计算机辅助结构设计（PKPM）- 1-2堂课

计算机辅助结构设计（PKPM）,主讲人：王化杰哈尔滨工业大学（威海）,第一章 概述,主讲人：王化杰哈尔滨工业大学（威海）,课 程 简 介,PKPM系列软件包括有：,结构平面计算机辅助设计软件PMCAD 多、高层结构空间有限元分析软件SATWE 钢结构设计软件STS 基础设计（独基、条基、桩基、筏基）软件JCCAD 钢筋混凝土排架及连续梁结构计算与施工图绘制软件PK 多、高层建筑结构三维分析软件TAT,课 程 简 介,剪力墙计算机辅助设计软件JLQ 钢筋混凝土基本构件设计计算软件GJ 箱形基础计算机辅助设计软件BOX 预应力混凝土结构设计软件PREC 混凝土小型空心砌块CAD软件QIK 高精度平面有限元框支剪力墙计算及配筋软件FEQ 楼梯计算机辅助设计软件LTCAD,课 程 简 介,介绍PKPM系列软件的基本功能和主要技术条件； 讲解菜单命令及其操作步骤； 初步建立起建筑结构模型； 讲解SATWE前处理中各参数的确定方法； 利用软件内力计算和配筋的结果绘制结构平面施工图； 图形编辑、打印及转换； 介绍基础模块JCCAD的基本功能及操作步骤。,学 习 目 的,熟悉结构平面计算机辅助设计的过程，能够根据建筑方案用PKPM系列软件进行建筑结构辅助设计，完成结构设计计算，绘制出结构施工图 。,参 考 教 材,1.PMCAD用户手册及技术条件中国建筑科学研究院 2.PK用户手册及技术条件中国建筑科学研究院 3.TAT用户手册及技术条件中国建筑科学研究院 4.SATWE用户手册及技术条件中国建筑科学研究院 5.建筑结构荷载规范GB50009-2012 6.混凝土结构设计规范GB50010-2010 7.砌体结构设计规范GB50003-2011 8.建筑抗震设计规范GB50011-2010 9.高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010,参 考 教 材,11.建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 12.钢结构设计规范 GB50017-2003 13.门式钢架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:2002 14.建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001 15.建筑结构制图标准GB/T50105-2010,第二章 建筑结构模型的建立,主讲人：王化杰哈尔滨工业大学（威海）,2.1 PMCAD 模块的基本功能,PMCAD模块的基本功能,PMCAD模块的应用范围,层数 120 结构标准层、荷载标准层各 120 正交网格：横向网格、纵向网格各100 斜交网格：网格线条数5000 网格节点总数6000 标准柱截面300 标准梁截面 160 标准洞口160 每层柱根数1800 每层梁根数（不包括次梁） 8000、每层墙数各2500 每层房间数3600 每层次梁根数800 每个房间周围最多可以容纳的梁墙数150 每个节点周围不重叠的梁墙数6 每层房间次梁布置种类数40 每层房间预制板布置种类数40 每层房间楼板开洞种类数40 每个房间楼板开洞数7 每个房间次梁布置数16,第二章 建筑结构模型的建立,主讲人：王化杰哈尔滨工业大学（威海）,2.2 建筑结构模型的建立,建筑结构模型的建立,先选择一个盘 符建立该项工 程的工作文件 夹，然后启动 PKPM程序， 屏幕出现如下 界面：,建筑结构模型的初步建立过程： 轴线输入：利用菜单工具绘制建筑物整体平面定位轴线，或从外部接口导入已有建筑轴网。 网格生成：程序自动将相交的轴线分割为节点和网格。 构件定义：定义结构全部梁（包括次梁）、柱、墙、楼板、洞口等的截面尺寸。 楼层定义：依照从下到上的次序进行各结构标准层平面布置，即将定义的构件布置在确定的位置。 荷载定义：依照从下到上的次序定义荷载标准层，即各结构标准层楼面的恒载、活载（荷载相同并且相邻的标准层可定义为一个荷载标准层）。 参数输入：输入结构的材料、地震、风荷载等信息。