利用PKPM進行多層框架結(jié)構(gòu)設計的主要步驟

1、一、執(zhí)行 PMCA 主菜單 1，輸入結(jié)構(gòu)的整體模型（一） 根據(jù)建筑平、立、剖面圖輸入軸線1 、結(jié)構(gòu)標準層“軸線輸入”1） 結(jié)構(gòu)圖中尺寸是指中心線尺寸，而非建筑平面圖中的外輪廓尺寸2） 根據(jù)上一層建筑平面的布置，在本層結(jié)構(gòu)平面圖中適當增設次梁3） 只有樓層板、梁、柱等構(gòu)件布置完全一樣（位置、截面、材料），并且層高相同時， 才能歸并為一個結(jié)構(gòu)標準層2、“網(wǎng)格生成”軸線命名（二） 估算（主、次）梁、板、柱等構(gòu)件截面尺寸，并進行“構(gòu)件定義”1、梁1）抗震規(guī)范第 636 條規(guī)定：b2002）主梁：h = （1/81/12） I , b= （1/3 1/2）h3）次梁：h = （1/121/16） I ,

2、 b = （1/3 1/2）h2、框架柱：1） 抗震規(guī)范第 6.3.1 條規(guī)定：矩形柱 be、hc300,圓形柱 d3502）控制柱的軸壓比柱的軸壓比限值，抗震等級為一到四級時，分別為 0.7 1.0柱軸力放大系數(shù)，考慮柱受彎曲影響，=1.21.4樓面豎向荷載單位面積的折算值，=1315kN/m2柱計算截面以上的樓層數(shù)柱的負荷面積3、板樓板厚： h = l /40l /45 （ 單向板）且 h60mmh = l /50l /45 （ 雙向板）且 h80mm（三）選擇各標準層進行梁、柱構(gòu)件布置，“樓層定義”1、 構(gòu)件布置，柱只能布置在節(jié)點上，主梁只能布置在軸線上。2、 偏心，主要考慮外輪廓平齊。

3、3、 本層修改，刪除不需要的梁、柱等。4、 本層信息，給出本標準層板厚、材料等級、層高。5、 截面顯示，查看本標準層梁、柱構(gòu)件的布置及截面尺寸、偏心是否正確。6、 換標準層， 進行下一標準層的構(gòu)件布置， 盡量用復制網(wǎng)格， 以保證上下層節(jié)點對齊。（四）定義各層樓、屋面恒、活荷載，“荷載定義”1、 荷載標準層，是指上下相鄰且荷載布置完全相同的層。2、 此處定義的荷載是指樓、屋面統(tǒng)一的恒、活荷載，個別房間荷載不同的留在PM 主菜單 3 局部修改（五）根據(jù)建筑方案， 將各結(jié)構(gòu)標準層和荷載標準層進行組裝， 形成結(jié)構(gòu)整體模型， “樓 層組裝”1、 樓層的組裝就遵循自下而上的原則。2、 樓層組裝完成后整個結(jié)

4、構(gòu)的層數(shù)必然等于幾何層數(shù)。3、 確定“設計參數(shù)”，總信息、地震信息、風荷載信息等。二、執(zhí)行 PMCAI 主菜單 2，布置次梁樓板1、 此處次梁是指未在主菜單 1 布置過的次梁，對于已將其當作主梁在主菜單1 布置過的梁，不得重復布置。2、 對樓梯間進行全房間開洞，“樓板開洞”3、 對個別房間板厚發(fā)生變化的，按照設計實際作局部修改，“修改板厚”4、 對有懸挑板的梁上布置懸挑板，“設懸挑板”5、 第 1 層布置好后，下一層的布置盡量利用“拷貝前層”避免重復工作，拷貝前層時 可根據(jù)實際情況需要，決定是否拷貝前層的樓板開洞、修改板厚、 設懸挑板、 次梁布置等信 息。三、執(zhí)行 PMCA 主菜單 3，輸入荷

