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2000年-2001年5月
PKPM系列软件
主要改进和新增功能
中国建筑科学研究院
PKPMCAD工程部
2001年5月
目 录
图形支撑平台CFG 3
建筑软件APM和DEC的主要改进 11
PMCAD和梁柱楼板CAD 24
TAT&SATWE的改进 34
基础JCCAD 91
特殊多、高层建筑结构分析与设计软件(PMSAP) 93
钢结构CAD软件STS 97
预应力设计软件PREC 100
多层及高层建筑结构弹塑性动力、静力分析软件EPDA 102
设备软件 108
概予算软件STAT 115
建筑施工软件 119
开展《PKPM工程设计能力认证》的通知 124
欢迎订阅2001年度《PKPM新天地》 126
图形支撑平台CFG
图形平台的改进关系到整个PKPM系统的操作方式。
1. 仿事件驱动方式,用CLKCMD()控制转向,减少菜单转换的操作步骤。
以往的PKPM软件在交互操作中,当要结束某项操作再执行另外一项操作时,往往需要按一次或多次鼠标右键或“ESC”键,一步步退出当前的交互操作才能点取其它的菜单或工具条。而新版本的PKPM软件充分利用WINDOWS资源,进一步强化了交互操作中的事件驱动方式。用户在进行某一操作过程中,可以随时点取右侧菜单、下拉菜单或工具条,程序会自动结束当前工作而进入新的操作。如果点取的是下拉菜单或工具条中的显示缩放等功能时,在结束了显示变换后还会自动接续刚才的工作。新的事件驱动方式让用户减少了大量的按键操作,使用PKPM软件时会更流畅自如。
2. 轴线输入时鼠标、键盘同时驱动,可用键盘在鼠标工作时键入相对坐标或相对极坐标的工作方式。
在以前的版本中,用户在屏幕上画网格时,点的定位以光标定位优先,比如当用户需要采用键盘输入网点坐标时每次都要按“Insert”、“Home”及“End”键来切换。而在新版本的程序中PKPM系统可对光标和键盘两种输入方式进行转换,即当用光标顶点时,如想改为键盘输入,可直接使用键盘输入坐标值后回车即可,不必再按“Insert”、“Home”及“End”键来进行切换。新的坐标输入方式如下:
(1) 输入绝对直角坐标值采用:!x,y,z或!x,y的格式输入;
(2) 输入相对直角坐标值采用:x,y,z或x,y的格式输入;
(3) 输入绝对极坐标值采用:!R〈A的格式输入;
(4) 输入相对极坐标值采用: R〈A的格式输入;
(5) 输入绝对柱坐标值采用:!R〈A,Z的格式输入;
(6) 输入相对柱坐标值采用:R〈A,Z的格式输入;
(7) 输入绝对球坐标值采用:!R〈A〈E的格式输入;
(8) 输入相对球坐标值采用:R〈A〈E的格式输入;
其中X,Y,Z分别表示X,Y,Z坐标,R表示半径,A表示角度,E表示仰角。此外,在新的输入方法中还对直角坐标增加了一种简化的过滤输入方式。该方式输入时以X,Y,Z字母前缀加数字表示。如:Y123表示只输入Y向相对坐标123,X、Z坐标不变;X123,Y456表示输入相对X坐标123,相对Y坐标456,Z坐标不变;只输入X,Y,Z表示三个坐标均不变等。目前,可识别的相对坐标前缀有:X,Y,Z,XY,XZ,YZ,XYZ,可识别的绝对坐标前缀有!X,!Y,!Z,!XY,!XZ,YZ,!XYZ等。而极坐标、柱坐标和球坐标还不能采用这种过滤方式进行输入。
3. 除[S]键外,增加仿Autocad的[Ctrl]+鼠标右键时弹出捕捉选择菜单。
4. 图形编辑增加先选择图素,再选编辑菜单的操作方式,增加“选择图素”工具条,在光标选择图素为空时,自动转为“窗口选择”方式。对已选中的图素,可按住[Shift]键反选。按鼠标右键结束选择并弹出图形编辑菜单。
5. 改进图块管理,可以块套块,从而改进图形插入功能。
6. 线型种类从10个增加到99个。
7. 增加在屏幕上用TIP条显示数据功能。这样一来用户就可以方便的对轴线网格及网点进行定位和查询。如下图所示:
8. 增加对光标所在目标随时按鼠标右键,对该目标编辑修改的功能。
9. 改进在图纸上中文输入的方法,与WINDOWS风格更一致。
新版本的PKPM软件将字体的设置集中到一个对话框中,而且增加了字体的预显功能,使用户可以直观的看到定义字体的形态,更便于选取。如下图所示:
用户可在字体列表中定义好一种字体,再点取“设当前中文字体”或“设当前英文字体”,点“确定”后,以后的中文或英文即按所设定的字体书写。对已经书写好的文字可用“修改字体”功能进行修改。“查询字体”功能则可查询图中所有文字的字体号和字体名称。
10. 增加标注尺寸的“DIM”图素。
增加此功能后,用户就可方便地把各类标注如轴线尺寸、门窗尺寸等作为DIM元分别进行操作和修改。
11. 图层管理改进
图层管理对话框中新增功能包括:快速选择相同属性的图层,增加锁定和只选属性,增加线型、线宽种类和绝对线宽的定义,图层列表可按不同属性排序。
快速选择功能可帮助用户选取属性相同的图层,例如用户要选择所有颜色为白色,线宽为1的图层,可以先在左侧图层列表中选取一个满足此要求的图层,再在右侧“快速选择”区域内将“颜色”和“线宽”两项打钩,程序会自动在图层列表中选取所有相同颜色和线宽的图层。
“锁定”和“只选”属性是新增加的两种图层状态,当某一图层被设置为“锁定”状态时,用户在图面上进行的所有编辑操作都不会涉及到它。当某一图层被设置为“只选”状态时,则用户在图面上进行的所有编辑修改只对这一图层起作用。图层锁定和图层关闭的区别是前者图层内的图素可见,而后者图层内的图素不可见。
新的图层管理对话框中可由用户输入99种线型、99种相对线宽和任意多种绝对线宽。相对线宽可由用户在打印图形时调整单位线宽的宽度,绝对线宽则是由用户输入线条的绝对宽度值(毫米单位)。
新增的图层列表排序功能可帮助用户将图层按不同属性归类,当用户点取图层列表最上排的表头时(如“层名”、“颜色”、“线型”等),程序可自动按这一属性对图层进行正排序或反排序。利用这一功能可将同一属性的图层集中在一起并统一修改,例如可将所有红色的图层改为黄色,或将所有线宽为3的图层改为虚线线型。
12.新增加的“图层匹配”功能可帮助用户将图面上的某一图素的图层信息复制到其它图素上。用户首先用光标选取原始图素,它的图层信息被记录下来,再光标点取或用窗口围取目标图素,所有被选到的图素都将改为与原始图素相同的图层。
13. 改进打印绘图的操作,可连续打印多图
(1)对话框右下角增加“预览窗口”,被打印图形在图面上的布置一目了然。
(2)可随时旋转图纸的角度到90、120、180度。
(3)打印方式隐含为“灰度矢量”方式,这种方式下对图面上全填充色的部分按不同的灰度打印出,如对涂黑的柱截面不是全填充黑色,而是按照一定的灰度填充柱截面。
(4)通过“左边空白”或“上面空白”随时调整图面原点位置
(5)增加“连续打印多图”选项
可一次设置后,连续打印多张不同的图,比如对各层荷载简图,计算结果图等可用这种连续输出。
对某一张标准图面做好设置后,在“连续打印多图”下选择“√”,点确定后出现选择文件对话框,再连续点取其它要打印的图形文件即可。
14.“图形编辑打印”菜单中可方便地在多张*.T图中转换
程序记录了过去打开过的10个图形文件(*.T图),在下拉菜单左边第一列的“文件工具”下显示,在此处点取其它图形后,程序即关闭当前图并打开切换到另一张图,这种方式可方便地在不同的图形文件之间切换编辑。
15. “图形编辑打印”菜单增加图间复制功能
可把一张图上的部分内容拷贝到另一张图上去,方法是在一张已打开的图上选择要拷贝的内容,可用工具条“选择图素”完成对内容的选择,选择完后立即点下拉菜单“文件工具”中的“打开旧文件”或下面列出的已打开过的图形名称,切换到新文件后屏幕上出现在上一张图上选择的内容,移动光标就可将其复制到该图上。注意这种操作应在相同比例的图之间复制拷贝,否则被复制内容在新图上会变得过大或过小,还需进行比例变换(用图素变换菜单)。
16. 下拉菜单中的“另存为”功能和“保存文件”工具条
打开左上第一列“文件工具”下拉菜单,其中增加“另存为”菜单,可将当前图形另外保存为用户定义名称的图形文件。
工具条中增加“保存文件”工具条,可随时把当前图形保存。
