摘要：PKPM軟件是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較常用的一種計(jì)算軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到了很好的輔助作用，下面我們來探討一下如何利用PKPM軟件來進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，希望可以給相關(guān)工作人員帶來有用的啟示。
關(guān)鍵詞：PKPM；框架結(jié)構(gòu)
1. 建模和計(jì)算
1.1 布置軸網(wǎng)
進(jìn)入PMCAD中“建筑模型與荷載輸入”，再依次進(jìn)入“軸線輸入”、“正交軸網(wǎng)”選項(xiàng)根據(jù)建筑圖布置軸網(wǎng)，建議先布置主梁的軸網(wǎng)，次梁的軸網(wǎng)可根據(jù)需要利用“平行直線”選項(xiàng)進(jìn)行布置，這樣布置出來的軸網(wǎng)就不會(huì)太亂。
1.2梁、柱、板的布置
軸網(wǎng)布置好了以后就可以進(jìn)行梁、柱、板的布置了，這時(shí)需要進(jìn)入“樓層定義”選項(xiàng)里面先建立需要的梁、柱截面，梁的高度可以取1/8~1/12軸跨進(jìn)行試算，然后根據(jù)SATWE計(jì)算梁配筋率來確認(rèn)梁截面是否合適，一般梁的經(jīng)濟(jì)配筋率為0.4%~0.8%。
柱截面需要根據(jù)層高、跨度、層數(shù)以及樓面荷載來綜合考慮，可以先試算一個(gè)柱截面，同樣根據(jù)SATWE計(jì)算出來的柱軸壓比及配筋率來確認(rèn)柱截面是否合適，一般柱的經(jīng)濟(jì)配筋率為0.6%~1.5%，在進(jìn)行柱布置時(shí)應(yīng)盡量避免短柱，短柱及不利于抗震也不經(jīng)濟(jì)。
在建好梁柱截面以后，根據(jù)建筑圖布置梁及柱，進(jìn)如入“本層信息”選項(xiàng)，在此處可以根據(jù)工程需要修改里面的內(nèi)容，板厚一般默認(rèn)為100mm，本層信息設(shè)置好了以后再依次點(diǎn)取“樓板生成”、“生成樓板”選項(xiàng)，這時(shí)生成的樓板厚度就是前面“本層信息”填寫的默認(rèn)厚度100mm。
在“修改板厚”選項(xiàng)里面可以進(jìn)行板厚修改，取板跨度的1/35作為板厚度，在連接較弱的地方若不允許加梁，則可以通過增加板厚來增強(qiáng)連接。至于板厚度是否合適，還應(yīng)根據(jù)板配筋大小的綜合考慮。樓梯間不能進(jìn)行開洞處理，否則樓梯荷載不能進(jìn)行導(dǎo)算；一般樓梯間的板厚取0，恒載取8.5 kN/m³,活載取3.5 kN/m³。
1.3布置荷載
模型建好以后下面我們就需要布置荷載了，進(jìn)入“荷載輸入”選項(xiàng)點(diǎn)取“恒活設(shè)置”，輸入恒載和活載，最好把“自動(dòng)計(jì)算現(xiàn)澆板自重”勾選上，如此一來，在輸入恒載時(shí)就不需要考慮本的自重了。如果有板的恒載和活載與默認(rèn)值不同，則需要在“樓面活載”里面修改活載，在“樓面恒載”里面可以修改恒載。板的荷載輸入完成后需要輸入梁的荷載，即進(jìn)入“梁間荷載”選項(xiàng)進(jìn)行恒載和活載的輸入，然后根據(jù)建筑圖進(jìn)行梁的荷載布置。
按照上面的步驟依次布置每一層結(jié)構(gòu)圖，然后進(jìn)入“樓層組裝”里面根據(jù)建筑圖的層高和層數(shù)進(jìn)行樓層組裝，在這個(gè)過程中，有個(gè)底標(biāo)高程序容易計(jì)算錯(cuò)誤，需要人工復(fù)核。最后進(jìn)入“設(shè)計(jì)參數(shù)”在這里面根據(jù)國(guó)家規(guī)范及工程特點(diǎn)修改信息，計(jì)算振型個(gè)數(shù)一般取層數(shù)的三倍。
進(jìn)入PMCAD里面的“畫結(jié)構(gòu)平面布置圖”選項(xiàng)里面先點(diǎn)擊“樓板計(jì)算”選項(xiàng)然后點(diǎn)擊“計(jì)算參數(shù)”選項(xiàng)，在這里面設(shè)置板配筋參數(shù)，這時(shí)注意選擇板的鋼筋級(jí)別要與實(shí)際工程中板鋼筋級(jí)別對(duì)應(yīng)。板配筋參數(shù)設(shè)置好了以后點(diǎn)擊“自動(dòng)計(jì)算”選項(xiàng)就可以計(jì)算板配筋了，通過計(jì)算出來的板配筋量來判斷板厚是否合適，若配筋過大則需要返回到“建筑模型與荷載輸入” 選項(xiàng)里面去增加板厚,或增加次梁減小板跨。
1.4設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置
在模型輸入確認(rèn)無誤后就可以進(jìn)入SATWE里面的“接PM生成SATWE數(shù)據(jù)”選項(xiàng)里面，接著點(diǎn)擊“分析與設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義（必須執(zhí)行）”選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置，在進(jìn)行計(jì)算結(jié)構(gòu)的周期、位移等參數(shù)時(shí)一定要把“對(duì)說有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板假定”選項(xiàng)勾選；計(jì)算梁、墻、柱的配筋則不需要勾選。在第一次填寫結(jié)構(gòu)基本周期時(shí)，周期T＝(0.08~0.1)N,N為結(jié)構(gòu)層數(shù)，若算出來的周期為A秒，則填寫周期為A進(jìn)行試算，試算完以后進(jìn)入“分析結(jié)果圖形和文本顯示”—“文本文件輸出”—“2.周期 振型 地震力”里面查得計(jì)算出來的結(jié)構(gòu)周期為B，然后用周期B替換周期A進(jìn)行計(jì)算。若工程為多層結(jié)構(gòu)，則在“恒活荷載計(jì)算信息”中選“一次性加載”。“墻元細(xì)分最大控制長(zhǎng)度（m）”一般選1m，對(duì)于梁活載不利布置的最高層號(hào)的填寫數(shù)字，就看在進(jìn)行模型組裝時(shí)共有多少層，若進(jìn)行模型組裝時(shí)有A層，則梁活載不利布置的最高層號(hào)填寫數(shù)字為A。剩余的選項(xiàng)按照相應(yīng)的規(guī)范對(duì)應(yīng)填寫就可以了。
