摘要；目前水電行業(yè)還沒有開發(fā)出符合本行業(yè)相關(guān)規(guī)范的三維結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，所以無(wú)法在現(xiàn)有條件下提高水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率和精確性，本文應(yīng)用三維結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)理念，引入廣泛應(yīng)用于建筑工程行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM，使得結(jié)構(gòu)計(jì)算更加精確合理，比傳統(tǒng)方法大大縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞；PKPM軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率

中圖分類號(hào)：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、PKPM 系列軟件簡(jiǎn)介

PKPM系列軟件中安裝有先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析軟件包。里面包含了各種在國(guó)內(nèi)流行的計(jì)算方法，比如說，高層三維殼元及薄壁桿系、平面桿系、薄壁桿系以及梁板樓梯、各類鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)分析等等，所有的結(jié)構(gòu)計(jì)算都是按照設(shè)計(jì)規(guī)范來編制的。這套系列軟件反映了抗震設(shè)計(jì)的新要求、規(guī)范要求的荷載效應(yīng)組合以及強(qiáng)剪弱彎、罕遇地震、節(jié)點(diǎn)核心、振動(dòng)禍連計(jì)算方面的內(nèi)容。

PKPM系列軟件具有豐富的結(jié)構(gòu)施工圖輔助設(shè)計(jì)功能，可以繪制很多種類的施工圖，比如說框架、排架、節(jié)點(diǎn)大樣、樓板配筋以及結(jié)構(gòu)平面、各類基礎(chǔ)、剪力墻等等。而且在人機(jī)交互干預(yù)、圖紙版面的布置、自動(dòng)選配鋼筋等方面具有一定的特色。在磚混計(jì)算中可以計(jì)算各種砌塊材料，能夠繪制鋼結(jié)構(gòu)平面圖、木行架施工圖以及梁柱及門式鋼架施工祥圖，還能夠考慮構(gòu)造柱共同工作。底框上磚房結(jié)構(gòu)CAD 適用于所有平層任意類型的底框。在國(guó)內(nèi)，PKPM 系列軟件率先實(shí)現(xiàn)了概預(yù)算、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、建筑數(shù)據(jù)的共享�？梢詮脑O(shè)計(jì)方案開始建立能夠用于后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建筑物整體公用數(shù)據(jù)庫(kù)。這些數(shù)據(jù)也可以用于各層平面布置和網(wǎng)柱的軸線，并且能夠自動(dòng)生成圍護(hù)填充墻和建筑裝修材料等設(shè)計(jì)荷載，然后再通過荷載分析以及傳遞計(jì)算生成荷載數(shù)據(jù)庫(kù)，可自動(dòng)生成設(shè)備設(shè)計(jì)的條件圖，自動(dòng)的為各類基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)提供所需的數(shù)據(jù)文件，比如說平面梁、連續(xù)梁協(xié)同計(jì)算，磚混和底框磚房抗震驗(yàn)算等。PKPM 系列軟件大大的精簡(jiǎn)了設(shè)計(jì)人員的工作量，使結(jié)構(gòu)分析的正確性和使用效率得到了大大的提高。閘門井啟閉機(jī)室屬于低層框架結(jié)構(gòu)，本文主要應(yīng)用PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中的PMCAD模塊和PK模塊來完成閘門井啟閉機(jī)室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

二、應(yīng)用PKPM計(jì)算啟閉機(jī)室的前提

PKPM軟件的結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算程序主要是基于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010―2010)、《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50009-2001)編制的，而水工混凝土結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算主要依據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(DLT5057―2009)、《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》(DLT5077-1997)。兩類規(guī)范的核心理論是相同的，都是采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，以可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度，采用以分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同的是規(guī)范中設(shè)計(jì)表達(dá)式的系數(shù)取值以及某些材料性能參數(shù)有一定差別團(tuán)。表1為兩類規(guī)范選用參數(shù)對(duì)比表。

由于存在上述選用系數(shù)和參數(shù)的差異，在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中正確應(yīng)用PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足一定的前提條件：首先，需要對(duì)兩類規(guī)范的區(qū)別有一定的了解；其次，在計(jì)算過程中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際合理調(diào)整軟件內(nèi)部相關(guān)計(jì)算參數(shù)；最后，應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或參考類似工程對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行定性分析檢查，使計(jì)算結(jié)果與水電行業(yè)規(guī)范計(jì)算結(jié)果相近，滿足設(shè)計(jì)要求。

