如何熟练掌握PKPM之PKPM学习心得

经过一段时间的PKPM 实习，对 PKPM 软件有了一个基础的认识。要想熟练运用还需要一定时间的练习。下面就这段时间的学习谈一些心得体会。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

经过一段时间的PKPM 实习，对 PKPM 软件有了一个基础的认识。要想熟练运用还需要一定时间的练习。下面就这段时间的学习谈一些心得体会。

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

　　 1 、 PKPM 几个空间程序的不同

　　　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 、 SAP2000 、 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 100 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。

1. 风荷载

　　风压标准值计算公式为:WK= β z μ s μ Z W 。其中 : β z=1+ ξυφ z/ μ z 在新规范中 , 基本风压 Wo 略有提高 , 而建筑的风压高度变化系数μ E 、脉动增大系数ξ、脉动影响系数υ都存在减小的情况。所以 , 按新规范计算的风压标准值可能比 89 规范大 , 也可能比 89 规范小。具体的变化包括下面几条 :

　　1) 、基本风压 : ：新的荷载规范将风荷载基本值的重现期由原来的 30 年一遇改为 50 年一遇 : 新高规 3.2.2 条规定 : 对于 B 级高度的高层建筑或特别重要的高层建筑 , 应按 100 年一遇的风压值采用。

　　2) 、地面粗糙度类别：由原来的 A 、 B 、 C 类 , 改为 A 、 B 、 C 、 D 类。 C 类是指有密集建筑群的城市市区； D 类为有密集建筑群 , 且房屋较高的城市市区。

　　3) 、凤压高度变化系数： A 、 B 、 C 类对应的风压高度变化系数略有调整。新增加的 D 类对应的风压高度变化系数最 , 比 C 类小 20% 到 50% 。

2. 地震作用

　　1 ）、抗震设防烈度： : 新规范改变了抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系 , 增加了 7 度 (0.15g 〉和 8 度 (0.30g) 两种情况 ( 见新抗震规范表 3.2.2) 。

　　2 ）、设计地震分组：新规范把直接影响建筑的设计特征周期 Tg 的设计近震、远震改为设计地震分组 , 分别为设计地震第一组、第二组和第三组。

　　3) 、特征周期值：比 89 规范增加了 0.05s 以上 , 这在一定程度上提高了地震作用。

3. 地震作用调整

　　1 ）、最小地震剪力调整： : 新规范 5.2.5 条规定 , 抗震验算时 , 结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表 5.2.5 给出的最小地震剪力系数λ。对于竖向不规则结构的薄弱层 , 尚应乘以 1.15 的增大系数。

　　2) 、 0.2Q0 调整：新规范 6.2.13 条规定 , 侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框一剪结构 , 任一层框架部分的地震剪力 , 不应小于结构底部总地震剪力的 20% 和按框 - 剪结构分析的框架部分各楼层地震剪力中最大值 1.5 倍二者的较小值。

　　3) 、边榀地震作用效应调整：新规范 5.2.3 条规定 , 规则结构不进行扭转祸连计算时 , 平行于地震作用方向的两个边桶 , 其地震作用效应应乘增大系数。一般情况下 , 短边可按 1.15 采用 , 长边可按 1.05 采用 : 当扭转刚度较小时 , 宜按不小于 1.3 采用。软件未执行这一条。

4 ．作用效应组合

　　1) 、作用效应组合基本公式非抗震设计时由可变荷载控制的组合 zs= γ GSGK+ γ JQJZ 的 iYQiS ω非抗震设计时由永久荷载控制的组合 zs= γ GSGK+ 立的 hSQik 抗震设计时的组合。

　　2) 、恒荷载作用的分项系数：当其对结构不利时 , 对于可变荷载效应控制的组合 , 应取 1.2, 对于永久荷载效应控制的组合 , 应取 l.35: 当其对结构不利时 , 一般应取 1.0 。

　　3) 、可变荷载作用的分项系数和组合值系数：一般应取 l.4 ；对于标准值大于 4.OKN/m2 的工业房屋楼面结构的活荷载应取 1.3 ；楼面活荷载的组合值系数见荷载规范表 4.1.1, 取值范围在 0.7-0.9 之间；风荷载的组合值系数为 0.6 ；与地震作用效应组合时风荷载的组合系数为 0.2 。

5. 设计内力调整

　　1) 、梁设计剪力调整：抗震规范第 6.2.4 条和高规第 6.2.5 、 7.2.21 条规定 , 抗震设计时 , 特一、一、二、三级的框架梁和抗震墙中跨高比大于 2.5 的连梁 , 其梁端截面组合的设计剪力值应调整。

　　2) 、柱设计内力调整：为了体现抗震设计中强柱弱梁概念设计的要求 , 抗震规范第 6.2.2 、 6.2.3 、 6.2.6 、 6.2.10 条和高规第 4.9.2 条规定抗震设计时 , 特一、一、二、三级的框架柱、框架结构的底层柱下端截面、角柱、框支柱的组合设计内力值应调整。

　　3) 、剪力墙设计内力调整：高规第 7.2.10 、 10.2.14 、 4.9.2 条规定 , 抗震设计时 , 特一、一、二、三级的剪力墙底部加强区和非加强区截面组合的设计内力值应调整。