1.5定義特殊梁和特殊柱
填寫完上面的計(jì)算參數(shù)以后進(jìn)入第2個(gè)選型“特殊構(gòu)件定義”里面。在這個(gè)里面可以進(jìn)行特殊梁、特殊柱等定義。在“特殊柱”里面一定要對(duì)角柱進(jìn)行定義；若計(jì)算出來的梁配筋受剪超筋，在“特殊梁”里面可以對(duì)次梁進(jìn)行點(diǎn)鉸處理；在連續(xù)梁降標(biāo)高的地方同樣需要進(jìn)行點(diǎn)鉸處理。
進(jìn)入第5個(gè)選項(xiàng)“多塔結(jié)構(gòu)補(bǔ)充定義”里面，通過“多塔立面”選項(xiàng)可以對(duì)結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、墻的混凝土等級(jí)，以及層高、薄弱層等進(jìn)行檢查，若有錯(cuò)誤就可以返回對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)里面進(jìn)行修改。
進(jìn)入第6個(gè)選項(xiàng)“生成SATWE數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)檢查（必須執(zhí)行）”里面進(jìn)行計(jì)算，若模型有錯(cuò)誤問題，會(huì)出現(xiàn)提示。接著進(jìn)入第9個(gè)選項(xiàng)“查看數(shù)據(jù)報(bào)告文件（CHECK.OUT）”查看模型錯(cuò)誤問題，找到錯(cuò)誤以后返回建模里面進(jìn)行修改，再依次執(zhí)行上面的步驟。
1.6計(jì)算內(nèi)力
在模型及計(jì)算參數(shù)確定無誤后就可以進(jìn)入“結(jié)構(gòu)內(nèi)力，配筋計(jì)算”進(jìn)行計(jì)算了，對(duì)于多層框架結(jié)構(gòu)“地震作用分析方法”選“總剛分析方法”即可。若需要用此次計(jì)算出來的內(nèi)力來計(jì)算基礎(chǔ)，則需要把“生成傳給基礎(chǔ)的剛度”選項(xiàng)勾選，反之則不需要。
2.檢測(cè)判斷已建立的模型
執(zhí)行完上面的步驟以后，建模及計(jì)算就基本完成了。現(xiàn)在就需要根據(jù)計(jì)算出來的結(jié)果來判斷模型是否合理，是否滿足相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范。
2.1設(shè)計(jì)過程中控制的目標(biāo)參數(shù)
（1）軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對(duì)墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求，見抗規(guī)6.3.7和6.4.5。
（2）剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性，見抗規(guī)5.2.5。
（3）剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層，見抗規(guī)3.4.2。
（4）位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。見抗規(guī)3.4.4。
（5）周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，要求見高規(guī)3.4.5 。
（6）剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見高規(guī)3.5.2。
（7）層間受剪承載力比：控制豎向不規(guī)則性；要求見高規(guī)3.5.3。
對(duì)于周期，要注意第一周期不能為扭轉(zhuǎn)控制，最大層間位移角應(yīng)滿足高規(guī)3.7.3規(guī)定，有效質(zhì)量系數(shù)不應(yīng)小于90%。如果計(jì)算中存在薄弱層，則需要把薄弱層層號(hào)回填到“分析與設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義（必須執(zhí)行）”選項(xiàng)里面。當(dāng)?shù)卣鹱饔米畲蟮姆较蚪嵌冉^對(duì)值大于15度時(shí)，同樣需要回填到“分析與設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義（必須執(zhí)行）”選項(xiàng)里面。
2.2參數(shù)的調(diào)整方法
如果計(jì)算出來的參數(shù)不滿足規(guī)范要求，則需要返回模型進(jìn)行調(diào)整后在計(jì)算，直到滿足規(guī)范要求；
2.2.1軸壓的調(diào)整方法
