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建筑結構設計中PKPM軟件的應用論文
PKPM軟件是我國建筑結構設計人員主要采用的設計軟件，其建模方法的快捷、方便，計算能力的強大，使得設計人員在短時(shí)間內能夠完成較為復雜的結構設計任務(wù)。
1水平荷載的合理確定
建筑結構設計中，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)生的內力與位移隨著(zhù)建筑物增加高度而迅速增加，因此，結構設計中，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構設計中尤為明顯。在使用PKPM進(jìn)行設計時(shí)，能否將水平荷載合理的表現出來(lái)，關(guān)系到設計結果的可靠性。
1.1風(fēng)荷載的確定
PKPM程序對于風(fēng)荷載標準值采用的風(fēng)壓標準值的計算如下式(1)：
(1)
參照這個(gè)程序用公式，進(jìn)行PKPM中各個(gè)參數設定時(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《建筑結構荷載規范》的7.1.2條例規定，建筑結構設計中，將重現期為50年一遇的風(fēng)壓作為基本風(fēng)壓，各高聳、高層結構或是其它對風(fēng)荷載敏感的結構，都要適當提高基本風(fēng)壓，具體規定要參照相關(guān)結構設計規范。對于對風(fēng)荷載特別敏感的或是特別重要的建筑(按規范，房屋層數超過(guò)60米為對風(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)其余三項系數除了地面粗糙度類(lèi)別需要進(jìn)行手動(dòng)輸入外，其余均是由程序根據模型的建立自動(dòng)運算生成。地面粗糙度分為A、B、C、D四類(lèi)，其中，需要注意的是，C類(lèi)是指有密集建筑的城市市區;D類(lèi)指的是有較高房屋建筑群的城市市區，應加以區別。
(3)結構基本周期。結構基本周期基本是采用結構力學(xué)的專(zhuān)業(yè)方法進(jìn)行計算，這里不再贅述。若是結構比較規則，也可以采用以下的近似方法進(jìn)行計算：
框剪結構、框筒結構:T=(0.06-0.08)M
框架結構：T=(0.08-1.00)M
剪力墻結構、筒中筒結構:=(0.05-0.06)M
式中，M表示結構的層數。
1.2地震荷載的確定
(1)無(wú)論結構的質(zhì)量和剛度是對稱(chēng)分布或是明顯不對稱(chēng)分布，耦聯(lián)這個(gè)選項均建議采用。
(2)結構若是有著(zhù)明顯的質(zhì)量和剛度上的不對稱(chēng)，應將之規劃為雙向水平地震作用下，產(chǎn)生的扭轉影響。通過(guò)計算，可知規則的框架結構，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(méi)有大的變化;若是結構不規則的框架，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(guò)對雙向地震作用、柱按單向偏壓計算以及雙向地震作用、柱按雙向偏壓計算進(jìn)行比較，可以得出，明顯后者的配筋較前者增大了很多，因此在設計時(shí)，對于同時(shí)勾選柱雙向配筋和雙向地震作用要謹慎考慮。
(3)在計算單向地震力時(shí)，不能遺漏偶然偏心的影響。從施工的角度來(lái)考慮，應選擇5%的偶然偏心。大量的計算表明，計算時(shí)若是考慮了偶然偏心，結構的內力就會(huì )增大5%至10%，位移也有明顯的增大，平均數據位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，選用如下的參數設置，效果較好：對于多層(層數小于8米，高度小于30米)，考慮非扭轉耦聯(lián)與扭轉耦聯(lián)都可以;對于一般高層，可以采用耦聯(lián)加上偶然偏心;若是結構為不規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)數計算。地震作用的計算中，選取振型個(gè)數應要遵循《建筑抗震設計規范(GBJ50011-2010)》中條例5.5.2："當僅計算水平地震作用或者用規范方法計算豎向地震作用時(shí)，振型數應至少取3"。因此這一項可以填入的為大于等于3的倍數。采用側剛計算地震作用時(shí)，若是不考慮耦聯(lián)振動(dòng)，振型個(gè)數不得大于結構的層數;若是考慮耦聯(lián)振動(dòng)，一般計算振型個(gè)數都大于等于9，同時(shí)小于等于層數的三倍值。當采用總鋼進(jìn)行地震作用時(shí)，振型的選擇沒(méi)有上限，一般取值都大于12。振型數與結構的層數和結構的形式有關(guān)，當結構有較多的層數或是有較大的結構層剛度突變的話(huà)，也應將振型數多取些，比如一些轉換層、頂部有小塔樓的結構形式。
