1、1第九章 PKPM 软件在框架结构设计中的应用9.1 PKPM 软件介绍毕业设计除了需要对一榀具有代表性的框架进行手算分析外，还要求应用结构设计软件对手算结果进行复核比较并完成整个工程的结构分析及施工图。目前国内勘察设计部门最常用的是 PKPM系列软件，本章对应用该软件进行框架结构设计的过程做简单介绍，并对软件中的一些重要的参数设定加以说明。PKPM 是由中国建筑科学研究院 PKPMCAD 工程部开发的一套集建筑设计、结构设计、设备设计及概预算、施工软件于一体的大型建筑工程综合 CAD 系统。该系统在国内率先实现建筑、结构、设备、概预算数据共享。从建筑方案设计开始，建立建筑物整体的公用数据库，
2、全部数据可用于后续的结构设计，各层平面布置及柱网轴线可完全公用，并自动生成建筑装修材料及围护填充墙等设计荷载，经过荷载统计分析及传递计算生成荷载数据库。并可自动地为上部结构及各类基础的结构计算提供数据文件，如平面框架、连续梁、框剪空间协同计算、高层三维分析、砖混及底框砖房抗震验算等所需的数据文件。由于可自动生成设备设计的条件图，大大提高了结构分析的正确性及使用效率。PKPM 系列结构类设计软件装有先进的结构分析软件包，容纳了国内最流行的各种计算方法，如平面杆系、矩形及异形楼板、高层三维壳元及薄壁杆系、梁板楼梯及异形楼梯、各类基础、砖混及底框抗震、钢结构、预应力混凝土结构分析等等。全面反映了规范
3、要求的荷载效应组合，设计表达式，抗震设计新概念要求的强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心、罕遇地震以及考虑扭转效应的振动耦连计算方面的内容。该系统还具有丰富和成熟的结构施工图辅助设计功能，可完成框架、排架、连梁、结构平面、楼板配筋、节点大样、各类基础、楼梯、剪力墙等施工图绘制。并在自动选配钢筋，按全楼或层、跨、剖面归并，布置图纸版面，人机交互干预等方面独具特色。在砖混计算中可考虑构造柱共同工作，也可计算各种砌块材料，底框上砖房结构，CAD 适用任意平面的一层或多层底框。还可绘制钢结构平面图、梁柱及门式刚架施工详图，桁架施工图。自 1988 年开发以来，国内外数以万计的工程应用证明了其适用性和正确性，但
4、设计者在使用时仍应注意对 PKPM 电算结果进行分析、判断和修正，确保设计成果的安全可靠、经济合理 。9.2 框架结构设计在 PKPM 系列软件中的实施9.2.1 PMCAD 全楼结构模型建立9.2.1.1 主要参数结构平面计算机辅助设计软件 PMCAD 是整个结构 CAD 的核心，它建立的全楼结构模型是PKPM 各二维、三维结构计算软件的前处理部分，也是梁、柱、剪力墙、楼板等施工图设计软件和基础 CAD 的必备接口软件。 PMCAD 还是建筑 CAD 与结构的必要接口，该模块中需要设定的主要参数有：1.总信息a）结构体系、结构主材、地下室层数：按实际取。b）与基础相连接的最大楼层号：要说明的
5、是除了平面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。22.材料信息3.地震信息a）设计地震分组：按抗震规范的附录 A 选择即可。b）场地类别：一般在地质勘察报告里，都要提出此参数。c）计算振型个数：这个参数需要根据工程的实际情况来选择。一般的结构，取其层数 n 就可以。对于复杂、多塔、平面不规则的就要多选，但是不要超过 3n（n 为层数）。高层一般取 15 就足够，只要保证计算振型数能使振型参与质量不少于总质量的 90%，即“有效质量系数” 大于 90%即可。d）周期折减系数：根据填充墙的多少来确定，填充墙多，对结构的周期等影响大，周期折减系数就应取小些
6、。一般可取框架：0.60.7；框剪：0.70.8；剪力墙：0.91.0。4.风荷载信息修正后基本风压：即基本风压。按照规范，对普通多层，采用 50 年重现期基本风压，而对于高层，则采用 100 年重现期基本风压。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。9.2.1.2 设计操作步骤在 PKPM
7、系列软件中选择“ 结构”模块PMCAD 建筑模型与荷载输入见图 9-1。图 9-1 PMCAD 建筑模型与荷载输入界面1轴线输入 本书例题模型为规整的四层钢筋混凝土框架结构，轴线输入时可采用“正交轴网”输入。步骤如下：主菜单轴线输入正交轴网，在对话框中分别输入开间和进深，单位为mm,见图 9-2。3图 9-2 轴线输入2轴线命名 直接点选该层菜单中的“轴线命名”或者进入“网格生成”子菜单，点“轴线命名”功能即可对已输入的轴线进行命名。由于本例中大多数轴线是有规律的，采用成批输入的方法更快捷（按 Tab 键可在几种输入方式中切换） ，弧轴线可不予命名，轴线名见图 9-3。图 9-3 结构平面轴线