當(dāng)軸壓比不滿足時(shí)的調(diào)整方法主要有：增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度；當(dāng)剪重比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：在SATWE的“調(diào)整信息”中勾選“按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整各樓層地震內(nèi)力”后，SATWE按抗規(guī)5.2.5自動(dòng)將樓層最小地震剪力系數(shù)直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和，用以調(diào)整該樓層地震剪力，以滿足剪重比要求。
2.2.2剛度比的調(diào)整方法
（1）適當(dāng)降低本層層高，或適當(dāng)提高上部相關(guān)樓層的層高。
（2）適當(dāng)加強(qiáng)本層墻、柱和梁的剛度，或適當(dāng)削弱上部相關(guān)樓層墻、柱和梁的剛度。
2.2.3位移比的調(diào)整方法
（1）由于位移比是在剛性樓板假定下計(jì)算的，最大位移比往往出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的四角部位；因此應(yīng)注意調(diào)整結(jié)構(gòu)外圍對(duì)應(yīng)位置抗側(cè)力構(gòu)件的剛度；同時(shí)在設(shè)計(jì)中，應(yīng)在構(gòu)造措施上對(duì)樓板的剛度予以保證。
（2）利用程序的節(jié)點(diǎn)搜索功能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號(hào)簡(jiǎn)圖”中快速找到位移最大的節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度；也可找出位移最小的節(jié)點(diǎn)削弱其剛度；直到位移比滿足要求。
2.2.4周期比的調(diào)整方法
（1）當(dāng)?shù)谝徽裥蜑榕まD(zhuǎn)時(shí)，說明結(jié)構(gòu)的抗扭剛度相對(duì)于其兩個(gè)主軸（第二振型轉(zhuǎn)角方向和第三振型轉(zhuǎn)角方向，一般都靠近X軸和Y軸）的抗側(cè)移剛度過小，此時(shí)宜沿兩主軸適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍的剛度，并適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剛度。
（2）當(dāng)?shù)诙裥蜑榕まD(zhuǎn)時(shí)，說明結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向的抗側(cè)移剛度相差較大，結(jié)構(gòu)的抗扭剛度相對(duì)其中一主軸（第一振型轉(zhuǎn)角方向）的抗側(cè)移剛度是合理的；但相對(duì)于另一主軸（第三振型轉(zhuǎn)角方向）的抗側(cè)移剛度則過小，此時(shí)宜適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部沿“第三振型轉(zhuǎn)角方向”的剛度，并適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍（主要是沿第一振型轉(zhuǎn)角方向）的剛度。
2.2.5剛重比的調(diào)整方法
通過人工調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度。
2.2.6層間受剪承載力比的調(diào)整方法 當(dāng)層間受剪承載力比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：可適當(dāng)提高本層構(gòu)件強(qiáng)度（如增大柱箍筋和墻水平分布筋、提高混凝土強(qiáng)度或加大截面）以提高本層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的抗剪承載力，或適當(dāng)降低上部相關(guān)樓層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的抗剪承載力。
當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算出來的各項(xiàng)參數(shù)勻滿足規(guī)范要求時(shí)，計(jì)算完成了，接著便可以利用計(jì)算繪制施工圖紙。
3.結(jié)語
PKPM軟件在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，擁有用戶上萬家，市場(chǎng)占有率達(dá)90%以上，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為普遍的CAD系統(tǒng)。它緊跟行業(yè)需求和規(guī)范更新，不斷推陳出新開發(fā)出對(duì)行業(yè)產(chǎn)生巨大影響的軟件產(chǎn)品，使國(guó)產(chǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件十幾年來一直占據(jù)我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用和技術(shù)的主導(dǎo)地位，為框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了有力的工具。
