PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

林億

摘 要：本文針對(duì)PKPM軟件的發(fā)展情況以及所具有的特點(diǎn)，對(duì)當(dāng)前PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行一定的分析，并提出了一些PKPM軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，希望能夠有效加強(qiáng)設(shè)計(jì)師對(duì)于軟件的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；PKPM軟件；建筑結(jié)構(gòu)

隨著我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的越來(lái)越快，對(duì)于設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)效率以及質(zhì)量都有了新的要求，所以，為了能夠更好的滿足行業(yè)發(fā)展的需要，我國(guó)的建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所在CAD的系統(tǒng)之上，進(jìn)一步的研制出了更加高效的PKPM設(shè)計(jì)軟件，而該軟件，一經(jīng)問(wèn)世就受到了業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注和歡迎，目前，已經(jīng)成為我國(guó)設(shè)計(jì)業(yè)市場(chǎng)占有率最高的一款軟件，幾乎占據(jù)了90%以上的市場(chǎng)，意義深遠(yuǎn)。

1 PKPM軟件的發(fā)展情況與在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所具有的特點(diǎn)

1.1 PKPM軟件的發(fā)展情況

在最開(kāi)始的時(shí)候，PKPM軟件只有兩個(gè)功能模塊，一個(gè)是PK排架框架設(shè)計(jì)，一個(gè)是PMCAD平面輔助設(shè)計(jì)，結(jié)合在一起統(tǒng)稱為PKPM軟件，而隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展以及建筑行業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)軟件需求的提高，PKPM軟件也進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，跟CAD設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)軟件本身所具有的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、設(shè)計(jì)的功能，還擴(kuò)增了建筑概預(yù)算功能、施工管理功能以及施工企業(yè)信息化的功能，成為了一種全方位一統(tǒng)化的高技術(shù)設(shè)計(jì)軟件，因而受到了設(shè)計(jì)行業(yè)的廣泛歡迎。

1.2 PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所具有的特點(diǎn)

PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所具有的最大的特點(diǎn)就是操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)比較人性化以及具有一定的智能化的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不需要擔(dān)心計(jì)算的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并按要求計(jì)算出結(jié)果，省去了設(shè)計(jì)師自己計(jì)算的過(guò)程，而且，如果設(shè)計(jì)的過(guò)程中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)遺漏或者是參數(shù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)會(huì)智能提示并作相應(yīng)的信息記錄，方便設(shè)計(jì)師以后的檢查和修改。

2 PKPM軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題

2.1 PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)樓梯間建模輸入時(shí)解決方法

由于地震時(shí)樓梯板在水平力作用下具有“斜撐”的受力狀態(tài)，在水平地震作用下，將產(chǎn)生較大軸向拉壓力；樓梯板由原先我們只考慮豎向力時(shí)的受彎構(gòu)件，轉(zhuǎn)變?yōu)椤皦簭?、拉彎”?gòu)件，受力狀態(tài)復(fù)雜化。樓梯間處的水平抗側(cè)剛度較大，結(jié)構(gòu)整體的水平抗側(cè)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(tái)下的樓梯梁和樓梯柱，其受力非常不利。此外，從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，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(duì)稱，從而造成原先對(duì)稱的結(jié)構(gòu)考慮了樓梯的作用后，在水平地震作用下的內(nèi)力分布不對(duì)稱。

《抗規(guī)》6.1.15條規(guī)定和《高規(guī)》6.1.4條規(guī)定，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)樓梯構(gòu)件與主體整澆時(shí)，應(yīng)計(jì)入樓梯構(gòu)件對(duì)地震作用及其效應(yīng)的影響，應(yīng)進(jìn)行樓梯構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算?！犊挂?guī)》6.1.15條文說(shuō)明，當(dāng)采取措施時(shí)，如梯板滑動(dòng)支承于平臺(tái)板上，樓梯構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)剛度等的影響較小時(shí)，是否參與整體計(jì)算差別不大。對(duì)于樓梯間設(shè)置剛度足夠大的抗震墻的結(jié)構(gòu)，樓梯構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較小，也可不參與整體抗震設(shè)計(jì)。

2.2 結(jié)構(gòu)振型數(shù)的確定

采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析時(shí)應(yīng)確定合理的振型數(shù)。要確保不喪失高振型的影響，程序要輸入較多的計(jì)算振型數(shù)；但是輸入的振型數(shù)過(guò)多超過(guò)了結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)，就會(huì)引起計(jì)算結(jié)果的不可靠?！犊挂?guī)》5.2.2不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)聯(lián)合計(jì)算的結(jié)構(gòu)，水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，可取前2～3個(gè)振型，當(dāng)基本自振周期大于1.5S或房屋高寬比大于5時(shí)，振興個(gè)數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加?！陡咭?guī)》5.1.13-2抗震計(jì)算應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)聯(lián)合，振興數(shù)不應(yīng)小于15，對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)，不應(yīng)小于塔數(shù)的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。上述規(guī)范給出的是計(jì)算振型數(shù)的下限。