8、及柱网3网点编辑 进入“网点编辑”子菜单，点“ 删除节点”功能即可删除不必要的节点，PMCAD 中默认轴线交点即形成节点，对于简单规整的此例，可以不进行，但对于平面复杂、轴线数量多的结构，应删除不需要的节点，满足程序最大节点数限制。 楼层定义 本例中定义了两个结构标准层：第一结构标准层梁柱布置见图 9-4。在布置构件前要求先定义构件的截面形式和尺寸（点图 9-5 中的“新建 ”按钮） ，可根据经验初步估计该结构中的梁、柱、墙、洞口及斜杆的截面形式及尺寸，由于本例为框架结构，所以无墙（此处的“墙”4指的是剪力墙或者砌体结构中的承重墙，框架结构中的填充墙往往是以线荷载形式输入到墙下的梁上） ，因此
9、也不可能有洞口。点取要布置的截面形式，再点图 9-5 中的“布置” 按钮进行布置，此处需注意的是主梁和次梁采用同一套截面定义的数据，如对主梁截面进行修改，次梁也会随之变化。输入时可先将柱按无偏心输入，然后利用“偏心对齐”中“ 柱与柱对齐 ”的“ 边对齐”功能即可得到它们的精确位置。同样边轴线上的梁也可利用“梁与柱对齐”这一功能来对齐。 图 9-4 截面定义与布置图图 9-5 梁截面定义图 9-6 层信息输入布置次梁可点选“次梁布置” ，由于本例中结构平面未设置次梁，可不布。第一结构标准层布置完毕后，通过“ 换标准层” 进入第二标准层。第二结构标准层是将第一结构标准层通过“完全复制”得到，不需重
10、新进行构件布置。需要说明的是，本例中两个结构标准层完全相同，定义两个标准层是为了对不同层局部荷载进行修改。软件默认结构标准层和荷载标准层相同层的其它荷载均相同。在每个结构标准层完成结构布置后，应根据实际情况对“本层信息”中的部分内容进行查看修改，本例将梁、柱的混凝土强度等级改为 C20，板厚改成 120，层高在此处可暂时不改, 见图 9-6。 5输入荷载 本例只有楼面荷载（楼梯间荷载采用楼板厚度为 0 的近似导入方法，因此不需在此处输入） ，输入时未考虑墙荷载（填充墙较少，主要是窗） 。由于层数较少，楼面活载折减系数为 1.0，共有两个荷载标准层：第一荷载标准层是楼面荷载层，恒载标准值为 3.
11、692kN/m2(输入的恒5载中包括楼板及其面层、顶棚自重，梁、柱自重由程序自动计算；BC 跨板厚先按 AB 跨输入，在下一步改正)，活载标准值为 2.0kN/m2；第二荷载标准层是屋面荷载层，恒、活载标准值为4.87kN/m2 和 0.7kN/m2。6楼层组装 本例结构有四层：第一层采用第一结构标准层、第一荷载标准层，层高 5.2m；第二层、第三层仍采用第一结构标准层。第一荷载标准层，层高 3.6m；第四层采用第二结构标准层、第二荷载标准层，层高 3.6m。结构组装后的情况见图 9-7。图 9-7 楼层组装不要忘记对该菜单下的“设计参数”进行查看，对不符合本工程的参数应进行修改，否则程序自动
12、设置这些参数，见图 9-8。(a) 总信息输入 (b) 材料信息输入6(c) 地震信息输入 (d) 风荷载信息输入图 9-8 设计参数本例中的主要参数选择如上图 9-8 所示，其中有些参数需特别注意：框架梁端负弯矩调幅系数为 0.9（与手算一致） ，此项会影响配筋计算；混凝土容重为 27kN/m3（通过人为增大来考虑构件抹灰的容重） ；计算振型个数可取为楼层层数 4，或者按每个楼层三个自由度，取 4312，最大不能超过 12；周期折减系数取为 0.7（考虑墙体对周期的折减） 。 7退出主菜单 1 至此已完成整个结构的整体描述，可退出此菜单，回到 PMCAD 主菜单。退出时应存盘，且需生成数据文
13、件，以用于以后的结构计算。8进入主菜单 2“结构楼面布置信息” ，见图 9-9 本例采用近似方法处理楼梯间荷载，将楼梯间板厚改为 0，由程序自动将楼梯荷载导至周围的梁和墙上，此时忽略楼梯平台梁对框架的影响（否则平台梁应作为层间梁处理，可能使框架柱变为短柱） 。将走道板板厚修改为 100mm。结构标准层楼面布置如图 9-10 所示。图 9-9 PMCAD 结构楼面布置信息界面7(a) 第一结构标准层楼面板厚布置(b) 第二结构标准层楼面板厚布置图 9-10 结构标准层楼面板厚布置9进入主菜单 3“楼面荷载传导计算” 首先将第一荷载标准层走道的恒载修改为3.192kN/m2，不对导荷方式进行变更，
