淺談CAD軟件應用與建筑結構設計

摘要：本文針對在工程設計過程中應用CAD軟件所出現(xiàn)的問題,結合自己對PKPM系列建筑結構CAD系統(tǒng)軟件的應用經(jīng)驗,提出在應用CAD軟件進行結構設計的過程中應注意的問題。

關鍵詞：計算機輔助設計(CAD) 抗震設計 概念設計

隨著科技的發(fā)展，

計算機硬件技術和建筑結構分析理論也在不斷地發(fā)展和完善，計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)在建筑工程設計領域中也得到了廣泛的應用。

結構工程師應用最多的就是平面框排架計算與繪圖軟件（PK），它既是獨立的計算和繪圖軟件，又可作為PKPM系列其它高層分析程序的接口軟件，是結構工程師非常熟悉的。結構平面輔助設計軟件PMCAD、框排架計算及施工圖繪制軟件PK、高層空間分析軟件TAT和基礎設計軟件JCCAD 等可組成一個高效的結構分析、計算及繪圖系統(tǒng)。結合自己的工作實際，簡要介紹在使用這些結構軟件的過程中容易出現(xiàn)的問題及設計時應注意的事項。

一、使用PKPM軟件在設計中容易出現(xiàn)的問題

在工程設計以及與其它設計人員交流的過程中發(fā)現(xiàn)：盡管采用了CAD進行設計計算, 但許多結構設計人員并未接受過系統(tǒng)的專業(yè)知識學習，雖然初步掌握了一些建筑結構設計軟件的使用,但是缺乏對整體結構概念的認識，過分相信計算機分析結果而出現(xiàn)結構計算模型與實際建筑物的較大差別；或者由于對軟件技術條件認識不清而導致錯誤的計算結果，以至于在結構施工圖中出現(xiàn)了許多概念性的錯誤和計算錯誤,有些錯誤可能會導致嚴重的后果。為此,結合近幾年來在工程實踐中發(fā)現(xiàn)的類似問題,對PKPM軟件的應用作一些簡單的分析,以提高應用PKPM軟件進行結構設計的質(zhì)量。

1、超越規(guī)范要求進行設計，導致結構存在安全隱患

超規(guī)范設計問題對中小設計院來說是禁而未絕的問題。雖然建設主管部門三令五申的強調(diào),但是由于缺乏有效的管理手段和約束機制,有的地方設計審查流于形式,或?qū)υO計圖紙的審查只限于對建筑造型的審查,使得一些超規(guī)范設計變成了聳立于城市街頭的建筑物。當然,超規(guī)范設計有設計單位主觀上的原因,也有的是客觀上造成的。超規(guī)范設計的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

(1) 磚混結構層數(shù)和高度超規(guī)范問題。在《建筑抗震設計規(guī)范》(以下簡稱“抗規(guī)”) 中,多層砌體房屋由高度和層數(shù)兩個指標控制,一般認為,超過了其中的一個控制指標即是超規(guī)范設計。近年來,一些抗震設防地區(qū)所建磚混建筑物相繼出現(xiàn)八層帶半地下室磚混住宅。嚴格地講,按“抗規(guī)”的規(guī)定,帶半地下室住宅房屋的高度和層數(shù)應從地下室地面算起,也就是說,八層帶半地下室建筑的實際層數(shù)應為九層。

(2) 底層框架磚房超規(guī)范設計問題。底層框架磚房除存在上述高度和層數(shù)超規(guī)范問題以外,還存在底層框架本身的設計超規(guī)范問題。“抗規(guī)”所謂的底層框架是指底層為框架－抗震墻承重的結構,且宜采用鋼筋混凝土抗震墻,但抗震烈度為6 度和7 度地區(qū)可采用嵌砌于框架之間的磚墻。根據(jù)了解的情況,有些工程底層框架雖有抗震墻但截面面積明顯不足。一些工程竟采用底層純框架結構,而且在抗震區(qū)總層數(shù)達到八層。并有底一上七、底二上六、甚至底三上五的底層純框架形式出現(xiàn),并且在實際工程中底層有限的幾片磚墻還常常是按填充墻來考慮。這種結構形式大都出現(xiàn)在臨街的住宅設計中,尤其近年來在房地產(chǎn)開發(fā)商所建的商品房中居多,這種結構形式的建筑在地震中的表現(xiàn)是非常脆弱的。所以,一旦有地震發(fā)生,其后果將十分嚴重。

(3) 舊房改造設計中的超規(guī)范問題。某些過去設計建造的房屋在建設當時該地區(qū)的抗震設防烈度低于現(xiàn)行的設防烈度,或由于建筑時的材料所限,其抗震能力較差,已屬于抗震加固對象,而某些設計單位未進行加固設計而進行了加層設計,有的加層設計還超過現(xiàn)行規(guī)范要求。在加層施工中原結構有不同程度的破壞,加層設計對該建筑的抗震性能來說無疑是雪上加霜。調(diào)查發(fā)現(xiàn),導致超規(guī)范設計的主要原因有如下幾方面:一是某些設計人員遵循規(guī)范的意識淡薄,對規(guī)范規(guī)定模糊不清、學習不夠,甚至有些結構設計人員從來沒有考慮過規(guī)范的要求。二是建筑設計的人員結構概念模糊,從建筑設計方案階段造成結構設計是超規(guī)范的,而又片面地強調(diào)所謂的建筑形式等要求,使結構難以滿足規(guī)范要求。三是某些建設單位由于從投資的限制、土地利用率等方面出發(fā)而提出不滿足規(guī)范要求的結構形式,而設計部門為得到工程的設計任務故意違反規(guī)范規(guī)定,有的設計單位領導為了眼前的利益,迫使設計人員進行超規(guī)范設計；四是設計審查部門遷就建設單位的意圖,使超規(guī)范設計在某些地方合法化甚至成為不成文的地方標準和習慣作法。筆者認為,設計規(guī)范作為國家制定的規(guī)程是指導建筑設計的綱領,作為建筑設計工作者,在任何時候都不應當違反。

2、過分依賴計算機分析結果,忽視抗震概念和構造設計

在實際工程中,不同程度地存在著忽視抗震概念設計和構造設計的問題。例如：某6 度抗震區(qū)建筑,設計為六層帶半地下室磚混住宅,上部結構布置均勻規(guī)整,但是上部作為主要承重和抗震墻體的內(nèi)縱墻卻沒有基礎,而是坐落于地下室的內(nèi)橫墻上,也就是說,上部六層墻體的線荷載,變?yōu)榧�中荷載傳于地下室橫墻上,這種結構的傳力路線是最為不利的。再如:某六層磚混結構商品樓,下部三層為商業(yè)網(wǎng)點,上部三層為住宅,初看起來好象并無不妥,但是下部一層均為貫通整個進深的單間門市部,開間為3米～3.9米 ,實際上就是一層只有橫墻而沒有縱墻,這樣的建筑其縱向的抗震能力很小,是不能夠按磚混結構來設計的。雖然其層數(shù)及高度均不超規(guī)范,但是它的抗震性能是極差的,是不能滿足抗震要求的。

建筑物抗震設計包括三部分內(nèi)容,即概念設計、構造設計和結構計算。大家都知道,地震是一種復雜的自然現(xiàn)象,我們對建筑物的地震破壞機理還不十分清楚,對地震的破壞現(xiàn)象也只是停留在感性認識階段,建筑物抗震計算的原理只是一種近似方法。所以,我們在進行建筑物抗震設計時,一定要遵循“抗規(guī)”提出的抗震設計原則和抗震設計構造要求，正確

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