PKPM在结构设计中需要注意的问题

2012年6月（上）建筑科学科技创新与应用

PKPM在结构设计中应注意的问题

边江

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430010）

PKPM系列软件是目前工程应用最多的多高层结构分析软件之一，它对工程中的结构问题既可以做平面分析，也可以做空间分析。而且其适用性和正确性已经在很多工程中得到验证，但是，掌握好、运用好这一软件并不是一件容易的事，其涉及的范围之广，要设置的参数之多，都可能影响到设计工作的质量和工程质量。文献[1]中规定，在利用计算机进行结构抗震分析时，计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际状况，本文结合工程实际，提出几个在运用时应注意的一些细节性问题，以飨读者。

1关于楼梯间中梯段板的导荷问题

混凝土板一般是按单向板或双向板进行计算的，单向板或双向板的划分主要是根据板边的边界条件进行确定的，即两对边支承和四边支承，根据文献[2]可知，对于两对边支承的板应按单向板进行计算。不管是多层砖混结构还是高层框架、框剪结构等等，楼梯问的梯段板不是参与主体施工时一起整浇的，全部是在落后于主体施工后浇的，从板的边界条件可以得到，梯段板就是属于两对边支承的这一类，所以应将其定义为单向板，特别是在楼板导荷时的计算，这一点特别重要，直接影响到导荷的正确性。PKPM提供了三种导荷方式：对边传导，梯形三角形传导，周边布置。

2楼梯间梯段板的开洞与板厚为零问题

从文献[3]中可知，对楼梯间可以由两种方法进行处理：1)在其位置开有较大的洞口，导荷时其洞口范围内的荷载扣除，房间周边的梁墙上需要交互布置梯段板传过来的恒载和活载。2)将梯段板所在房间的板厚设置为零，该房间上的荷载(楼板上的恒载和活载)仍能近似的导至周边的梁和墙上。这两种方式的不同之处主要有：全房间洞上不能布置均布面荷载，而零厚度板上可布置均布面荷载，且能近似地传导到周边的梁上或墙上，而且二者在施工图中的画法也是有区别的。为了省去手工导荷的麻烦，建议楼梯间采用板厚为零的做法。

3楼板较厚而与楼板相交的剪力墙较薄的问题

该类结构常见于主体结构转角部位开窗的纯剪力墙结构，由于该设计方案对结构的抗震性能很不利，所以常采取加强端开间楼板厚的做法加强，当楼板较厚，而剪力墙比较薄时(例如厚度为160mm)，现浇板在运用PKPM进行结构设计时，假定板沿外墙边缘的支承为刚接，导致楼板的板面负筋比较粗，在常用混凝土强度等级的情况下，水平锚固长度将大于墙厚，将导致锚固性能不良，不能充分发挥其抗拉性能，引起板面负弯矩的增大，存在隐患。

4大柱周边楼板配筋的问题

大多数的设计者一般按照PKPM中“画结构平面图”生成板配筋，进行相关的裂缝宽度、挠度验算，满足相关规范要求后即生成板配筋图。文献[2]中规定，对于现浇楼盖周边与混凝土梁或混凝土墙整体浇筑的单向板或双向板，当柱角或墙壁的阳角凸出到板内尺寸较大时，应沿柱边或墙阳角边布置构造钢筋，该钢筋伸人板内的长度应从柱边或墙边算起。从PKPM的使用中可以看出，楼板的板面负筋一般不能满足这一条要求，因此，应在生成完板配筋后补充大柱周边板配筋大样详图。

5建筑有伸缩缝断开的结构的建模问题

整体模型和分散模型都需要，分别适用于：一、整体模型：对于底盘（如果有底盘）的计算、基础布置一定以整体模型为准。二、各塔结构的参数指标鉴于目前程序的实际能力，如周期比、位移比等以分散模型为准。三、标准层的计算，特别是底盘上面相邻几层的标准层，取两模型的包络值。四、补充说明：无论是整体模型还是分散模型，风荷载是可以准确计算的（定义遮挡），但是程序需要改进的是：对于各塔如果风荷载体型系数不一的时候，建议在多塔定义里面人为分塔分层指定。（现在对于广义层建模方式的模型在SATWE参数指定中可以根据分段号指定三个，解决了一部分问题，但如果塔数多于3个且各不相同，广义层建模也无能为力，所以不能仅仅在前处理中指定，而应在多塔中也给予用户指定，这样适用性更好）。

