浅析建筑结构设计使用PKPM软件应注意的问题
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摘要：PKPM软件是我国建筑结构设计人员主要采用的设计软件，在实际设计中，有部分设计人员没有对如参数设置等问题产生足够的重视。本文对应用PKPM软件时容易产生的几个问题进行了阐述。
关键词：PKPM 结构设计 参数设置 问题解决
Abstract: the software is our country building structure PKPM design personnel mainly USES the design software, in actual design, a part of the design personnel as parameters setting no problems enough attention. In this paper, the application of the software was easy to produce PKPM several problems is discussed in this paper.
Keywords: PKPM structure design parameters set problem solving
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
PKPM软件是我国建筑结构设计人员主要采用的设计软件，其建模方法的快捷、方便，计算能力的强大，使得设计人员在短时间内能够完成较为复杂的结构设计任务。
1水平荷载的合理确定
建筑结构设计中，主要需要考虑的水平荷载包括风荷载和地震荷载。水平作用产生的内力与位移随着建筑物增加高度而迅速增加，因此，结构设计中，水平作用是重要的控制性因素，这种重要性在高层的建筑结构设计中尤为明显。在使用pkpm进行设计时，能否将水平荷载合理的表现出来，关系到设计结果的可靠性。
1.1风荷载的确定
PKPM程序对于风荷载标准值采用的风压标准值的计算如下式（1）：
(1)
参照这个程序用公式，进行PKPM中各个参数设定时要注意的因素如下：
（1）（基本风压）：基本风压在PKPM中是要求将修正后的值手动输入，根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条例规定，建筑结构设计中，将重现期为50年一遇的风压作为基本风压，各高耸、高层结构或是其它对风荷载敏感的结构，都要适当提高基本风压，具体规定要参照相关结构设计规范。对于对风荷载特别敏感的或是特别重要的建筑（按规范，房屋层数超过60米为对风荷载较为敏感），基本将一百年一遇的风压值作为基本风压。
（2）其余三项系数除了地面粗糙度类别需要进行手动输入外，其余均是由程序根据模型的建立自动运算生成。地面粗糙度分为A、B、C、D四类，其中，需要注意的是，C类是指有密集建筑的城市市区；D类指的是有较高房屋建筑群的城市市区，应加以区别。
（3）结构基本周期。结构基本周期基本是采用结构力学的专业方法进行计算，这里不再赘述。若是结构比较规则，也可以采用以下的近似方法进行计算：
框剪结构、框筒结构:T=(0.06-0.08)M
框架结构：T=(0.08-1.00)M
剪力墙结构、筒中筒结构:=(0.05-0.06)M
式中，M表示结构的层数。
1.2地震荷载的确定
（1）无论结构的质量和刚度是对称分布或是明显不对称分布，耦联这个选项均建议采用。
（2）结构若是有着明显的质量和刚度上的不对称，应将之规划为双向水平地震作用下，产生的扭转影响。通过计算，可知规则的框架结构，在考虑双向水平地震作用是，仅仅角柱配筋增加了一成左右，其它柱没有大的变化；若是结构不规则的框架，中、角、边柱的配筋均在考虑了双向水平地震作用后有了明显的增大；通过对双向地震作用、柱按单向偏压计算以及双向地震作用、柱按双向偏压计算进行比较，可以得出，明显后者的配筋较前者增大了很多，因此在设计时，对于同时勾选柱双向配筋和双向地震作用要谨慎考虑。
（3）在计算单向地震力时，不能遗漏偶然偏心的影响。从施工的角度来考虑，应选择5%的偶然偏心。大量的计算表明，计算时若是考虑了偶然偏心，结构的内力就会增大5%至10%，位移也有明显的增大，平均数据位18.74%。在考虑双向地震作用的时候，不用考虑偶然偏心。
