摘要：由中國建筑科學(xué)分析院開發(fā)的PKPM系列軟件是現(xiàn)在國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件之一，國內(nèi)大多數(shù)設(shè)計(jì)院結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是經(jīng)過該軟件來完成的，已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一定正確掌握熟練應(yīng)用的基本技能。但在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候往往因?yàn)榫毩?xí)和實(shí)踐不夠，造成不少分析差漏，給工程參數(shù)和工程質(zhì)量帶來麻煩，本文就PKPM系列軟件學(xué)習(xí)要領(lǐng)和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，旨在說明工程設(shè)計(jì)人員要不斷的進(jìn)行學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上不斷的進(jìn)行試驗(yàn)練習(xí)，逐漸鞏固所學(xué)內(nèi)容和用好所學(xué)內(nèi)容。 　　

關(guān)鍵詞：PKPM；設(shè)計(jì)；學(xué)習(xí)；應(yīng)用

PKPM是一套集建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)及概預(yù)算、施工軟件等于一體的大型建筑工程綜合CAD系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是不斷根據(jù)專業(yè)和實(shí)際需要進(jìn)行取舍，因此沒有必要介紹PKPM所有的功能和命令。 　　

一、回顧PKPM課程的學(xué)習(xí) 　　

1. PKPM課程的針對(duì)性 　　

針對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)專業(yè)，在學(xué)習(xí)過程中，最主要的四大課程教學(xué)內(nèi)容是：（1）：結(jié)構(gòu)平面計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)（PMCAD）；（2）：框排架計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)（PK）；（3）：結(jié)構(gòu)空間有限元研究設(shè)計(jì)軟件（SAT－8）；（4）：基礎(chǔ)工程計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)（JCCAD）。在PKPM實(shí)踐教學(xué)這一階段，可以以不一樣種類的工程項(xiàng)目為載體，如磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等，學(xué)習(xí)應(yīng)用PMCAD進(jìn)行結(jié)建立模，然后接力SAT－8進(jìn)行有限元計(jì)算，再把上部結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)傳到JCCAD進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，最后采用施工圖設(shè)計(jì)模塊對(duì)智能化生成的施工圖進(jìn)行后處理并轉(zhuǎn)換為AutoCAD圖形進(jìn)行編輯，從而完成一套工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)施工圖。 　　

2. PKPM課程的實(shí)踐練習(xí)性 　　

在學(xué)習(xí)過程中，參照實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，以實(shí)際數(shù)據(jù)為依據(jù)來對(duì)本身所做項(xiàng)目的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選取，如對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)、結(jié)構(gòu)體系的部署方式、不一樣用途房間的活荷載、構(gòu)件的截面尺寸、材料的強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)和采用的直徑等的選取。并采用正確的檢查方法以包管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息、計(jì)算信息等輸入的正確性。如經(jīng)過對(duì)整樓模型的仔細(xì)觀察，檢查構(gòu)件部署是否正確；經(jīng)過平面荷載表現(xiàn)校核這一模塊中的荷載圖，來研究荷載輸入的正確性等。驗(yàn)證這些提前定的參數(shù)經(jīng)過計(jì)算后是否合理，將直接影響結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)。 　　

經(jīng)過這個(gè)反復(fù)試算的整個(gè)過程，掌握模型優(yōu)化的具體方法和操縱本領(lǐng)。結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化完成后，在進(jìn)行施工圖繪圖的時(shí)候,正確選擇和應(yīng)用結(jié)構(gòu)施工圖的繪圖軟件，可以快速準(zhǔn)確地繪出施工圖。并強(qiáng)調(diào)施工圖繪制與結(jié)構(gòu)制圖知識(shí)（知識(shí)是人類生產(chǎn)和生活經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)）的聯(lián)合，避免在繪制結(jié)構(gòu)施工圖時(shí)出現(xiàn)很多不規(guī)范繪圖難題，從而包管施工圖的完整性和正確性和圖面質(zhì)量。在這個(gè)實(shí)踐教學(xué)整個(gè)過程中會(huì)全面運(yùn)用到大量以前所學(xué)的混凝土結(jié)構(gòu)、建筑抗震、地基基礎(chǔ)、工程制圖等知識(shí)，處理實(shí)際難題的本領(lǐng)，都會(huì)覺得本身的專業(yè)技能。 　

