PKPM軟件在建筑施工中的應用
——以北京市西馬供熱廠工程為例

文/北京城建華宇建設工程有限公司 商 穎

商 穎，北京城建華宇建設工程有限公司技術質量部副部長，工程師

0 引言

PKPM系統涵蓋規劃、建筑、結構、設備、算量造價、施工管理及企業管理等方面[1]。PKPM在建筑施工方面文獻較少，在工程實際中進行軟件操作時，參考資料多為中國建筑科學研究院提供的操作說明及軟件介紹，很少有結合工程實例的應用說明。本文以北京市西馬供熱廠為例，將三維建模與深基坑計算相結合，為該工程建立了電子數據庫，由于用三維模型溝通更便捷，故將其應用于現場施工交底，對今后建筑施工工程在建模、工程量計算、深基坑計算等方面具有參考價值。PKPM軟件在該工程中得到廣泛應用，指導了工程實踐，也通過工程實踐驗證了計算的準確性和適用性，具有實用價值和推廣應用前景。

1 工程概況

本工程為西馬供熱廠清潔能源改造并接入城市集中供熱管網工程，位于北京市豐臺區馬家堡路東側西馬場南里一區30號院內。該工程總建筑面積4662.21m2（其中地上建筑面積4471.71m2，地下建筑面積190.5m2）。主廠房工程占地面積2649.25m2，鋼筋混凝土框排架結構，分成3個結構單元，分別為：1號鍋爐間，單層，下弦高9.50m；2號鍋爐間，單層，下弦高18.50m；東側輔助樓，4層，屋面標高16.20m；南側水泵間，單層，框架結構，局部地下水池，池底標高-4.50m。主廠房采用鋼筋混凝土獨立柱基；鍋爐間采用鋼筋混凝土厚板基礎。煙囪外層為矩形鋼筋混凝土筒壁，內部為2根R=1000mm的圓形鋼煙囪，高60m；煙囪為鋼筋混凝土基礎?；娱_挖深度4.60m，局部開挖深度6.40m。

2 PKPM造價軟件的工程應用

2.1 PKPM造價軟件功能

PKPM造價軟件提供PKPM成熟的三維圖形設計技術，方便快速錄入建筑、結構及基礎模型，程序自動套取相應的定額或清單編碼，完成各樓層、構件工程量和鋼筋量計算，生成所需表格和數據。其包括以下子菜單：接結構模型、轉dwg圖、選擇定額、襯圖、軸線輸入、本層布置、基礎布置、構件信息、樓層布置、全樓模型、動態模型、工程量及鋼筋輸入。模型輸入流程如圖1所示。

2.2 3種建模方式

1）直接使用菜單提供的建模程序對照施工圖輸入建筑模型。

2）將AutoCAD格式的建筑平面圖轉成建筑模型。

3）直接讀取PKPM結構設計軟件的設計數據生成建筑模型。

2.3 西馬供熱廠三維模型

該工程采用直接建模方式，基本步驟如下。

1）選擇定額 選擇工程所在地區應采用的定額名稱，并選擇統計模式，即選擇是按照定額統計方式還是工程量清單統計方式。

2）軸線輸入 建立構件定位軸線、網格和結點。柱、獨立基礎、承臺等按結點定位，梁墻等構件按網格定位，如圖2所示。

3）本層布置 建立各建筑標準層，輸入各層構件截面信息和位置信息。構件信息均相同的樓層可當作一個建筑標準層，這樣可減少數據輸入量和模型數據大小，如圖3所示。

圖1 模型輸入流程

圖2 軸線輸入

圖3 本層布置

4）基礎布置 建立基礎層，輸入基礎構件截面信息和位置信息，如圖4所示。

5）樓層布置 指定各層所屬標準層，由此將各標準層數據組合為1幢建筑物。

6）全樓模型 顯示全樓組裝后的三維模型，并檢查各層之間的位置關系，如圖5所示。

7）工程量或鋼筋輸入 進入工程量計算或鋼筋統計模式。

2.4 利用模型交底

用PKPM造價軟件建模，在計算工程量的同時，對建筑工程有更直觀、立體的認識，也可利用模型進行交底。通過可視化模型提高各參與方的溝通效率和質量，降低由于信息不對稱帶來的變更、返工。

1）利用模型對現場施工人員進行整體建筑外觀和廠房構成情況交底，使作業人員對本工程建筑結構有更直觀的空間認識。

2）具體到各構件的交底，如基礎類型、尺寸、布筋情況、保護層厚度等。

2.5 軟件特點

1）自動套取定額 PKPM造價軟件可智能自動套取定額，主體所有構件定義不需要指定定額，軟件自動智能套取，包括弧形梁、圓形柱、梁板、平板等。

2）構件自動識別 梁鋼筋自動識別區分框架梁和非框架梁、底框梁、屋面框架梁、中間層框架梁，并支持用戶修改該構件屬性；柱鋼筋自動識別區分中柱、邊柱、角柱；墻鋼筋自動識別區分智能自動處理墻柱、墻梁以及復雜墻柱鋼筋。

