PKPM結構軟件在結構設計中的應用

摘要：近些年來PKPM系列結構設計軟件在我單位結構設計中應用的越來越廣泛，由于一些結構的特殊情況（如空曠結構、錯層結構、斜板結構等），設計人員往往會在設計過程中存在對軟件的編制依據、模型假定以及規范理解等方面出現偏差。本文主要是對PKPM軟件的在結構設計中的應用進行了分析研究。

關鍵詞：pkpm結構軟件;結構設計;應用

隨著我國建筑行業發展的越來越快，對于設計軟件的設計效率以及質量都有了新的要求，所以，為了能夠更好的滿足行業發展的需要，我國的建筑科學研究院建筑工程軟件研究所在CAD的系統之上，進一步的研制出了更加高效的PKPM設計軟件，而該軟件，一經問世就受到了業內廣泛的關注和歡迎，目前，已經成為我國設計業市場占有率最高的一款軟件，幾乎占據了90%以上的市場，意義深遠。

一、PKPM軟件的發展情況與在結構設計中所具有的特點

1、PKPM軟件的發展情況

在最開始的時候，PKPM軟件只有兩個功能模塊，一個是PK排架框架設計，一個是PMCAD平面輔助設計，結合在一起統稱為PKPM軟件，而隨著科 學技術的持續發展以及建筑行業對于設計軟件需求的提高，PKPM軟件也進行了進一步的改進，跟CAD設計軟件集成在一起，在功能上有了新的突破，如 今，PKPM軟件不僅擁有除了CAD設計軟件本身所具有的建筑、結構、設備、設計的功能，還擴增了建筑概預算功能、施工管理功能以及施工企業信息化的功 能，成為了一種全方位一統化的高技術設計軟件，因而受到了設計行業的廣泛歡迎。

2、PKPM軟件在結構設計中所具有的特點

PKPM軟件在結構設計中所具有的最大的特點就是操作過程比較簡單，程序設計比較人性化以及具有一定的智能化的特點。設計師設計的過程中，不需要擔 心計算的問題，計算機會自動的對數據進行讀取，并按要求計算出結果，省去了設計師自己計算的過程，而且，如果設計的過程中出現了數據遺漏或者是參數不準確 的問題，計算機會智能提示并作相應的信息記錄，方便設計師以后的檢查和修改。

二、對結構整體計算程序的淺顯認識

1、次梁梁端約束條件的假定和實現

隨著PKPM的不斷改進，在PMCAD建模中可在其第一項即建筑模型與荷載輸入里建主框架的同時輸入次梁布置，這無疑給設計人員帶來了很大的方便，尤其對次梁布置復雜的結構更為有效，但也隨之帶來一些問題。在手工計算中我們通常假定次梁端部為鉸接。而程序計算時沒有把次梁端部按鉸接處理，梁跨中的正 彎矩減少，這樣難免有失安全。另外還要注意主框架梁和次梁間的協調扭轉，協調扭轉是由變形協調產生的，它使主框架梁和次梁間有一定的扭轉變形，這樣框架梁 對次梁端部的約束作用就更弱。因此在計算時應將次梁的支座端部定義為鉸接，更符合我們對次梁的設計假定，偏于安全。然而這樣處理存在一個矛盾：雖然次梁對 主框架梁沒有了扭轉作用，但在設計主梁時還是應考慮這個不利因素，適當的增加主梁抗扭能力。在結構布置時也要注意這個不利因素，為了減少對框架梁的扭距應 盡量使次梁連續布置，盡量避免框架梁兩側的次梁有距離比較短的錯位，如果不可避免應特別注意該框架梁的抗扭，必要時應補充計算以確保框架梁的安全。