三、PKPM啟閉機(jī)室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路

應(yīng)用PKPM軟件對(duì)閘門井啟閉機(jī)室進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路是：依據(jù)金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)提供的事故閘門布置總圖，以及規(guī)范中關(guān)于板、梁、柱構(gòu)造尺寸要求或參考同類工程，初步擬定樓板厚度和梁柱截面尺寸，畫出啟閉機(jī)室的結(jié)構(gòu)布置圖；依據(jù)結(jié)構(gòu)布置圖在PKPM軟件PMCAD模塊中建立模型；結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)表1中列出的兩種規(guī)范參數(shù)進(jìn)行比較判斷，修改相關(guān)參數(shù)為水工規(guī)范規(guī)定數(shù)值，輸入經(jīng)過轉(zhuǎn)化折算的已知荷載，消除由于行業(yè)規(guī)范差別引起的計(jì)算誤差， 實(shí)現(xiàn)將PKPM應(yīng)用于啟閉機(jī)室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的；最后，采用PKPM軟件相應(yīng)模塊對(duì)整體啟閉機(jī)室模型的進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，生成啟閉機(jī)室單榀框架鋼筋圖、連梁鋼筋圖和樓板鋼筋圖。

四、工程實(shí)例

（一）工程簡(jiǎn)介

某抽水蓄能電站上庫(kù)閘門井為埋藏式豎井結(jié)構(gòu)，矩形斷面，設(shè)有1道事故閘門和兩個(gè)通氣孔。事故閘門啟閉機(jī)室布置于閘門井頂部。啟閉機(jī)室順?biāo)�流向跨度�?0m。垂直水流向跨度為14.4m，高度為27.6m。啟閉機(jī)室主要由樓梯間、操作層、天面層和造型層組成。其中操作層承受的荷載最大，該層的樓板自重為6.25 KN／O(包括5cm裝修層重)，基本風(fēng)壓為0.3kN／O，人群活荷載為3.5kN／O，設(shè)備預(yù)埋螺栓荷載Q1=Q2=445kN，Q3=Q4=746kN，檢修活荷載為40KN／O，最大磚墻荷載為31.44KN／O。

（二）計(jì)算工況

作用于啟閉機(jī)室上的荷載主要有自重、樓梯荷載、磚墻荷載、設(shè)備預(yù)埋螺栓荷載、檢修活荷載、人群活荷載、吊環(huán)設(shè)計(jì)荷載、風(fēng)荷載等。計(jì)算將磚墻荷載簡(jiǎn)化為作用在梁上的線荷載，將樓梯荷載(梁氏樓梯)簡(jiǎn)化為作用在梁上的集中荷載。工程場(chǎng)地的地震基本烈度為Ⅵ度，根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL 5073―2000)，可不進(jìn)行抗震計(jì)算。因此，計(jì)算工況以及相應(yīng)的荷載組合見表2：

設(shè)計(jì)狀況 計(jì)算工況 荷載組合

持久狀況 正常蓄水位運(yùn)行 自重+磚墻荷載+樓梯荷載+設(shè)備預(yù)埋螺栓荷載+人群活荷載+風(fēng)荷載

短暫狀況 下閘檢修情況 自重+磚墻荷載+樓梯荷載+檢修活荷載+人群活荷載+吊環(huán)設(shè)計(jì)荷載+風(fēng)荷載

（三）結(jié)構(gòu)內(nèi)力及配筋計(jì)算

在具體分析計(jì)算過程中，需要注意以下幾點(diǎn)：

1)當(dāng)構(gòu)件超筋時(shí)，可適當(dāng)增加截面尺寸；未超筋時(shí)，應(yīng)在保證整體結(jié)構(gòu)合理、安全的前提下，適當(dāng)優(yōu)化構(gòu)件截面尺寸，節(jié)省工程造價(jià)。

2)在用PK模塊計(jì)算柱的配筋時(shí)，需要按兩個(gè)方向計(jì)算才能確定柱的配筋。

3)PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮空間整體模型，因此，調(diào)整次梁截面對(duì)減小框架主梁配筋過大也有一定的作用�？紤]其上庫(kù)進(jìn)出水口閘門井啟閉機(jī)室的工程實(shí)際，PKPM軟件結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算的主要參數(shù)設(shè)置見表3。

五、結(jié)語(yǔ)

1)實(shí)例表明，將PKPM應(yīng)用于啟閉機(jī)室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很大程度上優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，縮短了設(shè)計(jì)周期，大大提高了設(shè)計(jì)效率和計(jì)算精度。

2)水電工程有其復(fù)雜性和特殊性，在應(yīng)用PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件時(shí)。要結(jié)合工程實(shí)際和相應(yīng)規(guī)范，合理調(diào)整計(jì)算參數(shù)，提高設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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