3）鋼筋校核圖支持即時打印 板鋼筋的校核圖畫出鋼筋實際鋪設位置（見圖6）；梁、柱鋼筋的校核圖畫出梁鋼筋實際大樣圖；梁、柱鋼筋給出三維圖形，畫出鋼筋在構件中的實際位置，如圖7所示。

圖4 基礎布置

圖5 三維模型

圖6 單個板鋼筋分布情況（黃色區域）

圖7 梁鋼筋分布情況

4）提供鋼筋計算公式，并可查計算過程，如圖8所示。

5）提供零星構件計算方式 該方式可統計對象包括：規律性不強、難以用參數描述的構件；數量不多、很少遇到的構件；不易計算與其他構件扣減或可忽略與其他構件扣減關系的構件等。本工程雨篷采用零星構件計算，如圖9所示。

6）可計算不規則構件 應用該軟件還可計算不規則構件的工程量，且較手算更為簡便準確。如北京市朝陽區花家地供熱廠煙囪為三角形變截面煙囪，基礎為圓錐形基礎，模型如圖10所示。

3 PKPM施工系列軟件的工程應用

3.1 PKPM施工系列軟件功能

PKPM施工系列軟件包括投標系列、工程資料系列、管理系列、施工技術系列、安全計算系列及巖土系列。本次深基坑支護計算主要應用安全計算系列中的基坑支護規范計算軟件。

該軟件可進行排樁、鋼板樁、地下連續墻、水泥土墻、土釘墻、放坡計算、SMW工法計算，可出施工詳圖、施工方案并存為dwg文件等功能。

該軟件參數錄入界面簡潔、修改方便、圖形直觀、出計算書速度較快。

3.2 西馬供熱廠深基坑計算

3.2.1 基坑支護設計依據

設計計算根據JGJ 120—2012《建筑基坑支護技術規程》，結合專家論證及經驗公式，采用PKPM基坑支護規范計算軟件輔助計算。

圖8 鋼筋編輯與計算

圖9 零星構件——雨篷

圖10 北京市朝陽區花家地供熱廠煙囪模型

3.2.2 基坑支護設計條件

該基坑安全等級為三級，根據工程要求、場地周圍環境條件及巖土工程勘察報告，選取主要設計計算參數如下：①基坑深度4.60m、局部6.4m；②地面附加超載20kPa；③土層參數取值如表1所示。

3.2.3 方案選擇

根據場地工程地質和水文地質條件及結合場地周圍環境對位移要求，經研究論證，基坑東側和北側采用土釘墻支護、西側和南側采用錨桿護坡樁聯合支護的設計方案?；又苓吔ㄖ闆r為：主廠房東側距第十八中學教學樓28m、距燃氣調壓站圍墻5m（圍墻基礎埋深-0.8m）；東側場地寬闊，周邊無建筑物及管線；距西側老鍋爐房（鼓風機房）5m，距鼓風機房基礎1.2m；距南側圍墻4.7m（距地下現有燃氣管、熱力管2.5m，燃氣管埋深1.4m）；距北側圍墻11m（距地下燃氣、熱力管6m，埋深1.5m）?；又ёo平面布置如圖11所示。

表1 土層參數

圖11 基坑支護平面布置

3.2.4 基坑支護設計參數

1）土釘墻設計 采用1∶0.4放坡，共布置3排土釘，豎向間距為1.4m，水平間距1.4m，按梅花形布置，鋼筋為1φ16HRB335熱軋帶肋鋼筋，土釘上每隔2m焊對中支架，土釘傾角為10°，孔徑為110mm，孔內注水泥漿。邊坡面層掛φ6.5@200×200鋼筋網，外部設1φ14橫向加強筋，加強筋與土釘主筋端部焊接牢固，然后噴射100mm厚素混凝土，混凝土配合比為水泥∶砂∶石=1∶2∶2。土釘墻在坡頂設1.0m寬的護頂，反向坡比5%，面層掛φ6.5@200×200鋼筋網，并呈梅花狀，間距3m垂直打入長1m的1φ16錨筋，外配1φ16橫拉筋，噴射100mm厚素混凝土，在坡腳設置深度為20cm的護腳。土釘墻支護結構剖面如圖12所示。

2）樁錨支護設計 在圖13中，護坡樁樁長分別為9，11m，樁徑600mm，樁距1.2m，樁主筋為8φ18、箍筋為φ6.5@200，固定圈筋為φ16@2000，混凝土保護層厚50mm；混凝土連梁尺寸為700mm×500mm，主筋：3φ18(側面)＋2φ18(上、下)、箍筋為φ6.5@200，混凝土保護層厚度為35mm；護坡樁與連梁混凝土均采用C25。

圖12 土釘墻支護結構剖面（1-1剖面）

圖13 樁錨支護結構

4 結語

近年來，我國逐步推行BIM政策，將BIM技術確定為推廣普及的建筑業信息技術，PKPM軟件的應用符合將BIM技術應用到建筑施工的理念。和手算相比，使用PKPM工程造價軟件及施工系列軟件進行工程量計算及基坑支護結構的計算，可極大地提高工作效率。隨著該軟件的進一步開發，可靠性和準確性會得到進一步提高。目前三維建模主要應用在工程量計算上，希望通過建模技術的逐步成熟，能夠達到快速、準確建模，并在工程現場交底中廣泛應用，實現一模多用。