[摘要]對在工程設(shè)計過程中應(yīng)用CAD軟件所出現(xiàn)的問題,結(jié)合實踐，總結(jié)PKPM系列建筑結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)軟件的應(yīng)用經(jīng)驗,提出在應(yīng)用CAD軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中應(yīng)注意的問題。
[關(guān)鍵詞]PKPM 抗震設(shè)計 概念設(shè)計
隨著科技的發(fā)展，計算機硬件技術(shù)和建筑結(jié)構(gòu)分析理論也在不斷地發(fā)展和完善，計算機輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)在建筑工程設(shè)計領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用。
結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)用最多的就是平面框排架計算與繪圖軟件（PK），它既是獨立的計算和繪圖軟件，又可作為PKPM系列其它高層分析程序的接口軟件。結(jié)構(gòu)平面輔助設(shè)計軟件PMCAD、框排架計算及施工圖繪制軟件PK、高層空間分析軟件TAT和基礎(chǔ)設(shè)計軟件JCCAD 等可組成一個高效的結(jié)構(gòu)分析、計算及繪圖系統(tǒng)。本文結(jié)合工作實際，簡要介紹在使用這些結(jié)構(gòu)軟件的過程中容易出現(xiàn)的問題及設(shè)計時應(yīng)注意的事項。
一、使用PKPM軟件在設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題
有時實踐中盡管采用了CAD進行設(shè)計計算, 但由于對軟件技術(shù)條件認(rèn)識不清而導(dǎo)致錯誤的計算結(jié)果，以至于在結(jié)構(gòu)施工圖中出現(xiàn)了許多概念性的錯誤和計算錯誤,有些錯誤可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。
1、超越規(guī)范要求進行設(shè)計，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在安全隱患
(1) 磚混結(jié)構(gòu)層數(shù)和高度超規(guī)范問題。
在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱“規(guī)范”) 中,多層砌體房屋由高度和層數(shù)兩個指標(biāo)控制,一般認(rèn)為,超過了其中的一個控制指標(biāo)即是超規(guī)范設(shè)計。近年來,一些抗震設(shè)防地區(qū)所建磚混建筑物相繼出現(xiàn)八層帶半地下室磚混住宅。嚴(yán)格地講,按“規(guī)范”的規(guī)定,帶半地下室住宅房屋的高度和層數(shù)應(yīng)從地下室地面算起,也就是說,八層帶半地下室建筑的實際層數(shù)應(yīng)為九層。
(2)底層框架磚房超規(guī)范設(shè)計問題
底層框架磚房除存在上述高度和層數(shù)超規(guī)范問題以外,還存在底層框架本身的設(shè)計超規(guī)范問題。“抗規(guī)”所謂的底層框架是指底層為框架－抗震墻承重的結(jié)構(gòu),且宜采用鋼筋混凝土抗震墻,但抗震烈度為6 度和7 度地區(qū)可采用嵌砌于框架之間的磚墻。有些工程底層框架雖有抗震墻但截面面積明顯不足。一些工程竟采用底層純框架結(jié)構(gòu),而且在抗震區(qū)總層數(shù)達到八層，并有底一上七、底二上六、甚至底三上五的底層純框架形式出現(xiàn),并且在實際工程中底層有限的幾片磚墻還常常是按填充墻來考慮。這種結(jié)構(gòu)形式大都出現(xiàn)在臨街的住宅設(shè)計中，這種結(jié)構(gòu)形式的建筑在地震中的表現(xiàn)是非常脆弱的。一旦有地震發(fā)生,其后果將十分嚴(yán)重。
(3) 舊房改造設(shè)計中的超規(guī)范問題。某些過去舊設(shè)計建造的房屋，在建設(shè)當(dāng)時該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度低于現(xiàn)行的設(shè)防烈度,或由于建筑時的材料所限,其抗震能力較差,已屬于抗震加固對象,而某些設(shè)計單位未進行加固設(shè)計而進行了加層設(shè)計,有的加層設(shè)計還超過現(xiàn)行規(guī)范要求。在加層施工中原結(jié)構(gòu)有不同程度的破壞,加層設(shè)計對該建筑的抗震性能來說無疑是雪上加霜。
2、過分依賴計算機分析結(jié)果,忽視抗震概念和構(gòu)造設(shè)計
