PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的一些問題

1、    pkpm軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的一些問題    孫千怡 張超摘要：在應(yīng)用pkpm進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著種種問題，本文對(duì)常見的幾種問題進(jìn)行簡要分析，并提出對(duì)策，工程師應(yīng)該合理處理出現(xiàn)的問題，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，提高建筑物質(zhì)量。關(guān)鍵詞：pkpm；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題中圖分類號(hào)：tb482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)：1前言隨著計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件以應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，尤其是在建筑業(yè)中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)日臻完善。pkpm軟件是中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的功能相對(duì)比較齊全的大型建筑設(shè)計(jì)軟件, 在建筑行業(yè)應(yīng)用廣泛，給結(jié)構(gòu)工程師帶來了巨大的便利。但是，在

2、實(shí)際應(yīng)用中，pkpm還是存在些問題，本文對(duì)可能出現(xiàn)的問題結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行簡要探討和分析，期望能對(duì)今后的設(shè)計(jì)工作帶來幫助。2交互式結(jié)構(gòu)模型的建立結(jié)構(gòu)模型中所有的構(gòu)件均在此項(xiàng)操作中輸入，應(yīng)當(dāng)注意的是:凡是結(jié)構(gòu)布置形式及構(gòu)件尺寸和荷載不同的結(jié)構(gòu)層，均應(yīng)描述為不同的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層，對(duì)于上下層柱變截面情況用構(gòu)件相對(duì)于節(jié)點(diǎn)的偏心描述，注意在節(jié)點(diǎn)過密時(shí)墻體及梁布置的連續(xù)性。在布置過兩個(gè)或更多的標(biāo)準(zhǔn)層后，不能使用圖案編輯菜單對(duì)某一層或某一部分拖動(dòng)或平移，因?yàn)樗械墓?jié)點(diǎn)位置都是用相對(duì)于原點(diǎn)的位置描述的，拖動(dòng)或平移會(huì)造成上下層節(jié)點(diǎn)錯(cuò)位。全樓的組裝必須是自下而上的標(biāo)準(zhǔn)層組裝，不能把后一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層組裝于前一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層之前。填

3、充墻不能作為墻體輸入。在此輸入的荷載值應(yīng)是荷載標(biāo)準(zhǔn)值，不是設(shè)計(jì)值。3設(shè)計(jì)參數(shù)的確定3.1梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)在豎向荷載作用下, 鋼筋混凝土框架梁設(shè)計(jì)允許考慮混凝土的塑性變形內(nèi)力重分布, 適當(dāng)減小支座負(fù)彎矩, 以減小支座鋼筋用量, 方便施工框架梁端支座負(fù)彎矩調(diào)幅后, 程序自動(dòng)對(duì)梁跨中彎矩按平衡條件相應(yīng)增加, 但支座負(fù)彎矩調(diào)幅不宜過大, 一般應(yīng)控制在彈性理論計(jì)算彎矩的20% 以內(nèi), 即梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可在0. 81.0范圍選取。當(dāng)調(diào)幅系數(shù)取值較低時(shí), 設(shè)計(jì)者一定要進(jìn)人梁施工圖菜單中核查按計(jì)算結(jié)果配筋梁的支座處裂縫寬度能否滿足規(guī)范要求。如不滿足,則要重新選取梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)或點(diǎn)取“根據(jù)允許裂縫自動(dòng)

4、選筋”選項(xiàng), 重新調(diào)整梁配筋直至滿足裂縫寬度要求。目前, 不少設(shè)計(jì)者沒有注意到這一點(diǎn)。另外, 當(dāng)梁端支座負(fù)筋配筋不是很大, 不會(huì)引起鋼筋布置困難的情況下, 可不必對(duì)支座負(fù)筋進(jìn)行調(diào)幅, 因?yàn)檎麄€(gè)結(jié)構(gòu)體系的變形程序是按彈性理論進(jìn)行分析計(jì)算的, 支座調(diào)幅實(shí)質(zhì)上是削弱了梁柱構(gòu)件間的約束, 使得結(jié)構(gòu)體系實(shí)際上偏離了彈性理論的界線范疇, 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的變形。3.2地震作用（1）對(duì)于耦聯(lián)選項(xiàng), 無論是質(zhì)量和剛度分布對(duì)稱的結(jié)構(gòu)還是質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)建議總是采用。(2) 質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu), 應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。計(jì)算表明規(guī)則框架考慮雙向水平地震作用時(shí), 角柱配筋增大10%

