簡(jiǎn)介： 1、PKPM的發(fā)展方向 2、空間計(jì)算程序部分
關(guān)鍵字：PKPM 結(jié)構(gòu)軟件

一、PKPM的發(fā)展方向
　　PKPM程序的發(fā)展方向主要有兩個(gè)方面：
　　●一個(gè)方面就是計(jì)算，它的方向就是集成化、通用化。集成化大家都能感覺(jué)到，PKPM程序都是以PM程序所建數(shù)據(jù)為條件，以空間計(jì)算為核心，基礎(chǔ)、后期的CAD出圖都能采用前面的數(shù)據(jù)。所有這些都構(gòu)成了程序集成化的雛形。程序的通用化主要表現(xiàn)在計(jì)算上，PKPM程序的計(jì)算程序由以前的平面計(jì)算（PK）---->三維空間桿件（TAT）---->空間有限元（SATWE）---->整體通用有限元程序（PMSAP）。能計(jì)算的結(jié)構(gòu)類型有磚混、底框、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等�，F(xiàn)在又在開(kāi)發(fā)特種結(jié)構(gòu)的計(jì)算程序：如高壓塔架、巨型油罐等。在PM程序中就可以建立起這些結(jié)構(gòu)的空間模型。當(dāng)然現(xiàn)在的PKPM系列程序還不能計(jì)算。
　　●PKPM程序發(fā)展的第二個(gè)方向就是開(kāi)放計(jì)算參數(shù)的開(kāi)關(guān)。有很多參數(shù)以前都是放在程序的“黑匣子”里的，設(shè)計(jì)人員不能干預(yù)。程序放開(kāi)這些參數(shù)有兩個(gè)原因，首先就是要讓設(shè)計(jì)人員真正的掌握工程的設(shè)計(jì)過(guò)程，能夠盡可能的控制設(shè)計(jì)過(guò)程。其次就是要把一些關(guān)鍵的責(zé)任交由設(shè)計(jì)人員來(lái)負(fù)，程序只能起到設(shè)計(jì)工具的作用，不能代替設(shè)計(jì)。所以就需要我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員充分的理解程序的適用范圍、條件和校對(duì)結(jié)果的合理性、可靠性。如《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的5.1.16條要求“對(duì)結(jié)構(gòu)分析軟件的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行分析結(jié)果判斷，確認(rèn)其合理、有效后方可作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)”。
二、空間計(jì)算程序部分
1、PKPM幾個(gè)空間程序的不同（這是我們這次學(xué)習(xí)班一個(gè)學(xué)員提的問(wèn)題）
　　現(xiàn)在，PKPM程序擁有的空間計(jì)算程序有三個(gè)，即TAT、SATWE、PMSAP
　　1）、TAT--它是一個(gè)空間桿件程序，對(duì)柱、墻、梁都是采用桿件模型來(lái)模擬的，特殊的就是剪力墻是采用薄壁柱原理來(lái)計(jì)算的，在它的單元?jiǎng)偠染仃囍卸嗔艘粋�(gè)翹曲的自由度θ'，相應(yīng)的力矩多了雙力矩。因此，在用TAT程序計(jì)算框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等含鋼筋混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)都要對(duì)剪力墻的洞口、節(jié)點(diǎn)做合理的簡(jiǎn)化，有點(diǎn)讓實(shí)際工程來(lái)適應(yīng)我們的計(jì)算程序的味道。作這種簡(jiǎn)化都是因?yàn)榉治鍪侄蔚木窒匏�制（資料書的P129）。當(dāng)然，在作結(jié)構(gòu)方案時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)作這樣的調(diào)整對(duì)建筑結(jié)構(gòu)方案的簡(jiǎn)潔、合理有很大的好處。它的樓蓋是作為平面內(nèi)無(wú)限剛、平面外剛度不考慮的假設(shè)。在新版的TAT程序中，允許增設(shè)彈性節(jié)點(diǎn)，這種彈性節(jié)點(diǎn)允許在樓層平面內(nèi)有相對(duì)位移，且能承擔(dān)相應(yīng)的水平力。增加了這種彈性節(jié)點(diǎn)來(lái)加大TAT程序的適用范圍，使得TAT程序可以計(jì)算空曠、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)。