14、即采用程序默认的四边导荷方式，点选“输入完毕” ，进入第二荷载标准层，将走道恒载修改为 4.37kN/m2。应注意，此处“荷载修改”仅能对“荷载标准层”进行修改，当第一层输入完成后，程序自动跳动第四层，无法对第二、三层上的楼面荷载和次梁荷载进行修改，这是因为在“楼层组装”中定义第一三层的荷载标准层为同一个，所以在输入时要特别注意“荷载标准层”的定义，输入后荷载标准层楼面荷载分布图见图 9-11。(a) 第一荷载标准层楼面荷载分布图（括号中为活荷载值，单位 kN/m2）8(b) 第二荷载标准层楼面荷载分布图（括号中为活荷载值，单位 kN/m2）图 9-11 荷载标准层楼面荷载分布输入完毕后，在“
15、荷载倒算选择”弹出框中点选“生成各层荷载传到基础的数据” ，不考虑活荷载折减（为与手算步骤中未考虑一致） 。10平面荷载显示校核 若上一步输入的荷载较多，对输入荷载的准确性没有把握，可进入主菜单 A 进行查看。11形成 PK 文件 对较规则的框架结构，其框架和连续梁的配筋计算及施工图绘制可用 PK模块来完成，而 PK 计算所需的数据文件可直接通过 PMCAD 主菜单 4 生成。本例中没有次梁，故只生成框架文件，点选第八榀框架，输入文件名“PK-8”生成文件。如果结构输入中有次梁，那么在此菜单下还可生成包括连续次梁的计算数据文件，该数据文件名程序默认为 LL-01（亦可修改） ，有几个不同的连续
16、次梁亦需输入对应的名称，如 LL1、LL2等，用于施工图中各连梁的命名。由于两组连续梁画在同一张施工图上，故共用一个计算数据据文件。12画楼板配筋图 进入主菜单 5 后应首先对画平面图的参数进行查看和修改，然后进行绘制结构平面图工作。画板筋时最好采用逐间配筋方式，只画部分有代表性房间，其余用代号表示，以免图面过于杂乱。若采用 TAT 软件进行结构计算，该步应在执行完梁柱施工图主菜单 1 和 4 后才可自动标注梁柱编号。二层楼面板配筋图见图 10-7。对熟悉 AutoCAD 的用户，在该菜单下画完各层楼板配筋图后（图名为 PM*.T，*代表层号） ，可将它们转为“.DWG ”文件（该工作由主菜单
17、 9 完成） ，对其进行进一步修改完善，也可在本菜单中对“.T ”文件进行直接修改。99.2.2 PK 模块分析单榀框架内力9.2.2.1 主要功能及参数钢筋混凝土框排架及连续梁结构计算与施工图绘制软件 PK 模块具有二维结构计算和钢筋混凝土梁柱施工图绘制两大功能，模块本身提供一个平面杆系的结构计算软件，适用于工业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、排架结构，剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁、拱形结构、桁架等，规模在 30 层 20 跨以内。在整个 PKPM 系统中，PK 承担了钢筋混凝土梁、柱施工图辅助设计的工作。该软件计算所需的数据文件可由 PMCAD 自动生成，也可通
18、过交互方式直接输入。图 9-12 PK 模块主菜单界面1主菜单 1 PK 结构交互数据输入和计算进入该菜单，有三种方式生成框架数据文件：新建文件、打开已有交互文件、打开已有数据文件。若选用“新建文件” ，程序要求分别输入框架的网格，进行构件定义和布置，并输入恒、活、风、吊车荷载及有关地震、材料等参数，过程与 PMCAD 的主菜单 1 类似；若选用“打开已有数据文件” ，而这些数据文件是由 PMCAD 自动生成的，选择文件类型时，应为“空间建模形成的平面框架文件 PK-*”或“空间建模形成的连续梁文件 LL-*”。该菜单还可将已有的 PK 计算数据文件或PMCAD 生成的 PK 计算数据文件转入
19、交互状态，以便于修改。新版 PK 中把计算部分合入主菜单 1 中，点击【计算】可实现如下功能：1）屏幕提示将计算结果存入一个用户起名的数据文件，程序默认的计算结果文件为PK11.OUT。2）绘制和显示各种计算结果的包络图和弯矩图。点击【计算结果】还可得到数据文件结果（隐含名为 PK11.OUT） 。2主菜单 2 框架绘图必须在进行主菜单 1“PK 结构交互数据输入和计算”后才能启动该菜单，启动后右侧显示如下子菜单：1）参数修改 其中的参数输入共有四页，分别为归并放大、绘图参数、钢筋信息、补充输入，10主要完成选筋、绘图参数的设置。2）柱纵筋 本菜单可分别对柱平面内和平面外的钢筋进行审核及修改，
