结构平面计算机辅助设计软件 ( PMCAD ) PMCAD是整个结构CAD的核心,它建立的全楼结构模型是PKPM各二维、三维结构计算软件的前处理部分,也是梁、柱、剪力墙、楼板等施工图设计软件和基础CAD的必备接口软件。PMCAD也是建筑CAD与结构的必要接口。 用简便易学的人机交互方式输入各层平面布置及各层楼面的次梁、预制板、洞口、错层、挑檐等信息和外加荷载信息,在人机交互过程中提供随时中断、修改、拷贝复制、查询、继续操作等功能。
结构平面计算机辅助设计软件 ( PMCAD )
PMCAD是整个结构CAD的核心,它建立的全楼结构模型是PKPM各二维、三维结构计算软件的前处理部分,也是梁、柱、剪力墙、楼板等施工图设计软件和基础CAD的必备接口软件。PMCAD也是建筑CAD与结构的必要接口。
用简便易学的人机交互方式输入各层平面布置及各层楼面的次梁、预制板、洞口、错层、挑檐等信息和外加荷载信息,在人机交互过程中提供随时中断、修改、拷贝复制、查询、继续操作等功能。
自动进行从楼板到次梁、次梁到承重梁的荷载传导并自动计算结构自重,自动计算人机交互方式输入的荷载,形成整栋建筑的荷载数据库,可由用户随时查询修改任何一部位数据。由此数据可自动给PKPM系列各结构计算软件提供数据文件,也可为连续次梁和楼板计算提供数据。
绘制各种类型结构的结构平面图和楼板配筋图。包括柱、梁、墙、洞口的平面布置、尺寸、偏轴、画出轴线及总尺寸线,画出预制板、次梁及楼板开洞布置,计算现浇楼板内力与配筋并画出板配筋图。画砖混结构圈梁构造柱节点大样图。
作砖混结构和底层框架上层砖房结构的抗震分析验算。
统计结构工程量,并以表格形式输出。
钢筋砼框架、框排架、连续梁结构计算与施工图绘制软件 (PK)
PK模块具有二维结构计算和钢筋混凝土梁柱施工图绘制两大功能。
模块本身提供一个平面杆系的结构计算软件,适用于工业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、排架结构,剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁,拱形结构,桁架等。 规模在30层,20跨以内。
在整个PKPM系统中,PK承担了钢筋混凝土梁、柱施工图辅助设计的工作。除接力PK二维计算结果,可完成钢筋混凝土框架、排架、连续梁的施工图辅助设计外,还可接力多高层三维分析软件TAT、SATWE、PMSAP计算结果及砖混底框、框支梁计算结果,可为用户提供四种方式绘制梁、柱施工图,包括梁柱整体画、梁柱分开画、梁柱钢筋平面图表示法和广东地区梁表柱表施工图,绘制100层以下高层建筑的梁柱施工图。
PK软件可处理梁柱正交或斜交、梁错层,抽梁抽柱,底层柱不等高,铰接屋面梁等各种情况,可在任意位置设置挑梁、牛腿和次梁,可绘制十几种截面形式的梁,可绘制折梁、加腋梁、变截面梁,矩型、工字梁、园型柱或排架柱,柱箍筋形式多样。
按新规范要求作强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心、柱轴压比,柱体积配箍率的计算与验算,还进行罕遇地震下薄弱层的弹塑性位移计算、竖向地震力计算、框架梁裂缝宽度计算、梁挠度计算。
按新规范和构造手册自动完成构造钢筋的配置。
具有很强的自动选筋、层跨剖面归并、自动布图等功能,同时又给设计人员提供多种方式干预选钢筋、布图、构造筋等施工图绘制结果。
在中文菜单提示下,提供丰富的计算模型简图及结果图形,提供模板图及钢筋材料表。
可与“PMCAD”软件联接,自动导荷并生成结构计算所需的平面杆系数据文件。
程序最终可生成梁柱实配钢筋数据库,为后续的时程分析、概预算软件等提供数据。
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1)、模型数据的输入:
模型尽量按原型输入:即洞口、挑梁、砖墙等都要按原型输入。
节点尽量具有规律性:节点尽量上下一致,这样才能保证荷载传递的正确。
参数的输入要合理:
(1)、在“交互式”的设计参数输入中结构体系要选择相应的结构体系(砌体、底框抗震墙)。
(2)、在PM的“次梁楼板”输入中,要求把墙体材料选择为“砖”,混凝土抗震墙做个别修改。
(3)、楼面刚度类别:按《砌体结构设计规范》的表4.2.1中“屋盖或楼盖类别分为三类:整体式、装配整体式和装配式无棱体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖---刚性;装配式有棱体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋架和有密铺望板的木屋盖或木楼盖---刚柔性;瓦屋面的木屋盖和轻钢屋盖---柔性。