在實際工程中,不同程度地存在著忽視抗震概念設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計的問題。建筑物抗震設(shè)計包括三部分內(nèi)容,即概念設(shè)計、構(gòu)造設(shè)計和結(jié)構(gòu)計算。我們在進行建筑物抗震設(shè)計時,一定要遵循“抗規(guī)”提出的抗震設(shè)計原則和抗震設(shè)計構(gòu)造要求，正確應(yīng)用CAD 軟件，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。
3、對軟件技術(shù)條件不清楚,導(dǎo)致計算和繪圖結(jié)果錯誤
每一種計算理論都有它的假定條件,每一個軟件的編制都符合特定的技術(shù)條件,我們熟悉的PKPM系列軟件也不例外,如果沒有很好地理解軟件技術(shù)條件，便不能很好地利用軟件來解決實際問題。一些對結(jié)構(gòu)概念不很清楚的設(shè)計人員可能會過分地相信計算機而出現(xiàn)嚴(yán)重的設(shè)計錯誤。由于設(shè)計者對軟件技術(shù)條件不明,在操作時有荷載漏項,導(dǎo)致計算結(jié)果錯誤。
二、使用PKPM軟件在設(shè)計中應(yīng)注意的問題
1、結(jié)構(gòu)平面輔助設(shè)計軟件PMCAD 的應(yīng)用
PMCAD 是PKPM系列軟件的核心模塊,是建筑與結(jié)構(gòu)連接的接口軟件,也是結(jié)構(gòu)平面設(shè)計軟件,在這個模塊中建立的結(jié)構(gòu)模型應(yīng)力求準(zhǔn)確,能夠反應(yīng)結(jié)構(gòu)的實際情況。
(1) 交互式結(jié)構(gòu)模型的建立。結(jié)構(gòu)模型中所有的構(gòu)件均在此項操作中輸入,應(yīng)當(dāng)注意的是:凡是結(jié)構(gòu)布置形式及構(gòu)件尺寸和荷載不同的結(jié)構(gòu)層，均應(yīng)描述為不同的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層,對于上下層柱變截面情況用構(gòu)件相對于節(jié)點的偏心描述,注意在節(jié)點過密的時候墻體及梁布置的連續(xù)性。在布置過兩個或更多的標(biāo)準(zhǔn)層后,不能使用圖案編輯菜單對某一層或某一部分拖動或平移,因為所有的節(jié)點位置都是用相對于原點的位置描述的,拖動或平移會造成上下層節(jié)點錯位。全樓的組裝必須是自下而上的標(biāo)準(zhǔn)層組裝,不能把后一個標(biāo)準(zhǔn)層組裝于前一個標(biāo)準(zhǔn)層之前。填充墻不能作為墻體輸入。在此輸入的荷載值應(yīng)是荷載標(biāo)準(zhǔn)值,不是設(shè)計值。
(2) PK文件的生成。對于磚混結(jié)構(gòu),按連梁生成的墻梁的PK文件,在沒有進行磚混抗震驗算時梁上沒有上部墻體及以上層樓板傳來的荷載。底框磚房的底層框架梁不可以用生成連梁的方法生成PK文件,否則會引起框架上地震荷載的漏項,而用PK所畫的梁施工圖其節(jié)點構(gòu)造不滿足“規(guī)范”要求。在此項操作中生成的連梁PK文件應(yīng)打開修改支座情況,主要是依據(jù)實際情況修改梁與柱的鉸接還是固接。在此菜單生成的框架PK文件應(yīng)打開修改梁慣性矩增大系數(shù)和梁端彎矩調(diào)幅系數(shù),否則PK軟件按梁混凝土彈性工作配筋,使支座鋼筋偏大而跨中鋼筋偏小。
2、平面框排架計算及繪圖軟件PK的應(yīng)用
PK是PKPM系列軟件的重要組成部分,不但可以單獨使用，還可以和SATWE、TAT等模塊聯(lián)合使用。
(1) 框架繪圖。有時計算結(jié)果顯示梁柱超筋時,往往能夠通過繪圖,但是要注意此時的繪圖結(jié)果有時是錯誤的,其顯示的配筋情況可能比計算小得多,必須修改計算數(shù)據(jù)文件后,梁柱計算都不超筋時其繪圖結(jié)果才是可信的。另外,在修改鋼筋操作中對梁鋼筋進行了通長修改后,一定要對所形成的施工圖進行檢查,使顯示結(jié)果與繪圖結(jié)果一致。
(2) 注意審查每一個柱的軸壓比信息。PK軟件對柱的超筋控制是以最大配筋率來控制的,有時雖然軟件未顯示柱的超筋信息,但并不能說明所選的柱截面是合適的。
三、結(jié)束語
在工程設(shè)計時,即從模型簡化、荷載匯總、結(jié)構(gòu)計算到施工圖繪制的全過程中，應(yīng)認(rèn)真的考慮設(shè)計的每一環(huán)節(jié),不僅保證計算模型的簡化與工程實際相吻合,使計算假定與實際情況相一致,而且應(yīng)注意設(shè)計軟件的適用條件及其技術(shù)條件,正確的使用CAD 軟件,保證計算結(jié)果準(zhǔn)確；更要加強規(guī)范的學(xué)習(xí),加強概念設(shè)計,保證結(jié)構(gòu)滿足各項構(gòu)造措施的要求，使建筑結(jié)構(gòu)能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用,保證結(jié)構(gòu)具有良好的工作性能和耐久性能。
參考文獻：
[1]曲新.PKPM系列軟件使用中應(yīng)注意的問題【J】.山西建筑，2007，33（9）：67-68.
