摘要：采用PKPM軟件進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時，設(shè)計師要把握好建筑整體結(jié)構(gòu)概念，不能過分相信計算機分析結(jié)果。另外，要對軟件技術(shù)條件進行清醒的認識。文章結(jié)合筆者在結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的問題,對PKPM軟件的應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題和如何應(yīng)用等作了簡單的分析,以提高應(yīng)用PKPM軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計CAD PKPM抗震設(shè)計概念設(shè)計

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著科技的發(fā)展，計算機技術(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)域中也得到了普遍的應(yīng)用。那么，在使用這些結(jié)構(gòu)軟件的過程中，容易出現(xiàn)什么問題，在使用這些軟件輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意哪些事項呢？回顧多年的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，盡管在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用CAD進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方便快速, 但設(shè)計師要對建筑整體結(jié)構(gòu)概念加強認識，不能過分相信計算機分析結(jié)果。另外，要對軟件技術(shù)條件進行清醒的認識。為此,結(jié)合近幾年來在實踐中發(fā)現(xiàn)的類似問題,對PKPM軟件的應(yīng)用作一些簡單的分析,以提高應(yīng)用PKPM軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

1、超規(guī)范設(shè)計導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在安全隱患

超規(guī)范設(shè)計問題對中小設(shè)計院來說是禁而未絕的問題。雖然建設(shè)主管部門三令五申的強調(diào),但是由于缺乏有效的管理手段和約束機制,有的地方設(shè)計審查流于形式,或?qū)υO(shè)計圖紙的審查只限于對建筑造型的審查,使得一些超規(guī)范設(shè)計變成了聳立于城市街頭的建筑物。當(dāng)然,超規(guī)范設(shè)計有設(shè)計單位主觀上的原因,也有的是客觀上造成的。超規(guī)范設(shè)計的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.1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“抗規(guī)”) 中,多層砌體房屋由高度和層數(shù)兩個指標控制,一般認為,超過了其中的一個控制指標即是超規(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。嚴格地講,按“抗規(guī)”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。

1.2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。根據(jù)了解的情況,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,尤其近年來在房地產(chǎn)開發(fā)商所建的商品房中居多,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。所以,一旦有地震發(fā)生,其后果將十分嚴重。

1.3舊房改造設(shè)計中的超規(guī)范問題

某些過去設(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。

調(diào)查發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致超規(guī)范設(shè)計的主要原因有如下幾方面:一是某些設(shè)計人員遵循規(guī)范的意識淡薄,對規(guī)范規(guī)定模糊不清、學(xué)習(xí)不夠,甚至有些結(jié)構(gòu)設(shè)計人員從來沒有考慮過規(guī)范的要求。二是建筑設(shè)計的人員結(jié)構(gòu)概念模糊,從建筑設(shè)計方案階段造成結(jié)構(gòu)設(shè)計是超規(guī)范的,而又片面地強調(diào)所謂的建筑形式等要求,使結(jié)構(gòu)難以滿足規(guī)范要求。三是某些建設(shè)單位由于從投資的限制、土地利用率等方面出發(fā)而提出不滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)形式,而設(shè)計部門為得到工程的設(shè)計任務(wù)故意違反規(guī)范規(guī)定,有的設(shè)計單位領(lǐng)導(dǎo)為了眼前的利益,迫使設(shè)計人員進行超規(guī)范設(shè)計；四是設(shè)計審查部門遷就建設(shè)單位的意圖,使超規(guī)范設(shè)計在某些地方合法化甚至成為不成文的地方標準和習(xí)慣作法。筆者認為,設(shè)計規(guī)范作為國家制定的規(guī)程是指導(dǎo)建筑設(shè)計的綱領(lǐng),作為建筑設(shè)計工作者,在任何時候都不應(yīng)當(dāng)違反。

2、過分依賴計算機分析結(jié)果而忽略抗震、構(gòu)造等要求

2.1過分相信計算機

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)嚴重的設(shè)計錯誤。例如某六層磚混結(jié)構(gòu),其中第六層為大空間會議室,而且第六層沿縱墻外挑1200 mm。也就是說,第六層的屋面、墻體等荷載最終傳于第五層的外挑梁上,而挑梁向內(nèi)的平衡長度不夠或挑梁上的平衡荷載不足,顯然挑梁的抗傾覆能力不足。設(shè)計者認為:挑梁的計算數(shù)據(jù)是由PMCAD 軟件生成的,其配筋是經(jīng)過PK軟件計算的,計算結(jié)果沒有問題。其實,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。

2.2忽視抗震設(shè)計和構(gòu)造要求

在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中,不同程度地存在著忽視抗震概念設(shè)計問題。例如：某6度抗震區(qū)建筑,設(shè)計為六層帶半地下室磚混住宅,上部結(jié)構(gòu)布置均勻規(guī)整,但是上部作為主要承重和抗震墻體的內(nèi)縱墻卻沒有基礎(chǔ),而是坐落于地下室的內(nèi)橫墻上,也就是說,上部六層墻體的線荷載,變?yōu)榧�中荷載傳于地下室橫墻上,這種結(jié)構(gòu)的傳力路線是最為不利的。

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。大家都知道,地震是一種復(fù)雜的自然現(xiàn)象,我們對建筑物的地震破壞機理還不十分清楚,對地震的破壞現(xiàn)象也只是停留在感性認識階段,建筑物抗震計算的原理只是一種近似方法。所以,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。例如底層框架結(jié)構(gòu)上部的磚房的構(gòu)造措施比多層磚房的構(gòu)造措施要嚴格一些,要求構(gòu)造柱的縱向鋼筋不宜小于4Φ14 ,箍筋間距不宜大于200mm 等,不能按磚房的抗震措施來設(shè)計,也不能單憑計算結(jié)果來判斷結(jié)構(gòu)的可靠性,象上述的兩個例子,結(jié)構(gòu)的靜力計算是沒有問題的,而縱向抗震能力明顯不足。

3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)力求準確,能夠反應(yīng)結(jié)構(gòu)的實際情況。

3.1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)標準層,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準層后,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準層組裝,不能把后一個標準層組裝于前一個標準層之前。填充墻不能作為墻體輸入。在此輸入的荷載值應(yīng)是荷載標準值,不是設(shè)計值。

3.2 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“抗規(guī)”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。

參考文獻：

[1]李青松，錢冬.應(yīng)用PKPM進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意的問題[J].山西建筑.2008.15

[2]吳世華，魏勝利.淺談利用PKPM軟件設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[J].中小企業(yè)管理與科技.2010.07.

[3]張鐵壯.淺談PKPM在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究.2012.22.

[4]陳矗磊.淺談PKPM在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)?2012.12.