在这里要说明的是楼盖的“刚柔性”和房屋的静力计算方案的“刚弹性”是两回事,楼盖的“刚柔性”仅仅是确定房屋的静力计算方案的“刚弹性”的一个条件,还有房屋横墙间距这个条件。
(4)墙体材料的自重:对于机制砖,程序隐含为21Kn/m3,对于抹灰荷载、墙砖荷载,就在砌体容重中考虑。不要采用加厚墙体来体现,因为这样会增加墙体刚度,与墙体的实际
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刚度不符。
(5)、混凝土剪力墙等效系数:相当于混凝土墙与砖墙刚度的比值。对于底框-抗震墙结构的底部抗剪墙刚度计算及地震剪力分配中该值不起作用。
(6)、构造柱参与共同工作:首先构造柱要按普通柱输入,程序对构造柱参与工作的计算是按《砌体结构设计规范》的10.3.2条来计算的。
2)、PM程序对砖混底框的计算:
(1)、墙体的计算:
墙体的受压计算:是以墙段为计算单元的。一是门窗洞口间墙;一是两节点间的墙段;对于墙段长小于250的程序将忽略不记,这引起我们对小墙支强度的重视,程序根本没有计算,也没有给出警告,我们就认为他是满足要求的,就留下了隐患。而实际上这样的墙段也不能作为结构构件来使用的,要求我们在做结构时特别小心。
墙体高厚比计算:是将相邻有相交的墙肢支撑的墙段生成墙高厚比计算的单元,对墙长度小于1.9m的墙段单元不作高厚比计算。
墙体的局部受压计算:计算的条件是在该节点上支撑有一根在交互式输入中输入的梁,且有墙体,在节点位置没有柱,可以有垫块和圈梁。
(2)、底框的计算:
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参数输入:
●底层框架的层数
●考虑墙梁作用上部荷载折减系数
《砌体结构设计规范》的7.3.6条有公式:
Mbi=Mli+am*M2i
Nbti=ηN*M2i/Ho
其中
am---为考虑墙梁组合作用的托梁跨中弯矩系数(支座也是am,但计算公式不同)
ηN--为考虑墙梁组合作用的托梁跨中轴力系数
按规范计算的折减系数是很小的。
有些资料有0.6的,有0.8的
程序的折减系数与规范的调整系数有差别,程序是针对墙梁以上的荷载。而程序是针对上部墙梁传递给框架梁的恒载和活载的。
●剪力墙侧移刚度考虑边框柱的作用:
边框柱对侧移刚度的贡献是按“面积等效”的方法计入的。
●底框的计算过程:
在PM程序中分为三步:
第一步:计算其它各层砖墙的抗震承载力,以及底框中混凝土抗震墙的剪力设计值,不考虑框架承担的地震作用,地震作用全部由抗震墙承担。这是《建筑抗震设计规范》的7.2.4-3
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条要求的。
第二步:计算底部各榀框架承受的侧向地震作用及各榀框架柱由地震倾覆力矩产生的附加轴力。分配按侧移刚度进行分配,但混凝土墙的刚度要乘以0.3的折减系数。这是《建筑抗震设计规范》的7.2.5-1条要求的。
第三步:根据混凝土墙的剪力、轴力、弯矩设计值进行墙的配筋计算。但没有进行梁柱的计算。对于底框的计算,最好采用空间程序的计算结果。
3)、空间程序对砖混底框的计算:
这里主要讲SATWE程序:SATWE程序对砖混底框的计算主要采用两种方式:
●一个就是“规范算法”:程序仅仅对底框进行空间分析,接PM地震分析后所生成的底框部分的地震剪力、上部砖房传递给底框部分的地震剪力、倾覆力矩、竖向荷载、以及竖向荷载的折减系数。
●有限元分析法:是将整个房屋包括底框和上部砖房部分作为一个整体来进行分析。这种分析是参照钢筋混凝土结构的分析方法的,有它的先进性和局限性。先进就是能整体分析,考虑上部砖房与底框的共同协调工作。但是程序把砌体做各向同性材料来进行分析是不符合砌体材料的实际情况的,我们所用的砌体材料一般都是各向异性的。而且这种计算方法超规范。所以只能作为参考。建议还是采用“规范算法”。
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4.参加pkpm学习班的笔记
上周末参加了pkpm学习班,主要学习了三个内容:1)sts的使用;2)运用pkpm进行高层设计时的一些问题;3)spascad建模。对于1)和3),本人都没有多少经验,对于2)则有一点体会。整理了自己关于2)的听课笔记,和大家共同来学习提高。对于其中的一些观点,希望大家能够进行讨论。谢谢了!
