Pkpm课程总结

一、PKPM的发展方向

PKPM程序的发展方向主要有两个方面：

●一个方面就是计算，它的方向就是集成化、通用化。集成化大家都能感觉到，PKPM程序都是以PM程序所建数据为条件，以空间计算为核心，基础、后期的CAD出图都能采用前面的数据。所有这些都构成了程序集成化的雏形。程序的通用化主要表现在计算上，PKPM程序的计算程序由以前的平面计算（PK）---->三维空间杆件（TAT）---->空间有限元（SATWE）---->整体通用有限元程序（PMSAP）。能计算的结构类型有砖混、底框、钢筋混凝土结构、钢结构等。现在又在开发特种结构的计算程序：如高压塔架、巨型油罐等。在PM程序中就可以建立起这些结构的空间模型。当然现在的PKPM系列程序还不能计算。

●PKPM程序发展的第二个方向就是开放计算参数的开关。有很多参数以前都是放在程序的“黑匣子”里的，设计人员不能干预。程序放开这些参数有两个原因，首先就是要让设计人员真正的掌握工程的设计过程，能够尽可能的控制设计过程。其次就是要把一些关键的责任交由设计人员来负，程序只能起到设计工具的作用，不能代替设计。所以就需要我们的结构设计人员充分的理解程序的适用范围、条件和校对结果的合理性、可靠性。如《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.16条要求“对结构分析软件的计算结果，应进行分析结果判断，确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据”。

二、空间计算程序部分

1、PKPM几个空间程序的不同（这是我们这次学习班一个学员提的问题）

现在，PKPM程序拥有的空间计算程序有三个，即TAT、SATWE、PMSAP

1）、TAT--它是一个空间杆件程序，对柱、墙、梁都是采用杆件模型来模拟的，特殊的就是剪力墙是采用薄壁柱原理来计算的，在它的单元刚度矩阵中多了一个翘曲的自由度θ’，相应的力矩多了双力矩。因此，在用TAT程序计算框剪结构、剪力墙结构等含钢筋混凝土剪力墙的结构都要对剪力墙的洞口、节点做合理的简化，有点让实际工程来适应我们的计算程序的味道。作这种简化都是因为分析手段的局限所制（资料书的P129）。当然，在作结构方案时，对结构作这样的调整对建筑结构方案的简洁、合理有很大的好处。它的楼盖是作为平面内无限刚、平面外刚度不考虑的假设。在新版的TAT程序中，允许增设弹性节点，这种弹性节点允许在楼层平面内有相对位移，且能承担相应的水平力。增加了这种弹性节点来加大TAT程序的适用范围，使得TAT程序可以计算空旷、错层结构。

2）、SATWE--空间组合结构有限元程序，与TAT的区别在于墙和楼板的模型不同。SATWE对剪力墙采用的是在壳元的基础上凝聚而成的墙元模型。采用墙元模型，在我们的工程建摸中，就不需要象TAT程序那样做那么多的简化，只需要按实际情况输入即可。对于楼盖，SATWE程序采用多种模式来模拟。有刚性楼板和弹性楼板两种。SATWE程序主要是在这两个方面与TAT程序不同。

3）、PMSAP---是一个结构分析通用程序。当然，它是偏向于建筑的，但它是一个发展方向。现在的比较著名的通用计算程序有：SAP84、SAP91、SAP20xx、ANSYS、ETABS等程序，这些程序各有特长。

2、程序的参数及选择开关

1）、PMCAD中的参数

（1）总信息：

●结构体系、结构主材：主要是不同的结构体系有不同的调整参数。

●地下室层数：必须准确填写，主要有几个原因，风荷载、地震作用效应的计算必须要用到这个参数，有了这个参数，地下室以下的风荷载、水平地震效应就没有往下传，但竖向作用效应还是往下传递。地下室侧墙的计算也要用到。底部加强区也要用到这个参数。 ●与基础相连接的下部楼层数：要说明的是除了PM荷载和最下层的荷载能传递到基础外，其他嵌固层的基脚内力现在的程序都不能传递到基础。

（2）、材料信息：其他与老的程序一样填法，就是钢筋采用了新规范的新符号。

（3）地震信息

●设计地震分组：就是老的抗震规范的近震、远震。按抗震规范的附录A选择即可。内江的三县两区都是第一组，6度区，设计基本地震加速度为0.05g。

●场地类别：程序是“场地土类型”，按《地基基础规范》的3.0.3条的4款，应该是“场地类别”。《建筑抗震设计规范》的3.3.2、3.3.3条也是提的“建筑场地”，而不是“场地土”。一般的地质勘察报告要提出此参数的。

