浅析建筑结构设计使用PKPM软件应注意的问题

　　摘要：PKPM软件是我国建筑结构设计人员主要采用的设计软件，在实际设计中，有部分设计人员没有对如参数设置等问题产生足够的重视。本文对应用PKPM软件时容易产生的几个问题进行了阐述。

　　关键词：PKPM，结构设计，参数设置，问题解决

　　

　　PKPM软件是我国建筑结构设计人员主要采用的设计软件，其建模方法的快捷、方便，计算能力的强大，使得设计人员在短时间内能够完成较为复杂的结构设计任务。

　　1水平荷载的合理确定

　　建筑结构设计中，主要需要考虑的水平荷载包括风荷载和地震荷载。水平作用产生的内力与位移随着建筑物增加高度而迅速增加，因此，结构设计中，水平作用是重要的控制性因素，这种重要性在高层的建筑结构设计中尤为明显。在使用PKPM进行设计时，能否将水平荷载合理的表现出来，关系到设计结果的可靠性。

　　1.1风荷载的确定

　　PKPM程序对于风荷载标准值采用的风压标准值的计算如下式（1）：

　　(1)

　　参照这个程序用公式，进行PKPM中各个参数设定时要注意的因素如下：

　　（1）（基本风压）：基本风压在PKPM中是要求将修正后的值手动输入，根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条例规定，建筑结构设计中，将重现期为50年一遇的风压作为基本风压，各高耸、高层结构或是其它对风荷载敏感的结构，都要适当提高基本风压，具体规定要参照相关结构设计规范。对于对风荷载特别敏感的或是特别重要的建筑（按规范，房屋层数超过60米为对风荷载较为敏感），基本将一百年一遇的风压值作为基本风压。

　　（2）其余三项系数除了地面粗糙度类别需要进行手动输入外，其余均是由程序根据模型的建立自动运算生成。地面粗糙度分为A、B、C、D四类，其中，需要注意的是，C类是指有密集建筑的城市市区；D类指的是有较高房屋建筑群的城市市区，应加以区别。

　　（3）结构基本周期。结构基本周期基本是采用结构力学的专业方法进行计算，这里不再赘述。若是结构比较规则，也可以采用以下的近似方法进行计算：

　　框剪结构、框筒结构:T=(0.06-0.08)M

　　框架结构：T=(0.08-1.00)M

　　剪力墙结构、筒中筒结构:=(0.05-0.06)M

　　式中，M表示结构的层数。

　　1.2地震荷载的确定

　　（1）无论结构的质量和刚度是对称分布或是明显不对称分布，耦联这个选项均建议采用。

　　（2）结构若是有着明显的质量和刚度上的不对称，应将之规划为双向水平地震作用下，产生的扭转影响。通过计算，可知规则的框架结构，在考虑双向水平地震作用是，仅仅角柱配筋增加了一成左右，其它柱没有大的变化；若是结构不规则的框架，中、角、边柱的配筋均在考虑了双向水平地震作用后有了明显的增大；通过对双向地震作用、柱按单向偏压计算以及双向地震作用、柱按双向偏压计算进行比较，可以得出，明显后者的配筋较前者增大了很多，因此在设计时，对于同时勾选柱双向配筋和双向地震作用要谨慎考虑。

　　（3）在计算单向地震力时，不能遗漏偶然偏心的影响。从施工的角度来考虑，应选择5%的偶然偏心。大量的计算表明，计算时若是考虑了偶然偏心，结构的内力就会增大5%至10%，位移也有明显的增大，平均数据位18.74%。在考虑双向地震作用的时候，不用考虑偶然偏心。

　　由上可知，一般情况下，选用如下的参数设置，效果较好：对于多层（层数小于8米，高度小于30米），考虑非扭转耦联与扭转耦联都可以；对于一般高层，可以采用耦联加上偶然偏心；若是结构为不规则高层或是位移比接近限值时，考虑采用双向地震作用。

