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浅谈PKPM软件在建筑结构设计中的应用
作者:徐立秋 秦忠尧  时间:2014/7/25 16:45:00  来源:论文天下论文网

  摘要:结构计算是结构设计中非常重要的部分,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,计算机辅助设计系统在建筑工程设计领域中也得到了广泛应用。PKPM系列软件已成为结构设计人员必须正确掌握和熟练应用的基本技能。笔者结合工作实际,简要介绍在使用该结构软件的过程中容易出现的问题及设计时应注意的事项。


  关键词:PKPM软件;建筑结构;结构设计;应用


  1、PKPM软件应用于结构设计时易出现的问题

  1.1不清楚软件的技术要求
  每一种计算理论都有它的假定条件,每一个软件的编制都符合特定的技术条件,熟悉的PKPM系列软件也不例外,如果没有很好地理解软件技术条件,便不能很好地利用软件来解决实际问题。
  1.2超越规范要求进行设计
  1.2.1砖混结构
  《建筑抗震设计规范》中明确指出,多层砌体房屋的设计由高度和层数两个指标控制,一般认为超过了其中的一个控制指标就是超规范设计。近年来,一些抗震设防烈度为7度的地区所建砖混建筑物,相继出现7层带半地下室砖混住宅。半地下室、全地下室的判别应根据房屋埋深和嵌固情况确定计算简图。严格地讲,按“抗规”的规定,带半地下室住宅房屋的高度和层数应从地下室地面算起,也就是说7层带半地下室建筑的实际层数应为8层。这样的建筑无论是高度还是层数都超越了规范的规定。
  1.2.2底层框架砖房
  底层框架砖房除存在上述高度和层数超规范问题以外,还存在底层框架本身的设计超规范问题。“抗规”中提到的底层框架是指底层为框架的抗震墙承重结构且宜采用钢筋混凝土抗震墙,但抗震烈度为6度和7度地区可采用普通砖抗震墙,但其构造措施必须满足“抗规”中的有关规定。有些工程虽采用普通砖抗震墙但不满足“抗规”要求,使底层框架抗震能力不足。
  1.3过分依赖计算机分析结果
  建筑物抗震设计包括三部分内容:概念设计、构造设计和结构计算。地震是一种复杂的自然现象,对建筑物的地震破坏机理还不十分清楚,对地震的破坏现象也只是停留在感性认识阶段,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CAD设计软件,提高建筑结构设计质量。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。
  例如,某7度抗震区砖混建筑,一层为汽车库,上部五层为住宅,结构布置均匀规整,但上部住宅的纵墙与一层汽车库的纵墙不对齐,使作为上部主要承重和抗震墙体的内纵墙却没有基础,而是坐落于汽车库的内横墙上,也就是说上部五层墙体的线荷载变为集中荷载传于汽车库横墙上,这种结构的传力路线是最不利的。
  再如,某7层砖混结构商品楼,下部二层为商业网点,上部五层为住宅,但下部一层均为贯通整个进深的单间商店,开间为3.6m~3.9m,其实就是一层只有横墙而没有纵墙,这样的建筑其纵向的抗震能力很小,是不能够按砖混结构来设计的。以上两个例子虽然其层数及高度均符合规范要求,但其结构的选型是错误的,导致其抗震性能极差,不能满足设计要求。
  又如,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,要求构造柱的纵向钢筋≮4φ14,箍筋间距≯200mm等。对底框结构的过渡层构造要求更加严格,要求过渡层应在底部框架柱对应位置处设置构造柱。过渡层的底板采用现浇混凝土板,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。上述两个例子结构的静力计算是没问题的,而纵向抗震能力明显不足。
  2、PKPM软件应用于结构设计时应注意的事项
  2.1平面框排架计算及绘图软件PK的应用
  ①框架绘图。有时计算结果显示梁柱超筋时,往往能通过绘图,但要注意此时的绘图结果是错误的,其显示的配筋情况可能比计算小得多,必须修改计算数据文件后梁柱计算都不超筋时其绘图结果才是准确的。②注意审查每一个柱的轴压比信息。PK软件对柱的超筋控制是以最大配筋率来控制的,有时虽然软件未显示柱的超筋信息,但并不能说明所选的柱截面是合适的。
  2.2独立基础及条形基础设计软件JCCAD的应用
  采用地基基础计算软件进行基础计算时,结构设计人员必须注意两个问题:地基土的反力分布和地基土的压缩变形的处理方法及上部结构的刚度如何处理。根据建筑地基基础设计规范要求,地基反力按直线分布假设进行计算时,两端边跨应乘以放大系数。当采用弹性地基模型计算时,应考虑上部结构刚度的影响。当基础梁上有剪力墙时,基础梁的刚度应扩大。
  ①对砖混结构:选择荷载种类为砖混荷载,此荷载为经PMCAD软件进行砖混抗震计算后的荷载。②对框架结构:一般应计入经PK软件计算的PK荷载并在PK荷载中计入地震荷载组合,经纵横两个方向的验算后综合确定基础选用的合理值或计入经TAT、SATWE计算的荷载组合。若只经PM恒、活荷载计算,则结果在地震区会明显偏小。③当结构采用桩基时注意群桩沉降的修正并进行整体弯矩的计算。当采用桩筏基础时,一般采用厚板有限元模型进行设计。
  2.3结构平面辅助设计软件PMCAD的应用
  2.3.1建立交互式结构模型。
  结构模型中所有的构件均在此项操作中输入,输入的数据(参数、截面尺寸、荷载等)尤其是控制总信息等原始数据必须正确合理,既要符合有关的规范和标准,又要结合正确的结构力学模型。应注意的是:凡是结构布置形式及构件尺寸和荷载不同的结构层均应描述为不同的结构标准层,对上下层柱变截面情况用构件相对节点的偏心描述,注意在节点过密时墙体及梁布置的连续性。在布置过两个或更多的标准层后,不能使用图案编辑菜单对某一层或某一部分拖动或平移,因为所有的节点位置都是用相对原点的位置描述的,拖动或平移会造成上下层节点错位。全楼的组装必须是自下而上的标准层组装,不能把后一个标准层组装于前一个标准层之前。填充墙不能作为墙体输入,只能按梁输入,在梁上输入附加荷载值。在此输入的荷载值应是荷载标准值,不是设计值。
  2.3.2生成PK文件
  对砖混结构,按连梁生成墙梁的PK数据文件,在没有进行砖混抗震验算时梁上没有上部墙体及以上层楼板传来的荷载。底框砖房的底层框架梁不可用生成连梁的方法生成PK数据文件,否则会引起框架上地震荷载的漏项,应采用砖混底框形成数据文件。在此项操作中生成的连梁PK,应打开数据文件修改支座情况,主要是依据实际情况修改梁与柱是铰接还是固接。在此菜单生成的框架PK文件应打开修改梁惯性矩增大系数和梁端弯矩调幅系数,否则PK软件按梁混凝土弹性工作配筋,使支座钢筋偏大而跨中钢筋偏小。
  3、结语
  在应用PKPM系列软件进行结构设计时,从模型简化、荷载汇总、结构计算到施工图绘制的全过程,应认真考虑设计的每一环节,不仅保证计算模型的简化与实际工程相吻合,使计算假定与实际情况相一致,而且应注意设计软件的适用条件及其技术条件,正确地使用CAD软件,保证计算结果准确。更要加强规范的学习,加强概念设计,保证结构满足各项构造措施的要求,使建筑结构能够承受可能出现的各种作用,保证结构具有良好的工作性能和耐久性能。

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[本文关键字] 建筑结构 结构设计 应用
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