●计算震型个数：这个参数需要根据工程的实际情况来选择。对于一般工程，不少于9个。但如果是2层的结构，最多也就是6个，因为每层只有三个自由度，两层就是6个。对复杂、多塔、平面不规则的就要多选，一般要求“有效质量系数”大于90%就可以了，证明我们的震型数取够了。

这个“有效质量系数”最先是美国的WILSON教授提出来的，并且将它用于著名的ETABS程序。

《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.13-2条要求B级高度的建筑和复杂的高层建筑“抗震计算时，宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应少于塔数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不少于总质量的90%”

● 周期折减系数：这个参数是根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.16条（强条）要求，按3.3.17条进行折减的。

框架：0.6~0.7

框剪：0.7~0.8

剪力墙：0.9~1.0

（4）风荷载：

修正后基本风压：根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条，对与高层、高耸以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.2.2条，对与特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按1xx年重现期的风压值采用。按规范的解释，房屋高度大于60m的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。

2）、TAT的参数及开关

（1）、用TAT程序计算建模应注意的几点：

●剪力墙必须要有洞口，不能形成封闭“口”字形。这样在构件截面上的剪力流才有进口和出口，否则，程序无法对构件进行计算。这是TAT程序对薄壁柱数学模型模拟的要求。 ●剪力墙内的洞口要求要上下对齐，且要有规律性。如果不这样，那么内力的传递将通过节点间刚域来传递，这与实际有时很大差别，引起很大的计算误差。且洞口布置不规律，计算结果具有很大的突变性。

（2）、参数：在PM参数中说过的就不在说了。

●柱的计算长度：程序中增加了一个选项“柱长度系数按混凝土土规范的7.3.11-3计算。以前老程序是按表7.3.11-1和表7.3.11-2采用的。7.3.11-3条是新规范新增的。“当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框架柱的计算长度 lo 可按公式7.3.11-1和公式7.3.11-2计算结果的较小者取值。

这是因为近年来对框架结构二阶效应的研究表明，竖向荷载在有侧移的框架中引起的P-△效应只增大有水平荷载在柱端截面中引起的弯矩 Mh，而原则上不增大由竖向荷载引起的弯矩 Mv。因此，框架柱柱端考虑二阶效应后的总弯矩应是：

M=Mh+ηs*Mv（1-1）

式中ηs为反映二阶效应增大Mh幅度的弯矩增大系数。但在传统的η——lo法中，是用η同时增大Mv和Mh的，即：

M=η（Mh+Mv）（1-2）

因此，如果要使所求的总弯矩相等，那么必然有：

ηs>η

与ηs相应的lo也就必然比与η相应的lo取得大一点。

对于一般工程中的多层框架结构，（在 Mv/Mh为常见比例，即>1/3，框架节点的柱梁线刚度的比例也为常见值时）按规范表7.3.11-2的lo计算出的η再按1-2公式计算出的弯矩和按规范7.2.11-3条计算出的lo在按公式1-1算出的弯矩，两者差异不大。所以在一般多层框架，没有特殊的水平荷载和特殊的框架节点情况下，采用7.2.11-2和7.2.11-3计算的lo对计算结果没有大的影响。

但是，对于Mv/Mh<1/3或梁注线刚度相差较大的情况下，采用7.2.11-2条计算的lo对计算结果就很大的影响了，而且是偏于不安全的，所以在这种情况下就要求采用7.2.11-3计算。建议都采用7.2.11-3计算。

本来规范采用η——lo法就是不尽和理的，因此规范就在7.3.12条要求采用刚度折减法，这种方法也是国外通行的考虑二阶效应的计算方法，且也是准确的较为合理的计算方法，但遗憾的是这种方法在PKPM程序中还没有得到实现。

●竖向力计算信息：程序有四个选择

-----不计算竖向力：它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和对比等。

-----一次性加载计算：主要用于多层结构，而且多层结构最好采用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小，所以不要采用模拟施工方法计算。 -----模拟施工方法1加载：就是按一般的模拟施工方法加载，对高层结构，一般都采用这种方法计算。但是对于“框剪结构”，采用这种方法计算在导给基础的内力中剪力墙下的内力特别大，使得其下面的基础难于设计。于是就有了下一种竖向荷载加载法。

