赵兵PKPM系列软件在结构设计中的剖析

图2
变形图错误二
某框支剪力墙结构，框支梁1上托不在同一条直线上 的两道剪力墙，该框支梁1在恒载作用下的变形图 下图所示
图3
图4
• 上图红色线框显示，框支梁1上剪力墙出现一个端 点悬空，此梁在PMCAD中的建模情况如下图所示
图5
图6
• 经过修改后的模型，其恒载作用下的变形图如下 图所示：
• 一、广义层的概念
• 所谓广义层，就是通过在构件输入和楼层组装时 为每一个构件或楼层增加一个“柱（墙）底标高” 或“层底标高”参数来完成的，这个标高是一个 绝对值，对于一个工程来说所有的构件或楼层的 底标高只能有一个惟一的参照（比如±0）。有了 这个底标高后，此工程中每个构件或楼层在空间 上的位置已经完全确定，程序将不再需要依赖楼 层组装的顺序去判断构件或楼层的高低，而改为 通过楼层的绝对位置进行模型的整体组装。
• 通过比较可知，不同的首层层底标高计算出来
的内力值并不一样，其原因在于在基础设计中， 剪力值要乘以基础高度后转化为弯矩，以柱1为例， 当首层层底标高为0时，由剪力值V引起的基底弯 矩M=4×V；当首层层底标高为-2.5m时，由剪力 值V引起的基底弯矩M=（4-2.5）×V=1.5×V， 所以首层层底标高为0时的弯矩值大于首层层底标 高为-2.5m时的弯矩值。
楼层底标高，尽量人工复核一遍后再接后续软件 进行设计。
二、楼层底标高对基础设计的影响
• 08版JCCAD软件取消了05版的“一层上部结 构荷载作用点标高”选项，代之以PMCAD软件中 的“首层层底标高”，因此使用08版软件的设计 人员必须正确输入“首层层底标高”参数，否则 JCCAD软件无法正确读取上部结构荷载作用点位 置，尤其是剪力值，从而产生错误的计算结果。
பைடு நூலகம்
第二章 如何采用08版软件的广义层 建立错层结构模型
过去05版软件建立错层结构模型时，在错层处必 须将结构切开，按照镜面投影法建模，这种建模方法 的缺点是结构的标准层会增加很多，同时竖向构件也 会被切成数段，各种与层有关的指标如层间位移角等 都需要设计人员补充计算。为了解决这个问题，08 版PKPM系列软件引用了广义层概念，虽然可以较好 地解决上述建模问题，但也存在着如何与后续计算软 件相结合，合理搭建模型的问题。以下本文拟结合具 体的工程实例，对此问题做一些探讨。
图3 第8标准层结构平面图
• 在采用SATWE软件计算后，其位移比计算结果如 下：
图4 空间变形图原始构形
图5 “楼层组装”对话框
图6 修改后的楼层底标高对话框
楼层底标高修改正确后的计算结果如下：
• 以上计算结果显示，楼层底标高正确后，计算结 果也趋于正常。因此建议设计人员，对于每层的
的振动图如下：
图16
上图显示圆弧梁变形异常，经查，在 PMCAD中由于楼板丢失导致，如下图所示：
图17
• 以梁1为例，丢失板后的配筋计算结果如下： • 补上楼板后，正确的计算结果如下：
第二节 楼层底标高的正确输入
•
对于08版软件，一定要充分重视楼层底标高
在结构设计中的作用，因为一旦层底标高不对，
• 变形图错误五
• 合理的模型简化在工程设计中占有重要的地位， 有些设计人员在建模时刻意追求符合工程实际， 而忽略了程序在应用中所存在的局限性，从而造 成了计算结果的错误。
• 例如某体育馆工程，局部建模三维轴侧图如下：
图12 梁1、梁2、梁3节点连接三维轴侧图
图13 第二标准层梁2三维轴侧图
图14 第一标准层梁1、梁3三维轴侧图
图15 SATWE软件中梁1、梁2、梁3的三维轴侧图
二、利用振动图判断模型的正确性
通过振动图查看模型的正确性，是非常重要 的，尤其是高位振型。当结构存在大量局部振动 时，有些局部振动很有可能是由于建模错误产生 的，因此要求每一阶振型都看。
• 工程实例一 • 某工程，振型数为30，第30振型作用下的第12层
PKPM系列软件在结构设计中 的应用与探讨
赵兵
中国建筑科学研究院 建筑工程软件研究所
第一章 PKPM软件建模常见问题
第一节 利用变形图判断模型的正确性
一、 如何看变形图
1、地震和风荷载等引起的水平向变形图应X、Y两 个方向都看；
2、如果采用模拟施工计算，则竖向荷载变形图只看 活载的，若采用一次性加载计算，则恒、活载产 生的变形图看哪一个都可以；
图7
• 变形图错误三 图8 顶层此柱悬空
• 变形图错误四
• 某些构件内力计算结果异常，往往是由于建模错 误引起的，因此当发现内力计算结果奇异时宜首 先通过变形图判断其建模的正确性。
• 比如某工程，梁在端部没有负弯矩（如图所示）：
图9 梁设计弯矩包络图
图10 恒载作用下梁的竖向变形图
图11 PMCAD建模中缺少刚性梁
• 工程实例三
• 已某框架结构为例，分别将首层输入为0和-2.5m， 采用独立柱基，基础底标高为-4m，首层结构平 面图如图7所示：
图7 首层结构平面图
• 图7所示柱1的计算结果如下： • 柱1首层层底标高为0时的计算结果 • Load Mx'(kN-m) My'(kN-m) N(kN) • 548 75.15 36.60 3532.56 • 柱1首层层底标高为-2.5m时的计算结果 • Load Mx'(kN-m) My'(kN-m) N(kN) • 548 48.99 20.79 3533.87
二、广义层应用时产生的主要问题
后面的计算结果也不可能正确。现对此参数产生
的常见问题分别介绍如下：
一、楼层底标高对上部结构计算的影响
1、楼层底标高错误引起结构构件关系混乱
• 工程实例一 • 某剪力墙结构，共23层，结构平面布局基本对称，
结构三维轴侧图，第7和第8标准层平面图如图1、 图2和图3所示：
图1 结构三维轴侧图
图2 第7标准层结构平面图
3、变形图不仅要看整体变形是否合理，还要每一层 都看，尤其是复杂工程，因为有些局部变形错误 整体看有时很难看清楚。
4、务必认真检查主力构件的单工况内力是否合理。
• 变形图错误一 图1
• 上图中，柱1竖向变形明显高于其它框架柱， 说明此柱有悬空的可能，经查，在PMCAD 建模中将柱1下层的框架柱丢失了。