20、如采用对话框，点取某一根柱后，屏幕上弹出该柱剖面简图，对话框左边是钢筋的直径、根数等参数供用户直接修改（如图 9-13） 。图 9-13 对话方式修改框架柱配筋3）梁上钢筋 修改梁支座及梁上部的钢筋。4）梁下钢筋 修改梁下部的钢筋。5）梁柱箍筋 可修改梁与柱箍筋的配置。6）节点箍筋 修改柱上节点区的箍筋，此菜单仅在一、二级抗震时才起作用。7）梁腰筋 参考混凝土结构设计规范第 10.2.16 条规定，在梁侧面配置纵向构造钢筋。8）次梁 用户可通过此菜单查改次梁集中力及次梁下的吊筋配置。9）悬挑梁 修改悬挑梁的参数，可把悬挑梁转变成端支承梁，或把端支承梁改成悬挑梁。10）弹塑位移 此菜单在地震烈度
21、 7-9时起作用，完成框架在罕遇地震下的弹塑性位移计算。11）裂缝计算 考虑恒载、活载、风载标准值的组合，按 GB50010-2002 第 8.1.2 条公式计算。给出最大裂缝宽度图 CRACK.T。12）挠度计算 按 GB50010-2002 第 8.2 节做梁的挠度计算，修改梁的上下钢筋可改变挠度值。13）施工图 程序在这里给出每根梁柱详细的钢筋构造，归并钢筋生成钢筋表，合并剖面计算出剖面总数，合并相同的层和跨，调整图面布置。进入前面的绘图参数修改项选择有钢筋表和无钢筋表时的图面表达方式，不要钢筋表画图时，剖面归并仅依据截面尺寸和钢筋的根数、直径，比有钢筋表时剖面数量少得多，图纸表达直观且
22、节省图面，缺点是无材料统计表。3主菜单 3 排架柱绘图此菜单包括吊装验算、修改牛腿、修改钢筋和施工图子菜单。排架柱要正确绘制的条件：1）必须布置吊车荷载；2）柱上端必须布置两端铰接的梁。否则程11序不执行排架柱绘图程序。4主菜单 4 连续梁绘图由 PMCAD 主菜单 4 生产的单根或多根连续梁的数据文件经 PK 主菜单 1 计算后，再用此菜单绘制连续梁施工图。生成连续梁数据时，注意对于梁支承处支座的模型要确认它是支座还是非支座，这一点对计算和绘图影响很大。5主菜单 5、6 绘制柱、梁施工图主菜单 2 是按整榀框架出施工图，而整体画时，如层间高度太小时会造成尺寸重叠，可改用主菜单 5、6 把框架
23、柱和框架梁分开画。6主菜单 7、8 绘制柱表、梁表施工图画梁、柱施工表软件的研发参照了广东等地区的施工图表达方式。一张梁、柱表施工图一般分为 A、B 两部分。A 部分是固定的图形文件，每次运行时，程序根据要求自动调入图例说明文件。B 部分是由程序运行后产生的 CFG 图形文件。 二、步骤1PK 数据交互输入和计算 打开 PK 软件，进入主菜单 1，从 “打开已有数据文件”窗口进入，调出由 PMCAD 空间建模形成的平面框架数据文件 PK-8（无文件后缀） ，对轴线框架进行计算，计算结束后可在此菜单下查看计算结果，本例柱的轴压比均满足设计要求，其它计算结果也较正常。1）参数输入 2）计算简图在“
24、计算简图”中检查由 PMCAD 中导入的二维框架的荷载是否合理。如果有明显不同，建议重新在 PK 中输入。特别是风荷载简化成集中力作用在柱顶时，实际是仅作用于室外地坪以上的结构部分，而 PK 自动计算是从框架柱底（即基础顶面）算起，手算与 PK 自动计算存在差异计算简图见图 9-14 所示。可以相应作调整，且由 PM 中导出风荷载是遵照荷载规范的条文说明中公式（7.4.2-2 ） ，以输入的阻尼比来计 算风振系数 ，而不是如手算简单取 1。(a) 手算风荷载计算简图 (b) PK 风荷载计算简图比较12图 9-14 风荷载计算简图比较3）计算点选“计算”由 PK 进行单榀框架内力计算，程序默认
25、输入计算结果文件名为“PK11-OUT”，点选“计算结果” ，即可看到“PK11-OUT”文件中的各项输入参数与计算结果。逐一点选主菜单下的每个选项（见图 9-15） ，在屏幕上可看到相应的内力计算结果。在 PK 文件目录中，找到生成的 “.T”文件，可在“modify 图形编辑”中打开，或者直接双击打开（CFG 模块） ，也可转换为 .dwg 文件。按照毕业设计要求，需要将此处生成的内力结果打印并附在计算书后（内力计算结果见图 9-16） 。2框架绘图 进入主菜单 2，采用人机交互方式建立绘图数据文件，此处将该图形的文件名定为 KJ-8（不能与数据文件 PK-8 相同，否则会产生数据紊乱）
