PKPM结构软件在结构设计中的应用

摘要：近些年来PKPM系列结构设计软件在我单位结构设计中应用的越来越广泛，由于一些结构的特殊情况（如空旷结构、错层结构、斜板结构等），设计人员往往会在设计过程中存在对软件的编制依据、模型假定以及规范理解等方面出现偏差。本文主要是对PKPM软件的在结构设计中的应用进行了分析研究。

关键词：pkpm结构软件;结构设计;应用 　　

随着我国建筑行业发展的越来越快，对于设计软件的设计效率以及质量都有了新的要求，所以，为了能够更好的满足行业发展的需要，我国的建筑科学研究院建筑工程软件研究所在CAD的系统之上，进一步的研制出了更加高效的PKPM设计软件，而该软件，一经问世就受到了业内广泛的关注和欢迎，目前，已经成为我国设计业市场占有率最高的一款软件，几乎占据了90%以上的市场，意义深远。 　　

一、PKPM软件的发展情况与在结构设计中所具有的特点 　　

1、PKPM软件的发展情况 　　
在最开始的时候，PKPM软件只有两个功能模块，一个是PK排架框架设计，一个是PMCAD平面辅助设计，结合在一起统称为PKPM软件，而随着科 学技术的持续发展以及建筑行业对于设计软件需求的提高，PKPM软件也进行了进一步的改进，跟CAD设计软件集成在一起，在功能上有了新的突破，如 今，PKPM软件不仅拥有除了CAD设计软件本身所具有的建筑、结构、设备、设计的功能，还扩增了建筑概预算功能、施工管理功能以及施工企业信息化的功 能，成为了一种全方位一统化的高技术设计软件，因而受到了设计行业的广泛欢迎。 　　
2、PKPM软件在结构设计中所具有的特点 　　
PKPM软件在结构设计中所具有的最大的特点就是操作过程比较简单，程序设计比较人性化以及具有一定的智能化的特点。设计师设计的过程中，不需要担 心计算的问题，计算机会自动的对数据进行读取，并按要求计算出结果，省去了设计师自己计算的过程，而且，如果设计的过程中出现了数据遗漏或者是参数不准确 的问题，计算机会智能提示并作相应的信息记录，方便设计师以后的检查和修改。 　　

二、对结构整体计算程序的浅显认识 　　

1、次梁梁端约束条件的假定和实现 　　
随着PKPM的不断改进，在PMCAD建模中可在其第一项即建筑模型与荷载输入里建主框架的同时输入次梁布置，这无疑给设计人员带来了很大的方便，尤其对次梁布置复杂的结构更为有效，但也随之带来一些问题。在手工计算中我们通常假定次梁端部为铰接。而程序计算时没有把次梁端部按铰接处理，梁跨中的正 弯矩减少，这样难免有失安全。另外还要注意主框架梁和次梁间的协调扭转，协调扭转是由变形协调产生的，它使主框架梁和次梁间有一定的扭转变形，这样框架梁 对次梁端部的约束作用就更弱。因此在计算时应将次梁的支座端部定义为铰接，更符合我们对次梁的设计假定，偏于安全。然而这样处理存在一个矛盾：虽然次梁对 主框架梁没有了扭转作用，但在设计主梁时还是应考虑这个不利因素，适当的增加主梁抗扭能力。在结构布置时也要注意这个不利因素，为了减少对框架梁的扭距应 尽量使次梁连续布置，尽量避免框架梁两侧的次梁有距离比较短的错位，如果不可避免应特别注意该框架梁的抗扭，必要时应补充计算以确保框架梁的安全。 　　
2、虚梁的合理运用 　　
PKPM为用户提供了截面为100mm×100mm的虚梁，虚梁主要作用是用来划分板块，它只传递荷载，没有刚度和质量，不参与抗震。多数用于无梁 体系SLABCAD计算在框架柱间的连接、封闭建筑房间等等。然而设计人员在建摸时为了真实反映建筑物的荷载，在隔墙下没有设次梁的部位布置虚梁来实现对 墙体线荷载的输入，这样避免了遗漏荷载但对有些框架梁有失真实。原因在于程序中虚梁改变板跨，从而改变板传力方向，例如一个3.6m×3.6m的板格，板 四边的梁均匀受力，每根梁上承受1/4板上荷载，如果在这个板格中间平行均匀的布置两道虚梁后，虚梁使该板变为三个1.2m×3.6m的板，这样板四边的 梁受力不均匀，平行于虚梁的每根梁上承受1/6板上荷载，垂直于虚梁的每根梁上承受1/3板上荷载。这样就使梁的受力模型与实际的受力情况不符，会造成有 的梁配筋不足而有的梁配筋偏大。在此笔者建议不要在无梁隔墙下布置虚，可将隔墙何在折算成面荷载布置，从而比较地反映板的传力，保证梁的设计安全。 