3. PKPM課程的有效考核 　　

我們要求在一定時(shí)間內(nèi)快速完成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)施工圖的繪制。實(shí)踐證明，這種考核方式，能比力客觀的考查總體知識(shí)和技能（對(duì)動(dòng)作方式的一種概括，是按一定的方式反復(fù)聯(lián)系或模仿而形成的熟練的動(dòng)作）的掌握情況，能更好地刺激引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。在平時(shí)作業(yè)的要求方面，可適當(dāng)放寬時(shí)間，但一定要求本人動(dòng)手去做，不可以眼高手低，真正應(yīng)用時(shí)才發(fā)現(xiàn)不會(huì)操縱。并且在今后的課程里面要增設(shè)計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)（PKPM）的課程設(shè)計(jì)（指擬訂一門課程的組織形式和組織結(jié)構(gòu)），也作為整個(gè)課程考核中的一部分。 　　

二、PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用 　　

1.抗震分析 　　

抗震分析,更是作了具體明確的要求,設(shè)計(jì)人員在運(yùn)用軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí),對(duì)軟的功能要有切實(shí)的了解,才能正確運(yùn)用,并且對(duì)計(jì)算結(jié)果要進(jìn)行判別,確認(rèn)其合理有效后,方能在設(shè)計(jì)中使用,千萬不可盲目依賴于計(jì)算軟件。隨著軟件功能的日益完善,相當(dāng)一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)用軟件時(shí)不夠重視其技術(shù)條件與相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相符性。PKPM 系軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較廣泛。 　　

2.結(jié)構(gòu)計(jì)算振型數(shù)的確定 　　

采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)水平地震作用計(jì)算時(shí), 《抗規(guī)》 第 5. 2. 2 條規(guī)定:不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算的結(jié)構(gòu),確定水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng),可只取前2～3 個(gè)振型,當(dāng)基本自振周期大于115 s 或房屋高寬比大于 5 時(shí),振型個(gè)數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加�！陡邔咏ㄖ�混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 (以下簡稱《高規(guī)》 )第 3. 3. 10 條規(guī)定:對(duì)于不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動(dòng)影響的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)計(jì)算振型數(shù)規(guī)則結(jié)構(gòu)可取 3 ;當(dāng)建筑較高、結(jié)構(gòu)沿豎向剛度不均勻時(shí),可取 5～6。上述規(guī)范的條文說明均要求振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量 90 %所需的振型數(shù)。 　　

結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算時(shí),考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),振型數(shù)不應(yīng)小于 15 ;對(duì)多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的 9 倍 ,且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的 90 %。TAT 在 TAT -4. out 文件、SATWE 在WZQ. out 文件、PMSAP 在工程名- TB. RPT 文件中查看 X , Y 向的有效質(zhì)量系數(shù)。我們都知道,結(jié)構(gòu)計(jì)算振型數(shù)增加,水平地震作用效應(yīng)增大,即內(nèi)力和變形增大;振型數(shù)如取少了,后續(xù)振型產(chǎn)生的地震作用效應(yīng)未能計(jì)入,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不安全,所以,振型數(shù)要盡量取得多。但對(duì)大型結(jié)構(gòu),過多的振型數(shù),導(dǎo)致運(yùn)算時(shí)間過長,并對(duì)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存也要求大,而最后的那些高振型對(duì)結(jié)構(gòu)地震作用貢獻(xiàn)也不大,因此,也不必所有的振型都計(jì)算,當(dāng)有效質(zhì)量系數(shù)超過 0. 9,就意味著計(jì)算振型數(shù)夠了;如果小于0. 9,說明后續(xù)振型產(chǎn)生的地震作用效應(yīng)不能忽略,應(yīng)增加振型數(shù)重算。需要注意的是,振型數(shù)也不能超過結(jié)構(gòu)固有振型總數(shù),否則,會(huì)引起計(jì)算的混亂,以致造成嚴(yán)重的分析錯(cuò)誤。結(jié)構(gòu)固有振型總個(gè)數(shù)等于結(jié)構(gòu)自由度總數(shù)。對(duì)于有 n 個(gè)獨(dú)立的水平塊剛性樓板的結(jié)構(gòu),獨(dú)立于剛性樓板的彈性節(jié)點(diǎn)數(shù)為m ,則結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)為(3 n + 2 m)。所以,當(dāng)結(jié)構(gòu)存在大量彈性樓板、越層柱、大開洞錯(cuò)層時(shí)如空曠的錯(cuò)層工業(yè)廠房、體育館等 ,按常規(guī)的以樓層數(shù)為基數(shù)來確定振型數(shù) ,有時(shí)很可能遠(yuǎn)不夠。所以,檢查計(jì)算結(jié)果時(shí),有效質(zhì)量系數(shù)是否超過 0. 9,是必須檢查項(xiàng)目之一。 　　