6关于振型个数的问题

一般计算振型数应大于9，多塔结构计算振型数应取更多些。但也要特别注意一点：此处指定的振型数不能超过结构固有振型的总数，比如说，一个规则的两层结构，采用刚性楼板假定，由于每块刚性楼板只有三个有效动力自由度，整个结构共有6个有效动力自由度，这样系统自身只有6个特征值，这时候就不能指定9个振型，最多只能取6个，否则会造成地震作用计算异常。

7次梁按主梁输入

在PM主菜单1当作主梁输入的次梁，经过三维程序计算后，程序不一定认定他是次梁。此时程序判定次梁的过程是：对每个无柱节点需要判断为“支座”（用三角形表示）或“连通”（用圆圈表示），该节点处于负弯矩区的为支座，为正弯矩区的为连通。支座时，梁本身应为次梁，支座梁则为主梁。连通时，连通节点两端的两跨梁将合并为一跨，成为主梁，节点上的另一方向梁成为次梁。支座时，施工图上的梁下部钢筋在支座锚固长度仅为15倍钢筋直径。因处于负弯矩区而按非受拉锚固设计。连通时，该节点两端的梁下钢筋必然在节点下连通，程序不会出现锚入支座节点，因为处于受拉区。

对处于端跨的次梁（支承在梁支座上），程序需将其判断为“悬挑梁”或是“端支承梁”。当端跨梁下无正弯矩，全跨均作用负弯矩时，程序判定该端跨为挑梁，在该跨端部用园圈表示。反之，程序认定该跨为端支承梁，在该跨端部用三角支座表示。对如上程序自动判定的支座状况，一般人工应做干预修改。在中间跨，把支座改为连通将合并梁跨，施工图设计偏于安全。一般不应将连通改为支座。对于交叉梁系，更应注意把有些支座改为连通，才能得到符合实际的施工图设计。

对于在PM主菜单2输入的次梁，其跨度、跨数都已确定，与在PM主菜单1输入的主梁相交处，其本身是次梁的性质不能修改，其支座处的梁肯定当作主梁处理，也就是说，对这种次梁，一般没有修改支座的问题。

8合理确定中梁刚度放大系数

“中梁”指的是两侧均有楼板与之相连的梁，若仅有一侧楼板与之相连的梁，则称为“边梁”。程序自动搜索中梁和边梁。因程序中框架梁是按矩形部分输人截面尺寸并计算刚度的，对现浇楼板，在采用刚性楼板假定时，楼板作为梁的翼缘，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，这样内力与位移分析结果才较符合实际受力情况。中梁刚度放大系数日K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.最合理值必须由设计人根据工程的具体情况加以调整。通常调整情况是:对现浇楼板，采用刚性楼板假定时，取中梁刚度放大系数BK=2；对现浇梁柱、预制楼板，取BK=1；对现浇梁柱，楼板为预制楼板加盈合板，取BK=1.5。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。在实际工作中。往往由于经验不足，没有核实并调整这一参数，或造成设计配筋不足，留下安全隐患；或造成设计配筋过大，增加工程造价。

9结语

PKPM软件是一个工具，作为设计人员，不但要熟悉相关结构设计规范和相关结构概念，也要熟悉相关结构设计规范和相关结构概念在该软件上是如何实现的，这样才能正确地把相关的规范、概念在该软件上充分实现。

参考文献

[1]GB50011-2001，建筑抗震设计规范(2008年版)[S].

[2]GB50010-2002，混凝土结构设计规范[S].

[3]PKPM结构软件若干常见问题剖析[M]．北京：中国建筑工业出版社．2008．

摘要：结合工程实际，阐述了在结合结构设计规范应用PKPM进行现浇混凝土楼板配筋设计时应注意的事项，以指导结构设计人员熟练掌PKPM软件使用技巧，科学合理的进行结构设计。

关键词：PKPM；结构设计；楼梯间；楼板

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