[分享]利用PKPM进行多层框架结构设计的主要步骤

时间: 2020-07-29 11:14 阅读: 次大中小

利用PKPM进行多层框架结构设计的主要步骤

1 执行PMCAD主菜单：输入结构的整体模型

1.1 建筑模型与荷载输入

1. 结构标准层“轴线输入”

（1）结构图中尺寸是指中心线尺寸，而非建筑平面图中的外轮廓尺寸

（2）根据上一层建筑平面的布置，在本层结构平面图中适当增设次梁

（3）只有楼层板、梁、柱等构件布置完全一样（位置、截面、材料），并且层高相同时，才能归并为一个结构标准层

2. “网格生成”——轴线命名

3. “楼层定义”：选择各标准层进行梁、柱构件布置

（1）估算（主、次）梁、板、柱等构件截面尺寸）

1）梁：框架主梁的经济跨度是6-9米，次梁跨度一般为4-6米。1抗震规范第6.3.6条规定：b≥200；2主梁：h = (1/8～1/12) l ，b＝(1/3～1/2)h；3次梁：h = (1/12～1/16) l ，b＝(1/3～1/2)h

2）柱：1抗震规范第6.3.1条规定：矩形柱bc、hc≥300，圆形柱d≥350；2控制柱的轴压比

3）板：单向板跨度位于1.7-2.5米，一般不宜超过2.5米；双向板跨度不宜超过4米。1单向板：h = l /40 ～ l /45 (单向板) 且h≥60mm；2 h = l /50 ～ l /45 (双向板) 且h≥80mm

（2）选择各标准层进行梁、柱构件布置

1）构件布置，柱只能布置在节点上，主梁只能布置在轴线上。

2）偏心，主要考虑外轮廓平齐。

3）本层修改，删除不需要的梁、柱等。

4）本层信息，给出本标准层板厚、材料等级、层高。

5）截面显示，查看本标准层梁、柱构件的布置及截面尺寸、偏心是否正确。

6）换标准层，进行下一标准层的构件布置，尽量用复制网格，以保证上下层节点对齐。

4. “荷载输入”：定义梁间荷载；各层楼、屋面恒荷载；各层楼面、屋面活荷载；

（1）梁间荷载：输入各标准层梁间恒荷载（梁间活荷载为0）。将各梁上部墙体及窗户的自重产生的恒荷载换算成线荷载加在梁上（注意计算时不用包括梁自重）

（2） “梁间荷载”对梁承受的非板传来的荷载（如填充墙等）进行输入，注意，对梁承受填充墙荷载的需考虑窗洞。楼梯间全房间开洞的须根据实际情况计算梯段传至楼层梯梁的均布恒（活）载、梯段及休息平台经平台梯梁（、梯柱）传至下层框架梁的集中恒（活）载

（3） “节点荷载” 梯段及休息平台经平台梯梁（、梯柱）传至框架柱的集中恒（活）载

（4）程序能对梁的自重、板的导荷进行自动计算，这些荷载都不能在此处重复计算，荷载的输入是指程序不能计算和导算的外加荷载，一定要根据实际情况进行计算输入，不得多输，更不能漏掉荷载。切记，楼梯间的荷载往往容易漏掉！

（5）楼面恒、活荷载输入通过建立荷载标准层的方法输入。荷载标准层，是指上下相邻且荷载布置完全相同的层。

（6）此处定义的荷载是指楼、屋面统一的恒、活荷载，个别房间荷载不同的留在PM主菜单3局部修改

（7）注意：选项“是否计算活荷载”应选上。“是否计算板自重”不用选上。在输入的楼面恒荷载应包括板自重。

5. “设计参数”：输入总信息、地震信息、风荷载等信息，后面计算菜单里面有更详细的选项。地震信息：振型个数取2~3；周期折减系数取0.6-0.7

6. “楼层组装”：根据建筑方案，将各结构标准层和荷载标准层进行组装，形成结构整体模型

（1）楼层的组装就遵循自下而上的原则。注意首层结构层高与建筑层高的不同，首层结构层高是指基础顶面到楼板顶面的距离。

（2）楼层组装完成后整个结构的层数必然等于几何层数；要注意结构标准层与荷载层要正确组装，荷载标准层与结构标准层之间没有必然的联系。

1.2 结构楼面布置信息：布置次梁、楼板等特殊构件

1. 楼板开洞：对楼梯间的位置按实际应开洞，但实际PKPM计算一般是通过修改板厚的方式实现。

2. 此处次梁是指未在主菜单1布置过的次梁，对于已将其当作主梁在主菜单1布置过的梁，不得重复布置（注意在第一个菜单里面我们已经通过次梁当主梁输入的方式处理了，此处一般不用再输入）

3. 对楼梯间需开洞的地方，通过“修改板厚”实现，一般将相应位置板厚改为0.00

4. 对有悬挑板的梁上布置悬挑板，“设悬挑板

5. 对于卫间等部位可通过“修改板厚”实现地面的下沉。

6. 第1层布置好后，下一层的布置尽量利用“拷贝前层”避免重复工作，拷贝前层时可根据实际情况需要，决定是否拷贝前层的楼板开洞、修改板厚、设悬挑板、次梁布置等信息。

