利用PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程

1、利用PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程0前言結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件出現(xiàn)之前，對(duì)于簡(jiǎn)單的框架以及砌體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)師要得到近似的解答，往往也要手算數(shù)月，對(duì)于高層或者復(fù)雜結(jié)構(gòu)，則只能使束手無(wú)策。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，PKPM軟件被廣泛應(yīng)用于各種建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。這就使得結(jié)構(gòu)師從事高層或者復(fù)雜結(jié)構(gòu)有了可能。隨著軟件的革新，結(jié)構(gòu)師越來(lái)越依靠結(jié)構(gòu)軟件，以至于在很多設(shè)計(jì)中，并沒(méi)有經(jīng)過(guò)理論分析和查找相應(yīng)的規(guī)范就草草利用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得計(jì)算結(jié)果偏離實(shí)際很多。本文著重討論設(shè)計(jì)流程，并且強(qiáng)調(diào)采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本理論與規(guī)范相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)。只有這樣，才能得到理想的結(jié)果，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者有的放矢。1設(shè)計(jì)前的工作結(jié)構(gòu)師在拿到工程后，首

2、先在拿到設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)應(yīng)仔細(xì)研究一下方案，全面分析，與建筑設(shè)計(jì)人員充分溝通，充分了解工程的各種情況（如平面布置、平面功能、立面造型等），而不要盲目建模。模型輸入的時(shí)候采用的是PKPM中的PMCAD，一定要了解每個(gè)參數(shù)的意義，不清楚的地方不應(yīng)盲目改動(dòng)，應(yīng)及時(shí)查閱用戶手冊(cè)及技術(shù)條件。在輸入荷載時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算，按照荷載規(guī)范（GB50009-2001）嚴(yán)格執(zhí)行。根據(jù)建筑做法，房間使用功能來(lái)計(jì)算，不應(yīng)估算，不應(yīng)隨意擴(kuò)大荷載。在計(jì)算中，應(yīng)考慮在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的條件下，盡量經(jīng)濟(jì)、合理，不應(yīng)隨意加大配筋和加大構(gòu)件的截面尺寸2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的原則是基礎(chǔ)本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度來(lái)傳遞整個(gè)建筑物的荷載，而地基則應(yīng)具有良好的

3、穩(wěn)定性以保證建筑物的均勻沉降不超過(guò)允許值;基礎(chǔ)還應(yīng)具有足夠的耐久性；基礎(chǔ)及人工地基方案的確定，要做到技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)并符合當(dāng)?shù)厥┕l件?；A(chǔ)荷載計(jì)算時(shí)，不應(yīng)漏掉荷載。計(jì)算機(jī)倒算的荷載，是恒載+活載，計(jì)算基底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時(shí)應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)組合；確定基礎(chǔ)配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)應(yīng)采用荷載基本組合。對(duì)于墻下條基應(yīng)考慮基礎(chǔ)重疊作用。但對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，不應(yīng)僅考慮豎向荷載作用（恒+活），還應(yīng)考慮其余各種荷載組合，選取最不利組合，最好采用JCCAD進(jìn)行荷載選取。采用樁基礎(chǔ)時(shí)，同一結(jié)構(gòu)單元宜避免采用不同類型的樁，而且不能將淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)混用。樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)GJ94-2008樁基規(guī)范和GB5

4、0007-2002地基規(guī)范8.5節(jié)的規(guī)定執(zhí)行。3樓板設(shè)計(jì)板的厚度一般應(yīng)由設(shè)計(jì)計(jì)算確定，應(yīng)滿足承載能力、剛度和裂縫的要求，還應(yīng)考慮使用要求、預(yù)埋管線、施工和經(jīng)濟(jì)方面的因素。板厚度可參考表一中的數(shù)值確定。當(dāng)現(xiàn)澆板內(nèi)需預(yù)埋管道時(shí)，板的最小厚度應(yīng)大于3倍預(yù)埋管道外徑，而且預(yù)埋管道應(yīng)放置在頂部和底部鋼筋之間，其混凝土保護(hù)層不宜小于40MM。板的厚度與跨度的最小比值HL。表一注：1.L。為板的計(jì)算跨度；對(duì)雙向板為短向計(jì)算跨度。2.跨度4m的板應(yīng)適當(dāng)加厚。荷載較大時(shí)，板厚另行考慮?，F(xiàn)澆板的負(fù)筋不宜選用較細(xì)的鋼筋，可避免施工時(shí)被踩下。在連續(xù)雙向板中，負(fù)筋斷點(diǎn)應(yīng)左右相等且應(yīng)按大跨的1/4確定。當(dāng)板的凈跨度220