17. 增加图形中的线条宽度种类
原版本线条宽度为整倍数的几种,如线宽1,2,3,分别隐含为0.25mm,0.5mm,0.75mm。
现在可定义任意线宽,程序在自动生成的图形中把尺寸线及各种轴线、标注线改为0.18mm线宽,把尺寸两端斜线改为0.35mm线宽,把柱的轮廓线改为0.35mm线宽,在图层线宽中显示的1,2仍隐含为0.25mm和0.5mm线宽。
建筑软件APM和DEC的主要改进
建筑软件APM
1. 建筑模型输入更加简单易用,布置构件采用全程对话框控制布置参数,用户可随布随改。
2. 建筑模型输入中增加了快速切换主菜单的工具图标,在任何状态只要点取图标就可以立刻进入相应的主菜单内,省去了大量退出某一菜单再进入另一菜单的操作。
3. 建筑模型输入中增加“上节点高”功能,可将某一节点处的层高位置升高或降低,使与此节点相关的构件顶部标高同时得到修改。
4. 建筑模型输入中墙的类型中增加了“隔墙”, 这种隔墙在将建筑模型转换成结构模型时自动被程序删除,并转换成荷载,减轻了用户在结构设计时手工删除隔墙的工作。
5. 建筑模型输入中增加了将光标靠近网格时,自动显示出此网格上的构件信息的功能。此时若点鼠标右键,还可以修改构件的布置数据。
6. 三维CAD中增加了两种新的三维实体:台体和截面切割体。台体可用于绘制任意截面的锥体或锥台,截面切割体可用任意斜面将某一几何体的一部分切掉。
7. 新版APM为用户提供了一个全新的渲染程序,它将视向调整、光源布置、图层管理、纹理帖图、材质修改和多种渲染方式容于一体,操作更加直观简便,并新增了光线跟踪快速算法和光线跟踪+辐射度算法。
8. 原三维模型渲染功能仍保留,并改为内嵌调用方式,进出渲染前处理更直接快速,提高稳定性,可即时调整参数、纹理、光源、视点等。
9. 改进渲染前处理程序,增加斜板和板上洞口的显示,并修改了旧版程序不能正确反映透明和纹理信息的问题。
10. 新增“日照分析”程序,可由用户布置建筑,确定所处城市和日期,程序可计算出建筑物周围不同位置和高度的日照情况,完成单点分析和多点分析,还可绘制出全天阴影分布图。
11. 各施工图绘制程序中大量采用对话框代替以往的多步提示,减少了操作步骤。
12. 新增“线图案”功能,可用于绘制沿直线排列的重复图案,或由用户选取一路径将制定图案沿路径放样。程序提供了一个系统图案库,它也可由用户扩充丰富。
13. 新增“剖切索引”功能,可由用户绘制剖切索引符号。
14. 增加“正多边形”功能。用户可以输入正多边形边数,选择三种填充方式和三种绘制方式。
15. 绘制平面施工图程序中,“改轴线名”菜单增加了自动修改图面上已标出的轴线名的功能,并且可以实现根据字符的多少自动修改字符大小。
16. 绘制立面、剖面施工图程序中新增“构件更新”功能。当立面、剖面图已画好后又进行了三维模型的修改,用此功能可将修改内容自动反映到已画好的施工图中。
17. 改进立面、剖面图中的“门窗插入”功能,在大面积插入门窗的图块时,速度明显加快。
18. 立面、剖面图中的“画落水管”可自动计算当前建筑物的层高和底标高,并可输入一次数据后连续画在多个位置。
19. 立面、剖面图中对各种建筑构件增加图层设置,如墙、门窗、阳台等,可进行图层管理。
20. 建筑平面图中设定的剖面号(如1),在剖面图绘制中标注剖面名称时自动标出“1-1剖面”。
21. 修改了绘制剖面图中遇到开洞的楼板时将楼板丢失的问题。
22. 标注标高时,对同时标注多层标高的情况,从第二个数以上自动加扩号,满足制图规范的要求。
23. 各功能模块均增加在窗口左上方的题头中标出工程名称或当前图名的功能,与Windows标准程序风格一致。
24. 改进“尺寸标注”功能,在交互确定标注位置时,在尺寸区域内光标为十字光标,此时按[Tab]键可修改当前区域内标出的数值;在尺寸区域外光标自动变为带捕捉靶光标,可捉靶其它图素作参考点,有利于尺寸线的对齐。
25. 改进标注角度、圆弧半径、直径方式,可根据光标位置动态确定标注位置和标注方式。
26. 图层管理对话框中新增大量功能:
“快速选择”功能可帮助用户选取相同属性的图层,例如用户要选择所的颜色为白色,线宽为1的图层,可以先在左侧图层列表中选取一个满足此要求的图层,再在右侧“快速选择”区域内将“颜色”和“线宽”两项打钩,程序会自动在图层列表中选取所有相同颜色和线宽的图层。
“锁定”和“只选”属性是新增加的两种图层状态,当某一图层被设置为“锁定”状态时,用户在图面上进行的所有编辑操作都不会涉及到它。相反,当某一图层被设置为“只选”状态时,则用户在图面上进行的所有编辑修改只对这一图层起作用。图层“锁定”和图层“关闭”的区别是前者图层内的图素可见,而后者图层内的图素不可见。
新的图层管理对话框中可由用户输入99种线型、99种相对线宽和任意多种绝对线宽。相对线宽可由用户在打印图形时调整单位线宽的宽度,绝对线宽则是由用户输入线条的绝对宽度值(毫米单位)。
新增的图层列表排序功能可帮助用户将图层按不同属性归类,当用户点取图层列表最上排的表头时(如“层名”、“颜色”、“线型”等),程序可自动按这一属性对图层进行正排序或反排序。利用这一功能可将同一属性的图层集中在一起并统一修改,例如将所有红色的图层改为黄色,或将所有线宽为3的图层改为虚线线型。
27. 增加“图层匹配”功能,它可帮助用户将图面上的某一图素的图层信息复制到其它图素上。用户首先用光标选取原始图素,它的图层信息被记录下来,再光标点取或用窗口围取目标图素,所有被选到的图素都将改为与原始图素相同的图层。
28. 增加“选择图素” 功能,用户可以先从图中选择要编辑的图素,再按鼠标右键弹出功能菜单进行各种编辑。选择图素时还可以按住[Shift]键反选。
29. “图素镜像”和“镜像复制”可对字符和汉字起作用。镜像后的字符和汉字只是位置镜像,字串的排放顺序不变。
30. 用光标点选图素时,如果点到空白处,则自动进入窗口选取状态。窗口的第一点即为刚才点取的位置,用户移动光标可点取窗口的第二点。
31. UNDO、REDO可单步进行。以前的UNDO或REDO操作每次退回的内容过大,例如使用删除操作删除几次图素后点UNDO,会将所有被删除的图素恢复,新版程序则每次只恢复一次被删除的图素。
32. 打印功能全面改进,增加了黑白灰度打印方式,及预览、充满、转动、靠四边、打背景、获取比例等选项,并可实现连续打印多图。
装修软件DEC
1、完成装修施工图程序。
2、改进三维图形平台,增加多种布尔计算功能。
3、全新设计的大量专业设计功能,如轴网建立、墙体绘制、地面及天花布置及调整、玻璃幕墙的布置等
4、新的渲染模块。
(1) 增加渲染前处理功能:改进界面风格、设置视点、修改材质、纹理、定义和布置光源、设置渲染参数、图层管理调整颜色、反光、透明和纹理贴图。
可使用多种帖图方式交互式选取一个面片修改材质和纹理
(2) 增加多种渲染算法
Z-Buffer算法:速度快,未做消锯齿计算。
辐射度算法:阴影柔和,适于做室内效果。
光线跟踪算法:可计算反光、透明
光线跟踪+辐射度算法:融合两种算法优点
PMCAD和梁柱楼板CAD
一、PMCAD人机交互建模
1. 对已输入在平面上的内容可随时用光标指点,自动弹出TIP条显示构件截面尺寸,偏心、长短、窗口大小、位置等数据。
2. 对光标所停留处的构件按鼠标右键,可随时对该构件的布置编辑修改。
3. 在“本层编辑”菜单下增加对柱、梁、墙、洞口查改功能。
4. 增加“上节点高”菜单,上节点高即是本层在层高处节点的高度,程序隐含为楼层的层高,改变上节点高,也就改变了该节点处的柱高、墙高和与之相连的梁的坡度。用该菜单可更方便地处理坡屋顶。
5. 对各结构标准层和荷载标准层,可在任意楼层上反复布置,比如对第二结构标准层可在第一、三、五、七层上布置,对第一结构标准层可在第二、四、六、八层上布置。从而对错层相间布置的楼层输入大大简化。因为以前版本要求标准层自下而上顺序布置,相间布置的同一标准层要拷贝为另一不同编号的标准层才能布置。
6. 在楼层布置时可同时定义构件,也就是说可边定义构件,边进行结构布置。
用户在布置构件时,只要点击构件栏中的空白处即可进入定义构件的程序,大大简化了用户的操作过程。