------模拟施工方法2加载：这是在“模拟施工方法1”的基础上将竖向构件（柱、墙）的刚度增大10倍的情况下再进行结构的内力计算，也就是再按模拟施工方法1加载的情况下进行计算。采用这种方法计算出的传给基础的力比较均匀合理，可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。由于竖向构件的刚度放大，使得水平梁的两端的竖向位移差减少，从而其剪力减少，这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的内力重分配，所以这种方法更接近手工计算。

但是我认为这种方法人为的扩大了竖向构件与水平构件的线刚度比，所以它的计算方式值得探讨。

所以，专家建议：在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”；在基础计算是，用“模

拟施工方法2”的计算结果。这样得出的基础结果比较合理。

●是否考虑P-△效应：选择否，就按规范的7.3.11条计算柱的计算长度系数，如果选择“是”，则柱的计算长度系数为1，再按程序的计算方法来计算P-△效应。

●是否考虑梁柱重叠的影响：

---不考虑：对于普通的多层框架，一般都采用这种选择。

---考虑梁端弯矩折减：

M边=M中-Min（0.38*M中，B*V中/3）

---考虑梁两端刚域的影响：

扣除梁两端刚域后的梁计算长度为：

Lo=L-（Dbi+Dbj）

但计算荷载还是按节点间梁长来计算的。

●水平力与整体坐标的夹角：

---主要用于有斜向抗水平力结构榀时填写，在0~90之间。改写后，风荷载要变化，主要是受风面积变化、风荷载作用的坐标变化；抗侧力结构榀的刚度变化引起地震力的变化，所以要重新进行数检。

●回填土对地下室的相对刚度：

---根据程序编制专家的解释，填3大概为70%~80%的嵌固，填5就是完全嵌固，填在楼层数前加“-”，表示在所填楼层 完全嵌固。到底怎样的土填3或填5，完全取决于工程师的经验。

●是否考虑扭转藕连：《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.2-2条，“质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响；”《建筑抗震设计规范》的 5.1.1-3条，也与高规有相同的规定。

●地震设防烈度、设计地震分组、结构的抗震等级：按结构的实际填入即可。 ●竖向地震作用系数：程序取的是规范的计算值。

第二篇：pkpm课程总结2

利用PKPM进行多层框架结构设计的主要步骤

PKPM系列CAD系统，从建筑方案设计开始，建立建筑物整体的公用数据库。平面布置、柱网轴线等全部数据都可以用于结构设计。可自动为上部结构及各种基础提供数据文件，也可以为设计软件自动生成设备条件图，做到各专业数据共享、协调一致，大大提高了工作效率，PKPM系列微机建筑结构CAD系统的保管和复制以及设计的修改也极为方便。

传统的设计绘图方式需要设计人员忙忙碌碌地使用十几种常用绘图工具图上作业，而且一旦画错，修改很费事；一个成熟的设计人员一天最多只能出一两张图；复杂的计算如框、排架计算、剪力计算，以及煤矿巷道有限元分析等，要使从事设计的结构师头痛，而PKPM系列CAD系统软件，绘图方面、简洁、轻松、计算精确、省事；尤其是重复工作越多，工程越大，计算越烦，效率优势就越明显。另外，使用CAD设计，图面整洁统一，不受个人线条、字体优劣影响。绝对不是一轮几个固定步骤就能把结构分析计算完成的。

利用PKPM进行多层框架结构设计的主要步骤

执行PMCAD主菜单1，输入结构的整体模型

（一）根据建筑平、立、剖面图输入轴线

1、结构标准层“轴线输入”

1）结构图中尺寸是指中心线尺寸，而非建筑平面图中的外轮廓尺寸

2）根据上一层建筑平面的布置，在本层结构平面图中适当增设次梁

3）只有楼层板、梁、柱等构件布置完全一样（位置、截面、材料），并且层高相同时，才能归并为一个结构标准层

2、“网格生成”——轴线命名

（二）估算（主、次）梁、板、柱等构件截面尺寸，并进行“构件定义”

1、梁

1）抗震规范第6.3.6条规定：b≥200

2）主梁：h = (1/8～1/12) l ，b＝(1/3～1/2)h

3）次梁：h = (1/12～1/16) l ，b＝(1/3～1/2)h

2、框架柱：

1）抗震规范第6.3.1条规定：矩形柱bc、hc≥300，圆形柱d≥350

2）控制柱的轴压比

——柱的轴压比限值，抗震等级为一到四级时，分别为0.7～1.0

——柱轴力放大系数，考虑柱受弯曲影响，＝1.2～1.4

——楼面竖向荷载单位面积的折算值，

——柱计算截面以上的楼层数

——柱的负荷面积

3、板 ＝13～15kN/m2

楼板厚：h = l /40 ～ l /45 (单向板) 且h≥60mm

h = l /50 ～ l /45 (双向板) 且h≥80mm

（三）选择各标准层进行梁、柱构件布置，“楼层定义”