選取足夠的振型數(shù)，對(duì)于一個(gè)大型結(jié)構(gòu)計(jì)算所有的振型數(shù)，所花費(fèi)的計(jì)算機(jī)資源相當(dāng)大，故沒(méi)有必要就算所有的振型數(shù)，因?yàn)樽詈蟮哪切└哒裥蛯?duì)結(jié)構(gòu)的地震作用貢獻(xiàn)很小，所以足夠就可以了。規(guī)范規(guī)定足夠的振型數(shù)要保證有效質(zhì)量系數(shù)超過(guò)90%，否則振型數(shù)不夠，振型數(shù)不夠也是造成剪重比不滿足要求的一個(gè)原因。

2.3 PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中偶然偏心、雙向地震的選用

偶然偏心的含義指的是：有偶然因素引起的結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布的變化，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)特性的變化，因而結(jié)構(gòu)在相同地震作用下的反應(yīng)也將發(fā)生變化。考慮偶然偏心，也就是考慮由偶然偏心引起的可能最不利的地震作用。根據(jù)《高規(guī)》3.3.3條規(guī)定“計(jì)算單向地震作用時(shí)應(yīng)考慮偶然偏心的影響”，故單向地震力計(jì)算時(shí)選[是]，雙向地震力計(jì)算時(shí)選[否]，多層規(guī)則結(jié)構(gòu)可不考慮?？紤]偶然偏心計(jì)算時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的荷載（總重、風(fēng)荷載）、周期、豎向位移、風(fēng)荷載作用下的位移及結(jié)構(gòu)的剪重比沒(méi)有影響；而對(duì)結(jié)構(gòu)的地震力和地震下的位移（最大位移、層間位移、位移角等）有較大區(qū)別。

根據(jù)《抗規(guī)》5.1.1條規(guī)定：“質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響”。一般情況下，均可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用，此時(shí)可不考慮上一條的[偶然偏心]用戶可根據(jù)實(shí)際工程情況選擇是否需要考慮。實(shí)際，對(duì)于多層結(jié)構(gòu)而言，如果比較規(guī)則，那么可通過(guò)《抗規(guī)》第5.2.5條（剪重比的要求）來(lái)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和偶然偏心；對(duì)于高層而言，如果結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，則應(yīng)選用“考慮偶然偏心”項(xiàng)，而不必再選“考慮雙向地震作用”。對(duì)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)，不論多層還是高層均應(yīng)選用“考慮雙向地震作用”。

3 在使用PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該注意到的問(wèn)題

由于利用PKPM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，幾乎所有的計(jì)算都是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成的，這樣就會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的分析結(jié)果造成一種依賴性，而綜上所言，計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)存在一些超出規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)，這樣，過(guò)于依賴計(jì)算機(jī)的分析結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致在抗震概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)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(jié)構(gòu)模型的時(shí)候一定要注意，模型構(gòu)件中的所有的數(shù)據(jù)和信息都要在建立交互式模型的操作中輸入，同時(shí)所有的數(shù)據(jù)和信息既要符合規(guī)范的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，也要正確的結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)的模型，以確保交互式結(jié)構(gòu)模型的有效建立。在輸入的過(guò)程中應(yīng)該注意，在節(jié)點(diǎn)過(guò)密的時(shí)候，著重考慮墻體以及梁柱布置的連續(xù)性，不能出現(xiàn)偏差[2]。

除此之外，設(shè)計(jì)師還需要對(duì)超筋的情況情形仔細(xì)的分析和詳細(xì)的判定，因?yàn)镻KPM軟件是以最大配筋率來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，有時(shí)候，就算是未顯示超筋信息，但并不能說(shuō)明柱截面的選擇就是正確的。

4 結(jié)束語(yǔ)

雖然PKPM軟件自問(wèn)世以來(lái)就收到了廣泛的關(guān)注，而且隨著科技的發(fā)展一直在不停的更新和進(jìn)步，智能化也越來(lái)越高，但軟件畢竟取代不了人工，也一定會(huì)存在一些問(wèn)題和弊端，所以，身為設(shè)計(jì)師，一定要不停的提升自身的能力，然后才能夠結(jié)合軟件更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙麗清.PKPM系列軟件的應(yīng)用與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2011（9）.