计选择。
3 PKPM软件在柱模板工程的应用
3.1 软件功能
它包括以下子菜单:[布置]、[标注]、[自动配模]、[配模编辑]、[计算参数]和[支撑计算]等内容。有关的内容请参阅[楼板模板]的内容。
大断面柱木模板参数说明:1)柱截面宽度B(mm):需要浇筑的大混凝土柱截面宽度;2)柱截面高度H(mm):需要浇筑的大混凝土柱截面高度;3)柱截面B方向对拉螺栓:柱截面比较大,需要增加对拉螺栓以加强稳定性;4)柱截面H方向对拉螺栓:5)柱计算长度L(mm):用于计算新浇混凝土侧压力标准值,如果不需要计算新浇混凝土侧压力标准值,此参数没有意义,可以柱的浇筑高度作为参考数据;6)新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2);7)倾倒混凝土侧压力标准值(kN/m2);8)柱箍参数:柱箍截面:选择木材作为柱箍,需要输入木材的宽度和高度;每根柱箍支撑楞根数:如果选择钢管作为柱箍,可能需要两根ϕ48×3.5夹对拉螺栓,用户这时需要填入2,其他情况柱箍根据具体数量填入1或2;柱箍的间距(mm):柱箍的实际间隔距离;9)模板竖楞截面宽度b(mm):柱箍与胶合板面板之间的竖楞(竖方木)截面宽度,表面贴着胶合板面板的方向为b;10)模板竖楞截面高度h(mm):柱箍与胶合板面板之间的竖楞(竖方木)截面高度;11)模板竖楞间距a(mm):竖楞之间的最大距离,当竖楞之间靠近两端的距离比较小中间距离比较大时,需要输入比较大的数据。
3.2 应用软件计算模板
3.2.1 计算要求
计算面板的强度、抗剪和挠度;计算方木的强度、抗剪和挠度;计算BH方向柱箍的强度和挠度;计算BH方向对拉螺栓。
3.2.2 柱模板荷载标准值的计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
其中,γ为混凝土的重力密度,取24.000 kN/m3;t为新浇混凝土的初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),取5.714 h,T为混凝土的入模温度;V为混凝土的浇筑速度,m/h;H为混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度;β1为外加剂影响修正系数;β2为混凝土坍落度影响修正系数。
3.2.3 柱模板面板计算
方木计算简图见图2。
面板直接承受模板传递的荷载,应该按照均布荷载下的三跨连续梁计算,计算如下:
1)面板强度计算:
支座最大弯矩计算公式:
M1=-0.10qd2。
跨中最大弯矩计算公式:
M2=0.08qd2。
其中,q为强度设计荷载,kN/m;d为竖向方木的距离。
2)面板抗剪计算:
最大剪力的计算公式为:Q=0.6qd。
截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]。
截面抗剪强度设计值[T]=1.40 N/mm2。
3)面板挠度计算:
最大挠度计算公式:
其中,q为混凝土侧压力的标准值;E为面板的弹性模量,E=6 000.0 N/mm2;I为面板截面惯性矩;[v]为面板最大允许挠度,[v]=d/250。
3.2.4 柱模板方木计算
方木直接承受模板传递的荷载,应该按照均布荷载下的三跨连续梁计算,计算如下:
1)方木强度计算。
支座最大弯矩计算公式:
M1=-0.10qd2。
跨中最大弯矩计算公式:
其中,q为强度设计荷载,kN/m;d为柱箍的距离。
竖楞方木抗剪计算:
最大剪力的计算公式为:Q=0.6qd;
截面抗剪强度必须满足:T=3 Q/2bh<[T];
截面抗剪强度设计值[T]=1.30 N/mm2。
2)方木挠度计算。
最大挠度计算公式:
其中,q为混凝土侧压力的标准值;E为方木的弹性模量,E=9 500.0 N/mm2;I为方木截面惯性矩;[v]为方木最大允许挠度,[v]=d/250。
3.3输出计算结果
经计算,设计的模板刚度、强度、稳定性符合要求,并导出模板图。
4展望
使用PKPM软件进行模板设计和计算,和手算相比,极大提高了效率。随着该软件进一步的开发,可靠性和准确性会得到进一步的提高。笔者深信,在建筑施工产业升级、技术升级的大背景下,该软件将会有美好的未来。
参考文献
PKPM软件课程论文 篇6
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软件课程论文 篇7
1 PKPM系列软件技术特点
1.1 数据共享的集成化系统
在系统化的工程建筑设计上正常的程序可分为设计方案、初步的设计。施工图设计这三个过程, 对其进行搭配进行的有结构、设备等一系列专业性的知识。在其每个阶段所进行的都是不同的, 多少之间也会有一些调整, 同时每个专业性的方面都要对其提供相应的材料。对其进行手工绘图的过程中, 每个阶段与每个专业的差异性, 也就决定了其重复制作的过程。然而对其应用PKPM系列的CAD软件, 就能够实现共享的功能, 这样在其不管进行到什么专业的设计上都能够保证其所设计的工程建筑的数据, 都能够被其他的专业所调用, 这样不仅有效的避免了重复, 同时也提高了设计作业的效率。另一方面, 在进行对工程建筑的结构设计中, 在对其所设计的结构模型进行重复使用的情况下, 就能够实现共享, 还能够进行资源的有效利用, 从而更加的提升了工作的效率。
