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框架結構PKPM計算模型的構件和荷載
RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-04-25 11:19:00

 [摘要]:建筑結構設計工作需要建筑結構理論基礎和實際工作經驗的高度結合。對于新入門的結構設計人員而言,熟悉框架結構PKPM計算模型的建立過程相當重要。本文旨在告訴即將從事結構設計的人員如何在握框架結構PKPM計算模型的建立中確定結構構件和荷載。   

[關鍵詞]:建筑結構;結構設計;結構構件

在框架結構設計計算中,PKPM計算模型的建立是很關鍵的一個步驟,下面從如何確定PKPM計算模型結構構件和模型中各樓層荷載的輸入兩個方面展開論述。   

1.如何確定PKPM計算模型結構構件   

1.1. 查看設計方案和設計資料。   
確定初步結構方案之前,作為結構設計師應該熟悉整個建筑的建筑設計方案和相關的設計資料,旨在了解建筑設計者的意圖,檢查資料是否齊全完備,確定常用的結構指標如砼強度等級、鋼筋級別等。一般來說,在這個階段,建筑方案工作已經完成而完整的建筑施工圖卻沒有提供,結構設計師首先應該把握整體,通過邊熟悉建筑方案圖邊在大腦中形成整體結構設計的雛形。最先應該查看的是建筑平面圖,在查看的過程中注意層與層之間的功能布局是否相差很大,思考應該在一些什么位置布置框架柱。最好的方法是選取首層平面或者標準層平面作為參照平面,再注意觀察在參照平面上布置的框架柱是否適用于其它層。其次砼強度等級、鋼筋級別等指標的確定除了依據規范和經驗,還要查閱當地其他同類建筑結構設計作為參考。   

1.2. PKPM軟件計算模型中結構構件的選取與布置   
1.2.1.框架柱的選取與布置。首先確定柱位置,對于建筑設計規則簡單的建筑,框架柱的位置主要是控制柱距,結合建筑平面圖盡量選擇規范中的經濟間距便可完成;而對于建筑功能布局比較復雜的建筑,框架柱位置的確定除了考慮柱與柱之間的間距,另一個因素就是建筑上下層之間的功能布局,框架柱作為豎向承重構件,從基礎到頂層上下層必須對齊,盡量避免在“梁上種柱”情況的出現。其次確定柱截面,截面的選取主要是根據經驗選擇符合柱模數的尺寸。框架柱最小截面尺寸和模數在相關結構規范中都有規定,查找即可。截面的面積主要是依據軸心受壓柱的承載力計算公式:,這個公式可以進一步簡化為:(式中:N為軸向壓力的設計值,c為混凝土軸心抗壓強度設計值, A為柱截面面積)。在這個簡化公式中, N的求取是最復雜的,在這個階段最好進行估算,大致求出每一層柱承受的荷載累加到一起再代入簡化的經驗公式即可。   
1.2.2框架梁的選取與布置。在PKPM軟件結構計算模型的建立過程中,框架梁的選取與布置相對框架柱簡單但繁瑣。首先,普通的框架梁一般按照其跨度的(1/8~1/12)確定梁截面高度,再根據梁截面高度的(1/2~1/3)確定梁截面寬度。這個規則在一般情況下都是適用的,但并不是萬能的。尤其要引起注意的是確定框架邊梁的截面的時候,除了要按照其跨度的(1/8~1/12)確定該梁截面高度后一定要對照著建筑立面圖的設計方案。其次,為了整個結構的剛度和穩定性,在樓層的標高位置,柱與柱之間都必須拉設框架梁,也有例外,例如:樓梯間休息平臺位置若設計一采光窗,窗高度一般都要穿過樓層,該位置框架梁的拉設有兩種辦法:一是改變梁的面標高,將樓梯間跨度位置框架梁的標高降至休息平臺處,二是不改變梁面標高而改變梁的水平位置,將該梁向建筑內部平移一點即可,留出位置裝設窗,該梁便成為了一條“外包梁”。   
1.2.3.次梁的選取與布置。首先,總體原則是把板按經濟跨度進行劃分,次梁截面高度取跨度的(1/12~1/18),次梁的截面寬度取高度的(1/2~1/3)。其次,次梁的布設中一定要對照建筑平面圖,尤其是住宅建筑。例如:一住宅建筑某層的某位置有一道墻體,此種情況一般都會在墻體下布設次梁,但是如果該位置的下面并沒有墻體而是一個完整的臥室,那這條次梁肯定會影響下面臥室空間的使用,所以應該用別的辦法解決上層墻體產生的荷載問題。   
每個樓層都是按照這四個步驟進行構件的選取和布置,遇到同樣樓層的布置,在軟件中可以采用樓間復制的辦法,此方法很方便實用。   

2. 模型中各樓層荷載的輸入   

在PKPM軟件結構計算中,荷載輸入是必不可少的一步,宗旨是盡量把整個建筑的荷載真實地反應到建立好的計算模型中去。這個環節主要包括樓(屋)面面荷載的輸入、梁上線性荷載的輸入以及其他附加荷載的輸入三部分。  

2.1.樓(屋)面荷載的輸入分為恒荷載輸入和活荷載輸入兩部分。首先,恒荷載的輸入有兩種方式,第一種方式是讓軟件自己計算鋼筋混凝土樓(屋)面板的自重,設計者只需輸入樓(屋)面板裝修層,對照建筑平面圖按照《建筑結構荷載規范》的要求輸入;第二種方式是不勾選軟件自動計算樓板自重的功能選項,設計者計算出每塊樓板的恒載并輸入到PKPM計算模型中去。恒荷載的輸入中,衛生間的處理比較特殊,衛生間常采用下沉樓板安放設備,增加部分的荷載宜以恒荷載輸入。其次,活荷載的輸入按照《建筑結構荷載規范》的要求輸入即可。   

2.2.梁上線性荷載的輸入關鍵是要對照建筑平面圖,把框架主梁或次梁上承受的墻體、欄桿的荷載以線性荷載(單位為KN/m)的形式輸到梁上去,力求準確。一般情況下,墻體的高度不能采用所在樓層的層高,而要在樓層層高的基礎上減去上層梁的高度。除了墻體,樓梯荷載的輸入也是一個比較典型的問題,由于樓梯是垂直交通工具,無法在結構平面圖上反應出真實地受荷情況。在PKPM模型建立工程中,一般不布置樓梯斜梯板而只布置梯口梁和休息平臺梁,但是樓梯斜梯板上的面恒荷載和面活荷載(單位為KN/m2)必須分別轉化為線荷載(KN/m)后輸入到兩條布置好的梯梁上去。   

2.3. 其他附加荷載如電梯荷載必須以集中荷載的形式輸入到電梯機房頂用來承受電梯荷載的梁上去。總之,必須考慮周到齊全,不多不漏。   
總之,在框架結構PKPM軟件計算模型的建立過程中,必須在滿足建筑專業和設備專業圖紙要求的基礎上查找相關結構設計規范和以往類似工程的一些處理方法。            

參考文獻   
中國建筑科學研究院.GB 50010—2002 混凝土結構設計規范【S】.北京:中國建筑工業出版社,2002.   
中國建筑科學研究院.GB 50009—2001(2006年版) 建筑結構荷載規范【S】.北京:中國建筑工業出版社,2006.   

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