5、 左右, 其他柱變化不大; 對(duì)于不規(guī)則框架, 角、中、邊柱配筋考慮雙向地震后均有明顯的增大;通過雙向地震力、柱按單偏壓計(jì)算和雙向地震力、雙偏壓計(jì)算比較可知, 后者計(jì)算柱的配筋較前者有明顯的增大, 故建議:若同時(shí)勾選雙向地震力、柱雙向配筋時(shí), 要十分謹(jǐn)慎。(3) 計(jì)算單向地震力, 應(yīng)考慮偶然偏心的影響。5% 的偶然偏心, 是從施工角度考慮的。計(jì)算表明, 計(jì)算時(shí)考慮偶然偏心,使構(gòu)件的內(nèi)力增大5%10% ; 計(jì)算時(shí)考慮偶然偏心, 使構(gòu)件的位移有顯著的增大, 平均為18.47% 。但應(yīng)注意, 對(duì)于不規(guī)則的結(jié)構(gòu), 應(yīng)采用雙向地震作用, 并且不要與“偶然偏心”同時(shí)作用?！芭既黄摹焙汀半p向地震力”應(yīng)是兩者

6、取其一, 不要都選。總結(jié)以上所述, 地震參數(shù)選取時(shí), 建議采用如下選用方法: 當(dāng)為多層(8層, 30m) , 考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)與非扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)均可; 當(dāng)為一般高層, 可選用耦聯(lián)+偶然偏心; 當(dāng)為不規(guī)則高層、滿足抗規(guī)兩條以上不規(guī)則性時(shí), 或位移比接近限值, 應(yīng)考慮雙向地震作用。(4) 計(jì)算振型個(gè)數(shù)。在計(jì)算地震作用時(shí), 振型個(gè)數(shù)的選取應(yīng)遵循建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(gbj50011- 2001) 5.5.2條的規(guī)定, “振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90% 所需的振型數(shù)”。該項(xiàng)可填入不小于3的倍數(shù)。當(dāng)?shù)卣鹱饔貌捎脗?cè)剛計(jì)算時(shí), 若不考慮耦聯(lián)振動(dòng), 計(jì)算振型數(shù)不得大于結(jié)構(gòu)層數(shù); 若考慮耦聯(lián)振動(dòng), 計(jì)算振型

7、個(gè)數(shù)一般不小于9, 且不大于3倍的層數(shù)。當(dāng)?shù)卣鹱饔貌捎每倓傆?jì)算時(shí), 振型數(shù)的選擇可以不受上限, 一般取大于12 。振型數(shù)的大小與結(jié)構(gòu)層數(shù)及結(jié)構(gòu)形式有關(guān), 當(dāng)結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時(shí), 振型數(shù)也應(yīng)取多些, 如頂部有小塔樓、轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于雙塔樓振型數(shù)nmode12, 而多于雙塔的結(jié)構(gòu)則更多。(5) 周期折減系數(shù)。這個(gè)參數(shù)是根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的3.3.16條( 強(qiáng)條) 要求, 按3.3.17條進(jìn)行折減, 當(dāng)非承重墻體為填充磚墻時(shí), 高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算自振周期折減系數(shù), 可按下列規(guī)定取值: 框架結(jié)構(gòu)0.60.7; 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)0. 70.8; 剪力墻結(jié)構(gòu)0.91.0;