2、虛梁的合理運用

PKPM為用戶提供了截面為100mm×100mm的虛梁，虛梁主要作用是用來劃分板塊，它只傳遞荷載，沒有剛度和質量，不參與抗震。多數用于無梁 體系SLABCAD計算在框架柱間的連接、封閉建筑房間等等。然而設計人員在建摸時為了真實反映建筑物的荷載，在隔墻下沒有設次梁的部位布置虛梁來實現對 墻體線荷載的輸入，這樣避免了遺漏荷載但對有些框架梁有失真實。原因在于程序中虛梁改變板跨，從而改變板傳力方向，例如一個3.6m×3.6m的板格，板 四邊的梁均勻受力，每根梁上承受1/4板上荷載，如果在這個板格中間平行均勻的布置兩道虛梁后，虛梁使該板變為三個1.2m×3.6m的板，這樣板四邊的 梁受力不均勻，平行于虛梁的每根梁上承受1/6板上荷載，垂直于虛梁的每根梁上承受1/3板上荷載。這樣就使梁的受力模型與實際的受力情況不符，會造成有 的梁配筋不足而有的梁配筋偏大。在此筆者建議不要在無梁隔墻下布置虛，可將隔墻何在折算成面荷載布置，從而比較地反映板的傳力，保證梁的設計安全。

三、在使用PKPM軟件進行結構設計的時候應該注意到的問題

由于利用PKPM軟件進行設計的過程中，幾乎所有的計算都是通過計算機來完成的，這樣就會對計算機的分析結果造成一種依賴性，而綜上所言，計算機在 結構設計的過程中會存在一些超出規范規定的設計，這樣，過于依賴計算機的分析結果就會導致在抗震概念設計和構造設計的過程中對抗震的效果造成一定程度的忽 視，影響建筑物的抗震效果。

在建立交互式結構模型的時候一定要注意，模型構件中的所有的數據和信息都要在建立交互式模型的操作中輸入，同時所有的數據和信息既要符合規范的規定 和標準，也要正確的結合結構力學的模型，以確保交互式結構模型的有效建立。在輸入的過程中應該注意，在節點過密的時候，著重考慮墻體以及梁柱布置的連續 性，不能出現偏差。

除此之外，設計師還需要對超筋的情況情形仔細的分析和詳細的判定，因為PKPM軟件是以最大配筋率來進行計算的，有時候，就算是未顯示超筋信息，但并不能說明柱截面的選擇就是正確的。

四、PKPM軟件在結構設計中注意的問題

1、PKPM結構設計時樓梯間建模輸入時解決方法

由于地震時樓梯板在水平力作用下具有“斜撐”的受力狀態，在水平地震作用下，將產生較大軸向拉壓力;樓梯板由原先我們只考慮豎向力時的受彎構件，轉 變為“壓彎、拉彎”構件，受力狀態復雜化。樓梯間處的水平抗側剛度較大，結構整體的水平抗側剛度分布將不均勻，主要集中在樓梯間處。故在水平地震作用下，樓梯間的柱分配到的水平剪力較其它處明顯偏大。特別是休息平臺下的樓梯梁和樓梯柱，其受力非常不利。此外，從結構上說，由于樓梯間的上下樓梯板（上下直行 雙跑樓梯為例）沿中心線并不對稱，從而造成原先對稱的結構考慮了樓梯的作用后，在水平地震作用下的內力分布不對稱。

2、結構振型數的確定

采用振型分解反應譜法進行結構地震反應分析時應確定合理的振型數。要確保不喪失高振型的影響，程序要輸入較多的計算振型數;但是輸入的振型數過多超 過了結構的自由度數，就會引起計算結果的不可靠。《抗規》5.2.2不進行扭轉聯合計算的結構，水平地震作用標準值的效應，可取前2～3個振型，當基本自 振周期大于1.5S或房屋高寬比大于5時，振興個數應適當增加。《高規》5.1.13-2抗震計算應考慮扭轉聯合，振興數不應小于15，對于多塔結構，不 應小于塔數的9倍，且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%。上述規范給出的是計算振型數的下限。

選取足夠的振型數，對于一個大型結構計算所有的振型數，所花費的計算機資源相當大，故沒有必要就算所有的振型數，因為最后的那些高振型對結構的地震 作用貢獻很小，所以足夠就可以了。規范規定足夠的振型數要保證有效質量系數超過90%，否則振型數不夠，振型數不夠也是造成剪重比不滿足要求的一個原因。

結束語

雖然PKPM軟件自問世以來就收到了廣泛的關注，而且隨著科技的發展一直在不停的更新和進步，智能化也越來越高，但軟件畢竟取代不了人工，也一定會存在一些問題和弊端，所以，身為設計師，一定要不停的提升自身的能力，然后才能夠結合軟件更好的進行設計。

參考文獻：

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