由上可知，一般情况下，选用如下的参数设置，效果较好：对于多层（层数小于8米，高度小于30米），考虑非扭转耦联与扭转耦联都可以；对于一般高层，可以采用耦联加上偶然偏心；若是结构为不规则高层或是位移比接近限值时，考虑采用双向地震作用。
（4）振型个数计算。地震作用的计算中，选取振型个数应要遵循《建筑抗震设计规范(GBJ50011-2010)》中条例5.5.2：“当仅计算水平地震作用或者用规范方法计算竖向地震作用时，振型数应至少取3”。因此这一项可以填入的为大于等于3的倍数。采用侧刚计算地震作用时，若是不考虑耦联振动，振型个数不得大于结构的层数；若是考虑耦联振动，一般计算振型个数都大于等于9，同时小于等于层数的三倍值。当采用总钢进行地震作用时，振型的选择没有上限，一般取值都大于12。振型数与结构的层数和结构的形式有关，当结构有较多的层数或是有较大的结构层刚度突变的话，也应将振型数多取些，比如一些转换层、顶部有小塔楼的结构形式。
2次梁的校核问题
对于较为复杂的梁系，进行梁系的输入后，要对之进行校核。按照以下方法可以简单高效的进行校核：从最后一级的次梁开始，到主梁以及各相关的梁，分别将模型提取出来，经过PKPM计算得到梁端的剪力，即V。这个剪力V就是上一级梁相应的位置处的一个集中荷载P，由于V是设计值而P是标准值，因此这两个值应符合V=（1.2~1.4）P的关系式。若是计算值与这个关系式相差较大，就说问题出现，需要在PKPM数据文件中进行修改。
如下图（1）所示，楼面的恒载标准值是4KN/，楼面的活载为2 KN/，L1，L2上的恒载标准值分别为120 KN/m，100 KN/m,各个房间如下图箭头方向将预应力空心板布置好，提取L1，L2的模型，如图（2），可以得到的数据如下：
图（1）平面图
图（2）荷载模型总图
恒载：P=115.8KN;V=158.5KN，得出V=1.37P；
活载：P=4.2KN;V=5.3KN，得出V=1.26P；
若是活载值较小，就可以不予以考虑，仅仅考虑恒载的作用。
3模型简化中的问题及其处理方法
在进行模型简化时，因为往往没有一个统一的标准，结构设计人员都会根据自己的意愿或是经验进行简化，是的最终设计的质量参差不齐，以下简单总结以下出现的问题并提出解决方法：
3.1计算图形与施工图纸不符。由于结构专业过早建模，往往会对建筑方案进行多次调整，若是没能及时与结构设计人员进行有效地沟通，就会造成各个专业之间的设计工作有脱节，而最终的施工图校审阶段没有及时发现，就会造成剪力墙开洞大小、剪力墙长度及厚度、门洞窗位置等等与施工图不符。在使用PKPM软件分析之后，某些构建配筋会因此失真，严重者甚至可能造成配筋不足的危险。加强各个专业的设计人员在各个环节的交流，可以解决这些不必要的错误。
3.2框架计算模型不合理。在实际设计中，往往会存在很多没有地下室的普通钢筋砼框架结构，如低层住宅、工业厂房等。这种结构在±0.000m旁没有基础梁，应该将基础梁作为一层进行输入，由于此层无楼板约束，就不满足PKPM程序中默认的平面刚度无限大这一计算假定。所以，在采用SATWE进行计算时，应要定义弹性节点，采用总纲分析。
3.3底层的层高取值不当。设计人员在对各个标准层进行组装时，底层的层高一般取为±0.000m到首层楼盖顶面的高度，这种方法并不妥当。设计规范中，规定底层柱计算层高应该为基础到首层楼盖顶面的高度。
4结语
PKPM作为一个结构设计辅助软件，能够很好的帮助设计人员进行设计工作，其前提是设计人员切实的掌握程序的编制原理，明了各种技术条件，明白程序什么能干，什么不能干。在选择设计参数时，要结合设计规范合理进行，结构布置要遵循多方案必选原则，根据电算的结果调整不合理的结构布置，但不能过分的依赖软件本身，应要结合丰富的力学概念和工程经验，来进行结构的设计。
参考文献：
[1]王，刘晚成，左宏亮.PKPM在结构设计中常见问题解析. TU311141
[3]蒋炳炎，部爱兰，石建军.应用PKPMCAD进行结构设计若干问题分析.1000-7024（2004）02-0259-03
[4] 张汝利.浅谈结构设计中的PKPM软件价值
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。