7. 在PMCAD人机交互建模中,将柱、梁、墙、洞口的偏心等信息用无模式对话框方式输入
当布置柱、梁、墙、洞口等构件时,选取构件截面后,屏幕上弹出偏心信息对话框,这是无模式对话框,如不修改其窗口中隐含数值则可不操作该对话框而直接在网格节点上布置构件。如果需要输入偏心信息时,应点取对话框中项目输入,该值将作为今后布置的隐含值直到下次被修改。用这种方式工作的好处是当偏心不变时每次的布置可省略一次输入偏心的操作。
如感觉屏幕上显示的无模式对话框的位置妨碍了布置操作,可用光标点取移开该对话框。
二、PMCAD主菜单一、数据检查
显示各层平面时有下标显示该层的标准层号、楼层号的显示;
容量扩大到:梁1800根、轴线900,节点3000。
三、PMCAD主菜单二“输入次梁楼板”中的全房间洞布置扩大到异形房间。
可对任意异形房间开“全房间洞”,此时该房间楼板厚度程序将自动改为0。
四、PMCAD主菜单5楼板的双向板计算增加“塑性算法”
在楼板配筋参数中增加双向板计算方法选项:弹性算法及塑性算法,弹性算法即是以前一直采用的算法。塑性算法是《建筑结构静力计算手册》中的算法,如用户选用该算法则还要输入支座与跨中弯距的比值 。
一般采用塑性算法后楼板的配筋量会减少很多,这时应验算楼板裂缝的宽度是否满足要求。
五、楼板钢筋级配表可用对话框设置和修改
采用对话框后对楼板钢筋级配的人工干预会更加方便,特别是当采用冷轧带肋钢筋时,可在此输入这种钢筋特殊的直径类别。
对冷轧带肋钢筋还应在前面修改Ⅰ级或Ⅱ级钢筋的强度等级为冷轧带肋钢筋的强度等级。并在画钢筋图时用下拉菜单中“字符替换”功能把原Ⅰ或Ⅱ级钢筋的符号替换为冷轧带肋钢筋符号,该符号可在“特殊字符”库中查找。
六、荷载导算
TIP条显示以输入的荷载,按鼠标右键可弹出窗口编辑修改该杆件上的荷载。
七、砖混计算
(一) 墙体高厚比验算
1.墙体高厚比验算主要技术条件
相邻的两个端墙之间的墙段自动生成一个墙计算单元,按墙单元进行高厚比验算。墙长度小于1.9米墙单元不作高厚比验算。
(1) 墙体的高厚比β按下式计算:
β=H0/h
式中: H0—墙体计算高度;
h—墙体厚度。
(2)墙体计算高度
墙体计算高度按下表确定:
刚性楼面 刚柔性楼面 柔性楼面
s>2H 2H≥S>H s≤H 1.1H 1.25H
H0=1.0H H0=0.4s+0.2H H0=0.6s
表中s为长度,H为层高。当s≤H时,一律取H0=0.6s。
(3)墙体容许高厚比
墙体容许高厚比[β] 按下表确定:
砂浆强度等级 M0.4 M1.0 M2.5 M5.0 M7.5
[β] 16 20 22 24 26
中间值按线性插入。
(4)非承重墙容许高厚比修正系数μ1
对非承重墙,系数μ1按下式计算:
μ1=1.2+0.3(h-90)/150 (1.2≤μ1≤1.5)
(5)门窗洞口容许高厚比修正系数μ2
对有门窗洞口的墙,系数μ2按下式计算:
μ2=1.0-0.4bs/s (0.7≤μ2)
式中:bs—门窗洞口宽度;
当门窗洞口高度≤1/5墙高时,取μ2=1.0。
2.计算结果
在砌体抗震验算结果的右侧菜单点取 “墙高厚比”菜单进行砌体高厚比验算。
墙体高厚比验算结果图的图名为ZG*.T,*代表楼层号。图中数值“/”号前为计算的墙体高厚比值β,“/”号后为经过各项修正的容许高厚比值μ1μ2 [β],当β≤μ1μ2 [β]时表示满足高厚比要求,用蓝色数字;否则表示不满足高厚比要求,用红色数字。
(二) 砌体局部受压计算
1.砌体局部受压计算主要技术条件
PMCAD软件中的砌体局部受压计算是指梁端部支承处的砌体局部受压,按以下4种情况进行计算:
(1)梁端无垫块、垫梁或圈梁
砌体局部受压承载力按下式计算:
式中 ψ—上部荷载的折减系数,ψ=1.5-0.5A0/Al; (ψ≥0);
N0—局部受压面积内上部荷载设计值产生的轴向力,N0= Alσ0,σ0为砌体平均压应力;
Nl—梁端的荷载设计值产生的支承压力;
η—梁端底面压应力图形完整系数,取0.7;
γ—砌体局部抗压强度提高系数,按下式计算:
Al—局部受压面积,Al =a0b,b为梁宽,a0为梁端有效支承长度;
A0—影响砌体局部抗压强度的计算面积,分别按下述情况计算:
梁端节点上只有单肢墙时A0 = Al +bh,h为墙厚;并取γ≤1.25;
梁端节点上有平行的两肢墙时A0 = (2h+b)h;并取γ≤2.0;
梁端节点上有垂直的两肢墙时A0 = (a0+h)h+(b+h1-h)h1,h1为与梁垂直的墙肢的墙厚;并取γ≤1.5;
梁端节点上有三肢及以上墙肢时A0 = (a0+h- h1)h+(b+2h1)h1,h1为与梁垂直的墙肢的墙厚;并取γ≤2.0;
梁端有效支承长度a0按下式计算:
计算时取tgθ=1/78;
(2)梁端设预制混凝土刚性垫块
砌体局部受压承载力按下式计算:
式中 γ1—垫块外砌体面积有利影响系数,γ1=0.8γ;
N0—垫块面积内上部轴向力设计值,N0= Abσ0,Ab为垫块面积;
φ—垫块上N0及Nl合力的影响系数,按下式计算:
(3)梁端有与梁端现浇成整体的混凝土垫块
砌体局部受压承载力按下式计算:
式中 Al—局部受压面积,Al =a0bb,bb为垫块宽;
(4)梁端有长度大于πho的垫梁(含圈梁)
砌体局部受压承载力按下式计算:
式中 N0—垫梁有效局部受压范围内上部轴向力设计值,按下式计算:
bb—垫梁宽度;
h0—垫梁折算高度,按下式计算(近似取Ec/E=10.):
2.砌体局部受压计算过程及结果输出
在砌体抗震验算结果的右侧菜单点取“局部受压”菜单进行砌体局部受压承载力计算。
首先,软件自动搜索出需要进行砌体局部受压计算的节点,搜索的条件是在该节点上支承有一根在交互输入中输入的梁,有一片以上的墙体,没有柱。要计算的节点以红点标出。然后自动生成计算所需的信息,其中包括:梁的截面尺寸、跨度及荷载设计值;墙肢的数量、各墙肢的厚度、墙体平均压应力、墙体材料强度;如果用户在PMCAD菜单2中已输入圈梁,则还读取布置圈梁信息、圈梁截面尺寸。根据以上自动生成的信息,计算出各节点局部受压承载力。
计算结果标注在平面图上,图形文件名为“JBCY*.T”,*为楼层号。标注的数据中,“/”号前的数字为抗力值(fA),“/”后的数字为荷载效应值(N0+Nl)。当抗力大于等于荷载效应时满足局部受压承载力要求,用绿色表示,否则不满足局部受压承载力要求,用红色表示。
点取右侧菜单“梁垫输入”,用户可以用光标选择节点,补充输入该节点的梁垫类型及尺寸等信息,同时也可以查看和修改自动生成的计算参数。
用户输入或修改了梁垫信息和计算参数后,根据新的数据重新计算。
点取右侧菜单“详细结果”, 软件将输出砌体局部受压承载力计算的详细结果,结果文件名为“JBCY*.OUT”, *为节点号。
(三) 地下室结构嵌固高度(mm)
一般情况取0;
当房屋有地下室或半地下室时,输入地下室或半地下室底面至计算水平地震力的地平面的高度,该高度值应小于房屋3层高度。
当输入的嵌固高度大于0时,在计算基地总地震剪力时将不计入地平面以下部分的结构重力荷载代表值,在计算各层地震力和地震剪力时,结构高度将减去该高度,这样就可得到结构实际的地震作用。
(四) 各结构楼层的砂浆类型
当结构中使用了水泥砂浆时输入。有多少结构楼层就要同时输入多少个数据,砂浆类型是供用户选择是否用水泥砂浆砌筑。当选择是用水泥砂浆时,将对砌体的抗压及抗剪强度作相应调整。砌体抗剪强度设计值fv,取fv=0.75fv,粉煤灰砌体取fv=0.50fv;砌体抗压强度设计值f;取f=0.85f。
八、改进了梁柱实配钢筋的记录管理
1.在PMCAD主菜单二运行后生成记录梁和柱钢筋的文件Beam.stl和Column.stl。这是将梁柱钢筋按梁柱编号对应的钢筋记录框架。如各层平面的结构布置改动,只要在执行PMCAD主菜单二时选择保留以前输入的数据,已有的梁柱钢筋仍将保留。但如执行选顶一“本菜单第一次执行”,程序则将该文件初始化。
2. 在执行梁柱绘制施工图的各项菜单时,程序在最后总提示“是否将实配钢筋存入文件”。如果回答保存,则程序将实配钢筋存在如上Beam.stl和Column.stl中,程序按照该柱或梁构件在PMACD模型中的编号顺序存入。用户可用这种方式保留各柱梁的实配钢筋。