　　2）、SATWE--空間組合結(jié)構(gòu)有限元程序，與TAT的區(qū)別在于墻和樓板的模型不同。SATWE對(duì)剪力墻采用的是在殼元的基礎(chǔ)上凝聚而成的墻元模型。采用墻元模型，在我們的工程建摸中，就不需要象TAT程序那樣做那么多的簡(jiǎn)化，只需要按實(shí)際情況輸入即可。對(duì)于樓蓋，SATWE程序采用多種模式來(lái)模擬。有剛性樓板和彈性樓板兩種。SATWE程序主要是在這兩個(gè)方面與TAT程序不同。
　　3）、PMSAP---是一個(gè)結(jié)構(gòu)分析通用程序。當(dāng)然，它是偏向于建筑的，但它是一個(gè)發(fā)展方向�，F(xiàn)在的比較著名的通用計(jì)算程序有：SAP84、SAP91、SAP2000、ANSYS、ETABS等程序，這些程序各有特長(zhǎng)。
2、程序的參數(shù)及選擇開(kāi)關(guān)
　　1）、PMCAD中的參數(shù)
　�。�1）總信息：
　　●結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)主材：主要是不同的結(jié)構(gòu)體系有不同的調(diào)整參數(shù)。
　　●地下室層數(shù)：必須準(zhǔn)確填寫，主要有幾個(gè)原因，風(fēng)荷載、地震作用效應(yīng)的計(jì)算必須要用到這個(gè)參數(shù)，有了這個(gè)參數(shù)，地下室以下的風(fēng)荷載、水平地震效應(yīng)就沒(méi)有往下傳，但豎向作用效應(yīng)還是往下傳遞。地下室側(cè)墻的計(jì)算也要用到。底部加強(qiáng)區(qū)也要用到這個(gè)參數(shù)。
　　●與基礎(chǔ)相連接的下部樓層數(shù)：要說(shuō)明的是除了PM荷載和最下層的荷載能傳遞到基礎(chǔ)外，其他嵌固層的基腳內(nèi)力現(xiàn)在的程序都不能傳遞到基礎(chǔ)。
　�。�2）、材料信息：其他與老的程序一樣填法，就是鋼筋采用了新規(guī)范的新符號(hào)。
　�。�3）地震信息
　　●設(shè)計(jì)地震分組：就是老的抗震規(guī)范的近震、遠(yuǎn)震。按抗震規(guī)范的附錄A選擇即可。內(nèi)江的三縣兩區(qū)都是第一組，6度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g。
　　●場(chǎng)地類別：程序是“場(chǎng)地土類型”，按《地基基礎(chǔ)規(guī)范》的3.0.3條的4款，應(yīng)該是“場(chǎng)地類別”�！督ㄖ�抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的3.3.2、3.3.3條也是提的“建筑場(chǎng)地”，而不是“場(chǎng)地土”。一般的地質(zhì)勘察報(bào)告要提出此參數(shù)的。
　　●計(jì)算震型個(gè)數(shù)：這個(gè)參數(shù)需要根據(jù)工程的實(shí)際情況來(lái)選擇。對(duì)于一般工程，不少于9個(gè)。但如果是2層的結(jié)構(gòu)，最多也就是6個(gè)，因?yàn)槊繉又挥腥齻�(gè)自由度，兩層就是6個(gè)。對(duì)復(fù)雜、多塔、平面不規(guī)則的就要多選，一般要求“有效質(zhì)量系數(shù)”大于90%就可以了，證明我們的震型數(shù)取夠了。
　　這個(gè)“有效質(zhì)量系數(shù)”最先是美國(guó)的WILSON教授提出來(lái)的，并且將它用于著名的ETABS程序。
　　《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的5.1.13-2條要求B級(jí)高度的建筑和復(fù)雜的高層建筑“抗震計(jì)算時(shí)，宜考慮平扭藕連計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于15，對(duì)多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)少于塔數(shù)的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不少于總質(zhì)量的90%”
　　● 周期折減系數(shù)：這個(gè)參數(shù)是根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的3.3.16條（強(qiáng)條）要求，按3.3.17條進(jìn)行折減的。
　　框架：0.6~0.7
　　框剪：0.7~0.8
　　剪力墻：0.9~1.0
　�。�4）風(fēng)荷載：