Pkpm听课笔记
一、 风荷载
程序中给出的基本周期是采用近似方法计算得到的,建议计算出结构的基本周期后,再代回重新计算。
二、 地震作用及结构振动特性
1) 对于耦联选项,建议总是采用;
2) 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。
例: *** 一31层框支结构,考虑双向水平地震力作用时,其计算剪重比增量平均为12.35%;
*** 规则框架考虑双向水平地震作用时,角柱配筋增大10%
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左右,其他柱变化不大;
*** 对于不规则框架,角、中、边柱配筋考虑双向地震后均有明显的增大;
*** 通过双向地震力、柱按单偏压计算和双向地震力、双偏压计算比较可知,后者计算柱的配筋较前者有明显的增大。建议:若同时勾选双向地震力、柱双向配筋时,要十分谨慎。
3)计算单向地震力,应考虑偶然偏心的影响。5%的偶然偏心,是从施工角度考虑的。
****计算考虑偶然偏心,使构件的内力增大5%~10%;
****计算考虑偶然偏心,使构件的位移有显著的增大,平均为18.47%。
注:对于不规则的结构,应采用双向地震作用,并注意不要与“偶然偏心”同时作用。“偶然偏心”和“双向地震力”应是两者取其一,不要都选。
建议的选用方法:
****当为多层(≤8层,≤30m),考虑扭转耦联与非扭转耦联均可;
****当为一般高层,可选用耦联+偶然偏心;
****当为不规则高层、满足抗规2条以上不规则性时,或位移比接近限值,
考虑双向地震作用。
4)有效质量系数
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例:一八层框架,有大量的越层结构和弹性结点,需许多的振型才能使有效质量系数满足要求。
计算振型数 剪重比 有效质量系数
30 1.6 50%
60 3.2 90%
原因:振型整体性差,局部振动明显。
注:要密切关注有效质量系数是否达到了要求。若不够,则地震作用计算也就失去了意义。
三、结构的周期与位移
周期比:控制结构在大震下,扭转振型不应靠前,以减小震害。
最大层间位移:按规范要求取楼层竖向构件最大杆件位移称为楼层控制层间位移;
位移比:取楼层最大杆件位移与平均杆件位移比值。位移比是控制结构的扭转效应的参数。
注:最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果(即构件设计可以采用弹性楼板计算,而位移计算必须在刚性楼板假设下获得),故可先采用刚性楼板算出位移用于送审,而后采用
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弹性楼板进行构件分析。
一旦出现周期比不能满足要求的情况,一般只能通过调整平面布置来改善。这种改善一般是整体性的,局部小调整往往收效甚微。一句话,周期比控制的不是在要结构足够结实,而是在承载力布局合理性,限制结构抗扭刚度不能太弱。
四、 刚度比控制
(1)剪切刚度;
(2)弯剪刚度;
(3)抗规3.4.2中定义的刚度。
选用方法如下:
(1)对于多层(砌体、砖混底框),宜采用刚度1;
(2)对于带斜撑的钢结构,宜采用刚度2;
(3)多数结构宜采用刚度3。(所有的结构均可用刚度3)
五、地下室设计分析
(1)地下室一般与上部共同作用分析;
(2)地下室刚度大于上部层刚度的2倍,可不采用共同分析;
(3)地下室与上部共同分析时,程序中相对刚度一般为3,模拟约束作用。当相对刚度为0,地下室考虑水平地震作用,不考虑风作用。当相对刚度为负值,地下室完全嵌固。
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六、梁、柱、斜撑和墙的抗震等级逐个指定
实际工程中常会遇到同一结构不同部位需采用不同的抗震等级的情况,在satwe的〈特殊构件补充定义〉中可以通过交互式逐个指定。
注:对于〈特殊构件补充定义〉中的一些构件,如角柱、框支梁等,程序可自动搜索。但总存在一些特殊的情况使得搜索不够完全或准确,强烈建议通过菜单〈特殊构件补充定义〉手动搜索。
七、框架结构分析
(1)注意柱计算长度系数的选取;
(2)柱一般按单偏压配筋、双偏压验算为好,因双偏压存在多解,配筋量与形式不唯一;
(3)梁-柱保护层厚度按规范取,程序自动加12.5;
(4)对于大截面的柱,可考虑梁、柱重叠部分为刚域;
(5)一般可考虑梁刚度放大、扭矩折减,以考虑楼板的影响;
(6)负弯矩向下调幅后,跨中弯矩自动增大。“梁跨中弯矩增大系数”是不
考虑活载不利布置时乘的系数,不要与此混淆;
(7)梁弹性挠度以主梁为主,次梁的挠度计算仅供参考;
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(8)恒载一般用“模拟施工一”,也可用“一次性加载”。若有竖吊构件(如
吊柱),必须用一次性加载。
八、框剪结构
(1)0.2Q一定要考虑;
(2)可选择“模拟施工二”传基础力。值得注意的是,“模二”不能用于上
部结构的计算。
九、地震作用调整
竖向不规则的建筑结构,其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数。 程序根据层刚度比的计算,自动确定薄弱层并将其效应放大。
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