建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中PKPM軟件的應(yīng)用論文
PKPM軟件是我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員主要采用的設(shè)計(jì)軟件，其建模方法的快捷、方便，計(jì)算能力的強(qiáng)大，使得設(shè)計(jì)人員在短時(shí)間內(nèi)能夠完成較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)。
1水平荷載的合理確定
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要需要考慮的水平荷載包括風(fēng)荷載和地震荷載。水平作用產(chǎn)生的內(nèi)力與位移隨著建筑物增加高度而迅速增加，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水平作用是重要的控制性因素，這種重要性在高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中尤為明顯。在使用PKPM進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，能否將水平荷載合理的表現(xiàn)出來，關(guān)系到設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。
1.1風(fēng)荷載的確定
PKPM程序?qū)τ陲L(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值采用的風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算如下式(1)：
(1)
參照這個(gè)程序用公式，進(jìn)行PKPM中各個(gè)參數(shù)設(shè)定時(shí)要注意的因素如下：
(1)(基本風(fēng)壓)：基本風(fēng)壓在PKPM中是要求將修正后的值手動(dòng)輸入，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的7.1.2條例規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將重現(xiàn)期為50年一遇的風(fēng)壓作為基本風(fēng)壓，各高聳、高層結(jié)構(gòu)或是其它對(duì)風(fēng)荷載敏感的結(jié)構(gòu)，都要適當(dāng)提高基本風(fēng)壓，具體規(guī)定要參照相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。對(duì)于對(duì)風(fēng)荷載特別敏感的或是特別重要的建筑(按規(guī)范，房屋層數(shù)超過60米為對(duì)風(fēng)荷載較為敏感)，基本將一百年一遇的風(fēng)壓值作為基本風(fēng)壓。
(2)其余三項(xiàng)系數(shù)除了地面粗糙度類別需要進(jìn)行手動(dòng)輸入外，其余均是由程序根據(jù)模型的建立自動(dòng)運(yùn)算生成。地面粗糙度分為A、B、C、D四類，其中，需要注意的是，C類是指有密集建筑的城市市區(qū);D類指的是有較高房屋建筑群的城市市區(qū)，應(yīng)加以區(qū)別。
(3)結(jié)構(gòu)基本周期。結(jié)構(gòu)基本周期基本是采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的專業(yè)方法進(jìn)行計(jì)算，這里不再贅述。若是結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，也可以采用以下的近似方法進(jìn)行計(jì)算：
框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu):T=(0.06-0.08)M
框架結(jié)構(gòu)：T=(0.08-1.00)M
剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu):=(0.05-0.06)M
式中，M表示結(jié)構(gòu)的層數(shù)。
1.2地震荷載的確定
(1)無論結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度是對(duì)稱分布或是明顯不對(duì)稱分布，耦聯(lián)這個(gè)選項(xiàng)均建議采用。
(2)結(jié)構(gòu)若是有著明顯的質(zhì)量和剛度上的不對(duì)稱，應(yīng)將之規(guī)劃為雙向水平地震作用下，產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響。通過計(jì)算，可知規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)，在考慮雙向水平地震作用是，僅僅角柱配筋增加了一成左右，其它柱沒有大的變化;若是結(jié)構(gòu)不規(guī)則的框架，中、角、邊柱的配筋均在考慮了雙向水平地震作用后有了明顯的增大;通過對(duì)雙向地震作用、柱按單向偏壓計(jì)算以及雙向地震作用、柱按雙向偏壓計(jì)算進(jìn)行比較，可以得出，明顯后者的配筋較前者增大了很多，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于同時(shí)勾選柱雙向配筋和雙向地震作用要謹(jǐn)慎考慮。
(3)在計(jì)算單向地震力時(shí)，不能遺漏偶然偏心的影響。從施工的角度來考慮，應(yīng)選擇5%的偶然偏心。大量的計(jì)算表明，計(jì)算時(shí)若是考慮了偶然偏心，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力就會(huì)增大5%至10%，位移也有明顯的增大，平均數(shù)據(jù)位18.74%。在考慮雙向地震作用的時(shí)候，不用考慮偶然偏心。
由上可知，一般情況下，選用如下的參數(shù)設(shè)置，效果較好：對(duì)于多層(層數(shù)小于8米，高度小于30米)，考慮非扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)與扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)都可以;對(duì)于一般高層，可以采用耦聯(lián)加上偶然偏心;若是結(jié)構(gòu)為不規(guī)則高層或是位移比接近限值時(shí)，考慮采用雙向地震作用。
