【摘要】根據(jù)應用PKPM軟件經(jīng)驗，以及結合PKPM結構設計軟件功能及相關規(guī)范，提出了PKPM軟件應用在建筑結構設計中容易出現(xiàn)的錯誤，并就這些錯誤操作進行了較為詳細的分析，比較具有參考價值。
【關鍵詞】PKPM軟件；建筑結構；結構設計；參數(shù)選取
中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：
一、引言
PKPM系列軟件是中國建筑科學研究院研發(fā)的建筑結構設計軟件，其包括許多應用軟件，其中最常用的有PK、PMCAD、TAT、SATWE和JCCAD等。由于PKPM系列軟件不僅具有快捷的建模功能，還具有強大的計算分析能力、自動化程度高，因此日益受到廣大結構設計人員的青睞，成為建筑結構設計的權威軟件之一。
二、參數(shù)選取
1、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)結構本身存在的質量和剛度是否對稱來判斷，若結構質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構為例，計算結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)對于結構用鋼量也有明顯影響，因此應慎重考慮結構的單雙向水平地震作用。
2、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構不可預知的偏心現(xiàn)象，顯然對于一些質量、剛度對稱的結構來說，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。而對于質量、剛度明顯不對稱的結構來說，由于采用了雙向對平地震作用，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構設計成本。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)結構質量、剛度的對稱性。
3、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構會提供一定的剛度，從而使實際結構的周期會減小，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，因此實際結構的周期按道理應比計算所得到的周期要小，若在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《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）4.3.16條(強條)和4.3.17條的要求，當非承重墻體為填充磚墻時，框架結構計算自振周期折減系數(shù)為0.6~0.7；剪力墻結構0.8~1.0；框架-剪力墻結構0.7~0.8；框架—核心筒結構0.8~0.9。
四、振型數(shù)計算問題分析
我們都知道，結構計算振型數(shù)增加，水平地震作用效應增大，即內(nèi)力和變形增大；振型數(shù)要是少了，后續(xù)振型所產(chǎn)生的地震作用效應沒有能夠準確計入，就會造成計算結果的不安全。因此，振型數(shù)要盡可能的多取。但是，也不是一味地增加，對于大型結構，振型數(shù)太多，會使運算時間太長，而即使計算機內(nèi)存增大，最后的那些高振型對結構地震作用貢獻也不大。因此，并不是全部的振型都要進行計算，當有效質量系數(shù)超過0.9的時候，就說明計算振型數(shù)已經(jīng)達到要求了；若是小于0.9，說明后續(xù)振型產(chǎn)生的地震作用效應是不能夠忽略的，要增加振型數(shù)重算。
還要特別注意的是，振型數(shù)不能夠超過結構固有振型總數(shù)，不然就會造成計算的混亂，嚴重的還會導致錯誤分析。結構固有振型總數(shù)要與結構自由度總數(shù)一致。在任何一個剛性的樓板上面的節(jié)點加起來綜合智能有3個自由度，即2個水平平動自由度和1個轉動的自由度。簡言之，當有n塊剛性樓板的結構，其獨立的剛性樓板的節(jié)點是m，那么該結構的自由度有
（3n+2m）個。因此，當結構中存在很多彈性的樓板或者是越層柱的時候，如在空曠的體育場等建筑中，我們通常會根據(jù)樓層數(shù)作為基數(shù)確定振型數(shù)量。這樣，是不能滿足要求的。因此，在進行計算結果的檢查審核的時候，必須要檢查其有效質量系數(shù)是否超過了0.9，這項是必須要檢查的項目。
周期比控制及調(diào)整方法《高規(guī)》第3.4.5條對結構位移比、周期比作出了具體控制要求。在實際的計算過程中，位移比可以用輸出條件直接進行檢查，但周期比不能，它要由振型的平動系數(shù)、扭轉系數(shù)區(qū)分各振型屬于平動振型還是扭轉振型，再從中分別找出周期最長的扭轉振型和側振振型，得到對應的第一扭轉周期Tt，第一側振周期T1，計算出Tt/T1，看其是否符合規(guī)程的相關要求。需要特別注意的是，周期比是對高層建筑的整體振動效應，要在“剛性樓板假定”前提下進行分析，多層建筑則不用控制周期比。在進行多塔結構驗算周期比的時候，不能夠在同一結構中定義多塔，而是根據(jù)塔的結構劃分出多個子結構分別進行驗算。周期比主要控制側向剛度和扭轉剛度之間的相對關系，也就是抗側力構件平面布置的合理性，以防由于設計問題使建筑結構出現(xiàn)過大的扭轉效應。如果周期比不能夠滿足相關要求的時候，這就表明結構扭轉剛度相對于側移剛度有些小了，這時僅靠單純增加結構尺寸，效果并不是很理想，而是要對整體結構布置進行調(diào)整，這樣改善效果更為明顯。
五、PKPM在水工結構計算上的應用
PKPM能夠在很多水工混凝土結構的配筋計算上應用，比如混凝土蝸殼、發(fā)電廠房排架柱、發(fā)電機層樓板、啟閉機和引水渡槽排架等配筋計算。為了使PKPM輸入的參數(shù)符合文獻的規(guī)定，筆者在開始用PKPM進行水工混凝土結構進行內(nèi)力和配筋計算時，每算一種結構都用另外1—2種的方法來驗證PKPM的計算結果。一種方法是按結構力學法，由手工計算得出內(nèi)力結果；另一種方法是用數(shù)值方法，如用SAP、ANSYS里梁或板單元來模擬結構，算出結構的內(nèi)力或應力。經(jīng)過多次的反復驗算，已經(jīng)積累了一些經(jīng)驗，用于指導PKPM應用在水工混凝土結構配筋計算上。PKPM計算過程簡而且結果可靠，所取參數(shù)符合水利水電工程上的一系列規(guī)程和規(guī)范要求�，F(xiàn)以某水電站混凝土蝸殼內(nèi)力及配筋計算上為例，證明其在計算混凝土蝸殼結構內(nèi)力上的可行性和高效性。
簡化后的結構看著很簡單，但如果用結構力學里的彎矩分配法來計算結構內(nèi)力，其計算過程復雜而且浪費時間。但是如果使用PKPM計算，只需要2小時就能夠完成從內(nèi)力到配筋計算和抗裂驗算全過程，如果使用手工計算算，至少需要2天時間。
五、結束語
結構計算程序是在一定的條件下，按照設計人員的需求有選擇的使用和應用的。同一應用程序、同樣的計算對象、同樣的結構布置，不同的設計人員會產(chǎn)生不同的計算結果，甚至出現(xiàn)較大的差異。因此，一方面我們要努力提高設計人員的理論知識和實踐經(jīng)驗；另一方面，我們對于軟件的依靠，也應采取理性分析，謹慎接受的方式。
【參考文獻】
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