5、載信息1、 “樓面荷載”對個別房間進行樓面荷載修改，如：板厚有變化的房間的樓面恒載、 廁所的樓面恒載及門廳、走道、樓梯間的樓面活荷載等。2、 “梁間荷載”對梁承受的非板傳來的荷載（如填充墻等）進行輸入，注意，對梁承 受填充墻荷載的需考慮窗洞、 樓梯間全房間開洞的須根據(jù)實際情況計算梯段傳至樓層梯梁的 均布恒（活）載、梯段及休息平臺經(jīng)平臺梯梁（、梯柱）傳至下層框架梁的集中恒（活）載3、 “節(jié)點荷載” 梯段及休息平臺經(jīng)平臺梯梁（、梯柱）傳至框架柱的集中恒（活）載4、 程序能對梁的自重、板的導荷進行自動計算，這些荷載都不能在此處重復計算，荷 載的輸入是指程序不能計算和導算的外加荷載， 一定要根據(jù)實際情

6、況進行計算輸入， 不得多 輸，更不能漏掉荷載。切記，樓梯間的荷載往往容易漏掉！5、 第 1 層布置好后，下一層的布置盡量利用“層間拷貝”避免重復工作，可根據(jù)實際 情況選擇前面已經(jīng)布置好的任意一層作荷載拷貝，還可根據(jù)實際情況選擇是否拷貝樓面荷 載、梁間荷載、節(jié)點荷載等信息。四、執(zhí)行 PMCAI 主菜單 C，平面荷載顯示校核1、 顯示各層輸入的樓面荷載、梁間荷載、節(jié)點荷載，以供校核2、 如要保留各荷載文件，必須為每個文件另取文件名，“指定圖名”3、 荷載文件格式為 *.T ，可用主菜單 9“圖形編輯、打印及轉(zhuǎn)換”打開文件，或轉(zhuǎn)換為 DW 攻件用 CAD 打開。摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展人民生活水平的不

7、斷提高， 同時， 建筑業(yè)也得到了突飛猛進的發(fā)展， 結(jié)構(gòu)設計是整個建筑工程中十分重要的一個環(huán)結(jié)， 文章結(jié)合某工程實例， 對結(jié)構(gòu)設計中的相 關(guān)問題進行了簡要分析，一供參考 .關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)設計；問題；1關(guān)于超長結(jié)構(gòu)：混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范第 9.1.1 條中規(guī)定鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為7.1.2 條則規(guī)定當采取后澆帶分段施工，專門的預加應力措施或采取能減小混凝土溫度變化 或55m,而收縮的措施且有充分依據(jù)的, 伸縮縫間距可適當增大。 這兩條使我們在實際設計過程中較 難把握。工程實例中超過 55m 就設置伸縮縫,這顯然是很難保證的,但采取后澆帶分段施 工后究竟應控制房屋長度多少而不至于產(chǎn)生裂縫

8、等不良現(xiàn)象呢？筆者認為這取決于各地區(qū) 的溫差及混凝土不同的收縮應力。按本人在（廣東?。┠虾５貐^(qū)所做的工程實例的經(jīng)驗,多層房屋長度超過 55m 在 75m 以內(nèi)時，采取設置施工后澆帶及相應的構(gòu)造加強措施后，不設置伸縮縫是可行的,這在筆者長期的工程實踐中也已得到證實,多個工程（比如有40mx72m的四層廠房， 10mx72m 的六層教學樓， 10mx80m 的四層宿舍， 30mx80m 的單層廠房， 還有長 達近 100m的三層商業(yè)建筑等）均未產(chǎn)生嚴重的裂縫。但在結(jié)構(gòu)設計中必須對梁柱配筋進行 概念上的調(diào)整。 首先是長向板鋼筋應雙層設置, 并適當加強后澆帶處的梁板配筋； 而兩端梁 柱,特別是邊跨的柱

9、配筋必須加強, 以抵抗溫度應力帶來的推力； 另外,超長結(jié)構(gòu)在角部容 易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應，我們在設計中也必須對角部結(jié)構(gòu)進行加強。當框架結(jié)構(gòu)超過 75m 時，筆者認為必須采取特殊的措施才能不設置伸縮縫,譬如說采用預加應力,摻入抗裂外加劑等等, 而且作為超過75m 的結(jié)構(gòu),必須對溫度及收縮裂縫采取定量的分析,并相應施加預應力, 這在許多工程實例中應用的效果也是眾目共睹的。 如果對超長結(jié)構(gòu), 不能有效的分析清楚受 力情況, 本人建議還是應按規(guī)范要求設置伸縮縫, 畢竟建筑上縫只要處理得當還是不影響觀 瞻的。2地基與基礎設計： 地基與基礎設計一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面,不僅僅由于該階段設計過程的好與 壞將