2次梁的校核問(wèn)題
對于較為復雜的梁系，進(jìn)行梁系的輸入后，要對之進(jìn)行校核。按照以下方法可以簡(jiǎn)單高效的進(jìn)行校核：從最后一級的次梁開(kāi)始，到主梁以及各相關(guān)的梁，分別將模型提取出來(lái)，經(jīng)過(guò)PKPM計算得到梁端的剪力，即V。這個(gè)剪力V就是上一級梁相應的位置處的一個(gè)集中荷載P，由于V是設計值而P是標準值，因此這兩個(gè)值應符合V=(1.2~1.4)P的關(guān)系式。若是計算值與這個(gè)關(guān)系式相差較大，就說(shuō)問(wèn)題出現，需要在PKPM數據文件中進(jìn)行修改。
如下圖(1)所示，樓面的恒載標準值是4KN/，樓面的活載為2KN/，L1，L2上的恒載標準值分別為120KN/m，100KN/m,各個(gè)房間如下圖箭頭方向將預應力空心板布置好，提取L1，L2的模型，如圖(2)，可以得到的數據如下：
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(jiǎn)化中的問(wèn)題及其處理方法
在進(jìn)行模型簡(jiǎn)化時(shí)，因為往往沒(méi)有一個(gè)統一的標準，結構設計人員都會(huì )根據自己的意愿或是經(jīng)驗進(jìn)行簡(jiǎn)化，是的最終設計的質(zhì)量參差不齊，以下簡(jiǎn)單總結以下出現的問(wèn)題并提出解決方法：
3.1計算圖形與施工圖紙不符。由于結構專(zhuān)業(yè)過(guò)早建模，往往會(huì )對建筑方案進(jìn)行多次調整，若是沒(méi)能及時(shí)與結構設計人員進(jìn)行有效地溝通，就會(huì )造成各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間的設計工作有脫節，而最終的施工圖校審階段沒(méi)有及時(shí)發(fā)現，就會(huì )造成剪力墻開(kāi)洞大小、剪力墻長(cháng)度及厚度、門(mén)洞窗位置等等與施工圖不符。在使用PKPM軟件分析之后，某些構建配筋會(huì )因此失真，嚴重者甚至可能造成配筋不足的危險。加強各個(gè)專(zhuān)業(yè)的設計人員在各個(gè)環(huán)節的交流，可以解決這些不必要的錯誤。
3.2框架計算模型不合理。在實(shí)際設計中，往往會(huì )存在很多沒(méi)有地下室的普通鋼筋砼框架結構，如低層住宅、工業(yè)廠(chǎng)房等。這種結構在±0.000m旁沒(méi)有基礎梁，應該將基礎梁作為一層進(jìn)行輸入，由于此層無(wú)樓板約束，就不滿(mǎn)足PKPM程序中默認的平面剛度無(wú)限大這一計算假定。所以，在采用SATWE進(jìn)行計算時(shí)，應要定義彈性節點(diǎn)，采用總綱分析。
3.3底層的層高取值不當。設計人員在對各個(gè)標準層進(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。設計規范中，規定底層柱計算層高應該為基礎到首層樓蓋頂面的高度。
4結語(yǔ)
PKPM作為一個(gè)結構設計輔助軟件，能夠很好的幫助設計人員進(jìn)行設計工作，其前提是設計人員切實(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。在選擇設計參數時(shí)，要結合設計規范合理進(jìn)行，結構布置要遵循多方案必選原則，根據電算的結果調整不合理的結構布置，但不能過(guò)分的依賴(lài)軟件本身，應要結合豐富的力學(xué)概念和工程經(jīng)驗，來(lái)進(jìn)行結構的設計。
參考文獻：
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[2]范小平.PKPM軟件在建筑結構設計中應注意的問(wèn)題
[3]蔣炳炎，部愛(ài)蘭，石建軍.應用PKPMCAD進(jìn)行結構設計若干問(wèn)題分析.1000-7024(2004)02-0259-03
[4]張汝利.淺談結構設計中的PKPM軟件價(jià)值
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