26、，程序设定的绘图参数值大多符合本例要求，只需对个别参数进行修改。进入绘图工作之前，应查看框架梁的裂缝宽度及挠度，本例挠度能满足规范要求，但部分框架梁的裂缝宽度不能满足规范要求（图 9-17a） ，应对框架梁的配筋进行修改，适当调大配筋，修改后的裂缝宽度见图 9-17b，最后绘制出框架施工图，图名为KJ-8.T，可转换成.dwg 文件后在 AUTOCAD 中进行修改。图 9-18 为轴线平面 图 9-15 选项框架的施工图。 注：由 PK 软件绘制的框架、连续梁的剖面不能显示现浇板部分，只能显示单独的梁截面，主要是该程序未提供该种形式的截面，需对这些截面进行修改。但采用“梁柱施工图配筋”菜单中的
27、“画整榀框架施工图” ，可正确画出带现浇板的梁截面。13图 9-16 恒载作用下的内力图14（a）框架梁按计算配筋的裂缝宽度（b）框架梁配筋修改后的裂缝宽度图 9-17 框架梁裂缝宽度15图 9-18 轴线平面框架施工图169.2.3 TAT-8 空间框架分析及平法配筋施工图绘制9.2.3.1 主要功能多高层建筑结构三维分析软件 TAT 是采用薄壁杆件原理的空间分析程序，它适用于分析设计各种复杂体型的多、高层建筑，不但可以计算钢筋混凝土结构，还可以计算钢混凝土混合结构、纯钢结构、井字梁、平框及带有支撑或斜柱结构。适用于 100 层以下的结构， TAT-8 只适用于 8层以下结构。TAT 与本系
28、统其他软件密切配合，可形成一整套多、高层建筑结构设计计算和施工图辅助设计系统，为设计人员提供了一个良好的全面的设计工具。由于毕业设计时间有限，不可能所有框架结构都用手算来完成，除手算的一榀框架外，整个结构的其它构件都由软件来设计，保证结构施工图的完整性，这部分的功能一般都是由 TAT 来完成。图 9-19 TAT-8 模块界面9.2.3.2 设计操作步骤进入主菜单“接 PM 生成 TAT 数据” ，勾选弹出框中的选项，如图 9-20 所示，如对输入参数有更改，则“是否保留以前的 TAT 计算参数”选“不保留” ，否则可能会造成更改的参数与先前生成的数据文件冲突而引起计算结果错误。修改 TAT
29、柱子的混凝土强度等后，TAT 需要在“数据检查”后点选操作菜单“结束本层”中的“进入下层” ，检查每一个楼层，点选“结束退出”后，程序自动生成 TAT 数据文件，分别为：几何文件 DATA.TAT 和荷载文件 LOAD.TAT。图 9-20 弹出框信息17图 9-21 主菜单 22进入主菜单 2“数据检查和图形检查” ，在该菜单中，可对每个参数进行选择修改，主要参数为：图 9-22 TAT-8 前处理界面 11）总信息a) 恒载计算模型：程序有四个选择（1） “不计算竖向力”：它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和对比等。（2） “整体刚度一次性加载计算，模型 1”：主要用于多层结构，而且多层
30、结构最好采用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小，所以不要采用模拟施工方法计算。（3） “整体刚度分次加载，模型 2”：就是按一般的模拟施工方法加载，对高层结构，一般都采用这种方法计算。（4） “分层刚度分层加载，模型 3”：采用这种方法计算出的传给基础的力比较18均匀合理，可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。由于竖向构件的刚度放大，使得水平梁的两端的竖向位移差减少，从而其剪力减少，这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的内力重分配，所以这种方法更接近施工过程。（5） “模型时考虑地基变形，模型 4”：在（2）基础上的修正。b) 设计参数信息“混凝土柱计算长度
31、系数执行混凝土规范 7.3.11-3 条”：指的是混凝土规范中要求“当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的 75%以上时，框架柱的计算长度 lo 可按公式 7.3.11-1 和公式 7.3.11-2 计算结果的较小者取值” 。对于一般工程中的多层框架结构， 没有特殊的水平荷载和特殊的框架节点情况下，采用混凝土规范中的表 7.2.11-1 和表 7.2.11-2 计算，无需按照7.3.11-3 条计算，不勾选。c) 是否考虑 P-效应：一般选择否。选择否，程序才能按照规范的方法计算柱的长度系数。如果选择“是”，则柱的计算长度系数为 1，再按程序的计算方法来计算 P-效应。d) 是否考虑梁柱重