10、直接影響后期設計工作的進行, 同時, 也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因 素,因此,在這一階段,所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎設計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣,地質(zhì)條件 相當復雜, 作為國家標準,僅僅一本 地基基礎設計規(guī)范無法對全國各地的地基基礎都進 行詳細的描述和規(guī)定, 因此, 作為建立在國家標準之下的地方標準。 地方性的“地基基礎設 計規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A類型和設計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗描述和規(guī)定得更 為詳細和準確, 所以,在進行地基基礎設計時,一定要對地方規(guī)范進行深入地學習,以避免 對整個結(jié)構(gòu)設計或后期設計工作造成

11、較大的影響。目前的短肢剪力墻體系小高層由于考慮埋置深度的要求,一般均設置地下室。 基礎則采用樁筏基礎。 如何對樁進行合理選型, 將對整個地下室設計的經(jīng)濟性產(chǎn)生重要影響。一工程，上部十八層帶一地下室，根據(jù)勘察報告，采用400 預應力管樁，可選樁長有樁長25m 單樁承載力特征值 Ra=900KN 樁長 34m,單樁承載力特征值 Ra=1300KN 采用 25m 樁 需要 290 根，采用 34m 樁需要 200 根。從樁本身比較兩種方案，總的樁延米數(shù)量相當，但采用 25m 樁為滿樘布置，筏板厚需 1200mm 而采用 34m 樁為墻下布置，筏板可減至 900mm 經(jīng) 濟性明顯。 因此，筆者認為基礎

12、選型應作方案比較，才能選定經(jīng)濟合理的方案。而對于筏板 厚度的取值,則應例如某考慮樁沖切,角樁沖切,墻沖切及板配筋等多方面的因素。另外,筏板長 度的設置也須我們研究探討, 由于考慮地下室的使用合理性, 常規(guī)我們采用設置后澆帶來解 決底板超長引起的收縮及溫度裂縫,后澆帶的作用是明顯的,但也給施工帶來了不少麻煩, 甚至由于處理不當而引起后澆帶漏水及裂縫。 而有些高層，長寬均達100m 以上，中間就設置幾條后澆帶,也沒有其他措施,本人認為是不妥當?shù)摹?. 結(jié)構(gòu)計算與分析在結(jié)構(gòu)計算與分析階段, 如何準確, 高效地對工程進行內(nèi)力分析并按照規(guī)范要求進行設 計和處理,是決定工程設計質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。 由于新規(guī)范

13、的推出對結(jié)構(gòu)整體計算和分析部分 相當多的內(nèi)容進行了調(diào)整和改進, 因此, 結(jié)構(gòu)工程師也應該相當?shù)貙@一階段比較常見的問 題有一個清晰的認識。（1）結(jié)構(gòu)整體計算的軟件選擇。 目前比較通用的計算軟件有： SATWETAT、TBSA 或 ETABSSAP 等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計 算結(jié)果有或大或小的不同。 所以, 在進行工程整體結(jié)構(gòu)計算和分析時必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計 算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件, 并從不同軟件相差較大的計算結(jié)果中, 判斷哪個是 合理的、 哪個是可以作為參考的, 哪個又是意義不大的, 這將是結(jié)構(gòu)工程師在設計工作中首 要的工作。 否

14、則,如果選擇了不合適的計算軟件, 不但會浪費大量的時間和精力, 而且有可 能使結(jié)構(gòu)有不安全的隱患存在。（ 2）是否需要地震力放大, 考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。 該部分內(nèi)容實際上在新 老規(guī)范中都有提及, 只是, 在新規(guī)范中根據(jù)大量工程的實測周期明確提出了各種結(jié)構(gòu)體系下 建筑結(jié)構(gòu)計算自振周期折減系數(shù)。（ 3）振型數(shù)目是否足夠。在新規(guī)范中增加一個振型參與系數(shù)的概念,理措施進行設計。 并明確提出了該參數(shù)的限值。 由于在舊規(guī)范設計中, 并未提出振型參與系數(shù)的概念, 或即使 有該概念, 該參數(shù)的限值也未必一定符合新規(guī)范的要求, 因此, 在計算分析階段必須對計算 結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進行判斷,并決定是否