　　（4）振型个数计算。地震作用的计算中，选取振型个数应要遵循《建筑抗震设计规范(GBJ50011-2010)》中条例5.5.2："当仅计算水平地震作用或者用规范方法计算竖向地震作用时，振型数应至少取3"。因此这一项可以填入的为大于等于3的倍数。采用侧刚计算地震作用时，若是不考虑耦联振动，振型个数不得大于结构的层数；若是考虑耦联振动，一般计算振型个数都大于等于9，同时小于等于层数的三倍值。当采用总钢进行地震作用时，振型的选择没有上限，一般取值都大于12。振型数与结构的层数和结构的形式有关，当结构有较多的层数或是有较大的结构层刚度突变的话，也应将振型数多取些，比如一些转换层、顶部有小塔楼的结构形式。

　　2次梁的校核问题

　　对于较为复杂的梁系，进行梁系的输入后，要对之进行校核。按照以下方法可以简单高效的进行校核：从最后一级的次梁开始，到主梁以及各相关的梁，分别将模型提取出来，经过PKPM计算得到梁端的剪力，即V。这个剪力V就是上一级梁相应的位置处的一个集中荷载P，由于V是设计值而P是标准值，因此这两个值应符合V=（1.2~1.4）P的关系式。若是计算值与这个关系式相差较大，就说问题出现，需要在PKPM数据文件中进行修改。

　　如下图（1）所示，楼面的恒载标准值是4KN/，楼面的活载为2KN/，L1，L2上的恒载标准值分别为120KN/m，100KN/m,各个房间如下图箭头方向将预应力空心板布置好，提取L1，L2的模型，如图（2），可以得到的数据如下：

　　

　　图（1）平面图

　　

　　图（2）荷载模型总图

　　恒载：P=115.8KN;V=158.5KN，得出V=1.37P；

　　活载：P=4.2KN;V=5.3KN，得出V=1.26P；

　　若是活载值较小，就可以不予以考虑，仅仅考虑恒载的作用。

　　3模型简化中的问题及其处理方法

　　在进行模型简化时，因为往往没有一个统一的标准，结构设计人员都会根据自己的意愿或是经验进行简化，是的最终设计的质量参差不齐，以下简单总结以下出现的问题并提出解决方法：

　　3.1计算图形与施工图纸不符。由于结构专业过早建模，往往会对建筑方案进行多次调整，若是没能及时与结构设计人员进行有效地沟通，就会造成各个专业之间的设计工作有脱节，而最终的施工图校审阶段没有及时发现，就会造成剪力墙开洞大小、剪力墙长度及厚度、门洞窗位置等等与施工图不符。在使用PKPM软件分析之后，某些构建配筋会因此失真，严重者甚至可能造成配筋不足的危险。加强各个专业的设计人员在各个环节的交流，可以解决这些不必要的错误。

　　3.2框架计算模型不合理。在实际设计中，往往会存在很多没有地下室的普通钢筋砼框架结构，如低层住宅、工业厂房等。这种结构在±0.000m旁没有基础梁，应该将基础梁作为一层进行输入，由于此层无楼板约束，就不满足PKPM程序中默认的平面刚度无限大这一计算假定。所以，在采用SATWE进行计算时，应要定义弹性节点，采用总纲分析。

　　3.3底层的层高取值不当。设计人员在对各个标准层进行组装时，底层的层高一般取为±0.000m到首层楼盖顶面的高度，这种方法并不妥当。设计规范中，规定底层柱计算层高应该为基础到首层楼盖顶面的高度。

　　4结语

　　PKPM作为一个结构设计辅助软件，能够很好的帮助设计人员进行设计工作，其前提是设计人员切实的掌握程序的编制原理，明了各种技术条件，明白程序什么能干，什么不能干。在选择设计参数时，要结合设计规范合理进行，结构布置要遵循多方案必选原则，根据电算的结果调整不合理的结构布置，但不能过分的依赖软件本身，应要结合丰富的力学概念和工程经验，来进行结构的设计。

　　参考文献：

　　[1]王勍，刘晚成，左宏亮.PKPM在结构设计中常见问题解析.TU311141

　　[2]范小平.PKPM软件在建筑结构设计中应注意的问题

　　[3]蒋炳炎，部爱兰，石建军.应用PKPMCAD进行结构设计若干问题分析.1000-7024（2004）02-0259-03

　　[4]张汝利.浅谈结构设计中的PKPM软件价值

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