3. 如在画梁柱施工图菜单中选择“读取已有钢筋数据”时,程序将会从Beam.stl和Column.stl中读取已有的实配钢筋。
没有做这样的选项,程序仍从结构计算结果中读计算配筋面积,再根据其大小给出实配钢筋。
选用不同的钢筋画图方式时,可用这种方法传递用户选择的实配钢筋,比如先用梁的立、剖面画法选出每根连续梁的钢筋,存盘后再用平法画图,在平法画图中选取“读取已有实配钢筋”后,以前用立、剖面画法的钢筋结果就会传过来。
4. 用三维计算软件SATWE或TAT计算完并经全楼钢筋归并后,相同结构布置的连梁将归并为同样的梁号,对柱也是这样。
这种情况下,画图结束时保存钢筋的选项是:
(1) 只存入本层连梁所在的轴线
(2) 同时存入本层及全楼其它同名归并梁处
选择(1)是实配钢筋只存在该连梁所在的层及轴线位置处,选择(2)是在全楼各层中与该梁同名的连梁处均存上这次的实配钢筋。
在每层的平法画图完成后也有类似提示:
(1) 存入全楼相同归并梁钢筋库
(2) 存入本层梁钢筋库
选择(2)是将实配钢筋仅存入本层,选择(1)是除本层外再到其它各层寻找与本层同名的归并梁,并将该处的钢筋数据改写。
5. 柱的实配钢筋可传入基础CAD软件JCCAD,生成基础与柱交接处的插筋。
在概预算软件STAT中,读取Beam.stl和Column.stl可快速生成准确的全楼梁柱钢筋材料用量表。
九、梁的平面图画法施工图改进
梁的上部拉通钢筋集中标注;
梁的箍筋集中标注;
标注打架时自动避让;
增加参数输入对话框,用户可根据自己的绘图习惯选择梁名称及钢筋表示方法;
增加楼层结构标高、层高表;
增加在平面图上表示梁的挠度的图形输出;
在平面图的次梁处的画附加箍筋;
钢筋可同时存放在有同名归并梁号的其它层。
十、柱的平面图画法施工图改进
增加异形柱的平法画图。
TAT&SATWE的改进
2000年度,TAT和SATWE主要增加(改进)了如下几方面功能:
* 接PM的斜梁、错层梁计算;
* 砖混底框结构空间分析;
* 吊车荷载空间计算;
* 矩形柱和异形柱的双偏压配筋计算;
* 变截面构件分析与设计计算(接STS软件);
* 钢结构分析与验算功能的改进;
* 线弹性动力时程分析程序(TAT-D)的改进
* 复杂楼板有限元分析(仅限SATWE);
* 考虑温度应力的计算(仅限TAT);
* 考虑支座位移的计算(仅限TAT);
2001年上半年,TAT和SATWE 的主要改进有:
* 结构周期、地震力计算的改进
* 模拟施工荷载计算
* SATWE墙元的改进
* 多层版钢结构构件截面验算
* 地震力“算法2”的改进
* 梁弹性挠度计算
* 图形输出功能的改进
* 柱配筋计算与输出
* 构件内力正负号的说明
一 、梁、错层梁计算
在一些特殊工程中,如停车楼的车道、工业厂房,以及带有斜屋顶的结构等都有斜梁,斜梁承受着除自身的荷载外,还有从斜屋面或倾斜楼板传来的荷载,斜梁的这些跨中荷载不容忽略,新版的PMCAD软件增加了斜梁输入功能,TAT和SATWE软件增加了斜梁分析与设计计算功能,其技术要点如下:
(1) 在PMCAD的第A项菜单定义斜梁或错层梁后,在转换成TAT和SATWE数据时程序会自动在TAT和SATWE数据中处理这些梁和柱信息。
(2) 在TAT和SATWE计算中,将其作为空间梁单元进行结构分析;
(3) 按斜梁的真实长度计算其自重和内力,并进行截面设计。
二 、砖混底框结构空间分析
PKPM软件对砖混底框结构的设计原有功能:
1) 用PMCAD主菜单8的底部剪力法作整体结构分析并得到底框层的地震力;
2) 用PMCAD主菜单4对底层框架部分逐个提取每榀底框;
3) 用PK的平面杆系有限元分析功能逐个计算每榀底框,并用PK其它菜单画底框施工图。
现在软件又提供了效率更高的设计方法,通过TAT、SATWE软件增加了底框结构的空间分析功能,并提供了两种分析方法:
方法一:按PMCAD主菜单8的规范算法。即《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)规定的简化方法,将计算分为两步:首先仍用PMCAD主菜单8计算出底框层的地震力。然后将上部砖房与底框层分离,并使底框部分接受上部砖房传来的荷载,最后仅对底框层进行空间分析。
方法二:有限元整体算法。将上部砖房和底框作为一个整体,考虑砖混底框结构的特点,采用空间组合结构的有限元分析方法进行分析。这种方法也适用于其它各种砌体结构。
计算完成之后,对底框部分的绘图可直接接力PK画图的方式,即全楼归并后成批选梁柱绘图,对底框梁的绘图能自动加上其构造。比以前的底框绘图方式要灵活方便的多。其操作流程如下
在PKPM系列CAD软件中,PMCAD是结构部分的基础模块,通过PMCAD的建模功能(主菜单A、1、2、3)形成结构的几何数据文件和荷载数据文件,其它软件模块都要读取上述两组文件。
1.PMCAD主菜单8的砖混底框抗震验算
对于底框结构,完成结构建模后,首先要执行PMCAD的第八项菜单,进行砖混底框结构抗震验算。
通过PMCAD的第八项菜单,主要完成以下两项工作:
① 按基底剪力法计算结构的地震作用(地震剪力和倾覆弯矩),并对上部砖房进行抗震验算;
② 竖向导荷计算,把上部砖房的恒、活荷载和自重按支承几何关系传递到底框部分,作为底框部分空间分析的外荷载。
在PMCAD的这步操作中,有关参数的含义和作用可参见PMCAD说明书,其中“考虑墙梁作用的上部荷载折减系数”是一个重要参数,在底框部分空间分析中还要用到。
PMCAD有关底框结构的操作界面如下:
2.SATWE的底框结构空间分析
SATWE软件的操作步骤、有关参数的含义和作用可参见新版SATWE说明书,其中有三个控制参数应特别注意,如下图所示,一个是“总信息”中的“结构材料信息”,在进行底框结构空间分析时应将其设定为“砌体”;另一个是“砌体结构信息”中的“底部框架层数Nfst”,若Nfst=0则程序认为该结构不是底框结构。第三个参数是“砌体结构信息”中的“底框结构空间分析方法”,这是一个控制开关,可选择“接PMCAD主菜单8的规范算法”或“有限元整体算法”。若选择“接PMCAD主菜单8的规范算法”,则仅对底框部分进行空间分析,在生成SATWE数据文件时,程序只形成底框部分(一层或二层)的几何信息和荷载信息,自动滤掉上部砖房部分信息;在结构分析时,自动读取PMCAD第八项菜单为SATWE形成的底框部分的地震剪力、上部砖房传递给底框部分的地震剪力、倾覆弯矩、竖向荷载,以及考虑墙梁作用的上部荷载折减系数信息。
若选择 “有限元整体算法”,则将上部砖房和底框作为一个整体,采用空间组合结构有限元方法进行分析。这时,程序也要读取PMCAD第八项菜单为SATWE形成的有关地震剪力调整信息和考虑墙梁作用的上部荷载折减系数信息。
三 、吊车荷载空间计算
(见TAT和SATWE新版说明书)
1.吊车荷载的定义:
在通过PMCAD建模并转换为TAT的计算数据后,可选择高级版中的第五项“特殊荷载查看和定义”菜单,进入后选择“吊车荷载”项,此时屏幕右上角显示如下菜单:
吊车荷载
=======
查 看
定 义
删 除
说 明
返 回
吊车荷载查看和定义菜单图
当选择“定义”项时,屏幕上弹出如下对话框:
吊车荷载定义对话框图
输入完相应的参数后,选择“确定”,则屏幕在下方提示:
请用光标指定吊车在左(上)轨道的两端点
当选择完一根直线上的两点后,屏幕在下方又提示:
请用光标指定吊车在右(下)轨道的两端点
当选择完第二条轨道的两端点后,这组吊车荷载就定义完毕了,如再选择定义项,则进入下一组吊车的定义。
吊车荷载定义后,可以选择“查看”项,来标出各吊车荷载参数,可以选择“删除”项来删除某组吊车荷载的定义,此时屏幕下方提示:
请用光标选择吊车任一轨道的一个端节点
选中轨道的端点后,该组吊车定义被删除。
2.吊车荷载的计算:
吊车荷载的作用点就是与吊车轨道平行的柱节点,它是根据吊车轨迹由程序自动求出。在TAT计算选择项是否计算吊车选项中,选择“计算”,则TAT对吊车荷载作如下计算:
(1) 求出每组吊车的加载作用节点;
(2) 对每对节点作用6组外力,分别为:a:左点最大轮压、右点最小轮压;b:右点最大轮压、左点最小轮压;c:左、右点正横向水平刹车力;d:左、右点负横向水平刹车力;e:左、右点正纵向水平刹车力;f:左、右点负纵向水平刹车力;