15、要調(diào)整振型數(shù)目的取值。（4）多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤，多 塔樓的建筑類型大量涌現(xiàn)， 而在計算分析該類型建筑時， 是將結(jié)構(gòu)作為一個整體并按多塔類 型進行計算， 還是將結(jié)構(gòu)人為地分開進行計算， 是結(jié)構(gòu)工程師必須注意的問題。 如果多塔間 剛度相差較大， 就有可能出現(xiàn)即使振型參與系數(shù)滿足要求， 但是對某一座塔樓的地震力計算 誤差仍然有可能較大，從而便結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不安全的隱患。（ 5）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算與設計。 在建筑中， 往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非 主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 對這部分內(nèi)容， 尤其是建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進行設 計時， 由于建筑的

16、地震作用和風荷載均較大， 因此，必須嚴格按照新規(guī)范中增加的非結(jié)構(gòu)構(gòu) 件的計算處 4關(guān)于梁筏基礎板筋位置：彈性梁筏基礎， 由于底板受向上的反向力， 設計人員會要求筏板面筋能置于地梁主筋以 下，而地梁配筋有時較多甚至配置雙排筋， 再加上梁箍筋的影響， 導致施工中板筋的彎折相 當困難，遇到人防工程則更難施工。 筆者認為從受力傳遞過程來說，板筋設置必須準確，但 考慮施工困難及相應板保護層的損失， 建議可以作適當放松， 我院地下工程說明中規(guī)定底板 面筋應有一半鋼筋經(jīng)斜折后放置在支承基礎梁主筋下面，伸入梁內(nèi)不小于 I5d,這是合理的。5關(guān)于板面設置溫度應力筋：混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 GB50010-2002

17、第 10.1.9 條規(guī)定在溫度收縮應力較大的現(xiàn)澆板 區(qū)域內(nèi)，鋼筋間距宜取為150200mm 并應在板的末配筋表面布置溫度收縮鋼筋，板的上下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。對于這一條設計人員的理解又會產(chǎn)生出入。什么區(qū)域?qū)儆跍囟仁湛s應力較大的區(qū)域？筆者認為對于規(guī)則較短的建筑物我們可以在各樓 面邊跨及屋面層設置相應的溫度應力鋼筋， 而對于超長結(jié)構(gòu)， 則建議在超長結(jié)構(gòu)的長向均應 設置雙層鋼筋。 其余部位則可因人而異， 功能重要的區(qū)域設置，有條件的建設子項設置，而 不必過于強調(diào)。另外有一點，當?shù)叵率曳ぐ搴穸却笥?200mm 寸，筆者建議在筏板中間配置溫度收縮應力鋼筋以抵抗大體積混凝土所產(chǎn)生

18、的收縮及溫度應力，配筋量筆者建議取1/2筏板厚的 0.1%，且不小于 $ 122006關(guān)于梁上起柱是否設置附加鋼筋：本人曾遇到某些工程有梁上起柱及次梁在主梁上面的，都在梁中設置了附加橫向鋼筋， 有的同志甚至在彈性地基梁基礎中柱下梁內(nèi)亦設置附加鋼筋，這完全沒有必要。 雖然這是偏于安全的一種做法， 但如果計算不需要則就是浪費了。 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 GB50010-2002 第10.2.13 條規(guī)定，位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載， 應全部由附加橫向鋼筋 （箍 筋，吊筋）承擔，附加橫向鋼筋宜采用箍筋。而對于次梁放在主梁上面及梁上起柱，主梁是 不必設置附加橫向鋼筋的。 混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整

19、體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖 就 是如此的。但還是有相當多的設計人員認為梁上起柱應設置橫向鋼筋， 其理由是柱的軸力 （集 中荷載） 會通過柱中的縱向鋼筋傳到梁截面。 這就不對了， 柱軸力是由柱截面的混凝土傳到 梁的上表面， 而不是由柱內(nèi)鋼筋傳遞的， 否則獨立基礎內(nèi)豈不是也要設置吊筋了？這一類問 題我覺得搞清楚了在工程實踐中可以避免一些不必要的浪費。7關(guān)于保護層和墊層厚度：地下工程防水技術(shù)規(guī)范 （GB50108-2001） 對防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定：結(jié)構(gòu)厚度不應小于250mm 裂縫寬度不得大于 0.2mm,并不得貫通；迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm 防水混凝土結(jié)構(gòu)底板混凝土墊層，強度等級不應小

