摘要：PKPM系列軟件作為結(jié)構(gòu)通用設計軟件，被廣泛的用于各個建筑設計院以及科研教學機構(gòu)。PKPM軟件具有簡單易學，操作直觀，計算可靠等特點。正是基于以上特點，PKPM軟件受到廣大結(jié)構(gòu)設計人員的青睞。本文將結(jié)合設計經(jīng)驗，同時結(jié)合規(guī)范及結(jié)構(gòu)理論，將PKPM結(jié)構(gòu)設計流程做一下詳細的論述。
關(guān)鍵詞：PKPM軟件；建筑結(jié)構(gòu)設計；參數(shù)選取
1、引言
PKPM系列軟件是中國建筑科學研究院開發(fā)的功能相對比較齊全的大型建筑設計軟件, 在建筑和其他相關(guān)行業(yè)應用廣泛，現(xiàn)已發(fā)展到PKPM2010版。我國的大部分建筑設計院配有PKPM系列軟件，軟件以PMCAD程序所建數(shù)據(jù)為條件, 以空間計算為核心, 構(gòu)成了程序集成化的雛形, 基礎及后期的CAD出圖都能采用前面的數(shù)據(jù)。
最近幾年來, 由于建筑功能和市場的需要, 建筑結(jié)構(gòu)的平面和立面布置也越來越復雜多樣, 對于這些復雜的結(jié)構(gòu), 在進行結(jié)構(gòu)分析及計算時就要合理選擇PKPM的有關(guān)參數(shù), 若設計參數(shù)選擇不準確甚至錯誤, 勢必會影響計算結(jié)果的精度、可靠性和實用性, 嚴重的還會影響所設計的建筑物的安全性。下面結(jié)合工作實際, 簡要介紹在軟件的使用過程中應注意的問題。
2、參數(shù)選取
2.1 地震信息
在PKPM中水平地震力的輸入，主要通過建模時輸入地震信息來實現(xiàn)，由此可知道地震信息參數(shù)輸入的正確與否將會直接影響結(jié)構(gòu)受承受地震力大小的正確性。而地震信息中某些參數(shù)的輸入較難確定，對于沒有理解各參數(shù)的設計者來說，容易造成參數(shù)的輸入錯誤。筆者根據(jù)多年從事PKPM結(jié)構(gòu)設計所得經(jīng)驗，認為在地震信息對話框中容易出現(xiàn)輸入錯誤的參數(shù)如下，并就這些錯誤的改正提出筆者的建議：
（1）是否考慮偶然偏心。偶然偏心的考慮與否一直是PKPM軟件初學者容易出錯的地方。首先明確，偶然偏心是考慮了結(jié)構(gòu)不可預知的偏心現(xiàn)象，顯然對于一些質(zhì)量、剛度對稱的結(jié)構(gòu)來說，由于一般只考慮單向水平地震作用，那么另外一個方向的地震作用并沒有考慮，這時可通過5%的偶然偏心來進行考慮。而對于質(zhì)量、剛度明顯不對稱的結(jié)構(gòu)來說，由于采用了雙向?qū)ζ降卣鹱饔�，即考慮了兩個方向的偏心問題，因此就沒有必要再勾選偶然偏心選項，而且既考慮雙向水平地震作用，又考慮偶然偏心將會增大結(jié)構(gòu)設計成本。綜上所述，若選取了單向水平地震作用，則應同時選取偶然偏心，若選擇雙向水平地震作用，則沒必要同時選取偶然偏心。由此可知，偶然偏心的選取最終還是依據(jù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度的對稱性。但《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.7.3條規(guī)定樓層位移計算時可不考慮偶然偏心的影響。
（2）周期折減系數(shù)的大小。周期折減系數(shù)也是PKPM初學者難以把握的參數(shù)，其難點在于如何定取折減系數(shù)的大小。筆者認為關(guān)鍵在于理解周期折減系數(shù)是為何產(chǎn)生，而其產(chǎn)生的意義是什么。周期折減系數(shù)這個參數(shù)主要是由于填充墻而出現(xiàn)，由于實際上填充墻對結(jié)構(gòu)會提供一定的剛度，從而使實際結(jié)構(gòu)的周期會減小，但PKPM建模時只是把填充墻作為荷載加到梁上去，并沒有考慮填充墻所提供的剛度，因此實際結(jié)構(gòu)的周期按道理應比計算所得到的周期要小，估在PKPM中采用周期折減系數(shù)來糾正計算模型以更吻合實際情況。顯然填充墻多則周期折減系數(shù)應取得更小。對于周期折減系數(shù)的取值，應按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的4.3.16條(強條)要求，當非承重墻體為填充磚墻時，框架結(jié)構(gòu)計算自振周期折減系數(shù)為0.6~0.7；剪力墻結(jié)構(gòu)0.9~1.0；框架一剪力墻結(jié)構(gòu)0.7~0.8；短肢剪力墻結(jié)構(gòu)0.8~0.9。
（3）單、雙向水平地震作用的選取。對于該參數(shù)的勾選主要根據(jù)結(jié)構(gòu)本身存在的質(zhì)量和剛度是否對稱來判斷，若結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度存在明顯不對稱則應勾選雙向水平地震力，考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應。但經(jīng)分析可發(fā)現(xiàn)，考慮雙向水平地震作用必然會比單向水平地震作用的計算結(jié)果偏大，從而導致梁柱的配筋量偏大。以一個不規(guī)則的三層普通框架結(jié)構(gòu)為例，計算結(jié)果表明考慮雙向水平地震作用比考慮單向水平地震作用的柱配筋明顯增加，可見該參數(shù)對于結(jié)構(gòu)用鋼量也有明顯影響，因此應慎重考慮結(jié)構(gòu)的單雙向水平地震作用。