三、在使用PKPM软件进行结构设计的时候应该注意到的问题 　　

由于利用PKPM软件进行设计的过程中，几乎所有的计算都是通过计算机来完成的，这样就会对计算机的分析结果造成一种依赖性，而综上所言，计算机在 结构设计的过程中会存在一些超出规范规定的设计，这样，过于依赖计算机的分析结果就会导致在抗震概念设计和构造设计的过程中对抗震的效果造成一定程度的忽 视，影响建筑物的抗震效果。 　　
在建立交互式结构模型的时候一定要注意，模型构件中的所有的数据和信息都要在建立交互式模型的操作中输入，同时所有的数据和信息既要符合规范的规定 和标准，也要正确的结合结构力学的模型，以确保交互式结构模型的有效建立。在输入的过程中应该注意，在节点过密的时候，着重考虑墙体以及梁柱布置的连续 性，不能出现偏差。 　　
除此之外，设计师还需要对超筋的情况情形仔细的分析和详细的判定，因为PKPM软件是以最大配筋率来进行计算的，有时候，就算是未显示超筋信息，但并不能说明柱截面的选择就是正确的。 　　

四、PKPM软件在结构设计中注意的问题 　　

1、PKPM结构设计时楼梯间建模输入时解决方法 　　
由于地震时楼梯板在水平力作用下具有“斜撑”的受力状态，在水平地震作用下，将产生较大轴向拉压力;楼梯板由原先我们只考虑竖向力时的受弯构件，转 变为“压弯、拉弯”构件，受力状态复杂化。楼梯间处的水平抗侧刚度较大，结构整体的水平抗侧刚度分布将不均匀，主要集中在楼梯间处。故在水平地震作用下，楼梯间的柱分配到的水平剪力较其它处明显偏大。特别是休息平台下的楼梯梁和楼梯柱，其受力非常不利。此外，从结构上说，由于楼梯间的上下楼梯板（上下直行 双跑楼梯为例）沿中心线并不对称，从而造成原先对称的结构考虑了楼梯的作用后，在水平地震作用下的内力分布不对称。 　　
2、结构振型数的确定 　　
采用振型分解反应谱法进行结构地震反应分析时应确定合理的振型数。要确保不丧失高振型的影响，程序要输入较多的计算振型数;但是输入的振型数过多超 过了结构的自由度数，就会引起计算结果的不可靠。《抗规》5.2.2不进行扭转联合计算的结构，水平地震作用标准值的效应，可取前2～3个振型，当基本自 振周期大于1.5S或房屋高宽比大于5时，振兴个数应适当增加。《高规》5.1.13-2抗震计算应考虑扭转联合，振兴数不应小于15，对于多塔结构，不 应小于塔数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。上述规范给出的是计算振型数的下限。 　　
选取足够的振型数，对于一个大型结构计算所有的振型数，所花费的计算机资源相当大，故没有必要就算所有的振型数，因为最后的那些高振型对结构的地震 作用贡献很小，所以足够就可以了。规范规定足够的振型数要保证有效质量系数超过90%，否则振型数不够，振型数不够也是造成剪重比不满足要求的一个原因。 　　

结束语 　　

虽然PKPM软件自问世以来就收到了广泛的关注，而且随着科技的发展一直在不停的更新和进步，智能化也越来越高，但软件毕竟取代不了人工，也一定会存在一些问题和弊端，所以，身为设计师，一定要不停的提升自身的能力，然后才能够结合软件更好的进行设计。 　　

参考文献： 　　
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[1]陆湘昆，王东. 应用PKPM结构设计软件应重视的问题[J]. 四川建筑科学研究. 2005（05）