(3) 对每组吊车的每次加载,求每根杆件的内力;
(4) 分别按轮压力和刹车力,求每根柱的预组合力,预组合力的目标为:1:Vxmax;2:Vymax;3:+Mxmax;4:-Mxmax;5:+Mymax;6:-Mymax;7:Nmax1+Mxmax;8:Nmax1-Mxmax;9:Nmax1+Mymax;10:Nmax1-Mymax;11:Nmin1+Mxmax;12:Nmin1-Mxmax;13:Nmin1+Mymax;14:Nmin1-Mymax;15:Nmax2+Mxmax;16:Nmax2-Mxmax;17:Nmax2+Mymax;18:Nmax2-Mymax;19:Nmin2+Mxmax;20:Nmin2-Mxmax;21:Nmin2+Mymax;22:Nmin2-Mymax;
其中:
第1项表示:最大X向剪力的内力工况;
第2项表示:最大Y向剪力的内力工况;
第3项表示:最大X向正弯矩的内力工况;
第4项表示:最大X向负弯矩的内力工况;
第5项表示:最大Y向正弯矩的内力工况;
第6项表示:最大Y向负弯矩的内力工况;
第7项表示:最大轴压时X向最大正弯矩的内力工况;
第8项表示:最大轴压时X向最大负弯矩的内力工况;
第9项表示:最大轴压时Y向最大正弯矩的内力工况;
第10项表示:最大轴压时Y向最大负弯矩的内力工况;
第11项表示:最小轴压时X向最大正弯矩的内力工况;
第12项表示:最小轴压时X向最大负弯矩的内力工况;
第13项表示:最小轴压时Y向最大正弯矩的内力工况;
第14项表示:最小轴压时Y向最大负弯矩的内力工况;
第15项表示:次最大轴压时X向最大正弯矩的内力工况;
第16项表示:次最大轴压时X向最大负弯矩的内力工况;
第17项表示:次最大轴压时Y向最大正弯矩的内力工况;
第18项表示:次最大轴压时Y向最大负弯矩的内力工况;
第19项表示:次最小轴压时X向最大正弯矩的内力工况;
第20项表示:次最小轴压时X向最大负弯矩的内力工况;
第21项表示:次最小轴压时Y向最大正弯矩的内力工况;
第22项表示:次最小轴压时Y向最大负弯矩的内力工况;
(5) 在求出预组合力以后,再与结构的恒、活、风、地震进行组合配筋,其中吊车荷载按活荷载处理,其分项系数与活载相同;除了原有的组合以外,对吊车荷载还增加了以下的组合:
1.2恒+1.4吊
1.0恒+1.4吊
1.2恒+1.4活+1.4吊
1.0恒+1.4活+1.4吊
1.2恒+0.85(1.4活+1.4吊+1.4风)
1.0恒+0.85(1.4活+1.4吊+1.4风)
1.2(恒+0.5活+0.5吊)+1.4w风+1.3地震+0.5竖向地震
1.0(恒+0.5活+0.5吊)+1.4w风+1.3地震+0.5竖向地震
当结构高度小于60米时,w取0;大于60米时,w取0.2
(6) 当有多部吊车时,程序按最多为2部吊车进行组合配筋。
四、矩形柱和异形柱的双偏压配筋计算
(一)异型柱计算的理论依据
在PKPM软件中,原来对矩形截面钢筋混凝土双向偏压柱的纵向配筋计算采用混凝土结构设计规范的附录所提供的简化方法,这种方法不是所有情况都能适用,对异形截面柱则采用将内力分配到各肢后再按单向偏压计算的简化方法计算配筋。为了使矩形及异形截面双向偏压柱的配筋计算更加精确合理,我们运用了一种通过数值积分和迭代来计算配筋面积的精确而有效的方法。
该方法将受压区混凝土划分为若干小单元,根据平截面假定确定截面各点的应变,由钢筋和混凝土材料的应力应变曲线及求出钢筋和混凝土小单元的应力,最后以内力平衡条件通过迭代求出所需配筋面积。
为了使迭代计算过程更加有效,在寻求中和轴位置和转角时采取了一些优化措施,提高了求解速度,使计算达到实用。通过对各种典型的矩形和异形截面柱的分析计算和工程实例计算,计算的精度和速度都能达到设计要求。其理论依据如下:
1.基本假定
对钢筋混凝土双向偏心受力构件的正截面承载力计算,根据各国规范公认的设计原则,作下列基本假定:
截面应变保持平面;
不考虑受拉区混凝土的抗拉强度;
混凝土和钢筋的强度由应力应变曲线求出(混凝土应力也可简化为矩形应力图块)。
2.混凝土和钢筋的应变关系
混凝土的受压应力与应变关系曲线一般分为两段,当混凝土压应变εc≤ε0时为抛物线,当ε0<εc≤εcu 时为水平直线。用公式表达为:
当εc≤ε0 时, (1)
当ε0<εc≤εcu 时, (2)
式中 σc - 对应于混凝土压应变为εc时的混凝土压应力;
ε0 - 对应于抛物线顶点的混凝土压应变;
εcu - 混凝土极限压应变;
fc- 混凝土轴心抗压强度设计值;
不同规范对参数ε0、εcu、 n及强度设计值fc有各自不同规定。
钢筋的应力σs与应变εs为线性关系,钢筋的应力取其应变与弹性模量Es的乘积,但当应力大于强度设计值时取设计值。用公式表达为:
σs =εs Es ; -fy’≤σs ≤ fy (3)
式中, εs ,σs,- 钢筋应变和对应的应力;
Es - 钢筋的弹性模量;
fy ,fy’- 钢筋的受拉和受压强度设计值。
3.内力平衡条件
为了方便数值计算,将截面的混凝土划分成若干个小单元,将每根钢筋定为一个单元,在符合基本假定的情况下,对于任意截面、任意配筋的双向偏心受力构件,截面的内力平衡条件可表达为:
(4)
(5)
(6)
式中 N -轴向力设计值,压力时取正号,拉力时取负号;
Mx、My-分别为考虑了结构侧移、构件挠曲和附加偏心距引起的附加弯矩后对截面形心轴x和y的弯矩设计值,其正负号采用右手法则,即当Mx的作用使截面上部受压时为正,当My的作用使截面右部受压时为正;
σsi,σcj -第i个钢筋单元和第j个混凝土单元的应力,受压时取为正号,受拉时取为负号;
Asi, Acj-第i个钢筋单元和第j个混凝土单元的面积;
xsi、ysi ,xcj、ycj-第i个钢筋单元和第j个混凝单元形心到截面形心轴x和y的距离,以右手坐标系取正负号;
n,m-钢筋和混凝土的单元总数。
(二)程序实现及框图如下:
1、坐标系约定
为了便于编程,程序将截面限放在第一象限中,并设定起始坐标点为坐标原点。同时,也限定荷载弯矩设计值不为负值(即Mx≥0、My≥0),当实际情况出现不符合该约定时,可以通过调整截面在坐标系的按放位置来符合约定,对于矩形截面可可直接改变弯矩设计值的符号。
2、应变计算公式
在上述约定的坐标系下,根据点到线的距离公式可得截面中和轴的直线方程为
p=xcosα+ysinα (6)
式中,p为坐标原点至中和轴的距离;α为中和轴法线与X轴的夹角。那么,截面上任一点到中和轴的距离为
s = xcosα+ysin-p (7)
如果s为正值,则表明该点位于受压区,反之,位于受拉区。
设受压边缘最大应变(εcu)处至中和轴的距离为smax,则截面上任一点的应变为
εc =εcu×s/smax (8)
3、受压区混凝土应力
为了便于计算受压区混凝土的应力,程序将根据截面的形状按区域把它们划分成许多个小矩形格单元,由于各单元的尺寸较小,就可以近似地认为各单元内的应力和应变是均匀分布的,其截面形心的位置就是它的合力点。
在具体确定各单元的应力时,由于程序的假定是不考虑受拉区混凝土的作用的,所以,为了提高精确度,对于与中和轴相交的单元,程序作了进一步的处理,求出具体的受压区的应力和其作用点位置。
根据应变计算公式,可求得各单元形心点的应变值εc。只有当该点的应变值为正时,才需要通过公式(1)或(2)计算出它的应力值σcj,并进一步求得其合力为σcjAcj及对截面形心产生的弯矩σcjAcjxcj和σcjAcjycj。
4、钢筋应力
一根钢筋约定为一个单元,根据应变计算公式,可求得各钢筋单元形心点的应变值εs。如钢筋单元的应变值为正,则表明该钢筋单元位于受压区,产生的合力为正值;反之,它位于受拉区,产生的合力为负值;根据公式(3)求得钢筋的应力值σsi,其单元的合力为σsiAsi,它对截面形心产生的弯矩为σsiAsixsi和σsiAsiyi。
5、求解
任意假定一中和轴的位置(p、α)及钢筋面积,通过公式(4)、(5)、(6)可求得在该情况下截面的抵抗内力,比较当前的截面抵抗内力与输入的荷载设计值的关系,调整中和轴的位置和钢筋面积,迭代计算,直到截面抵抗内力与输入的荷载设计值之间的误差处在某一允许的范围之内,求解完成。
