PKPM在建模時兩種次梁的比較與選擇

【摘要】PKPM軟件是土木工程學生在學習結構設計中接觸的最多的一種軟件，而初學者進行結構設計建模過程中，在進行主次梁布置過程中總是存在各種各樣的疑惑，布置方式有兩種，可以采用主梁布置和次梁布置，通常在學習過程中只是被告知用主梁方式布置次梁，但這兩種方式到底有何具體的區別點，何時采用哪種方式布置，這是很多初學者疑惑的地方，這里就這兩個問題進行詳細的歸納和總結。

【關鍵詞】PKPM；結構設計；主梁；主次梁；二次次梁

在結構設計過程中，首先進行的是PMCAD建模在PMCAD菜單下進行主梁和次梁布置。對于次梁，結構學習過程中對其的定義是將其上的荷載通過兩端支座傳遞給梁的那種梁叫次梁。初學者在開始建模時，通常會按照學過的結構知識進行軟件操作，而PKPM對主次梁的布置有其不同的地方。PMCAD在次梁區分上分為兩種：以“主梁布置”布置的次梁為“主次梁”，以“次梁布置”布置的次梁為“次次梁”。“主次梁”在布置過程中與主梁相交，則形成無柱連接的節點，大量的無柱連接節點又將這一跨主梁截成多段小主梁，導致整根梁的節點數增加，而“次次梁”在布置過程中則遵從次梁基本定義，相當于搭在主梁上，不與主梁形成節點，對主梁不進行分段劃分，這樣就避免了無柱連接節點的形成。由于PKPM對房間的定義是以主梁圍成的一個封閉空間稱為一個房間，所以以“主次梁”布置則相對以“次次梁”布置會增加很多的房間，對于復雜的工程，則使本來復雜的平面房間變得瑣碎雜亂，對于后面的SATWE、TAT等計算分析過程加多、加重難度，也容易出現分析報錯信息，并且PKPM軟件對于節點數量、梁根數等都有一定的限制要求，鑒于軟件應用和結構分析等各方面因素，下面就兩種次梁的不同進行比較總結：

（1）導荷方式不同

以主梁方式輸入的次梁，樓面恒活載加載在相鄰的梁上，不分主次梁，軟件分析計算確定其主次梁的傳力關系。

以次梁方式輸入的次梁，樓面恒活載加載在“次次梁”上，再由“次次梁”將力傳遞到主梁上。

（2）結構計算模式不同

以主梁方式輸入的次梁，將主次梁之間定義為剛性連接，“主次梁”不僅傳遞豎向力，還有彎矩和扭矩，并且要考慮支座處的彈性豎向位移。建模完成后，SATWE進行的是三維空間計算分析，主次梁一起完成各層平面的交叉梁系計算分析，計算過程比較復雜，但切合工程的實際受力分析過程。

以次梁方式輸入的次梁，主次梁之間為塑性連接，“次次梁”鉸接在主梁上，不需要計算支座處的豎向位移，節點處只存在豎向力。PKPM是按照二維模型分析計算，分析過程相對簡單，但是與實際受力相差較多。

（3）梁支座負彎矩調幅控制作用不同

以主梁方式輸入的次梁，需要進行設置彎矩調幅系數，一般為0.85；

以次梁方式輸入的次梁，則不需要設置彎矩調幅系數。如需對次梁進行調幅，則只能在SATWE中“特殊梁柱定義”中進行更改“調幅梁”。

（4）操作布置問題

“主次梁”的布置跟主梁相同，直接進行窗口選擇布置，顯示為藍色，便于操作，而“次次梁”在操作上則區別于“主次梁”，分別點擊左右兩個節點形成白色的線條。

（5）板厚修改問題

以主梁形式布置的次梁，次梁可以將主梁圍成的房間分隔成更小的房間，從而能夠修改小房間的板厚。

以次梁形式布置的次梁，次梁無法將主梁所圍成的房間進行分隔。涉及到建模中例如樓梯間只在樓梯部分板厚為0而樓梯前室仍為正常板厚或者其他地方，則不能通過修改板厚來實現。

（6）最小配筋率對次梁影響不同

以主梁形式布置的次梁，其最小配筋率需考慮抗震等級的要求；

以次梁形式布置的次梁，其最小配筋率可以直接按照非抗震等級進行選擇。

（7）樓面恒活載修改問題

當次梁按主梁輸入時，可直接形成房間，能夠靈活修改局部各個小房間的恒活載。

當次梁按次梁輸入時，“次次梁”無法形成需要的小房間。因此對于建模中樓梯前室以及特殊房間多種恒活載修改無法完成。

（8）房間開洞問題

與板厚修改和樓面恒活載修改相似，如果按照主梁輸入則可進行全房間開洞，而如果按照次梁輸入，則只能進行洞口布置。

（9）樓板配筋

”主次梁”布置下，形成的房間比較多，很多時候還會出現過小的房間，而板底鋼筋在布置過程中又是以房間為單元進行的，這樣就造成了繪制樓板施工圖時，無法選擇“逐間布筋”或者“自動布筋”（兩種布筋方式都容易形成太多的段筋，造成鋼筋的浪費和施工難度），工程中一般按照“通長鋼筋”來簡化繪圖，也大大節省了鋼材，降低了施工難度。

（10）次梁上荷載輸入問題

以主梁形式布置的次梁，在荷載添加時，直接在PMCAD建筑模型與荷載輸入下的梁間荷載進行添加梁上恒活載，從而進行豎向荷載的傳遞。

以次梁形式布置的次梁，在荷載添加時，則是由樓面荷載傳導計算下的次梁荷載布置進行添加，針對多級次梁的特殊結構，有些次梁可能無法輸入次梁荷載。

經過對比發現，多數情況下，考慮設計方便和接近工程實際受力情況，一般采用“主次梁”方式布置次梁，而當工程規模較大而節點，桿件或房間數量可能超出程序允許范圍時，選擇“次次梁”的方式輸入可有效地、大幅度減少節點、桿件和房間的數量。

參考文獻：

[1].《建筑結構CAD》范幸義等編著