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PKPM在建筑结构设计中的应用分析

时间:2017-04-10    来源:中国BIM培训网     BIM编辑:关鑫    阅读人数:

 

  PKPM在建筑结构设计中的应用分析

  PKPM 软件在建筑结构设计中经常出现的问题分析

  1、应用PKPM软件进行结构设计时超越相关规范的要求

  (1)、底层框架结构的砖房设计时超出规范问题。在底层为框架结构的砖房设计中,除了存在高度和层数超规问题外,还有部分建筑的底层框架结构设计不符合相关规范要求的问题。“抗规”中底层为框架———抗震墙承重结构的砖房为底层框架。底层框架结构的抗震墙宜采用钢筋混凝土,但抗震烈度为6度和7度地区原则上采用普通砖抗震墙也是可以的,但其构造措施必须满足“抗规”中的有关规定。部分工程在采用普通砖抗震墙的情况下没有满足“抗规”的相关要求,这使得底层框架结构建筑存在抗震能力不足的问题。

  (2)、砖混结构建筑设计超出规范要求。在对多层砌体建筑进行设计时,应依据《建筑抗震设计规范》的要求,采用高度与层数这两个指标来进行控制,通常情况下只要有一个控制指标超出范围,即可认为其结构设计超出了规范的要求。当前,部分地区在抗震设防列度为7度的前提下,却设计出带半地下室的7层砖混结构住宅。这里应以房屋的埋深与嵌固情况做为计算和确定全地下室,或是半地下室的判别条件。严格来讲,带地下室的住宅建筑高度和层数均应从地下室的地面起算,即7层建筑若带半地下室的话,则应按8层予以认定。因此,带地下室的7层住宅建筑不管是从高度还是从层数来看均已超出了相关规范的规定。 2、在建筑结构设计过程中对计算机分析结果过份依赖的问题

  在实际工程中,不同程度地存在着忽视抗震概念设计和构造设计的问题。要知道建筑物抗震设计包括概念设计、构造设计和结构计算三部分,建筑物抗震计算的原理只是一种近似方法。所以在进行建筑物结构抗震设计时,一定要遵循“抗规”提出的抗震设计原则和抗震设计构造要求,正确应用相关设计软件,提高建筑结构设计的质量。例如,底层框架结构上部砖房的构造措施比多层砖房的构造措施要严格一些。对于底框结构的过渡层构造要求更加严格,如过渡层应在底部框架柱对应位置处设置构造柱。过渡层的底板宜采用现浇混凝土板,且板厚不应小于120mm。不能按砖房的抗震措施来设计,也不能单凭计算结果来判断结构的可靠性。也就是说,计算机分析结构的静力计算没有问题,也有可能出现而纵向抗震能力明显不足的现象,这必须引起足够的重视。

  3、在建筑结构设计中对软件应用条件、技术认识不足问题

  每种计算理论均有其假定条件,计算机软件的编制也应符合其特定的应用技术条件,技术人员极为熟悉的PKPM软件也不能例外,如果不能较好地理解软件应用和技术条件,就无法利用软件解决建筑结构设计中出现的实际问题。

  二、PKPM软件应用于建筑结构设计中的相关问题探讨

  1、PKPM软件应用于建筑结构设计时对楼板刚度的合理假定

  一般情况下,多数工程的楼板形状是较为规则的,这就可以假定楼板为刚性楼板,即在平面外刚度为零,平面内无限刚。但对于形状复杂的建筑结构工程楼板,如楼板有大开洞、楼板局部变窄而导致连接部位薄弱、环形楼板有效宽度较窄等情形,则需采用弹性膜假定,即平面内按实际刚度,而平面外则假设刚度为零。如果仍旧采用刚性楼板假定,则可能因复杂形状楼板平面内刚度不均匀或有较大削弱情况下,构件结构计算结果的可靠性就难以保证了。PKPM 系列中的结构设计软件SATWE 等将采用弹性膜假定、弹性楼板3 及弹性楼板6 的楼板都称作弹性楼板。因此,应根据具体情况在假定楼板为弹性楼板时采用更为适宜的弹性楼板。由于弹性楼板3 是针对带厚板转换层结构的转换厚板提出的,假定楼板平面内无限刚,楼板平面外的刚度按楼板真实情况采用中厚板弯曲单元计算;而弹性楼板6 则是针对板柱结构和板柱抗震墙结构提出来的,采用壳单元真实地计算楼板的平面内刚度和平面外刚度。因此,对于形状复杂的楼板,如剪力墙结构、框架结构、框架核心筒结构、框架剪力墙结构楼板,设计中如使用弹性楼板3 和弹性楼板6 可能会使梁的配筋偏少,形成安全隐患,所以只能采用弹性膜。

  2、 PKPM 软件应用于建筑结构设计时中梁刚度放大系数的合理确定

  “中梁”是指两侧均与楼板相连接的梁,如果只与一侧楼板相连则称为“边梁”。在实际设计中,如果对这个参数没有核实和做出相应调整,就可能造成结构设计配筋过多或过少的情况,必须予以重视。由于程序中框架梁输入的截面尺寸是矩形部分,并以此计算刚度的,对于现浇楼板而言,当采用刚性楼板假定时,作为梁翼缘的楼板是梁的一部分,在内力与位移分析中可用中梁刚度放大系数BK 来考虑楼板对梁刚度的贡献,这样的内力与位移分析结果才更加符合建筑结构的实际受力情况。中梁刚度放大系数BK 可在1.0~2.0 范围内选取。程序仅给出默认的假定值,并非最合理值,所以建筑结构设计者应以具体的工程建设情况为依据予以合理调整。通常对采用刚性楼板假定的现浇楼板,宜取中梁刚度放大系数BK=2;对预制楼板、现浇梁柱, 则可取BK=1;对现浇梁柱,楼板为预制楼板加叠合板, 则宜取BK=1.5。假设中梁刚度放大系数为BK,则边梁刚度放大系数程序按1.0+(BK-1.0)/2 自动计算。

  3.PKPM软件应用于建筑结构设计时的荷载折减问题

  在结构设计过程中,荷载的假定往往出现问题,如建筑结构在进行柱、墙设计时,应对其承受的活荷载进行折减。需要注意的是:活荷载的折减系数只适用于住宅、办公楼、宿舍等小开间房间,对于商场等大开间房屋来说是不安全的,不可以随便点选。同样,在进行基础设计时需对活荷载进行折减,如果设计者只是在SATWE 中点选“折减传给基础的活荷载”进行折减是不可以的,因为该项只对SATWE 软件的“基础设计荷载简图”中的最大组合内力起作用,而对基础软件荷载值不起作用。所以设计者如要考虑传给基础的活荷载折减需在JCCAD 中的荷载参数定义里的“活荷载按楼层折减系数”填入。

  结束语

  PKPM 软件作为建筑设计强力辅助工具,自问世以来通过不断的改进,自动化程度不断提升,功能也越发强大了,但绝非万能的,如还不能很好地处理楼板上布置砖墙集中荷载、线荷载或局部面荷载的问题。因此,必须不断增强设计者的理论知识、总结实践经验,以使软件程序按照建筑结构设计者的需求合理地予以使用,PKPM 软件的应用效率才能更高效,结构设计才能更加合理。

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