在求解的迭代过程中,需要注意中和轴位置的变换,只有通过正确的取值方法,才能使计算优化,求得最终的合理解。
6、程序框图
程序框图如图-2所示。
(三)结果的正确性校核及精度控制
1、求解结果的正确性和连续性
为了校核计算结果的正确性,针对各种典型的截面形状,在给定的混凝土强度等级、钢筋级别、钢筋量和钢筋位置情况下,根据轴向力N及其不同作用点位置,求出相应的截面能承受的最大弯矩Mx、My,并分别以Mx、My的值为Y和X坐标,绘成N-Mx-My相关曲线图。从连续和光滑的曲线可以判断计算结果的正确性和迭代过程的一致收敛。
下列图是由程序计算生成的不同截面形状的某种N-Mx-My相关曲线图。
T形截面
槽形截面
工形截面
Z形截面
十形截面
从图中可以看出,这些以点组成的曲线是连续的,没有明显的离散现象出现,这说明程序的求解过程是正确的,其结果是可用的。
2、计算精度控制
计算精度控制直接影响求解的速度和计算结果的正确性。如果精度控制过高,求解时间就会太长;如果精度控制过低,不但会影响结果的正确,有时还会造成迭代不收敛,求不出合理的结果。程序对精度的控制反映在两方面:划分混凝土小单元的尺寸以及截面最终承载力与输入内力的误差值。程序设定承载力与输入内力的误差为:轴力设计值0.5kN;弯矩设计值0.8kN.m;角度0.001弧度。通过例题计算和工程试算,其误差是工程所允许的。
(四) 计算例题以及与TAT的连接
1、计算例题
例题采用混凝土结构设计规范(GBJ10-89)修订征求意见稿的材料参数。
例1 已知矩形截面柱尺寸为b=400 mm,h=600 mm,N=375kN,Mx=206.4kN,My=105kN,混凝土强度等级为C30,采用II级钢筋配筋,as=35 mm,求采用对称配筋时的配筋量。(双向偏压例题)
程序计算得配筋量为2662.37mm2。此时,截面抵抗内力为N’=375.33kN,Mx’=206.41kN.m,My’=105.09kN.m。
例2 已知L形截面柱,混凝土采用C30,钢筋为II级钢筋,as=35 mm,轴向压力设计值为N=30kN,弯距设计值Mx =150kN.m,My=0,求配筋量。
程序计算得配筋量为2831.13mm2。此时,截面抵抗内力为N’=29.94kN,Mx’=150.08kN.m,My’=0.13kN.m。
例3 已知T形截面柱,混凝土采用C30,钢筋为II级钢筋,as=35 mm,轴向压力设计值为N=200kN,弯距设计值Mx =150kN.m,My=50 kN.m,求配筋量。
程序计算得配筋量为2794.47mm2。此时,截面抵抗内力为N’=199.98kN,Mx’=150.11kN.m,My’=50.04kN.m。
例4 已知十字形截面柱,混凝土采用C30,钢筋为II级钢筋,as=35 mm,轴向压力设计值为N=500kN,弯距设计值Mx =250kN.m,My=150 kN.m,求配筋量。
程序计算得配筋量为5946.55mm2。此时,截面抵抗内力为N’=499.77kN,Mx’=249.93kN.m,My’=150.11kN.m。
例5 已知工字形截面柱,混凝土采用C30,钢筋为II级钢筋,as=35 mm,轴向压力设计值为N=500kN,弯距设计值Mx =250kN.m,My=150 kN.m,求配筋量。
程序计算得配筋量为4526.45mm2。此时,截面抵抗内力为N’=499.51kN,Mx’=250.15kN.m,My’=150.27kN.m。
例6 已知 [ 形截面柱,混凝土采用C30,钢筋为II级钢筋,as=35 mm,轴向压力设计值为N=500kN,弯距设计值Mx =250kN.m,My=150 kN.m,求配筋量。
程序计算得配筋量为3461.42mm2。此时,截面抵抗内力为N’=500.27kN,Mx’=250.16kN.m,My’=149.88kN.m。
2、与TAT的连接及结果输出
矩形及异型截面钢筋混凝土双向偏压柱的纵向配筋计算已与PKPM软件空间分析程序TAT和SATWE接口,在TAT和SATWE中设置一个选择开关,由用户选择是否按双偏压计算。
在TAT和SATWE的配筋计算结果中,对矩形截面的配筋给出一个角筋面积和其他两边的配筋面积,对异型截面的配筋给出一个固定钢筋面积和其他分布钢筋的面积。
矩形截面TAT计算结果
(五) 柱的双偏压计算
在TAT、SATWE中,对柱配筋提供了两种计算方法:单偏压和双偏压,不论选择“单偏压”还是“双偏压”,柱在配筋简图上的输出方式都是相同的,如下图所示:
对矩形混凝土柱:
As_corner
Asv Asy
Asx
其中:
As_corner为柱一根角筋的面积,采用双偏压计算时,角筋面积不应小于此值,采用单偏压计算时,角筋面积可不受此值控制 (单位cm2);
Asx,Asy分别为该柱B边和H边的单边配筋,其中包括了两根角筋的面积(cm2);
Asv表示柱在Sc范围内的箍筋,它是取柱斜截面抗剪箍筋和节点抗剪箍筋的大值(cm2);
对异形混凝土柱:
对混凝土异形柱,当选择单偏压计算时,程序把截面上的整体内力分配到各柱肢上,对各柱肢按单偏压、拉配筋计算,输出如下图所示,其中:
As表示该柱肢单边的配筋面积(cm2);
Asv表示该柱肢在Sc范围内的箍筋面积(cm2)。
当选择双偏压时,程序按整截面进行配筋计算,每根柱的主筋输出两个数,TAT软件输出的两个数字为标注在异形柱截面的下方(Asz*Asf), SATWE软件输出的两个数字标注在一条引出线的上下(Asz/Asf),其中
As柱固定钢筋位置的配筋面积,即位于直线柱肢角部的配筋面积之和(cm2);
Asf表示附加钢筋的配筋面积,即除Asz之外的钢筋面积(cm2)。
五、变截面构件分析与设计计算(接STS软件)
在STS中增加了变截面构件输入功能,TAT和SATWE自动读取有关变截面构件信息,并在单元库中增加了变截面单元,可以准确地分析变截面构件的内力,在构件性能验算中,程序是按平均截面近似计算的。
六、钢结构及劲性构件分析与验算功能的改进
增加了型钢种类(第40类截面),在钢构件验算中考虑了多层和高层钢结构限值的不同,增加了钢构件塑性计算和连接计算功能,改进了型钢混凝土构件的配筋计算。
七、线弹性动力时程分析程序(TAT-D)的改进
(1) 对计算的每条地震波,分别给出了一个“地震力放大系数”,使设计人员可根据抗震设计规范的要求,灵活地调整每条地震波作用下的地震力;
(2) 取消了返算地震力的4种计算原则,根据抗震设计规范的要求,程序自动按“多条地震波最大地震反应力的平均值”来返算结构地震作用下的内力、位移和构件的配筋。
八、复杂楼板有限元分析(仅限SATWE)
(一)功能简介
随着现代多、高层建筑的发展,结构体系越来越呈现出多样化的特点,板柱结构、厚板转换层结构、楼板局部开大洞结构、以及大开间预应力板结构等越来越多。对于这些特殊结构,其楼板的受力是相当复杂的,传统的楼板设计方法已难以适应这些复杂工程的要求。为解决这一问题,我们在SATWE软件中增加了复杂楼板有限元分析与设计功能 (SlabCAD)。
SlabCAD是专为多、高层建筑结构中各种复杂楼板的有限元分析与配筋设计而开发的,其分析对象是结构的某一层楼板或楼板局部。结构局部分析与整体分析密切结合、协调一致,这是SlabCAD的重要特征之一。在由SATWE软件完成多、高层建筑结构三维分析后,可通过SlabCAD的前处理菜单取出需精细分析的某一层楼板或楼板局部,进行二次有限元分析,这时SlabCAD会自动从SATWE的三维分析结果中找出上下层构件对楼板局部的作用和约束,从而可减小因结构局部模型失真而导致的误差,使分析结果更复合工程实际。SlabCAD的主要功能如下:
★ 考虑的荷载作用
恒载、活载、风荷载、水平地震荷载、竖向地震荷载、板上等效竖向人防荷载和预应力等效荷载。
★ 适用范围
适用于各种复杂楼板的有限元分析与配筋设计,如板柱结构的楼板、预应力楼板、转换层结构的厚板、人防地下室的顶板、需考虑板面内拉伸和剪切作用的特殊结构等,在楼板分析中程序考虑了梁、柱、墙等构件刚度对楼板的约束作用,尤其考虑了柱截面范围内的楼板为刚域、柱帽刚度、及板上洞口等因素的影响。
★ 基本功能
