淺談PKPM計算參數(shù)取值對計算結果的影響
摘要：介紹結構計算軟件PKPM常見計算參數(shù)如何取值，并簡要分析不同的取值對計算結果有何影響。
關鍵詞：PKPM計算參數(shù)取值；PKPM計算結果
1. 引言
程序PKPM作為主流的結構設計軟件，它功能強大，設計參數(shù)較多，計算輸出內(nèi)容豐富，被越來越多的建筑設計公司作為結構設計的主要軟件。近年隨著建筑市場迅速發(fā)展，建筑設計公司越來越多，從事建筑結構設計人員數(shù)量成倍增長，結構專業(yè)畢業(yè)生從實習到獨立設計工程的培養(yǎng)周期逐漸縮短。一方面，不少設計人員缺乏責任心，設計概念不清，嚴重依賴電腦，不用大腦，搞不清楚程序參數(shù)的取值，經(jīng)常計算錯誤，另一方面，不少設計人員成本意識薄弱，忽視對工程造價的控制，一味放大安全系數(shù)，導致設計偏保守。產(chǎn)生了很多圖紙質(zhì)量差、經(jīng)濟性差的設計成果，影響了設計公司的形象。本人梳理容易被設計人員忽略的計算參數(shù)，并分析參數(shù)取值變化對工程設計結果的影響，供設計人員參考。
2. PKPM常見參數(shù)的取值，以及不同取值對計算結果的影響。
結構設計采用PKPM系列軟件進行建模計算時，軟件提供很多的參數(shù)選項供設計人員根據(jù)工程實際情況手工錄入，由于設計人員的水平參差不齊，或因時間限制，來不及推敲各種參數(shù)的取值范圍及不同取值對計算結果的影響，直接采用軟件默認的參數(shù)進行計算，導致計算模型與實際不符，或設計成果經(jīng)濟性不佳，現(xiàn)對設計中容易被忽略但對計算結果影響較大的參數(shù)進行簡要分析：
2.1 地面粗糙度：有A類、B類、C類、D類四個選項，系統(tǒng)默認為B類，往往很多設計人員容易漏掉這個參數(shù)，按系統(tǒng)默認進行設計；或者按偏于保守的理念，忽略這個參數(shù)。根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012第8.2.1條的條文解釋，以擬建房2km半圓影響范圍內(nèi)建筑物的平均高度h來劃分地面粗糙度，當h≥18m，為D類，9 m 2.2 恒活荷載計算信息：共有五個選項，分別是：a、不計算恒活荷載：該選項僅用于研究分析，不計算豎向力，實際工程設計不能選擇；b、一次性加載：即采用整體剛度模型，計算豎向力按一次性加載。高層框架剪力墻結構按一次加載時，由于墻與柱的豎向剛度相差較大，墻柱間的連梁協(xié)調(diào)兩者之間的位移差，使墻的軸力增大，柱的軸力減小，層層調(diào)整累加的結果，高層結構的頂部會出現(xiàn)柱梁沒有負彎矩的失真情況，該選項主要用于多層結構，鋼結構；c、模擬施工加載1：按實際施工中豎向荷載逐層加載，下層變形對上層沒有影響，但沒有逐層增加結構剛度，而是采用整體剛度分層加載進行計算，該選項適用于多高層結構，剛度計算結果有點失真；d、模擬施工加載2：在模擬施工加載1的方式基礎上，將筒體外圍框架構件剛度放大10倍再進行荷載分配，接近手工計算結果，僅用于框筒結構向基礎軟件傳遞荷載（不傳遞剛度）；e、模擬施工加載3：采用分層剛度分層加載模型，在每層加載時不用總體剛度，只用本層及以下剛度，更符合實際施工情況，推薦多高層設計時采用。
2.3 周期折減系數(shù)：程序默認是1.0，若設計人員不注意修改，會導致結構偏于不安全。根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3-2010第4.3.17條，框架結構可取0.6～0.7，框剪結構可取0.7～0.8，剪力墻結構可取0.8～1.0�？筛鶕�(jù)工程情況來確定折減系數(shù)。該系數(shù)是根據(jù)不同的結構型式來確定取值范圍，當采用下限值時，建筑的周期折減過多，地震力越大，對建筑的配筋影響也是增大，故根據(jù)實際情況，當項目填充墻較少時取上限值設計，減少地震力，會降低配筋。
