PKPM軟件在結構設計中的應用分析

林億

摘 要：本文針對PKPM軟件的發展情況以及所具有的特點，對當前PKPM軟件在結構設計中存在的問題進行一定的分析，并提出了一些PKPM軟件結構設計時應該注意的事項，希望能夠有效加強設計師對于軟件的認識。

關鍵詞：結構設計；PKPM軟件；建筑結構

隨著我國建筑行業發展的越來越快，對于設計軟件的設計效率以及質量都有了新的要求，所以，為了能夠更好的滿足行業發展的需要，我國的建筑科學研究院建筑工程軟件研究所在CAD的系統之上，進一步的研制出了更加高效的PKPM設計軟件，而該軟件，一經問世就受到了業內廣泛的關注和歡迎，目前，已經成為我國設計業市場占有率最高的一款軟件，幾乎占據了90%以上的市場，意義深遠。

1 PKPM軟件的發展情況與在結構設計中所具有的特點

1.1 PKPM軟件的發展情況

在最開始的時候，PKPM軟件只有兩個功能模塊，一個是PK排架框架設計，一個是PMCAD平面輔助設計，結合在一起統稱為PKPM軟件，而隨著科學技術的持續發展以及建筑行業對于設計軟件需求的提高，PKPM軟件也進行了進一步的改進，跟CAD設計軟件集成在一起，在功能上有了新的突破，如今，PKPM軟件不僅擁有除了CAD設計軟件本身所具有的建筑、結構、設備、設計的功能，還擴增了建筑概預算功能、施工管理功能以及施工企業信息化的功能，成為了一種全方位一統化的高技術設計軟件，因而受到了設計行業的廣泛歡迎。

1.2 PKPM軟件在結構設計中所具有的特點

PKPM軟件在結構設計中所具有的最大的特點就是操作過程比較簡單，程序設計比較人性化以及具有一定的智能化的特點。設計師設計的過程中，不需要擔心計算的問題，計算機會自動的對數據進行讀取，并按要求計算出結果，省去了設計師自己計算的過程，而且，如果設計的過程中出現了數據遺漏或者是參數不準確的問題，計算機會智能提示并作相應的信息記錄，方便設計師以后的檢查和修改。

2 PKPM軟件在結構設計中注意的問題

2.1 PKPM結構設計時樓梯間建模輸入時解決方法

由于地震時樓梯板在水平力作用下具有“斜撐”的受力狀態，在水平地震作用下，將產生較大軸向拉壓力；樓梯板由原先我們只考慮豎向力時的受彎構件，轉變為“壓彎、拉彎”構件，受力狀態復雜化。樓梯間處的水平抗側剛度較大，結構整體的水平抗側剛度分布將不均勻，主要集中在樓梯間處。故在水平地震作用下，樓梯間的柱分配到的水平剪力較其它處明顯偏大。特別是休息平臺下的樓梯梁和樓梯柱，其受力非常不利。此外，從結構上說，由于樓梯間的上下樓梯板（上下直行雙跑樓梯為例）沿中心線并不對稱，從而造成原先對稱的結構考慮了樓梯的作用后，在水平地震作用下的內力分布不對稱。

《抗規》6.1.15條規定和《高規》6.1.4條規定，對于框架結構樓梯構件與主體整澆時，應計入樓梯構件對地震作用及其效應的影響，應進行樓梯構件的抗震承載力驗算。《抗規》6.1.15條文說明，當采取措施時，如梯板滑動支承于平臺板上，樓梯構件對結構剛度等的影響較小時，是否參與整體計算差別不大。對于樓梯間設置剛度足夠大的抗震墻的結構，樓梯構件對結構的影響較小，也可不參與整體抗震設計。