8、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)0.80.9。當(dāng)采用其他非承重墻體時(shí), 可根據(jù)工程情況確定周期折減系數(shù)。(6) 結(jié)構(gòu)的阻尼比。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)取0.05, 對(duì)不超過12層的鋼結(jié)構(gòu)取0.035, 對(duì)超過12層的鋼結(jié)構(gòu)取0.02, 混合結(jié)構(gòu)取0.030。3.3基本風(fēng)壓w程序要求手動(dòng)輸入修正后的基本風(fēng)壓w。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范第7.1.2條規(guī)定基本風(fēng)壓采用重現(xiàn)期為50年一遇的風(fēng)壓值, 對(duì)高層、高聳及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的其他結(jié)構(gòu), 基本風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)提高, 并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范具體規(guī)定。按高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第3.2.2條, 特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑, 其基本風(fēng)壓應(yīng)采用100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值。按規(guī)范解釋, 房

9、屋高度大于60m都是對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑。(2) 地面粗糙度類別分為a、b、c、d四類。這一參數(shù)程序要求手動(dòng)輸入。特別要注意的是, c類指有密集建筑群的城市市區(qū); d類為有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。(3) 結(jié)構(gòu)基本周期: 可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)也可以采用近似方法計(jì)算:框架結(jié)構(gòu): t=(0.08- 1.00)n框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu): t=(0.06- 0.08)n剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu): t= (0.05- 0.06) n式中:n為結(jié)構(gòu)的層數(shù)。程序中給出的基本周期是采用近似方法計(jì)算得到的, 建議計(jì)算時(shí)按結(jié)構(gòu)類別先采用上述近似公式計(jì)算值填寫參數(shù),通過程序計(jì)算出結(jié)構(gòu)的基本周

10、期后, 再代回重新計(jì)算。3.4模型簡化中出現(xiàn)的問題及處理方法在模型簡化過程中，往往沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一般都根據(jù)自己的意愿進(jìn)行簡化，會(huì)出現(xiàn)如下的問題：（1）施工圖紙與計(jì)算模型不符。由于結(jié)構(gòu)專業(yè)建模過早，建筑方案往往進(jìn)行多次調(diào)整，但又未及時(shí)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有效溝通，造成了各個(gè)專業(yè)之間的設(shè)計(jì)工作脫節(jié)，而到最后的施工圖校審階段又沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終可能引起剪力墻開洞大小、門窗洞口位置、剪力墻長度及厚度、框架柱計(jì)算高度等與施工圖不符。在使用pkpm 分析后，造成某些構(gòu)件配筋失真，甚至?xí)斐膳浣畈蛔愕奈ｋU(xiǎn)。對(duì)于著這種問題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)在設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中的交流，以免造成不必要的錯(cuò)誤。（2）框架

11、計(jì)算模型不合理。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，一般存在很多沒有地下室的普通鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，比如工業(yè)廠房、低層住宅等，在±0.000m 附近沒有基礎(chǔ)梁，應(yīng)將基礎(chǔ)梁作為一層輸入模型，因?yàn)榇藢訜o樓板約束，即不滿足pkpm 程序中內(nèi)定的平面剛度無限大的計(jì)算假定。故在采用satwe計(jì)算時(shí)，應(yīng)定義彈性節(jié)點(diǎn)，并采用總剛分析。（3）底層層高取值不當(dāng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行組裝時(shí)，底層層高往往取士0.000m 至首層樓蓋頂面的高度，這種做法是不妥當(dāng)?shù)?。因?yàn)樵O(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定底層柱計(jì)算層高應(yīng)為基礎(chǔ)頂面至首層樓蓋頂面的高度。4結(jié)語在實(shí)際工程的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)認(rèn)真的考慮設(shè)計(jì)的每一環(huán)節(jié),各種參數(shù)應(yīng)按照國家規(guī)范正確地選取,模型的簡化應(yīng)與工程實(shí)際相吻合，使計(jì)算假定與實(shí)際情況相一致，而且應(yīng)注意設(shè)計(jì)軟件的適用條件及其技術(shù)條件，正確的使用