5、02400MM時(shí)，負(fù)筋應(yīng)拉通配置，而不應(yīng)采用分離式配筋。受力鋼筋應(yīng)盡量采用三級(jí)鋼，但間距不宜過(guò)大，以防裂縫。板的配筋應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，使用PMCAD自動(dòng)生成時(shí)，應(yīng)檢查和復(fù)核配筋；對(duì)于異型板PMCAD生成的配筋結(jié)果不準(zhǔn)確，需要用單獨(dú)的板計(jì)算軟件計(jì)算。4梁設(shè)計(jì)梁的截面高度一般情況下可參照表二采用。在結(jié)構(gòu)中，一般主梁至少比次梁高處50MM，如主梁下部鋼筋為雙層配置，或附加橫向鋼筋采用吊筋時(shí)，應(yīng)高處100MM。梁的截面寬度一般取250MM、300MM，如果取350MM或以上應(yīng)采用四肢箍。梁的截面高寬比：矩形梁為2.03.5。在使用軟件計(jì)算梁配筋時(shí)，一定要首先明確梁的支座情況，分清主次梁；核對(duì)梁的跨度、標(biāo)

6、高以及荷載情況。梁截面高度尺寸的一般規(guī)定表二1. L為梁的計(jì)算跨度。2. 梁的跨度大于等于9M時(shí)，表中數(shù)值應(yīng)乘以系數(shù)1.2。5柱設(shè)計(jì)鋼筋混凝土柱是結(jié)構(gòu)中的組成重要部分。在砌體結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造柱的設(shè)置非常重要，必須嚴(yán)格按照震規(guī)（GB50011-2001）（2008版）的規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵守：“強(qiáng)柱、弱梁、更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的原則，柱的作用也非常重要，必須滿足一些構(gòu)造要求：框架柱為矩形截面時(shí)邊長(zhǎng)不宜小于300MM，圓柱截面直徑不宜小于350MM，錯(cuò)層處框架柱的的截面高度不應(yīng)小于600MM，柱剪跨比宜大于2，柱截面高寬比不宜大于三。柱剪跨比不大于2時(shí)，應(yīng)按短柱進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)中應(yīng)

7、盡量避免設(shè)計(jì)成短柱，當(dāng)無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)采取措施。柱的配筋必須滿足最小配筋率。6高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在進(jìn)行高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)已經(jīng)確定好的平面布置和立面效果，假定好構(gòu)件尺寸，通過(guò)程序計(jì)算，這樣最主要的就是判斷計(jì)算結(jié)果的正確性，也就是對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析。在PKPM程序中主要是指七種比值：1、柱及剪力墻軸壓比是否滿足要求，這一項(xiàng)主要是控制結(jié)構(gòu)的延性。2、剪重比是否滿足要求，這一項(xiàng)主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性。規(guī)范規(guī)定了各樓層水平地震力的最小值，該值如果不滿足要求，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)比較明顯的薄弱部位，必須進(jìn)行調(diào)整。3、位移比是否滿足要求，這一項(xiàng)主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不

8、利影響；。其限值在震規(guī)和高規(guī)中均有明確的規(guī)定。但規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性板假定作出的。4、剛度比是否滿足要求，這一項(xiàng)主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。根據(jù)震規(guī)和高規(guī)的要求，軟件提供了三種剛度比的計(jì)算方式，分別是剪切剛度，剪彎剛度和地震力與相應(yīng)的層間位移比三種剛度比的計(jì)算方法和適用范圍是剛度比計(jì)算的關(guān)鍵：1）剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及對(duì)地下室嵌固條件的判定；2)剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；3)地震力與層間位移比是執(zhí)行震規(guī)第條和高規(guī)4.3.5條的相關(guān)規(guī)定，通常工程都用此法計(jì)算剛度比。5、剛重比是否滿足要求，這一項(xiàng)主要為控制結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以免

9、產(chǎn)生滑移和傾覆；剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比。它是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重要因素，也是影響重力二階效的主要參數(shù)。該值如果不滿足要求，則可能引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌，應(yīng)當(dāng)引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。6、周期比是否滿足要求，這一項(xiàng)主要為控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不利影響；控制周期比的目的是使抗側(cè)力的構(gòu)件的平面布置更有效更合理，使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)。如果周期比不滿足規(guī)范的要求，說(shuō)明該結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計(jì)人員需要增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的剛度，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，以增大結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。7、有效質(zhì)量比是否滿足要求，這一項(xiàng)主要為控制結(jié)構(gòu)的地震力是否全計(jì)算出來(lái)。高規(guī)5.1.13-2條規(guī)定，抗震計(jì)算時(shí)，宜考慮平扭藕聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不宜小于15，對(duì)多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90。振型組合數(shù)是否取值合理，可以看軟件計(jì)算書中的x，y向的有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9。必須指出的是，結(jié)構(gòu)的振型組合數(shù)最大值不能超過(guò)結(jié)構(gòu)得總自由度數(shù)。6 結(jié)論與建議本文討論了利用通用通用結(jié)構(gòu)計(jì)算