Pkpm相关若干设计问题的探讨

[摘　要]结构设计师在运用pkpm软件进行设计工作时，经常会遇到各种各样的问题，例如，如何快速建模，设计参数的选用，弹性楼板计算，等等。在设计中，许多问题处于模棱两可阶段，在此略述一二，希望能够抛砖引玉。 　　

[关键词]pkpm；快速建模；计算参数选取 　　 　　

1.如何快速建模 　　 　　

建筑理念的发展，日新月异，各种外形的建筑层出不穷，平面上来看，有弧形，圆形，不规则图形，等等。面对大面积的建筑，按照基本的pkpm建模方式，显得有些费时费力。况且目前甲方对于工期的要求相对要短，如果在建模阶段投入太多的时间，则结构分析阶段，画图阶段的时间就相应减少了，从而很可能会影响工程的质量。所以，如何在有效时间里，快速的建模，就成为一个有效的论题。 　　
在此，我推荐采用建筑图转化的方式进行操作。以剪力墙结构为例 　　
1.1打开建筑图，首先把多余的轴线删除(如外伸的轴线等)，这样可以避免生成PKPM模型时产生不必要的节点。 　　
1.2用PLINE命令直接在建筑图上画剪力墙，PL线与墙同厚(放到结构剪力墙图层中)。 　　
1.3加载(粗线变墙)LISP选项，(本LISP为他山之石创作)框选所画的剪力墙，程序自动生成剪力墙外框。 　　
1.4删除门窗，让建筑的墙线自动闭合。然后利用节点编辑拉伸等将建筑的墙体按主次梁的平面布置完善。将建筑画的平面墙体独立显示，再利用天正建筑的分解对像命令，将建筑所画的平面墙体分解成一根根线段。 　　
1.5将修改后建筑的墙体，改到工SSD的BEAM层中来。将你画的结构剪力墙都改成到工SSD的COLU层中来。另存旧版为工3。 　　
1.6用探索者打开该图，利用探索者中的命令：交线处理，将梁伸人柱内的交线剪切掉。此步骤能节约大量的时间。 　　
1.7利用pkpm中的autocad平面图向建筑模型转化，将cad图形转化为pkpm模型。去除相应多余的节点。这样一层的模型就建成了。 　　
与传统模式相比，这种模式不必对照着建筑图，一点一点的建模，理论上也不会有误差，前提是建筑图一定要精准。而且还节约了大量的时间。 　　 　　

2.satwe软件中各种参数的合理选取 　　 　　

2.1水平力与整体坐标夹角的选取 　　
该参数为地震力、风荷载等荷载作用方向与整体坐标的夹角。设计人员经常将此角度和斜交抗侧力角度混淆。应该说明的时，当地震角度超过15度时，应该在附加地震选项中附加角度和地震，而不应该修改整体坐标。 　　 　　
2.2偶然偏心是否考虑 　　
偶然偏心是指，由偶然因素引起的结构质量变化，会导致结构固有震动特性变化。计算单向地震时，应该考虑偶然偏心的影响。对于高层结构，即便是均匀对称的结构，也应该考虑偶然偏心的影响，对于多层建筑，则可以不考虑。 　　 　　
2.3计算振型个数的确定 　　
规范规定，振型个数应该取振型参与质量达到总质量的90％所需要的振型数。尤其应当注意的是，当设缝双塔，单塔计算，有效质量系数在振型数不多的情况下，很容易满足。但是当双塔模型计算的时候，经常就不够了。在这种情况下，如果保守计算，可以增加振型，但是带来相应的问题就是，振型增加，往往会导致部分构件超筋，超限。 　　 　　
2.4中梁刚度放大系数 　　
规范规定，在结构内力与位移计算中，现浇楼面和装配整体式楼面中梁刚度可考虑翼缘的作用予以放大。楼面梁刚度，增大系数可根据翼缘情况，取1.3～2.0。 　　
在此，建议刚度放大系数取2.0，虽然根据规范条文，可以不取最大值，但是，软件在计算过程中，并不能完整的考虑规范的算法。当为了满足强柱弱梁的要求，软件采用的是计算出梁刚度并配筋后，按照梁的刚度，和规范的公式，放大柱子的刚度，并配筋。如果梁刚度放大系数取到2.0，对于结构设计来说，对柱子的安全储备也相应增加了。 　　 　　2.5地震作用调整 　　
顶塔楼地震作用放大起始层号及系数：按顶塔楼的起始层自然层号填人。系数一般取3。 　　
2.5.1根据《抗规》第5.2.4条，当采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，……：采用振型分解法时，突出屋面部分可作为一个质点。 　　
2.5.2根据李国胜先生编著的《多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例》第2.16条： 　　
(1)在高层建筑顶部，当有突出屋面的楼电梯间、水箱间等高度较小的小塔楼时，如果采用振型分解反应谱法，并取3个振型时，小塔楼的水平地震作用宜乘以放大系数1.5：当采用9～15个振型时，求得的地震作用不再放大。 　　
(2)广播、通讯、电力调度等建筑物，由于天线高度以及其他功能要求，常常在主体建筑物的顶部再建一个细高的塔楼，塔高常超过主体建筑高度的1／4以上，甚至超过建筑物的高度，塔的层数较多，刚度较小。塔楼的高振型影响很大，其地震作用比按底部剪力法的计算结果大很多，远远不止3倍，有的甚至大8～10倍。因此，一般情况下塔与建筑物应采用振型分解反应谱法(≥15个振型)或时程分析法进行分析，求出其水平地震作用。 　　 　　
2.6剪切刚度的理解与应用 　　
2.6.1规范要求 　　
《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。 　　
《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2，其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。 　　
2.6.2SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法 　　
2.6.3应用范围 　　
可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。 　　
剪弯刚度的理解与应用 　　
(1)规范要求：《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式(E.0.2)计算。γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3，计算公式见《高规》151页。《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。 　　
(2)SA工WE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算。 　　
(3)应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。 　　 　　
2.7地下室信息的输入 　　
地下室的输入，主要是看结构体系选择哪一层作为嵌固层。当选择基础顶作为嵌固的时候，就应该填无地下室。当选择正负零作为嵌固层时，就可以按照实际的地下室层数输入。 　　 　　

3.结论 　　 　　

综上所述，pkpm是个应用性很强的软件，有很多问题还需要大家去探讨解决，结构设计也是个系统、全面的工作，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行，始于足下。