可对各种楼板进行各作用工况的位移和内力计算、非预应力筋设计计算、预应力筋选型、布筋和相应计算,以及板的冲切验算。
SlabCAD 软件作为SATWE的一项新增菜单,随2000/06版的SATWE推出,目前的SlabCAD中暂不包括预应力设计功能,该功能将于2001年下半年推出。SlabCAD的操作流程如下:
★ 通过PMCAD建立结构计算模型,并转入SATWE进行结构分析;
★ 在SlabCAD的前处理菜单中补充输入有关信息、进行单元划分;
★ 进行有限元计算,得到各作用工况下的楼板位移和内力;
★ 对于预应力楼板,进行预应力筋选型、布筋和相应计算;
★ 进行非预应力筋设计计算;
★ 结果输出。
目前的SlabCAD由三个程序组成,Slab-In.exe、Slab-Ana.exe和Slab-Out.exe。这三个程序的功能如下:
Slab-In.exe 为前处理程序,其功能是补充输入、单元划分和生成数据;
Slab-Ana.exe为核心计算程序,其功能是板的位移、内力和配筋计算;
Slab-Out.exe为后处理程序,其功能是以各种方式显示板的位移、内力和配筋计算结果。
(二) SlabCAD的前处理
SlabCAD的前处理菜单如下:
SlabCAD前处理的主要功能是:
(1)读取PMCAD交互输入的信息,包括几何信息(柱、梁、墙、楼板和板上洞口的几何布置),荷载信息(柱、梁、墙上的输入荷载和板上的均布荷载);
(2)补充输入,包括分析参数、洞口、柱帽、约束等信息的补充输入;
(3)楼板单元划分;
(4)综合上述所有信息,生成楼板有限元分析数据。
对于板柱结构或厚 板转换层结构,在工程数据建模(PMCAD的菜单A)时,应输入虚梁,程序隐含规定:截面尺寸为100×100mm的矩形砼梁为虚梁。这里布置虚梁的目的有两点,其一是为了SlabCAD软件在接PMCAD前处理过程中能够自动读到楼板的外边界信息,其二是为了辅助楼板单元划分。虚梁没刚度,不参与分析计算,SlabCAD的前处理会自动将所有虚梁删掉。
下面介绍各项菜单的功能和操作方法。
1.参数输入
参数输入包括三部分信息,分别为单元划分控制长度,采用的单元和计算的荷载工况。参数输入界面如下:
(1)单元划分控制长度 (Dmax,单位:mm)
对于板、壳等二维单元,单元的几何形态(形状和大小)和计算精度是密切相关的,程序中用单元最大边长来控制单元的大小,取较小的Dmax可得到较高的计算精度,但相应的计算量会增加很多。同时,对于砼楼板来说,若Dmax取值过小,会因应力集中而导致楼板支点处的负弯矩过大、失真。Dmax的适宜取值因工程规模而异,工程规模较大的,Dmax 可取大些,反之,则Dmax可取小些。对于一般工程而言,可取Dmax=600—1500mm,程序隐含Dmax=1000。
(2)采用的单元
程序提供了两种单元,分别为板弯曲单元和壳单元。对于一般工程而言,只需分析板的面外弯曲,应采用板弯曲单元;对于一些特殊工程,不仅要分析板的面外弯曲,还要分析板的面内拉压和剪切,这时应采用壳单元。
(3)计算的荷载工况
目前版本的程序考虑的荷载工况有:恒载、活载、风荷载、水平地震荷载、竖向地震荷载,对于有人防设计要求的地下室顶板,还考虑了板上等效均布竖向人防荷载。其中竖向地震荷载是采用简化方法计算的,将作用于楼板的恒、活荷载的一定比例(10%—20%)作为竖向地震力来计算。程序要求输入“竖向地震作用比例”系数。
2.洞口输入
程序自动读取在PMCAD主菜单2输入的洞口信息,但因在PMCAD主菜单2中无法输入异形房间的洞口,这里作为对PMCAD的补充,可输入异形房间的洞口,若没有补充洞口,可不执行本项菜单。
“洞口输入”的操作方式与PMCAD基本一致。首先要求用鼠标指定需输入洞口的房间,并要求输入该房间的洞口数,然后,屏幕弹出洞口参数输入界面如下:
洞口参数包括洞口形状、洞口定位信息和洞口尺寸信息。
洞口形状:目前考虑的洞口有两种,矩形洞口和圆洞;
洞口定位信息有三个参数:矩形洞口左下点(圆洞中心)与参考点(红色圆点)的相对距离(DX,DY)和矩形洞口与参考线(红色线)的夹角Angle;
尺寸信息:矩形洞口的长宽,或圆洞的半径。
对房间内的每个洞口输入上述信息后,就完成了一个房间的洞口输入。为提高洞口输入效率,程序还提供了洞口复制和删除功能。
“洞口复制”操作:洞口复制是按房间进行的,点取“洞口复制”菜单后,程序先要求用鼠标指定原洞口所在的房间,然后,再逐个指定要拷贝洞口的各房间。
“洞口删除”操作:洞口删除也是按房间进行的,用鼠标逐个指定要删除洞口的房间,则该房间的所有洞口全被删除。
3.柱帽输入
若没有柱帽,可不执行本项菜单。
柱帽输入操作与洞口输入相似,不同的是柱帽是基于柱逐个输入的。目前程序考虑的柱帽形式有三种:无顶板柱帽、折线顶板柱帽和矩形顶板柱帽。这三种柱帽形式和相应参数含义如下图所示:
“柱帽输入”操作:首先要求用鼠标指定需输入柱帽的柱,屏幕弹出柱帽参数输入界面,输入有关参数并确认后,程序以黄颜色线条画出柱帽简图。
“柱帽复制”操作:“柱帽复制”操作与“洞口复制”相似。
“柱帽删除”操作:“柱帽删除”操作与“洞口删除”相似。
4.板厚修改
通过这项菜单可按房间修改楼板厚度、板上均布恒载和板上均布活载。若不需修改板厚及板上均布荷载,可不执行本项菜单。
点取“修改板厚”菜单后,屏幕弹出参数输入界面,输入有关参数并确认后,程序要求用鼠标逐个指定要修改板厚的房间,并在该房间显示新输入的楼板厚度、板上均布恒载和板上均布活载值。按鼠标右键,则重新弹出参数输入界面,点取 [取消] 按扭,则退出“修改板厚”操作。
5.荷载输入
程序自动读取在PMCAD主菜单3输入的各种荷载信息,这里作为对PMCAD的补充,可在PMCAD主菜单3输入的各种荷载基础上,补充输入梁上荷载、板上荷载和节点荷载,若没有补充荷载,可不执行本项菜单。
板上荷载的参数输入界面如下:
6.支座沉降
通过这项菜单可输入恒载和活载作用下柱节点的支座沉降。若没有已知支座沉降,可不执行本项菜单。
支座沉降参数输入界面如下,操作过程可根据屏幕左下角提示区的提示信息进行。
7.约束输入
通过这项菜单可输入楼板边界的人为约束。若不输入楼板边界的约束,可不执行本项菜单,这时程序按结构柱、梁、墙和楼板之间的自然约束计算。
目前版本的程序考虑的楼板边界人为约束有简支边和嵌固边。操作过程可根据屏幕左下角提示区的提示信息进行。
8.生成数据
这是前处理部分的核心,其功能是综合PMCAD交互输入的几何信息、荷载信息,以及上述补充输入的有关信息,进行楼板单元划分,并生成楼板有限元分析数据。其子菜单包括:计算区域、布筋方向、单元划分和保存文件。
(1)计算区域
本程序可计算结构某一层的楼板,也可灵活地分析某一局部的楼板(一个房间,或几个房间),点取这项菜单后,程序要求用鼠标逐个(或以窗口方式)指定要计算的房间。程序在已选取的房间内显示一白色圆环,圆内有一带箭头的短线,短线上方的数字为该房间的房间号,短线下的数字为板厚(单位为mm),箭头方向为该房间楼板的隐含布筋方向。
“计算区域”定义采用的是开关方式,定义和删除都通过同一菜单完成,第一次点取为定义,第二次点取为删除。
(2)布筋方向
在定义计算区域时程序自动给出隐含的布筋方向。“布筋方向”的作用有两个:一是在单元划分的单元形状优化过程中,考虑布筋方向约束条件,使尽可能多的单元边界平行(或垂直)于布筋方向,以利于预应力等效荷载的导算;二是在配筋计算时按平行(或垂直)于布筋方向计算板的钢筋。
修改“布筋方向”操作:点取“布筋方向”菜单后,程序要求先用鼠标点取平行该方向的梁或墙,计算出其方向,然后,再用鼠标逐个指定修改布筋方向的房间,则该房间的带箭头短线相应改变。
(3)单元划分
这项菜单的作用只是让用户随时观察单元划分情况,若不想观察单元划分情况,可不执行本项菜单。
点取“单元划分”后,程序以红色线条画出单元划分线。对于截面较大的柱,程序将其作为刚域,柱截面范围内不显示单元划分线;对于柱帽,程序将其折算为一定厚度的楼板,作为一种特殊单元处理,柱帽折算范围内也不显示单元划分线。相对一个单元面积而言,若柱截面或折算后的柱帽面积较小,则在单元划分过程中忽略该柱或柱帽刚度的影响。
(4)保存文件
