論PKPM軟件在建筑結構設計中的應用

 摘要：采用PKPM軟件進行建筑結構設計計算時，設計師要把握好建筑整體結構概念，不能過分相信計算機分析結果。另外，要對軟件技術條件進行清醒的認識。文章結合筆者在結構設計中發現的問題,對PKPM軟件的應用過程中出現的問題和如何應用等作了簡單的分析,以提高應用PKPM軟件進行結構設計的質量。 　　

關鍵詞：建筑 結構設計CAD PKPM抗震設計概念設計

隨著科技的發展，計算機技術和建筑結構分析理論也在不斷地發展和完善，計算機輔助設計(CAD)系統在建筑工程設計領域中也得到了普遍的應用。那么，在使用這些結構軟件的過程中，容易出現什么問題，在使用這些軟件輔助結構設計時應注意哪些事項呢？回顧多年的結構設計經驗，盡管在結構設計中采用CAD進行建筑結構設計計算方便快速, 但設計師要對建筑整體結構概念加強認識，不能過分相信計算機分析結果。另外，要對軟件技術條件進行清醒的認識。為此,結合近幾年來在實踐中發現的類似問題,對PKPM軟件的應用作一些簡單的分析,以提高應用PKPM軟件進行結構設計的質量。 　　

1、超規范設計導致結構存在安全隱患 　　

超規范設計問題對中小設計院來說是禁而未絕的問題。雖然建設主管部門三令五申的強調,但是由于缺乏有效的管理手段和約束機制,有的地方設計審查流于形式,或對設計圖紙的審查只限于對建筑造型的審查,使得一些超規范設計變成了聳立于城市街頭的建筑物。當然,超規范設計有設計單位主觀上的原因,也有的是客觀上造成的。超規范設計的問題主要表現在以下幾個方面: 　　
1.1磚混結構層數和高度超規范問題 　　
在《建筑抗震設計規范》(以下簡稱“抗規”) 中,多層砌體房屋由高度和層數兩個指標控制,一般認為,超過了其中的一個控制指標即是超規范設計。近年來,一些抗震設防地區所建磚混建筑物相繼出現八層帶半地下室磚混住宅。嚴格地講,按“抗規”的規定,帶半地下室住宅房屋的高度和層數應從地下室地面算起,也就是說,八層帶半地下室建筑的實際層數應為九層。 　　
1.2底層框架磚房超規范設計問題 　　
底層框架磚房除存在上述高度和層數超規范問題以外,還存在底層框架本身的設計超規范問題。“抗規”所謂的底層框架是指底層為框架－抗震墻承重的結構,且宜采用鋼筋混凝土抗震墻,但抗震烈度為6 度和7 度地區可采用嵌砌于框架之間的磚墻。根據了解的情況,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構,而且在抗震區總層數達到八層。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,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。這種結構形式大都出現在臨街的住宅設計中,尤其近年來在房地產開發商所建的商品房中居多,這種結構形式的建筑在地震中的表現是非常脆弱的。所以,一旦有地震發生,其后果將十分嚴重。 　　
1.3舊房改造設計中的超規范問題 　　
某些過去設計建造的房屋在建設當時該地區的抗震設防烈度低于現行的設防烈度,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,而某些設計單位未進行加固設計而進行了加層設計,有的加層設計還超過現行規范要求。在加層施工中原結構有不同程度的破壞,加層設計對該建筑的抗震性能來說無疑是雪上加霜。 　　
調查發現,導致超規范設計的主要原因有如下幾方面:一是某些設計人員遵循規范的意識淡薄,對規范規定模糊不清、學習不夠,甚至有些結構設計人員從來沒有考慮過規范的要求。二是建筑設計的人員結構概念模糊,從建筑設計方案階段造成結構設計是超規范的,而又片面地強調所謂的建筑形式等要求,使結構難以滿足規范要求。三是某些建設單位由于從投資的限制、土地利用率等方面出發而提出不滿足規范要求的結構形式,而設計部門為得到工程的設計任務故意違反規范規定,有的設計單位領導為了眼前的利益,迫使設計人員進行超規范設計；四是設計審查部門遷就建設單位的意圖,使超規范設計在某些地方合法化甚至成為不成文的地方標準和習慣作法。筆者認為,設計規范作為國家制定的規程是指導建筑設計的綱領,作為建筑設計工作者,在任何時候都不應當違反。 　　

2、過分依賴計算機分析結果而忽略抗震、構造等要求 　　

2.1過分相信計算機 　　
一些對結構概念不很清楚的設計人員可能會過分地相信計算機而出現嚴重的設計錯誤。例如某六層磚混結構,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。設計者認為:挑梁的計算數據是由PMCAD 軟件生成的,其配筋是經過PK軟件計算的,計算結果沒有問題。其實,由于設計者對軟件技術條件不明,在操作時有荷載漏項,導致計算結果錯誤。 　　
2.2忽視抗震設計和構造要求 　　
在實際結構設計中,不同程度地存在著忽視抗震概念設計問題。例如：某6度抗震區建筑,設計為六層帶半地下室磚混住宅,上部結構布置均勻規整,但是上部作為主要承重和抗震墻體的內縱墻卻沒有基礎,而是坐落于地下室的內橫墻上,也就是說,上部六層墻體的線荷載,變為集中荷載傳于地下室橫墻上,這種結構的傳力路線是最為不利的。 　　
建筑物抗震設計包括三部分內容,即概念設計、構造設計和結構計算。大家都知道,地震是一種復雜的自然現象,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計時,一定要遵循“抗規”提出的抗震設計原則和抗震設計構造要求，正確應用CAD 軟件，提高建筑結構設計質量。例如底層框架結構上部的磚房的構造措施比多層磚房的構造措施要嚴格一些,要求構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計,也不能單憑計算結果來判斷結構的可靠性,象上述的兩個例子,結構的靜力計算是沒有問題的,而縱向抗震能力明顯不足。 　　

3結構平面輔助設計軟件PMCAD 的應用 　　

PMCAD 是PKPM系列軟件的核心模塊,是建筑與結構連接的接口軟件,也是結構平面設計軟件,在這個模塊中建立的結構模型應力求準確,能夠反應結構的實際情況。 　　
3.1交互式結構模型的建立 　　
結構模型中所有的構件均在此項操作中輸入,應當注意的是:凡是結構布置形式及構件尺寸和荷載不同的結構層均應描述為不同的結構標準層,對于上下層柱變截面情況用構件相對于節點的偏心描述,注意在節點過密的時候墻體及梁布置的連續性。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是荷載標準值,不是設計值。 　
3.2 PK文件的生成 　　
對于磚混結構,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點構造不滿足“抗規”要求。在此項操作中生成的連梁PK文件應打開修改支座情況,主要是依據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文件應打開修改梁慣性矩增大系數和梁端彎矩調幅系數,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.應用PKPM進行結構設計時應注意的問題[J].山西建筑.2008.15 　　
[2]吳世華，魏勝利.淺談利用PKPM軟件設計中應注意的幾個問題[J].中小企業管理與科技.2010.07. 　　
[3]張鐵壯.淺談PKPM在結構設計中的應用[J].城市建設理論研究.2012.22. 　　
[4]陳矗磊.淺談PKPM在框架結構設計中的應用[J].科技致富向導.2012.12.