3.周期比控制及調(diào)整方法 　　

《高規(guī)》 第 4. 3. 5 條對(duì)結(jié)構(gòu)位移比、 周期比作出了具體控制要求。在實(shí)際工作中, 位移比可以從輸出文件中直接檢查,而周期比需要先根據(jù)振型的平動(dòng)系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù)區(qū)分各振型是平動(dòng)振型還是扭轉(zhuǎn)振型 ,然后從中分別找出周期最長的扭轉(zhuǎn)振振型,得到對(duì)應(yīng)的第一扭轉(zhuǎn)周期Tt,第一側(cè)振周期 T1,計(jì)算出 Tt/ T1,看其是否符合規(guī)程要求。需要注意的是,周期比針對(duì)的是高層建筑整體振動(dòng)效應(yīng),要在“剛性樓板假定”前提下來分析,多層建筑不必控制周期比。多塔結(jié)構(gòu)驗(yàn)算周期比時(shí),不是在同一結(jié)構(gòu)中定義多塔,而是按塔分成多個(gè)結(jié)構(gòu)分別驗(yàn)算。周期比主要控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的相對(duì)關(guān)系,即抗側(cè)力構(gòu)件平面布置的合理性 ,避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。當(dāng)周期比不滿足求時(shí),說明結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)于側(cè)移剛度偏小,這時(shí)單純?cè)黾咏Y(jié)構(gòu)尺寸,往往收效甚微,通應(yīng)通過整體調(diào)整結(jié)構(gòu)布置,來獲取良好的改善效果。如加強(qiáng)外圈結(jié)構(gòu)剛度、增設(shè)抗震墻、增加外圍連梁的高度、削弱內(nèi)筒的剛度等措施。 　　

4.進(jìn)行位移比、位移角驗(yàn)算時(shí)關(guān)聯(lián)選項(xiàng)的確定 　　

判斷結(jié)構(gòu)是否屬扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí),樓蓋計(jì)算,即對(duì)結(jié)構(gòu)位移比、位移角的控制要求均為在“剛性樓板假定”條件下的計(jì)算值。《抗規(guī)》第 3. 4. 2 條的條文說明已明確應(yīng)按剛性《抗規(guī)》表 3. 4. 2 -1 規(guī)定:樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移) ,大于該樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值112 倍為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平地震作用計(jì)算時(shí),應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響。《高規(guī)》第3. 3. 3 條規(guī)定:“計(jì)算單向地震作用時(shí)應(yīng)考慮偶然偏心的影響……”《抗規(guī)》第 5. 2. 3 條第 1 款規(guī)定:“規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí),平行于地震作用方向的 2 個(gè)邊榀其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以增大系……”因此,在應(yīng)用軟件驗(yàn)算位移比時(shí),總是要考慮偶然偏心。一般偶偏心對(duì)位移比的影響還比較明顯�！陡咭�(guī)》第 4. 6. 3 條規(guī)定:層間位移角的計(jì)算不考慮偶然偏心的影響,因此,程序操作時(shí)應(yīng)分 2 次進(jìn)行。 　　