（4）耦聯(lián)選取。以筆者的工程經(jīng)驗可發(fā)現(xiàn)，目前絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)都存在不對稱性，加上結(jié)構(gòu)本身就存在相互耦聯(lián)的關(guān)系，因此筆者建議耦聯(lián)選項應選取，而無論結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度的對稱與否。
2.2 調(diào)整信息
調(diào)整信息中存在幾個參數(shù)對于構(gòu)件內(nèi)力、配筋等有較大影響，其大小應慎重定取。筆者就這幾個參數(shù)提出應注意的地方：
（1）梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)、梁跨中彎矩增大系數(shù)大小定取。由于鋼筋混凝土在豎向荷載作用下存在內(nèi)力重分布特性，從而致使梁端負彎矩減小，而梁跨中正彎矩增大的現(xiàn)象，因此應對梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)以及梁跨中彎矩增大系數(shù)進行選取，一般梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)應控制在彈性理論計算彎矩的20%以內(nèi)，對于現(xiàn)澆框架梁一般選取梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)為0.8~0.9，裝配整體式框架梁取0.7~0.8。但由于梁端負彎矩減小，必然導致梁端配筋減小，有可能會導致梁支座處的裂縫寬度超出限制，因此應查看裂縫寬度一欄，若裂縫寬度不滿足允許值，則應增大梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)，或地選取“根據(jù)允許裂縫自動選筋”選項，重新調(diào)整梁配筋直至滿足裂縫寬度要求。這是較多PKPM初學者容易忽略的問題。
（2）中梁剛度增大系數(shù)大小定取。“中梁”指的是兩側(cè)均有樓板與之相連的梁，若僅有一側(cè)樓板與之相連的梁，則稱為“邊梁”。對于整體式肋型樓蓋，由于樓板和梁澆筑在一起形成T型截面梁，因此對于“中梁”、 “邊梁”來說，樓板會對它們提供一定剛度，在參數(shù)輸入中，只需輸入中梁剛度增大系數(shù)，程序會自動計算邊梁增大系數(shù)。顯然考慮中梁剛度增大系數(shù)會使整體剛度增大，構(gòu)建內(nèi)力減小，而且得到的內(nèi)力、位移更符合實際情況。程序僅給出中梁剛度增大系數(shù)默認值，但該值并非最優(yōu)值，設計人員可在在1.0~2.0范圍內(nèi)選取。根據(jù)筆者經(jīng)驗：對現(xiàn)澆樓板中梁剛度放大系數(shù)可取為2；對現(xiàn)澆梁柱、預制樓板可取為1；對現(xiàn)澆梁柱，樓板為預制樓板加疊合板，可取為1.5。
3、結(jié)構(gòu)合理性的控制參數(shù)
PKPM軟件對結(jié)構(gòu)進行計算分析之后，還需要對計算結(jié)果進行檢查，這是驗證模型是否正確的重要步驟之一。目前，新規(guī)范用于控制結(jié)構(gòu)合理性的主要指標有周期比、位移比、剛度比、剛重比、剪重比等。筆者就其中容易判斷錯誤的幾個參數(shù)進行解析：
3.1 周期比
周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應的重要指標，其結(jié)果直接反映了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)建布置是否合理。由此可知，周期比結(jié)果是檢驗結(jié)構(gòu)承載布局合理性，忽略檢查該數(shù)據(jù)，有可能誤用結(jié)構(gòu)布置不合理的結(jié)構(gòu)。為此，高規(guī)給出了不同情況系周期比的檢驗指標，例如對于A級高層建筑，其第一扭轉(zhuǎn)周期除以第一平動周期之比不應大于0.9。對于第一扭轉(zhuǎn)周期和第一平動周期的選取，設計人員往往只是選取最大扭轉(zhuǎn)、平動周期為第一扭轉(zhuǎn)、平動周期，實際上這是普遍做法，但有可能結(jié)構(gòu)出現(xiàn)最大扭轉(zhuǎn)、平動周期非第一扭轉(zhuǎn)、平動周期，實際上所選取的第一扭轉(zhuǎn)、平動周期必須是周期值較大而且其對應的振型為結(jié)構(gòu)整體振動，若只是周期值較大而對應的振型非結(jié)構(gòu)整體振動則不能選取該周期值。
3.2 位移比
位移比(層間位移比)是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的重要指標，其限值規(guī)定A級高層建筑層間位移比不宜大于1.2，且不應大于1.5。但有一點設計人員應注意的是，當樓板采用彈性樓板時，則必須選擇“對所有樓層強制采用剛性樓板假定”，因為PKPM所計算的位移比是把樓板采用剛性樓板設定。驗算樓板滿足位移比要求后。則應把樓板設定為彈性樓板以進行后續(xù)的內(nèi)力計算。
結(jié)語
通過上述的分析即可發(fā)現(xiàn)，采用PKPM進行建筑結(jié)構(gòu)設計只是一個輔助計算功能，有很多參數(shù)是需要設計人員去選取、判斷其正確性并進行干預的。因此，一方面設計人員要不斷提高自身的理論知識及工程實踐經(jīng)驗；另一方面，設計人員對于軟件的依靠，應采取有選擇的分析性接受方式。
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