(4)振型個(gè)數(shù)計(jì)算。地震作用的計(jì)算中，選取振型個(gè)數(shù)應(yīng)要遵循《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ50011-2010)》中條例5.5.2："當(dāng)僅計(jì)算水平地震作用或者用規(guī)范方法計(jì)算豎向地震作用時(shí)，振型數(shù)應(yīng)至少取3"。因此這一項(xiàng)可以填入的為大于等于3的倍數(shù)。采用側(cè)剛計(jì)算地震作用時(shí)，若是不考慮耦聯(lián)振動(dòng)，振型個(gè)數(shù)不得大于結(jié)構(gòu)的層數(shù);若是考慮耦聯(lián)振動(dòng)，一般計(jì)算振型個(gè)數(shù)都大于等于9，同時(shí)小于等于層數(shù)的三倍值。當(dāng)采用總鋼進(jìn)行地震作用時(shí)，振型的選擇沒有上限，一般取值都大于12。振型數(shù)與結(jié)構(gòu)的層數(shù)和結(jié)構(gòu)的形式有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)有較多的層數(shù)或是有較大的結(jié)構(gòu)層剛度突變的話，也應(yīng)將振型數(shù)多取些，比如一些轉(zhuǎn)換層、頂部有小塔樓的結(jié)構(gòu)形式。
2次梁的校核問題
對(duì)于較為復(fù)雜的梁系，進(jìn)行梁系的輸入后，要對(duì)之進(jìn)行校核。按照以下方法可以簡單高效的進(jìn)行校核：從最后一級(jí)的次梁開始，到主梁以及各相關(guān)的梁，分別將模型提取出來，經(jīng)過PKPM計(jì)算得到梁端的剪力，即V。這個(gè)剪力V就是上一級(jí)梁相應(yīng)的位置處的`一個(gè)集中荷載P，由于V是設(shè)計(jì)值而P是標(biāo)準(zhǔn)值，因此這兩個(gè)值應(yīng)符合V=(1.2~1.4)P的關(guān)系式。若是計(jì)算值與這個(gè)關(guān)系式相差較大，就說問題出現(xiàn)，需要在PKPM數(shù)據(jù)文件中進(jìn)行修改。
如下圖(1)所示，樓面的恒載標(biāo)準(zhǔn)值是4KN/，樓面的活載為2KN/，L1，L2上的恒載標(biāo)準(zhǔn)值分別為120KN/m，100KN/m,各個(gè)房間如下圖箭頭方向?qū)㈩A(yù)應(yīng)力空心板布置好，提取L1，L2的模型，如圖(2)，可以得到的數(shù)據(jù)如下：
圖(1)平面圖
圖(2)荷載模型總圖
恒載：P=115.8KN;V=158.5KN，得出V=1.37P;
活載：P=4.2KN;V=5.3KN，得出V=1.26P;
若是活載值較小，就可以不予以考慮，僅僅考慮恒載的作用。
3模型簡化中的問題及其處理方法
在進(jìn)行模型簡化時(shí)，因?yàn)橥鶝]有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都會(huì)根據(jù)自己的意愿或是經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡化，是的最終設(shè)計(jì)的質(zhì)量參差不齊，以下簡單總結(jié)以下出現(xiàn)的問題并提出解決方法：
3.1計(jì)算圖形與施工圖紙不符。由于結(jié)構(gòu)專業(yè)過早建模，往往會(huì)對(duì)建筑方案進(jìn)行多次調(diào)整，若是沒能及時(shí)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有效地溝通，就會(huì)造成各個(gè)專業(yè)之間的設(shè)計(jì)工作有脫節(jié)，而最終的施工圖校審階段沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就會(huì)造成剪力墻開洞大小、剪力墻長度及厚度、門洞窗位置等等與施工圖不符。在使用PKPM軟件分析之后，某些構(gòu)建配筋會(huì)因此失真，嚴(yán)重者甚至可能造成配筋不足的危險(xiǎn)。加強(qiáng)各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員在各個(gè)環(huán)節(jié)的交流，可以解決這些不必要的錯(cuò)誤。
3.2框架計(jì)算模型不合理。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，往往會(huì)存在很多沒有地下室的普通鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，如低層住宅、工業(yè)廠房等。這種結(jié)構(gòu)在±0.000m旁沒有基礎(chǔ)梁，應(yīng)該將基礎(chǔ)梁作為一層進(jìn)行輸入，由于此層無樓板約束，就不滿足PKPM程序中默認(rèn)的平面剛度無限大這一計(jì)算假定。所以，在采用SATWE進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)要定義彈性節(jié)點(diǎn)，采用總綱分析。
3.3底層的層高取值不當(dāng)。設(shè)計(jì)人員在對(duì)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行組裝時(shí)，底層的層高一般取為±0.000m到首層樓蓋頂面的高度，這種方法并不妥當(dāng)。設(shè)計(jì)規(guī)范中，規(guī)定底層柱計(jì)算層高應(yīng)該為基礎(chǔ)到首層樓蓋頂面的高度。
4結(jié)語
PKPM作為一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輔助軟件，能夠很好的幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，其前提是設(shè)計(jì)人員切實(shí)的掌握程序的編制原理，明了各種技術(shù)條件，明白程序什么能干，什么不能干。在選擇設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，要結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范合理進(jìn)行，結(jié)構(gòu)布置要遵循多方案必選原則，根據(jù)電算的結(jié)果調(diào)整不合理的結(jié)構(gòu)布置，但不能過分的依賴軟件本身，應(yīng)要結(jié)合豐富的力學(xué)概念和工程經(jīng)驗(yàn)，來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
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[4]張汝利.淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的PKPM軟件價(jià)值
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