摘要：以南寧市可利江環(huán)境綜合整治工程聯(lián)合補(bǔ)水泵站設(shè)計為例，主要針對PKPM系列軟件在水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的運(yùn)用進(jìn)行分析探討。
關(guān)鍵詞：PKPM；水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計；泵站；運(yùn)用
中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
1軟件介紹
PKPM系列CAD軟件是由中國建筑科學(xué)院研發(fā)的一組包括建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備設(shè)計和各類基礎(chǔ)設(shè)計在內(nèi)的綜合CAD系列軟件。該軟件通過三維建模，采用空間組合結(jié)構(gòu)有限元分析，完成建筑結(jié)構(gòu)在恒、活、風(fēng)、地震力作用下的內(nèi)力分析、動力時程分析及荷載效應(yīng)組合計算，可進(jìn)行活荷不利布置計算、底框結(jié)構(gòu)空間計算、吊車荷載計算，并可將上部結(jié)構(gòu)和地下室作為一個整體進(jìn)行分析，完成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)截面配筋計算，并最終形成施工圖。
2軟件在水工建筑物設(shè)計的運(yùn)用
隨著我國綜合實力的增強(qiáng)，國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，社會的不斷進(jìn)步，設(shè)計思想也在不斷更新，城市水利工程設(shè)計已不再只單純考慮滿足泄洪、排澇等基本功能需求，還與工程所在城區(qū)周邊設(shè)施建設(shè)相結(jié)合，從而達(dá)到設(shè)計建筑物與環(huán)境相協(xié)調(diào)，與環(huán)境美化融為一體的目的。因此，水工建筑物設(shè)計也不再局限于以往的建筑樣式簡單，體型單一的特點，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化，建筑平面布置與豎向體型也越來越復(fù)雜。如何運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計軟件高效、準(zhǔn)確的對復(fù)雜水工建筑物結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行內(nèi)力分析與設(shè)計，縮短設(shè)計周期，提高效率成為各位設(shè)計人員關(guān)心的重點�，F(xiàn)以南寧市可利江環(huán)境綜合整治工程聯(lián)合補(bǔ)水泵站設(shè)計為例，主要針對PKPM系列軟件中的PMCAD建模、結(jié)構(gòu)SATWE軟件、基礎(chǔ)JCCAD在水工建筑物實際設(shè)計工作中的運(yùn)用進(jìn)行分析探討。
2.1工程概況
南寧市可利江環(huán)境綜合整治工程聯(lián)合補(bǔ)水泵站總裝機(jī)容量為4×355+250＝1670kW，其中備用機(jī)組一臺，單機(jī)容量為355kW，等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級。泵站位于可利江出口處左岸，地貌上屬邕江Ⅱ級階地，泵站所處位置地面高程為73.2m～75.1m，區(qū)域地下水位高程為64.57m～68.36m，泵站場地土層分布自上而下分別為：粘土層、粉土層、粉砂層、園礫層、泥巖層。泵站設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)，主體為橢圓型，底層占地總長28.00m，總寬21.00m（地上輪廓尺寸），地下五層，地上一層，建筑高度31.60m，總建筑面積2309。泵站平面布置及典型橫剖面圖見圖1、圖2。
2.2結(jié)構(gòu)模型的建立
南寧市可利江聯(lián)合補(bǔ)水泵站為六層框架結(jié)構(gòu)，地下五層，地上一層�？紤]吊車荷載等的輸入及導(dǎo)荷，實際建模通過8個結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層來完成空間模型的建成。由于泵站的建筑造型為橢圓型，在PMCAD軟件的人機(jī)交互建模中，沒有直接繪制橢圓軸線的命令，因此泵站模型的基礎(chǔ)軸線必須通過命令行輸入完成，具體步驟如下：
（1）在“命令行”中鍵入“ellipse”命令，根據(jù)程序在“命令行”的提示輸入橢圓的端點：“！0，0”。