1、 构件布置，柱只能布置在节点上，主梁只能布置在轴线上。

2、 偏心，主要考虑外轮廓平齐。

3、 本层修改，删除不需要的梁、柱等。

4、 本层信息，给出本标准层板厚、材料等级、层高。

5、 截面显示，查看本标准层梁、柱构件的布置及截面尺寸、偏心是否正确。

6、 换标准层，进行下一标准层的构件布置，尽量用复制网格，以保证上下层节点对齐。

（四）定义各层楼、屋面恒、活荷载，“荷载定义”在具体建模计算后，有时会发现某些部位形成短梁，并且会显示为超筋

解决方法：在超筋部位1处将上下两梁，按“次梁”输入，使之传递集中力。在超筋部位2处可以在形成短梁的主梁下设置加腋或按要求加宽主梁截面。

连梁按普通梁输入时，需要输入的折减系数，普通梁刚度小于连梁的刚度。同时还要验算折减后的连梁是否满足正常使用极限状态。局部连梁超筋现象很正常，不必为如何调整为全不超筋而大伤脑筋及花费大量时间。连梁是剪力墙结构的调节器，其若在地震情况下开裂，吸收地震能量，保护剪力墙不受损失。

1、 荷载标准层，是指上下相邻且荷载布置完全相同的层。

2、 此处定义的荷载是指楼、屋面统一的恒、活荷载，个别房间荷载不同的留在PM主菜单3局部修改

（五）根据建筑方案，将各结构标准层和荷载标准层进行组装，形成结构整体模型，“楼层组装”

1、 楼层的组装就遵循自下而上的原则。

2、 楼层组装完成后整个结构的层数必然等于几何层数。

3、 确定“设计参数”，总信息、地震信息、风荷载信息等。

执行PMCAD主菜单2，布置次梁楼板

1、 此处次梁是指未在主菜单1布置过的次梁，对于已将其当作主梁在主菜单1布置过的梁，不得重复布置。

2、 对楼梯间进行全房间开洞，“楼板开洞”

3、 对个别房间板厚发生变化的，按照设计实际作局部修改，“修改板厚”

4、 对有悬挑板的梁上布置悬挑板，“设悬挑板”

5、 第1层布置好后，下一层的布置尽量利用“拷贝前层”避免重复工作，拷贝前层时可根据实际情况需要，决定是否拷贝前层的楼板开洞、修改板厚、设悬挑板、次梁布置等信息。

执行PMCAD主菜单3，输入荷载信息

1、“楼面荷载”对个别房间进行楼面荷载修改，如：板厚有变化的房间的楼面恒载、厕所的楼面恒载及门厅、走道、楼梯间的楼面活荷载等。

2、“梁间荷载”对梁承受的非板传来的荷载（如填充墙等）进行输入，注意，对梁承受填充墙荷载的需考虑窗洞、楼梯间全房间开洞的须根据实际情况计算梯段传至楼层梯梁的均布恒（活）载、梯段及休息平台经平台梯梁（、梯柱）传至下层框架梁的集中恒（活）载

3、“节点荷载” 梯段及休息平台经平台梯梁（、梯柱）传至框架柱的集中恒（活）载

4、 程序能对梁的自重、板的导荷进行自动计算，这些荷载都不能在此处重复计算，荷载的输入是指程序不能计算和导算的外加荷载，一定要根据实际情况进行计算输入，不得多输，更不能漏掉荷载。切记，楼梯间的荷载往往容易漏掉！

5、 第1层布置好后，下一层的布置尽量利用“层间拷贝”避免重复工作，可根据实际情况选择前面已经布置好的任意一层作荷载拷贝，还可根据实际情况选择是否拷贝楼面荷载、梁间荷载、节点荷载等信息。

执行PMCAD主菜单C ，平面荷载显示校核

1、 显示各层输入的楼面荷载、梁间荷载、节点荷载，以供校核

2、 如要保留各荷载文件，必须为每个文件另取文件名，“指定图名”

3、 荷载文件格式为*.T，可用主菜单9“图形编辑、打印及转换”打开文件，或转换为DWG文件用CAD打开。