2.2 結構振型數的確定

采用振型分解反應譜法進行結構地震反應分析時應確定合理的振型數。要確保不喪失高振型的影響，程序要輸入較多的計算振型數；但是輸入的振型數過多超過了結構的自由度數，就會引起計算結果的不可靠。《抗規》5.2.2不進行扭轉聯合計算的結構，水平地震作用標準值的效應，可取前2～3個振型，當基本自振周期大于1.5S或房屋高寬比大于5時，振興個數應適當增加。《高規》5.1.13-2抗震計算應考慮扭轉聯合，振興數不應小于15，對于多塔結構，不應小于塔數的9倍，且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%。上述規范給出的是計算振型數的下限。

選取足夠的振型數，對于一個大型結構計算所有的振型數，所花費的計算機資源相當大，故沒有必要就算所有的振型數，因為最后的那些高振型對結構的地震作用貢獻很小，所以足夠就可以了。規范規定足夠的振型數要保證有效質量系數超過90%，否則振型數不夠，振型數不夠也是造成剪重比不滿足要求的一個原因。

2.3 PKPM結構設計中偶然偏心、雙向地震的選用

偶然偏心的含義指的是：有偶然因素引起的結構質量分布的變化，會導致結構固有振動特性的變化，因而結構在相同地震作用下的反應也將發生變化。考慮偶然偏心，也就是考慮由偶然偏心引起的可能最不利的地震作用。根據《高規》3.3.3條規定“計算單向地震作用時應考慮偶然偏心的影響”，故單向地震力計算時選[是]，雙向地震力計算時選[否]，多層規則結構可不考慮。考慮偶然偏心計算時，對結構的荷載（總重、風荷載）、周期、豎向位移、風荷載作用下的位移及結構的剪重比沒有影響；而對結構的地震力和地震下的位移（最大位移、層間位移、位移角等）有較大區別。

根據《抗規》5.1.1條規定：“質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向地震作用下的扭轉影響”。一般情況下，均可在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用，此時可不考慮上一條的[偶然偏心]用戶可根據實際工程情況選擇是否需要考慮。實際，對于多層結構而言，如果比較規則，那么可通過《抗規》第5.2.5條（剪重比的要求）來考慮結構的扭轉和偶然偏心；對于高層而言，如果結構比較規則，則應選用“考慮偶然偏心”項，而不必再選“考慮雙向地震作用”。對于不規則結構，不論多層還是高層均應選用“考慮雙向地震作用”。

3 在使用PKPM軟件進行結構設計的時候應該注意到的問題

由于利用PKPM軟件進行設計的過程中，幾乎所有的計算都是通過計算機來完成的，這樣就會對計算機的分析結果造成一種依賴性，而綜上所言，計算機在結構設計的過程中會存在一些超出規范規定的設計，這樣，過于依賴計算機的分析結果就會導致在抗震概念設計和構造設計的過程中對抗震的效果造成一定程度的忽視，影響建筑物的抗震效果。

在建立交互式結構模型的時候一定要注意，模型構件中的所有的數據和信息都要在建立交互式模型的操作中輸入，同時所有的數據和信息既要符合規范的規定和標準，也要正確的結合結構力學的模型，以確保交互式結構模型的有效建立。在輸入的過程中應該注意，在節點過密的時候，著重考慮墻體以及梁柱布置的連續性，不能出現偏差[2]。

除此之外，設計師還需要對超筋的情況情形仔細的分析和詳細的判定，因為PKPM軟件是以最大配筋率來進行計算的，有時候，就算是未顯示超筋信息，但并不能說明柱截面的選擇就是正確的。

4 結束語

雖然PKPM軟件自問世以來就收到了廣泛的關注，而且隨著科技的發展一直在不停的更新和進步，智能化也越來越高，但軟件畢竟取代不了人工，也一定會存在一些問題和弊端，所以，身為設計師，一定要不停的提升自身的能力，然后才能夠結合軟件更好的進行設計。

參考文獻

[1]張玲.淺談PKPM軟件在結構設計中的幾點問題[J].科技風，2010（14）.

[2]趙麗清.PKPM系列軟件的應用與建筑結構設計[J].山西建筑，2011（9）.