　　修正后基本風(fēng)壓：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的7.1.2條，對(duì)與高層、高聳以及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的其他結(jié)構(gòu)，基本風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)提高，并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范具體規(guī)定。按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的3.2.2條，對(duì)與特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，其基本風(fēng)壓應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用。按規(guī)范的解釋，房屋高度大于60m的都是對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑。
　　2）、TAT的參數(shù)及開(kāi)關(guān)
　�。�1）、用TAT程序計(jì)算建模應(yīng)注意的幾點(diǎn)：
　　●剪力墻必須要有洞口，不能形成封閉“口”字形。這樣在構(gòu)件截面上的剪力流才有進(jìn)口和出口，否則，程序無(wú)法對(duì)構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。這是TAT程序?qū)Ρ”谥鶖?shù)學(xué)模型模擬的要求。
　　●剪力墻內(nèi)的洞口要求要上下對(duì)齊，且要有規(guī)律性。如果不這樣，那么內(nèi)力的傳遞將通過(guò)節(jié)點(diǎn)間剛域來(lái)傳遞，這與實(shí)際有時(shí)很大差別，引起很大的計(jì)算誤差。且洞口布置不規(guī)律，計(jì)算結(jié)果具有很大的突變性。
　�。�2）、參數(shù)：在PM參數(shù)中說(shuō)過(guò)的就不在說(shuō)了。
　　●柱的計(jì)算長(zhǎng)度：程序中增加了一個(gè)選項(xiàng)“柱長(zhǎng)度系數(shù)按混凝土土規(guī)范的7.3.11-3計(jì)算。以前老程序是按表7.3.11-1和表7.3.11-2采用的。7.3.11-3條是新規(guī)范新增的�！爱�(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值的75%以上時(shí)，框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 lo 可按公式7.3.11-1和公式7.3.11-2計(jì)算結(jié)果的較小者取值。
　　這是因?yàn)榻�年�?lái)對(duì)框架結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)的研究表明，豎向荷載在有側(cè)移的框架中引起的P-△效應(yīng)只增大有水平荷載在柱端截面中引起的彎矩 Mh，而原則上不增大由豎向荷載引起的彎矩 Mv。因此，框架柱柱端考慮二階效應(yīng)后的總彎矩應(yīng)是：
　　M=Mh+ηs*Mv（1-1）
　　式中ηs為反映二階效應(yīng)增大Mh幅度的彎矩增大系數(shù)。但在傳統(tǒng)的η——lo法中，是用η同時(shí)增大Mv和Mh的，即：
　　M=η（Mh+Mv）（1-2）
　　因此，如果要使所求的總彎矩相等，那么必然有：
　　ηs>η
　　與ηs相應(yīng)的lo也就必然比與η相應(yīng)的lo取得大一點(diǎn)。
　　對(duì)于一般工程中的多層框架結(jié)構(gòu)，（在 Mv/Mh為常見(jiàn)比例，即>1/3，框架節(jié)點(diǎn)的柱梁線剛度的比例也為常見(jiàn)值時(shí)）按規(guī)范表7.3.11-2的lo計(jì)算出的η再按1-2公式計(jì)算出的彎矩和按規(guī)范7.2.11-3條計(jì)算出的lo在按公式1-1算出的彎矩，兩者差異不大。所以在一般多層框架，沒(méi)有特殊的水平荷載和特殊的框架節(jié)點(diǎn)情況下，采用7.2.11-2和7.2.11-3計(jì)算的lo對(duì)計(jì)算結(jié)果沒(méi)有大的影響。
　　但是，對(duì)于Mv/Mh<1/3或梁注線剛度相差較大的情況下，采用7.2.11-2條計(jì)算的lo對(duì)計(jì)算結(jié)果就很大的影響了，而且是偏于不安全的，所以在這種情況下就要求采用7.2.11-3計(jì)算。建議都采用7.2.11-3計(jì)算。
本來(lái)規(guī)范采用η——lo法就是不盡和理的，因此規(guī)范就在7.3.12條要求采用剛度折減法，這種方法也是國(guó)外通行的考慮二階效應(yīng)的計(jì)算方法，且也是準(zhǔn)確的較為合理的計(jì)算方法，但遺憾的是這種方法在PKPM程序中還沒(méi)有得到實(shí)現(xiàn)。
　　●豎向力計(jì)算信息：程序有四個(gè)選擇
　　-----不計(jì)算豎向力：它的作用主要用于對(duì)水平荷載效應(yīng)的觀察和對(duì)比等。