32、叠的影响：这个参数主要是解决梁柱截面重叠比较大造成的梁计算跨度发生变化进而使其负弯距区发生变化的问题。一般在梁柱较大时可考虑刚域，不考虑：对于普通的多层框架，一般都采用这种选择；考虑梁端弯矩折减：M 边 =M 中 -Min（0.38*M 中 ，B*V 中 /3） ；考虑梁端刚域的影响：按高规 5.3.4 条计算刚域。e) 水平力与整体坐标的夹角： 主要用于有斜向抗水平力结构榀时填写，在 090 之间。 f) 回填土对地下室的相对刚度：08 之间的任意数值。一般填 3 大概为 70%80%的嵌固，填5 就是完全嵌固，填在楼层数前加“-”，表示在所填楼层完全嵌固，要根据土体性质判别。g) “强制性
33、刚性楼板”： 勾选时，仅用于位移比的计算，构件设计则不应选择，因此在设计时通常需要进行两次计算。图 9-23 TAT-8 参数修正总信息输入2) 地震信息a) 竖向地震作用系数：总信息中已选仅“计算水平地震 ”，此项无作用，如前选“计算水平和竖向地震” ，则对于九度高层建筑，程序自动填入 0.73125max。b) 地震设防烈度、设计地震分组、结构的抗震等级、场地土类型等：按结构的实际填入即可。c) 振型个数如前选择，保证振型参与系数达到 90以上19d) 双向水平地震作用扭转效应选择：如果选择，地震力将增大很多，所以在选用的时候要慎重。一般规则框架无需选择,如结构质量与刚度分布明显不对称、不
34、均匀，应计算双向水平地震作用下的扭转影响。e) 5%的偶然偏心：计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响，计算双向地震作用时，可不考虑质量偶然偏心的影响。另外多层规则框架结构也不要考虑此项。f) 结构的阻尼比：程序提供的参考值为钢筋混凝土结构取 0.05，钢结构取 0.02，混合结构取0.03。图 9-24 TAT-8 参数修正地震信息输入3)调整信息a） “顶部塔楼放大系数”。在结构建模如将顶部塔楼或出屋顶楼梯间作为结构的一部分输入，在采用振型分解法计算地震作用时，可采用程序设计参数中的默认值 0，一般情况下都不用修改，只有特殊工程需要额外放大时，才需要修改。b) 温度应力折减系数：一般不需要
35、考虑此项。如考虑，则推荐 0.75 或更低。 混凝土结构设计规范的 5.3.6 条只是提出了原则性的要求。可以参见水工砼结构设计规范(DL/T 5057)。图 9-25 TAT-8 参数修正调整信息输入20图 9-26 TAT-8 参数修正设计信息输入4）材料信息5）设计信息) 柱配筋方式选择：有两种方式，单偏压和双偏压。单偏压程序就是按规范的公式进行配筋计算的。双偏压，程序是按数值积分法计算的，所以对于不同的“柱截面钢筋放置方式”就会得出不同的配筋计算结果。所以，建议整体计算还是按“单偏压”计算，在得出固定的“柱截面钢筋放置方式”后，再进行复核。 双向地震与双偏压无对应关系。如果在特殊构件定
36、义中指定了角柱，程序自动按双偏压计算。b）分项系数和组合系数：采用程序给出的隐含值。如有特殊组合，可自定义输入。c）活荷载重力荷载代表值系数：按建筑抗震设计规范的 5.1.3 条取。6）风荷信息a）结构基本自振周期：程序给出的隐含值是按高层建筑混凝土结构技术规程的附录 B 的公式：B.0.2 计算的。一般要将程序计算的精确值反填回来，再重新计算一遍。图 9-27 TAT-8 参数修正风荷信息输入3进入主菜单 2，点选“生成数据和数据检查” ，运行程序，结束后点选“退出” 。21图 9-28 TAT-8 前处理界面进入主菜单 3“结构内力、配筋计算”图 9-29 TAT-8 主菜单 3 界面算法
37、选择：“侧刚”，这是一种简化计算方法，只适用于采用楼板平面内无限刚假定的普通建筑和采用楼板分块平面内无限刚假定的多塔建筑。对于这类建筑，每层的每块刚性楼板只有两个独立的平动自由的和一个独立的转动自由度， “侧刚”就是依据这些独立的平动和转动自由度而形成的浓缩刚度阵。优点是分析效率高，由于浓缩以后的侧刚自由度很少，所以计算速度很快。但“侧刚计算方法”的应用范围是有限的，当定义有弹性楼板或有不与楼板相连的构件时(如错层结构、空旷的工业厂房、体育馆所等)， “侧刚”是近似的，会有一定的误差，若弹性楼板范围不大或不与楼板相连的构件不多，其误差不会很大，精度能够满足工程要求；若定义有较大范围的弹性楼板或