1.2 直观明了的人机交互方式
在其软件的系统中, 还对其应用了新型的人机交互的输入方法, 这样就很大程度上的防止复杂的相关文件的写入。在其进行输入的情况下, 应用电脑上的鼠标对其在操作屏幕上对其画出整体的建筑。同时对于新手来说, 软件上还有中文的菜单指导, 这样就能够使其操作人员在进行操作的时候更加简捷, 更加快速的进行制作, 同时也有比较强大的图形的输入性能, 能够很快的完成对其的输入。经过长时间的对其软件的考验, 能够得出这样的方法很容易能够让设计人员较快的对其掌握, 并且很大程度上的加快设计工作的效率。
1.3 计算数据自动生成技术
PKPMCAD系统具有自动传导荷载功能, 实现了恒、活、风荷的自动计算和传导, 并可自动提取结构几何信息, 自动完成结构单元划分, 特别是可把剪力墙自动划分成壳单元, 从而使复杂计算模式实用化。
1.4 基于新方法、新规范的结构计算软件包
利用中国建筑科学研究院是规范主编单位的优势, PKPMCAD系统能够紧紧跟踪规范的更新而改进软件, 全部结构计算及丰富成熟的施工图辅助设计完全按照国家设计规范编制, 全面反映了现行规范所要求的荷载效应组合, 计算表达式, 计算参数取值、抗震设计新概念所要求的强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心区、罕遇地震以及考虑扭转效应的振动耦连计算方面的内容, 使其能够及时满足国内设
1.5 智能化的施工图设计
利用PKPM软件, 可在结构计算完毕后, 进行智能化的选择钢筋, 确定构造措施及节点大样, 使之满足现行规范及不同设计习惯, 全面地人工干预修改手段, 钢筋截面归并整理, 自动布图等一系列操作, 使施工图设计过程自动化。
2 PKPM系列软件的技术改进
2.1 将PM和砌块QIK合并, 实现了砌体软件QITI自立门户
在PKPM结构设计软件中, 砌体结构辅助设计功能分散在结构软件的各个模块中。这样的布局使软件流程不清, 各项设计和计算功能不突出, 给用户的使用带来很多不便。为此, 在结构软件中, 将与砌体结构相关的设计、计算及绘图软件模块进行了整合和重组, 形成一个新的软件, 砌体结构辅助设计软件QITI, 并且对主要的几项功能进行了重大改进和专业化处理。
2.2 将基础设计JCCAD各菜单充分整合, 使建模、计算、施工图三个层次更加清晰
基础建模中合并了桩基承台的详细计算, 使桩基承台与柱下独基、墙下条基一样可完成详细设计。突出两项整体式基础计算菜单, 弹性地基梁板计算和桩筏、筏板有限元计算。
2.3 各施工图软件统一界面, 统一风格, 统一操作, 梁、柱、墙、板出图更加方便快捷
将各类施工图界面和操作模式统一。施工图图层、轴线、标注画法及钢筋画法统一参数化定制, 通过数据库管理, 方便用户自定义修改。
2.4 实现广义楼层组装, 增强了工程拼装功能
对其进行广义层的的概念的引入, 是对整个结构设计的以前的版本向前的重大的迈进, 它不仅改变了原有的从概念上的意义, 同时也对整个软件从功能的设计上都有了很大的变化。在其以前的所要进行的PM建模过程中, 在对其进行楼层的组装的时候, 其往往对其竖向的顺序结构已经固定了, 所以这也就导致了在对其进行楼层组装的过程中, 就必须要找其固定的顺序, 由低到高进行组装操作, 同时也也是PM很长时间一直没有进行变化所保留的特色, 这样极易被人们所接受, 同时也很大程度上的得到了广泛的应用, 其的实用性以及简便性得到了很大的肯定。在其当代的社会飞速发展的过程中, 其人们所需的建筑形式也是变得多样化了起来, 其中体育场、工业厂房等建筑风格也多了起来, 在其PM所进行这些设计时, 所发现其的连体结构所表现的不是非常明显, 所以导致其在进行这些设计时, 所取得的成效不是很高。对其这种情况下, 对其进行引入了广义层的概念, 其目的也就显而易见了, 主要就是为了能够在某些方面打破其原由的组装方式, 进而使其PM更加适用于多种工程建筑设计为一体的有效、实用、高效的软件系统形式。
参考文献
[1]金新阳, 黄立新等.PKPM系列CAD软件中砌体结构的辅助设计[J].建筑科学, 1999.4.[1]金新阳, 黄立新等.PKPM系列CAD软件中砌体结构的辅助设计[J].建筑科学, 1999.4.
[2]陈岱林, 金新阳.钢筋混凝土构件设计原理及算例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.[2]陈岱林, 金新阳.钢筋混凝土构件设计原理及算例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.
[3]中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部.PKPM建筑结构设计软件2008版新功能详解.北京:中国建筑工业出版社, 2008.[3]中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部.PKPM建筑结构设计软件2008版新功能详解.北京:中国建筑工业出版社, 2008.
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