1.3 楼面荷载传导计算

1. “楼面荷载”、“楼面活载”对个别房间进行楼面荷载修改，如：板厚有变化的房间的楼面恒载、厕所的楼面恒载及门厅、走道、楼梯间的楼面活荷载等。

1.4 平面荷载显示校核

1. 显示各层输入的楼面荷载、梁间荷载、节点荷载，以供校核

2. 如要保留各荷载文件，必须为每个文件另取文件名，“指定图名”

3. 荷载文件格式为*.T，可用主菜单9“图形编辑、打印及转换”打开文件，或转换为DWG文件用CAD打开。

2 执行SATWE主菜单：进行结构及构件内力计算

2.1 接PM生成SATWE数据

1. 分析与设计参数补充定义（必须执行）

（1）总信息：

1）水平力与整体坐标夹角，一般取0。《震规》5.1.1条的第2款规定“有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。当结构分析所得的WZQ.OUT文件”地震作用最大的方向“大于15度时，应将其角度输入从新计算。

2）混凝土容重为25.0kN/m³。但考虑结构构件表面抹灰重量建议取28.0kN/m³；钢筋容重取78kN/m³^。；

3）裙房层数、转换层所在层号、地下室层数根据实际填写，没有的时候均为0。

4）墙元细分最大控制长度：隐含值为2.0，对于一般工程取2.0；对框支剪力墙取1.5。

5）对所有楼层采用刚性楼板假定：若采用此假定，设计时必须采用必要措施保证楼板平面内的整体刚度。

6）墙元侧向节点信息：剪力墙少时取出口；剪力墙多时取内部；出口的精度高于内部，但非常耗时，一般取内部节点即可。

7）结构材料信息：钢筋混凝土结构；结构体系：框架结构；

8）恒、活荷载计算信息：一次加载；模拟施工加载1；模拟施工加载2。

9）风荷载计算信息：计算风荷载；地震作用计算信息：计算水平地震力。

（2）风荷载信息：

1）地震粗糙程度：根据工程资料选择。

2）修正后的基本风压：查荷载规范

3）结构基本周期：初步估算，框架结构T₁＝（0.08~0.10）n，结构内力计算完后，将第一周期的数值重新输入这个地步进行计算。

4）体形分段数：建筑立面体形无变化取1。第一段最高层号6，体形系数1.3。

（3）地震信息：

1）结构规则性信息：规则；不用考虑耦联

2）一般的单向水平地震作用情况：多层应考虑偶然信心，多层规则结构可不考虑。高层应同时考虑耦联效应和偶然偏心，《震规》规定，计算双向水平地震应同时考虑扭转耦联，此时可不考虑偶然偏心。

3）设计地震分组、地震烈度、场地类别、框架抗震等级、剪力墙抗震等级根据原始资料查表求得。

4）计算振型个数：耦联时不小于9，且≤3倍层数；非耦联时不小于3,且≤层数。可以通过查看WZQ.OUT文件中“各方向的有效质量系数“是否达到了90%以上，判断所取的振型数是否足够。

5）活载质量折减系数：0.5；该参数为计算重力荷载代表值时的活荷载组合值系数，《抗规》中规定，对于一般的民用建筑楼面等效顽活荷载取为0.5。

6）周期折减系数：是为了充分考虑非陌生填充砖墙刚度对计算周期的影响。《高规》规定周期折减系数，当非填充墙为实心砖墙时，框架取为0.6~0.7；框架-剪力墙结构为0.7~0.8地，剪力墙取为0.9~1.0。当结构的第一周期T₁≤T_g，不需要进行周期折减，因此此时地震影响系数有程序自动取结构自振周期与特征周期的较大值进行计算。

7）结构的阻尼比：混凝土结构与砌体结构一般取5%。

8）特征周期：根据原始资料查询

9）多遇地震影响系数最大值：地质报告中有，一般为0.08；罕遇地震影响系数最大值一般为0.50.

（4）活载信息：

1）柱、墙设计时活荷载折减系数：选择后，程序自动根据《荷规》4.1.2条2款进行折减。

2）传给基础的活荷载：进行结构设计时，应对其承受的活荷载进行折减，选择后，由程序自动根据上条进行折减。

3）梁活荷载的不利布置：输入全部楼层，则表示所有楼层都考虑活荷载的不利布置。多层一般取全部楼层。

（5）调整信息：

1）梁端负弯矩调幅系数：在竖向荷载作用下，考虑到塑性内力重分布，对梁端负弯矩进行调整，并相应增加跨中正弯矩。《高规》40页5.2.3条规定，装配整体式框架梁梁端负弯矩取0.7~0.8；现浇框架梁梁端负弯矩取0.8~0.9，一般取为0.85即可。

2）梁设计弯矩放大系数：增大系数可提高安全储备，一般可取1.1~1.3之间，如果已经考虑了活荷载的不利布置，宜取1.0.

3）梁据矩折减系数：对于现浇楼板，当采用刚性假定时，可以考虑楼板对梁的抗扭作用而对梁的扭矩进行折减，折减系数一般取0.4~1.0之间。

4）剪力墙加强区起算层：取1