38、有较多不与楼板相连的构件， “侧刚”不适用，而应该采用 “总刚”。22图 9-30 弹出框信息“总刚”，就是直接采用结构的总刚和与之相应的质量阵进行地震反应分析。这种方法精度高，适用范围广，可以准确分析出结构每层每根构件的空间反应，通过分析计算结果，可发现结构的刚度突变部位，连接薄弱的构件以及数据输入有误的部位等。其不足之处是计算量比“侧刚”的计算量大。对于没有定义弹性楼板且没有不与楼板相连构件的工程， “侧刚”和“总刚”的结果是一致的。进入主菜单 5“分析结果图形和文本” ，察看各个选项。程序会自动生成一系列.OUT 的文件，可以在分析的目录下找到，用“记事本”或“写字板”等程序打开。6点选
39、“梁柱施工图设计”模块，如图 9-31 所示，进行结构梁柱的施工图绘制。生成的.T 文件可转换为.dwg 文件，有关平法施工图见下一章内容。图 9-31 梁柱施工图设计模块界面9.3 软件分析结果与手算结果分析比较在 PKPM-PK 模块分析过程中共输入以下几种荷载或作用：楼（屋）面恒载、活荷载、风荷载和地震作用，分别与手算结果进行比较：23恒载：恒载包括楼（屋）面板自重、建筑面层自重、天花板自重等，恒载一般为满布布置。手算中采用弯矩分配法，并且由于结构对称，荷载分布对称，故取半计算。机算中建整跨模型。比较该榀框架在恒载（标准值）作用下的弯矩值，差值（ ）如下表所示，软件分析结果手 算 值手
40、算 值 机 算 值 与手算结果间的平均差（/n ）2，吻合较好。弯矩 弯矩楼层构件机算值 手算值(手算值-机算值)/手算值（）楼层构件机算值 手算值(手算值-机算值)/手算值（）柱顶 -25.1 -25.67 2.2 柱顶 -16.6 -16.97 2.2边柱柱底 -19.0 -19.77 3.9边柱柱底 -18.0 -18.63 3.4柱顶 20.9 21.13 1.1 柱顶 13.9 14.08 1.3中柱柱底 16.1 15.95 -0.9中柱柱底 14.9 15.18 1.8边支座 29.9 30.54 2.1 边支座 34.2 35.10 2.5跨中 -59.2 -60.24 1.7
41、 跨中 -39.8 -40.50 1.7边跨梁中支座 -45.4 -45.85 1.0边跨梁中支座 -41.1 -42.04 2.24中跨梁 支座 20.3 20.43 0.62中跨梁 支座 11.4 11.75 3.0柱顶 -14.5 -14.73 1.6 柱顶 -9.2 -9.25 0.5边柱柱底 -15.1 -15.59 3.1边柱柱底 -4.7 -4.63 -1.5柱顶 11.8 12.46 5.3 柱顶 7.4 7.39 -0.1中柱柱底 12.3 12.72 3.3中柱柱底 3.6 3.70 2.7边支座 36.1 37.05 2.6 边支座 29.8 30.42 2.0跨中 -3
42、8.5 -39.09 1.5 跨中 -43.0 -44.04 2.4边跨梁中支座 -42.0 -42.94 2.2边跨梁中支座 -39.3 -39.64 0.93中跨梁 支座 10.5 11.06 5.11中跨梁 支座 13.5 13.58 0.6/n 1.9活载：活载值由结构的使用功能决定，活载的不同布置会直接影响结构的内力计算，得到不同的内力值，手算时往往根据截面设计所需的内力控制量，先确定活载最不利布置，再根据最不利布置进行内力计算，可大大减少工作量，本例手算中选算了四种活载最不利布置（顶层边跨梁跨中弯矩最大，顶层边柱柱顶左侧及柱底右侧受拉最大弯矩，顶层边跨梁梁端最大负弯矩以及活载满跨布
43、置）情况下的内力，得到对应的内力图；而机算过程中则可以计算每一种工况，得到内力包络图。风载：手算时将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，大小为层节点上下各半层、左右各 1/2 跨的风压总和，风荷载作用高度从室外地面算起，手算与机算的输入不同见前章所述，不再赘叙。地震作用：手算采用底部剪力法计算水平地震作用，自振周期根据规范提供的经验公式计算得到；机算地震作用采用的是振型分解法，本例机算中应将每层的纵、横墙重等以附加质量加上（或直接在建模时将纵、横墙以线荷载形式加在模型中） ，在.out 文件中找到地震力计算信息，选择第1 振动周期（T 10.543s）与手算的自振周期比较（T 10.5