,建筑结构模型的建立,建筑结构模型的建立,楼层组装：结构的竖向布置，即每个实际楼层确定属于哪个结构标准层、荷载标准层及每层层高。 保存文件：确保上述的工作不被丢失。上述工作可以直接在菜单区用鼠标点取相应的功能，此外，PMCAD提供了许多快捷键操作命令，教材列出了部分常用的功能键。,建筑结构模型的建立,操作过程 轴线输入正交轴网、圆弧轴网、两点直线、平行直线、键盘和鼠标输入坐标点、外部导入建筑轴网 网格生成轴线显示、形成网点、网点编辑、清理网点,建筑结构模型的建立,构件定义梁、柱、墙、楼板、洞口、斜杆、次梁截面尺寸定义及布置 楼层定义换标准层、本层信息、构件删除、本层修改、层编辑、截面显示、偏心对齐,建筑结构模型的建立,梁、柱、剪力墙尺寸及厚度估算,1、框架梁的截面尺寸应由刚度条件初步确定。框架结构的主梁截面高度可按 确定，且截面高度不宜大于1/4净跨;截面宽度不宜小于1/4hb，且不宜小于200mm。,2、框架柱宜采用正方形或接近正方形的矩形，两个主轴方向的刚度相差不宜过多，矩形截面长短边之比不宜超过3，框架柱的截面边长,矩形柱,非抗震250mm 抗震300mm,园形直径350mm,柱净高与截面长边之比宜大于4。,高规要求,为保证剪力墙出平面的刚度及稳定，要求：按一、二级抗震等级设计的剪力墙厚度 层高，且160；对于底部 加强部位应 层高，且200。按三、四级抗震等级设计的剪力墙厚度 层高，且160；对于底部 加强部位应 层高，且160。非抗震设计的剪力墙厚度 层高，且160。,层高：一般指楼层高。对共享空间无楼板处的层高，指共享空间的高度，此时应与横向约束长度比较，取小值。当墙厚不满足上述要求时，可由 验算墙体的稳定。 式中q为作用于墙顶的等效均布竖向荷载设计值；t为剪力墙墙肢截面厚度，l0为墙肢的计算高度。(注：此式还可用来帮助设计者检验预先给定的剪力墙厚度是否满足出平面稳定的要求。),3 剪力墙的最小厚度,建筑结构模型的建立,荷载输入恒活设置,建筑结构模型的建立,荷载输入楼面荷载楼面恒、活,建筑结构模型的建立,荷载输入楼面荷载导荷方式,建筑结构模型的建立,荷载输入梁间荷载输入不能由程序自动导算的作用在梁上的恒载或活载，对于主、次梁的自重，程序会自动考虑。,建筑结构模型的建立,柱间荷载这项是输入作用在平面X、Y方向的柱间恒载或活载菜单，内容与梁间荷载相同，输入过程也类似。 节点荷载此项供输入平面节点上的某些附加荷载。荷载作用点击 平面上的节点，X向弯矩以顺时针向右为正，Y向弯矩向上 为正。内容与操作过程与梁间荷载相类似。,建筑结构模型的建立,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,地下室层高,混凝土规范3.3.2 建筑结构可靠度设 计统一标准1.0.8,混凝土规范8.2.1,混凝土规范5.4.3,高层规范5.6.1,建筑结构模型的建立,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,建筑结构模型的建立,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,建筑结构模型的建立,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,抗规6.4.3、6.4.4,新规范推荐使用HRB400级钢筋,新混规HPB235 改为HPB300,建筑结构模型的建立,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,建筑结构模型的建立,设计地震分组、地震烈度与建筑物所在地区有关，详抗规附录A场地类别详勘察单位在设计前提供的地质勘察报告抗震等级详高规3.9.3,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,振型数=总自由度数，对于刚性楼板可取振型数=3*层数，同时还需满足抗规条文说明5.2.2中振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90所需的振型数。