2.4 雙向板的計算方法：程序提供彈性算法和塑性算法兩個選項，實際上根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定板塊是可以使用塑性理論來計算，但同時應滿足正常使用極限狀態(tài)的要求或采取有效措施。本人曾運用PKPM軟件對板配筋結果對比顯示，雙向板用塑性理論計算得到的配筋結果比用彈性理論計算得到的配筋結果少20～30%左右。對于大家普遍擔心使用塑性算法計算降低配筋后會對板塊的裂縫產(chǎn)生不利影響的問題，中國建筑科學研究院主編的《混凝土結構設計規(guī)范算例》一書對此進行了總結：“在民用建筑中，樓層的現(xiàn)澆樓板，大多數(shù)為雙向板。其計算方法，主要有彈性方法及塑性方法兩種。北京市建筑設計研究院習慣采用塑性方法計算，至今已有50年歷史，尚未發(fā)現(xiàn)有因按塑性方法設計而發(fā)生安全問題。至于近來常發(fā)現(xiàn)的樓板裂縫問題，原因眾多，建筑材料、施工方法等等，皆可能導致樓板開裂。
2.5 梁彎矩放大系數(shù)及配筋放大系數(shù)�。河捎赑KPM程序根據(jù)計算結果生成的梁配筋有誤差，圖面會有一些地方出現(xiàn)配筋截面比計算結果小的情況，不少設計人員為了盡快完成工作，往往調(diào)大了梁彎矩放大系數(shù)和配筋放大系數(shù)，有的甚至放大到1.20。實際上建筑樓面荷載和梁荷均已經(jīng)乘以大于1的分項系數(shù)，梁計算中即使不放大也已經(jīng)存在安全儲備，沒有必要再對彎矩放大系數(shù)及配筋放大系數(shù)進行放大應多花時間復核配筋，滿足計算結果即可；而調(diào)大配筋放大系數(shù)，會帶來一些問題設計人員容易忽略，一是配筋放大后，可能梁端配筋率原來小于2.0%的，反而超過2.0%，這樣就得根據(jù)規(guī)范要求增大箍筋的直徑，無形中浪費了鋼筋，也增加了箍筋的加工難度，二是配筋放大后，梁可能超配筋了，而設計人員未注意，影響到房子結構的安全性。
2.6 是否考慮梁柱節(jié)點剛域作用：根據(jù)對比計算結果顯示，考慮了梁柱節(jié)點剛域作用后，梁計算配筋面積比不考慮剛域作用的少1～2以上。那到底是否需要考慮考慮梁柱節(jié)點剛域作用呢？總的來說，考慮剛域符合結構實際受力狀態(tài)，不考慮剛域時梁端彎矩取柱中心位置值，顯然與實際情況不符，不考慮考慮梁柱節(jié)點剛域作用是偏于保守和安全的。不考慮剛域作用時，一般來說會導致梁端負彎矩加大，增加梁端配筋。有悖于強柱弱梁的抗震理念。但具體工程具體分析，不能是所有的工程都適用考慮剛域的作用，建議：a、當柱、梁的截面都很大，計算內(nèi)力和配筋也很大時，可考慮節(jié)點剛域作用。b、當梁線剛度較小，柱線剛度較大時，可考慮節(jié)點剛域作用。c、當梁跨度較大，線剛度較小，柱線剛度也較小時，不宜考慮節(jié)點剛域作用。d、當梁線剛度較大，柱線剛度較小時，節(jié)點彎矩和箍筋都較小時不應考慮節(jié)點剛域作用。
3. 結語
常用的結構設計軟件PKPM，提供設計人員輸入設計參數(shù)很豐富，每一個可供調(diào)整的參數(shù)必會帶來計算結果的變化，設計人員應根據(jù)結構理論知識結合工程實際情況和經(jīng)驗，合理的調(diào)整各項參數(shù)，以其實現(xiàn)模型與工程實際情況相符，設計成果安全、經(jīng)濟合理。
參考文獻
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