44、51s） ，误差2，吻合较好。本例中，将规则的空间框架结构简化成平面框架结构后进行结构分析，其手算结果和 PKPK-PK 机算结果可互相校验，特别是恒载与地震周期，两种方法得到的结果误差很小。根据毕业设计施工图绘制的要求，还需要在 SAT-8 中机算，得到梁、柱平法配筋图，最后进行基础设计。要保证这些机算结果的准确性，必须要有一个正确的机算模型。因此建议在结构设计前期（内力组合之24计算简图荷载计算内力计算内力组合截面设计设计计算简图绘制施工图截面设计内力荷载计算设计计算内力计算简荷载计算图计算简图PKPM 建模PK 复核PK 复核PKPM 施工图前） ，就开始进行 PKPM 建模机算，并比较
45、手算和 PK 机算结果的差值，籍此复核手算结果，并建立准确的结构电算模型。这样，既可以提高随后的手算内力组合、截面设计等的计算精度，又能够得到与设计意图较为吻合的机算模型，方便下一步的工作。建议机算步骤及流程如下图所示。25第十章 施工图绘制10.1 结构施工图的表示方法建筑施工图表示房屋的外形、内部布置及建筑细部构造等情况。而用于表示各种承重构件（包括基础、墙、梁或屋架、板、柱等）的布置、内部构造及相互连接情况的图样就是结构施工图，简称结施图。结构施工图的内容很多，且因结构类型不同而有所不同，主要包括结构设计说明、基础图、结构平面布置图、结构详图。建筑结构施工图平面整体设计方法（简称平法）
46、，是把结构构件的尺寸和配筋等信息，按照平面整体表示法制图规则，整体直接表达在各类构件的结构平面布置图上，再与标准构造详图相配合，即构成一套新型完整的结构施工图。它改变了传统的那种将构件从结构平面布置图中索引出来，再逐个绘制配筋详图的繁锁方法。按平法设计绘制的施工图，一般是由各类结构构件的平法施工图和标准构件详图及施工总说明几大部分组成，各类结构构件的平法施工图是在按结构标准层绘制的平面图上直接表示各构件的尺寸、配筋和所选用的标准构造详图。出图时，宜按基础、柱、剪力墙、梁、板、楼梯及其它构件的顺序排列。按平法设计绘制施工图时，应将所有柱、墙、梁构件进行编号，编号中含有类型代号和序号等，其中，类型
47、代号的主要作用是指明所选用的标准构造详图；在标准构造详图上，已经按其所属构件类型注明代号，以明确该详图与平法施工图中相同构件的互补关系，使两者结合构成完整的结构设计图。在绘制施工图时，还应当用表格或其它方式注明包括地下和地上各层的结构层楼（地）面的标高、结构层高及相应的结构层号。结构层楼（地）面的标高为结构标高，它等于建筑标高减去面上的建筑构造层厚度后的值，结构层号应与建筑层号对应。建筑结构施工图采用平法表示时，结构施工总说明显得尤其重要，结构施工总说明主要包括以下内容：（1）工程概况：结构形式、结构使用年限、结构抗震设防烈度、构件抗震等级、荷载选用等；（2）选用材料的情况，如混凝土的强度等级
48、、钢筋的级别以及砌体结构中块材和砌筑砂浆的强度等级等，钢结构中所选用的结构用钢材的情况及焊条的要求或螺栓的要求等；（3）上部结构的构造要求，如混凝土保护层厚度、钢筋的锚固、钢筋的接头，结构焊缝的要求等；（4）地基基础的情况，如地质情况，不良地基的处理方法和要求，对地基持力层的要求，基础的形式，地基承载力标准值或桩基的单桩承载力设计值以及地基基础的施工要求等；（5）当标准构造详图有多种可选择的构造时，应写明何步位选用何种构造做法；（6）施工要求，如对施工顺序、方法、质量标准的要求，与其它工种配合施工方面的要求等；（7）选用的标准图集；（8）其它必要的说明。图 10-1 为本书例题的结构施工总说明
49、。当同一结构中有多种要求时，在施工说明中难以表述清楚，可将具体要求分别写入对应的施工图中。26图 10-1a 结构施工总说明271图 10-1b 结构施工总说明 22810.2 各类结构构件的平法施工图10.2.1 柱平法施工图柱平法施工图有两种表示方式：列表注写方式和截面注写方式，列表注写方式系在柱平面布置图上，分别在同一编号的柱中选择一个截面标注几何参数代号，在柱表中注写柱号、柱段起止标高、几何尺寸（含柱截面对轴线的偏心）与配筋的具体数值，并配以各种柱截面形状及箍筋类型图的方式，来表达柱平法施工图；截面注写方式系在分标准层绘制的柱平面布置图上，分别在同一编号的柱中选择一个截面，按另一种比例原位放大绘制柱截面配筋图，以直接注写截面尺寸（含柱截面对轴线的偏心） 、角筋或全部纵筋、箍筋（钢筋级别、直径与间距，用“/”区分柱端箍筋加密区与非加密区不同的间距）的具体数值来表达柱平法施工图。截面注写方式更接近传统表达方式，见图10-4。柱代号含义