,周期折减系数高规4.3.17当非承重墙体为砌体墙时，高层建筑结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值： 框架结构可取0.60.7 框架-剪力墙结构可取0.70.8 框架-核心筒结构可取0.80.9 剪力墙结构可取 0.81.0,建筑结构模型的建立,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,建筑结构模型的建立,基本风压详荷载规范附录E中50年一遇风压值，当建筑位于山上、坡地、风口、海岛等位置时，软件不会自动考虑荷规7.2.2条、7.2.3条对风压高度系数的调整，因此，应在基本风压上做调整。,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,建筑结构模型的建立,33 /66,设计参数总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、钢筋信息,建筑结构模型的建立,建筑结构模型的建立,楼层组装,建筑结构模型的建立,整楼模型,第二章 建筑结构模型的建立,主讲人：王化杰哈尔滨工业大学（威海）,2.3 平面荷载显示校核 画结构平面图,平面荷载显示校核,平面荷载显示校核,平面荷载显示校核,画结构平面图,画结构平面图,画结构平面图,画结构平面图,前处理计算参数、修改板厚、修改荷载、显示边界,画结构平面图,计算结果弯矩、剪力、计算面积、实配钢筋、裂缝、挠度、计算书,画结构平面图,计算结果弯矩、剪力、计算面积、实配钢筋、裂缝、挠度、计算书,画结构平面图,计算结果弯矩、剪力、计算面积、实配钢筋、裂缝、挠度、计算书,画结构平面图,计算结果弯矩、剪力、计算面积、实配钢筋、裂缝、挠度、计算书,画结构平面图,楼板挠度 f=27.64mm>L/200=5400/200=27mm 混凝土规范3.4.3 1. 实际挠度与规定值相差较大时，可通过增加楼板厚度或减小楼板跨度的方法控制楼板挠度； 2. 实际挠度与规定值相差较小时，可通过等值替换减小钢筋间距的方式，如C10200可替换为C8100，但此法楼板配筋率较大，不宜普遍使用。,楼板受力钢筋与分布钢筋的间距宜取150、200等50的倍数。,画结构平面图,钢筋修改左长度、右长度包括梁宽的一半,画结构平面图,画结构平面图,楼板配筋图注意以下几点原则： 板底正筋不用编号，能通长尽量通长； 支座负筋可以原位标注，也可以编号，且相同编号的钢筋直径、间距、长度要完全一致； 支座负筋标注尺寸与梁边相关，且长度宜取50的倍数； 配筋相同、锚固长度相近的负筋注意归并； 另存为“板配筋图.T”文件，便于转化成DWG文件在CAD中修改；,第三章 SATWE结构计算,主讲人：王化杰哈尔滨工业大学（威海）,3.1 SATWE前处理程序,设计参数补充定义,设计参数补充定义总信息,水平力与整体坐标夹角：该参数为地震作用、 风荷载作用方向与结构整体坐标的夹角。风荷载与地震作用方向一起修改。,如果地震沿着不同方向作用，结构地震反应的大小一般也不相同，那么必然存在某个角度使得结构地震反应最为剧烈，这个方向就称为“最不利地震作用方向”。这个角度与结构的刚度与质量及其位置有关，对结构可能会造成最不利的影响，在这个方向地震作用下，结构的变形及部分结构构件内力可能会达到最大。SATWE可以自动计算出这个最不利方向角，并在结果文件中输出。如果该角度绝对值大于15度，建议按此方向角重新计算地震作用，以体现最不利地震作用方向的影响。当用户输入一个非0角度（比如25度）后，结构沿顺时针方向旋转相应角度（即25度），但地震作用、 风荷载仍沿屏幕的X向和Y向作用， 竖向荷载不受影响。,设计参数补充定义总信息,但是一般不建议修改该参数，原因如下：考虑该角度后，输出结果的整个图形会旋转一个角度，会给识 图带来不便；构件的配筋应按“考虑该角度”和“不考虑该角度”两次的计算结果做包络设计；旋转后不仅改变地震力而且同时改变风荷载的作用方向。综上所述，建议将“最不利地震作用方向角”填到“斜交抗侧力构件夹角”栏， 这样程序仅改变地震力方向，且可以自动按最不利工况进行包络设计，不需要人为判断。,