20、于C15，厚度不小于 100mm 在軟弱土層中不應小于 150mm 工程實踐表明如果結(jié)構(gòu)厚度或迎水面鋼筋保護層厚度小于規(guī)范限值常常是 引起滲漏水現(xiàn)象的常見原因，因此規(guī)范修訂以后對限值作了相應的提高，應引起注意。 地下室頂板鋼筋應加強，保護層和混凝土墊層及強度等級應按規(guī)范加注（GB50108-2001 第4.1.6 條）。否則就會產(chǎn)生如下類似問題：地下室外墻、底板等迎水面保護層厚40mm 底板與土接觸處鋼筋保護層厚35mm 不適合 GB50108-2001 第 4.1.6 條；柱保護層 25mm 違反GB50010-2002 第 9.2.1 條；地下室墊層采用 C10 混凝土，或底板下未做混凝土

21、墊層，違反 GB501082001 第 4.1.5 條和第 4.1.5 條；未見地下混凝土構(gòu)件環(huán)境類別劃分與對應的鋼筋 混凝土構(gòu)件保護層厚度，不符合GB50010-2002 第 9.2.1 條等。8關(guān)于強柱弱梁的設計理念： 強柱弱梁的概念主要是針對小震不壞，中震可修，大震不倒的抗震設防目標而提出的。柱破壞了建筑物整個都會傾覆， 而梁破壞則僅是某個區(qū)域失效， 因此柱較之梁破壞的損害更 大，當前我們的經(jīng)濟已高速發(fā)展，我們設計人員在設計中一定要將這一概念設計貫徹下去。 其一必須嚴格控制柱軸壓比， 我們目前的計算均是基于小震下進行的， 如果小震下柱子軸壓 比過高， 則大震下地震力將對邊柱產(chǎn)生一個巨大的

22、附加軸力 （有文章研究表明約增加 30%）， 則柱子根本不可能有這點安全儲備，在大震即會破壞， 那又何談大震不倒呢？筆者認為軸壓 比在任何情況下均不宜超過0.9%， 且我們對柱斷面及配筋設置時應分部位處理，建議邊柱，角柱應適當加強，特別是角柱，建議應全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%。所有框架柱，不包括小截面柱，筆者建議縱筋均應大于20，且柱筋品種不宜過多，矩形截面柱盡可能對稱配筋。 而對梁配筋筆者則建議應配足梁中部筋， 而支座筋則可通過調(diào)幅讓其適當降低， 以 使地震作用下能形成梁鉸機制， 防止柱先于梁屈服， 使梁端能首先產(chǎn)生塑性鉸， 保證柱端的 實際受彎承載力大于梁端的實際受彎承載力。9 剪

23、力墻設計：9 1. 布置：剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且 X， Y 兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)布置應避免一字形剪力墻，若出現(xiàn)則應布置成長墻（ h/w8）； 應避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上,若無法避免， 則剪力墻相應部位應設置暗柱 ,當梁高大于墻厚的 2.5 倍時，應計算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應盡可能長，因轉(zhuǎn)角處應力容易集中， 有條件兩個方向均應布置成長墻； 規(guī)范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比 8 倍以下為短 墻，大于 8 倍則為普通墻，這就引起高厚比為 7.9 倍及 8.1 倍的兩種墻的受力特性截然不同， 而配筋亦大相徑庭，這顯得比較機械而不合理，因此筆者建議布置長墻時高厚比能大于9。92. 配筋及構(gòu)造：對于小高層住宅來說 , 剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力 墻配筋對于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟性具有十分重要的作用。921 剪力墻墻體配筋（以 200 厚墻體為例）一般要求水平鋼筋放在外側(cè) , 豎向鋼筋 放在內(nèi)側(cè)。配筋滿足計算及規(guī)范建議的最小配筋率即可。筆者建議加強區(qū)10200 非加強區(qū)8200 雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用 6600 x600 拉筋。但地下部分墻體配筋則 另當別論。 因為地下部分墻體配筋大多由水壓力， 土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制， 而由于簡化計 算經(jīng)常由豎向筋控制， 此種情況下