（2）根據(jù)程根據(jù)程序在“命令行”的提示輸入橢圓的另一端點：“28000，0”。
（3）根據(jù)程序在“命令行”的提示輸入橢圓的另一條半軸的長度：“10500”。
（4）至此，程序已自動繪制完成泵站的橢圓線形，但此時軸線并沒有形成，還須在“命令行”中輸入命令“explode”，然后點取橢圓線形將圖素分解成折線。
（5）再次輸入命令“explode”，然后點取橢圓，并保存圖形。注意：在這個步驟中，對圖形的保存是其中的關(guān)鍵。橢圓網(wǎng)格線的形成必須通過保存圖形這個步驟才能形成網(wǎng)點，程序才能最終生成橢圓軸線。
（6）橢圓軸線形成后，再按照PMCAD人機(jī)交互建模的常規(guī)方法補(bǔ)充完善泵站的其他軸線的輸入，完成泵站標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)層模型的建立。
2.3結(jié)構(gòu)計算
泵站模型完成后，轉(zhuǎn)入SATWE接PM對泵站進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)計算。由于南寧市可利江聯(lián)合補(bǔ)水泵站屬半地下室結(jié)構(gòu)，地下五層，地上一層。在結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計中，泵站上部結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)應(yīng)作為一個整體統(tǒng)一考慮，因此在進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)力配筋計算前，必須注意在總信息中對地下室轉(zhuǎn)換層進(jìn)行定義，以便軟件進(jìn)行正確的內(nèi)力調(diào)整。
2.4基礎(chǔ)設(shè)計
南寧市可利江聯(lián)合補(bǔ)水泵站位于可利江出口處左岸，場地處于邕江Ⅱ級階地與可利江河床過渡斜坡地帶，斜坡平緩，臺地地面高程為70.2m～82.8m。泵站所處位置地面高程為73.2m～75.1m，設(shè)計基礎(chǔ)置于56.8m的弱風(fēng)化泥巖上，根據(jù)地質(zhì)勘探成果，允許承載力為350kPa。設(shè)計考慮通過分級放坡完成基坑開挖，分段回填完成泵房下部結(jié)構(gòu)施工，泵站井壁場地使用開挖土回填至81.50m高程。泵站設(shè)計基礎(chǔ)底板厚2m，挑出寬度2m，在實際操作計算中考慮作為筏板進(jìn)行基礎(chǔ)計算。
PKPM的JCCAD軟件可以自動讀取PMCAD、SATWE軟件生成模型的上部結(jié)構(gòu)中與基礎(chǔ)相連的各層柱、墻、支撐布置信息，自動完成基礎(chǔ)模型的布置，并繼承上部結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件生成的各種信息，讀取PMCAD、SATWE軟件計算生成的構(gòu)件內(nèi)力當(dāng)做設(shè)計基礎(chǔ)的外荷載，按要求進(jìn)行荷載組合。但是，地質(zhì)資料文件則需通過文本編輯方式另外補(bǔ)充輸入。根據(jù)南寧市可利江環(huán)境綜合整治工程的地質(zhì)報告，可利江聯(lián)合補(bǔ)水泵站共進(jìn)行地質(zhì)鉆孔5個。
3結(jié)語
PKPM系列軟件采用人機(jī)交互方式搭建工程項目全樓的結(jié)構(gòu)構(gòu)架，模型化誤差小，分析的精度高，且軟件各系列模塊之間相互連接，前后處理功能強(qiáng)，計算的速度快，在很大程度上縮短了設(shè)計計算時間，提高了設(shè)計精度。但PKPM系列軟件畢竟是一款主要針對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟件，在做水工建筑物設(shè)計時，要結(jié)合水利工程的特殊性，對軟件計算結(jié)果進(jìn)行合理分析、調(diào)整，以保證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性和工程設(shè)計的可靠性。
參考文獻(xiàn)：
[1]中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部,SATWE多層及高程建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件
[2]中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部,JCCAD獨基、條基、鋼筋混凝土地基梁、樁基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)設(shè)計.