5.結(jié)構(gòu)整體性能控制 　　

1)位移控制：新高規(guī)的4.3.5條規(guī)定,樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移角,A、B級(jí)高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍,B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑,不應(yīng)大于該樓層平均值的1.3倍。 　　

2)周期控制：新高規(guī)的4.3.5條規(guī)定,結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期Tt與平動(dòng)為主的第一周期T1之比,A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.850。 　　

3）層剛度比控制：新抗震規(guī)范附錄E2.1規(guī)定,筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2；新高規(guī)的4.4.3條規(guī)定,抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu),其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的80%；新高規(guī)的5.3.7條規(guī)定,高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中,當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí),地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍:新高規(guī)的10.2.6條規(guī)定,底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,應(yīng)符合高規(guī)附錄D的規(guī)定。 　　

4)、框剪結(jié)構(gòu)中框架承擔(dān)的傾覆力矩計(jì)算；新抗震規(guī)范第6.1.3條、高規(guī)8.1.3條規(guī)定,框架一剪力墻結(jié)構(gòu),在基本振型地震作用下,若框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等級(jí)應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定,柱軸壓比限值宜按框架結(jié)構(gòu)采用。 　　

6.結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算 　　

1）柱軸壓比計(jì)算：新抗震規(guī)范6.3.7條、高規(guī)的6.4.2條和混凝土規(guī)范的11.4.16條,都規(guī)定了柱軸壓比的限值,并規(guī)定建造于IV類場(chǎng)地且較高的高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)降低。柱軸壓比指柱考慮地震作用組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比:可不進(jìn)行地震計(jì)算的結(jié)構(gòu),取無地震作用組合的軸壓力設(shè)計(jì)值。 　　

2)剪力墻軸壓比計(jì)算：新抗震規(guī)范6.4.6條、高規(guī)的7.2.14條和混凝土規(guī)范的11.7.13條,都規(guī)定了剪力墻軸壓比的限值。目前新規(guī)范程序給出各個(gè)墻肢的軸壓比。 　　

3)剪力墻強(qiáng)區(qū)：底部加新抗震規(guī)范和新高規(guī)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的定義略有不同,分別定義如下:新抗震規(guī)范6.1.10條規(guī)定,部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻,其底部加強(qiáng)部位的高度,可取框支層加上框支層以上兩層的高度及落地抗震墻總高度的l/8二者的較大值,且不大于15m,其它結(jié)構(gòu)的抗震墻,其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部二層高度二者的較大值,且不大于15m。新高規(guī)的7.1.9條規(guī)定,一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的l/8和底部二層高度二者的較大值,當(dāng)剪力墻高度超過150m時(shí),其底部加強(qiáng)部位的范圍可取墻肢總高度的1/10。新高規(guī)的10.2.5條規(guī)定,帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位可取框支層加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度的1/8二者的較大值。 　　

4)剪力墻的約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件：新高規(guī)的7.2.15條規(guī)定,抗震設(shè)計(jì)時(shí),一、二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位及以上一層的墻肢設(shè)置約束邊緣構(gòu)件,一、二級(jí)剪力墻的其它部位以及三、四級(jí)和非抗震設(shè)計(jì)的剪力墻墻肢均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。 　　

結(jié)論 　　

相比操縱性強(qiáng)的PKPM課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)，合理的選擇教學(xué)主要內(nèi)容，運(yùn)用綜合的考試考核方式，掌握計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)的真本事，努力應(yīng)用好PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，協(xié)助工程建設(shè)更好發(fā)展。 　　

參考文獻(xiàn)： 　　

［1］王娜，靳元峻.PKPM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件課程教學(xué)方法的研究［J］．河北廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（5）：46—47． 　　

［2］歐新新，崔欽淑.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與PKPM系列程序應(yīng)用［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．130—131． 　　

［3］張字蠢，劃海成，張星源.PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2006．17—18．