　　-----一次性加載計(jì)算：主要用于多層結(jié)構(gòu)，而且多層結(jié)構(gòu)最好采用這種加載計(jì)算法。因?yàn)槭┕さ膶訉诱移綄?duì)多層結(jié)構(gòu)的豎向變位影響很小，所以不要采用模擬施工方法計(jì)算。
　　-----模擬施工方法1加載：就是按一般的模擬施工方法加載，對(duì)高層結(jié)構(gòu)，一般都采用這種方法計(jì)算。但是對(duì)于“框剪結(jié)構(gòu)”，采用這種方法計(jì)算在導(dǎo)給基礎(chǔ)的內(nèi)力中剪力墻下的內(nèi)力特別大，使得其下面的基礎(chǔ)難于設(shè)計(jì)。于是就有了下一種豎向荷載加載法。
　　------模擬施工方法2加載：這是在“模擬施工方法1”的基礎(chǔ)上將豎向構(gòu)件（柱、墻）的剛度增大10倍的情況下再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算，也就是再按模擬施工方法1加載的情況下進(jìn)行計(jì)算。采用這種方法計(jì)算出的傳給基礎(chǔ)的力比較均勻合理，可以避免墻的軸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于柱的軸力的不和理情況。由于豎向構(gòu)件的剛度放大，使得水平梁的兩端的豎向位移差減少，從而其剪力減少，這樣就削弱了樓面荷載因剛度不均而導(dǎo)致的內(nèi)力重分配，所以這種方法更接近手工計(jì)算。
　　但是我認(rèn)為這種方法人為的擴(kuò)大了豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件的線剛度比，所以它的計(jì)算方式值得探討。
　　所以，專家建議：在進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用“模擬施工方法1”；在基礎(chǔ)計(jì)算是，用“模擬施工方法2”的計(jì)算結(jié)果。這樣得出的基礎(chǔ)結(jié)果比較合理。
　　●是否考慮P-△效應(yīng)：選擇否，就按規(guī)范的7.3.11條計(jì)算柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，如果選擇“是”，則柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為1，再按程序的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算P-△效應(yīng)。
　　●是否考慮梁柱重疊的影響：
　　---不考慮：對(duì)于普通的多層框架，一般都采用這種選擇。
　　---考慮梁端彎矩折減：
　　M邊=M中-Min（0.38*M中，B*V中/3）
　　---考慮梁兩端剛域的影響：
　　扣除梁兩端剛域后的梁計(jì)算長(zhǎng)度為：
　　Lo=L-（Dbi+Dbj）
　　但計(jì)算荷載還是按節(jié)點(diǎn)間梁長(zhǎng)來(lái)計(jì)算的。
　　●水平力與整體坐標(biāo)的夾角：
　　---主要用于有斜向抗水平力結(jié)構(gòu)榀時(shí)填寫，在0~90之間。改寫后，風(fēng)荷載要變化，主要是受風(fēng)面積變化、風(fēng)荷載作用的坐標(biāo)變化；抗側(cè)力結(jié)構(gòu)榀的剛度變化引起地震力的變化，所以要重新進(jìn)行數(shù)檢。
　　●回填土對(duì)地下室的相對(duì)剛度：
　　---根據(jù)程序編制專家的解釋，填3大概為70%~80%的嵌固，填5就是完全嵌固，填在樓層數(shù)前加“-”，表示在所填樓層　　完全嵌固。到底怎樣的土填3或填5，完全取決于工程師的經(jīng)驗(yàn)。
　　●是否考慮扭轉(zhuǎn)藕連：《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的3.3.2-2條，“質(zhì)量與剛度分布明顯不對(duì)稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應(yīng)計(jì)算單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；”《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的　　5.1.1-3條，也與高規(guī)有相同的規(guī)定。
　　●地震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)地震分組、結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)：按結(jié)構(gòu)的實(shí)際填入即可。
　　●豎向地震作用系數(shù)：程序取的是規(guī)范的計(jì)算值。