这项菜单的功能是综合PMCAD交互输入的几何信息、荷载信息,以及上述补充输入的有关信息,进行楼板单元划分,并生成名为DATA. SLB的楼板有限元分析数据。
(三) SlabCAD的分析计算
SlabCAD分析计算模块的主要功能是板的位移、内力分析和配筋计算。其交互界面如下:
其中共有六个参数,其含义如下:
(1) 板钢筋强度 fy(单位N/mm2);
(2) 板顶保护层厚度(单位mm);
(3) 板底保护层厚度(单位mm);
(4) 板顶设计弯矩调整系数
通过此参数可在一定成度上考虑板负弯矩区因形成塑性饺线而导致的内力重分布,该参数的作用类似于梁端负弯矩的调幅系数,其具体取值由设计人员斟酌确定。注意此参数只对负弯矩作了调整,没有相应地调整正弯矩。
(5) 板底设计弯矩放大系数
通过此参数可对板的正弯矩作适当调整,尤其在调整了负弯矩时,要相应地给出板底设计弯矩放大系数;
(6) 结构整体作用与约束的考虑
该参数分三种情况:
① 不考虑结构的整体作用与约束,仅按分层脱离体计算;
② 考虑结构的整体作用,接SATWE空间分析的内力;
③ 考虑结构的整体作用与约束,接SATWE空间分析的内力和位移。
这里截取的层模型中包括本层的楼板、梁、柱、墙和上层的柱、墙,其中本层梁、柱、墙对楼板的约束作用通过其单元刚度在总刚度矩阵中直接反映出来,上层柱、墙对楼板的约束作用通过SATWE分析的柱、墙底内力和节点位移间接反映出来。若仅分析恒活荷载作用,可选①或②,若考虑水平力(风和地震)作用,则应选③。从理论上讲,选项③的精度最高,相应的层模型与结构的工程实际最接近。
确定上述参数后,程序开始板位移、内力和配筋计算,生成几个后缀为 .SLB 的二进制文件和名为SLABDAT.OUT的文本文件。
(四)SlabCAD的后处理
SlabCAD后处理的主要功能是以图形方式显示计算结果,便于设计人员更全面、深入地了楼板的位移、内力、配筋计算结果,以及板的冲切验算结果。SlabCAD后处理菜单如下图所示。下面介绍各项菜单的功能和操作方法:
(1) 荷载工况
通过此项菜单来确定将显示的是哪一作用工况(或组合作用)下板的挠度和内力。本项菜单的子菜单随计算的荷载工况数而变,没计算的荷载工况在子菜单中不显示。选“组合作用”时,设计人员可交互修改各荷载的组合系数,修改界面如下:
(2) 板挠度w、板内力(Mx、My)
通过这项菜单可以以多种方式显示板的挠度和内力,包括标注极值、标注点值、填充显示、绘等值线、绘剖面线。板挠度的单位为mm,弯矩的单位为kN.m,含义为每沿米的弯矩。其各项子菜单的功能如下:
① 标注极值
通过此项菜单可显示每个房间内板的挠度或内力的最大、最小值。
② 标注点值
通过此项菜单可显示每个房间内板的各节点的挠度或内力值。
③ 填充显示
通过此项菜单可以以彩色填充方式显示板的挠度或内力图。点取这项菜单后,程序要求输入每个单元的填充块数N,其含义是每个小单元分N个不同颜色的色块。N值越大,填充效果越好,但速度越慢。一般来说,可取N=9、16或25。
④ 绘等值线
通过此项菜单可以以等值线方式显示板的挠度或内力图。其交互界面如下:
⑤ 绘剖面线
通过此项菜单可绘出各剖面上板的挠度或内力变化曲线图。点取这项菜单后,程序要求用鼠标指定剖面的起止点,然后,屏幕上显示出相应的曲线。
⑥ 剖面比例
这是“绘剖面线”的辅助菜单,可改变剖面曲线的相对高度,以便于观察。程序隐含的剖面比例为1000,比例值越大,相应的曲线极大、极小值之间的距离越大。
⑦ 改变字高
通过此项菜单可改变图面上数字的大小。
⑧ 清理图面
上述各项菜单功能可以在同一张图上显示,各种显示方式叠加,通过此项菜单可将图面上显示的内容清掉。
⑨ 保存文件
通过此项菜单可以将图面上显示的内容保存到一个文件中。
(3) 板配筋和设计控制内力
板的配筋分板底X向钢筋、板底Y向钢筋、板顶X向钢筋和板顶Y向钢筋。其中对于每块板(每个房间的一块楼板)来说,平行于“布筋方向”为其X向,垂直于“布筋方向”为其Y向。板的设计控制内力为对应于板底X向钢筋、板底Y向钢筋、板顶X向钢筋和板顶Y向钢筋的设计弯矩。图形显示方式与板挠度、板内力相同,板配筋的单位为cm2,板设计弯矩的单位为kN.m。
注意:目前的程序对超筋部位未作提示。
(4) 冲切验算结果
图上的板冲切验算结果为板冲切力与板冲切抗力的比值,若小于1.0则用白色显示,若大于1.0则用红色显示,表示已超限。
(五) 计算结果文本文件
计算结果的文本输出文件名为SLABDAT.OUT。该文件由四部分组成,分别为:
(1) 板的原始计算文件,包括几何信息,荷载信息,以及单元划分信息等
(略)
(2) 各作用工况下每块板每个节点的分析结果
JD,Load,Disp Z,Moment Mx,Moment My, 其中:
JD ——为每块板局部编码的节点号;
Load ——括号内的数字为荷载工况号;
Disp Z ——为相应荷载工况下的挠度,单位mm;
Moment Mx——为相应荷载工况下平行于“布筋方向”的弯矩,单位kN.m;
Moment My——为相应荷载工况下垂直于“布筋方向”的弯矩,单位kN.m;
(3) 板冲切验算结果
iColm,Kind,X_col, Y_col
Ni, (i=1,nLoad) B,H,U,T,D,F
Ratio, Slab_Strength,Slab_Force,Um1,Um2, 其中:
iColm ,X_col,Y_col——为柱号和柱的X、Y坐标;
Ni ——为柱在各工况下的轴力;
nLoad ——荷载工况数;
Kind,B,H,U,T,D,F——柱或柱帽几何参数;
Slab_Force ——轴力设计值;
Slab_Strength——板冲切抗力;
Ratio ——轴力设计值与板冲切抗力的比值;
Um1 ——板冲切计算外边周长;
Um2 ——板冲切计算内边周长。
(4) 板配筋计算结果
JD, Asx TOP, Asy TOP,Asx BTM, Asy BTM,
及相应的Rs,M,iCase, 其中:
JD ——为每块板局部编码的节点号;
Asx TOP,Asy TOP ——板顶平行和垂直于“布筋方向”的钢筋面积;
Asx BTM,Asy BTM——板底平行和垂直于“布筋方向”的钢筋面积,
钢筋面积单位为mm2;
Rs,CM,iCase ——为相应的配筋率、设计弯矩和荷载组合号。
九、考虑温度应力的计算(仅限TAT)
1.温度应力的定义:
温度应力的定义与特殊梁柱的定义差不多,在PMCAD建模后,进入TAT并完成数据检查,可在“特殊荷载查看和定义”菜单中选择“温度荷载”项,则屏幕右上角显示菜单为下图所示:
温度荷载
=======
查 看
定 义
删 除
说 明
返 回
温度荷载查看和定义菜单图
当选择“定义”项时,屏幕在下方提示:
请输入温度差(度):
输入温差后,屏幕再提示:
请用光标选择梁柱
以确定哪些构件承担了温差产生的温度应力。还可以选择“查看”或“删除”项,来查看或删除已定义的各构件的温差。
2.温度应力的计算:
在TAT计算选择对话框中,选择温度应力“计算”。则TAT对已定义的结构进行温度应力的计算。
温度应力作为一独立的工况进行计算和输出,计算时把定义的温度差作为正向等效荷载来计算一种工况,而反向温度荷载产生的内力可以通过对正向温度荷载内力加负号来产生。
温度应力作为活载的一种形式,组合时采用活载分项系数,即有:
恒 ± 活 ± 地震 ± 风 ± 温度
采用以上的内力组合,既考虑了膨胀产生的正温差,又考虑了收缩产生的负温差。
3.温度应力的讨论:
温度应力的计算实际上是一个比较复杂的问题,温度的变化对于结构的反应也是很复杂的,首先温度的变化有“梯度”问题,即构件表面到内部的温度变化很大,这与构件均匀受温,且均匀膨胀、收缩不同,因此计算不能完全表示结构的真实受力;
第二温差的变化是有时效的,因为从冬季到夏季,结构的温度变化是一个很长的过程,而不是在很短的时间内完成,因此结构的实际温度应力又与计算时不尽相同。
由此可见温度应力的计算结果往往偏大,因此TAT在前处理的参数修正中增加了“温度应力折减系数”,其缺省值为0.75,由此可以对温度应力进行适当调整。
十 、考虑支座位移的计算(仅限TAT)
1.支座位移的定义:
通过PMCAD的建模后,进入TAT并选择“特殊荷载查看和定义”,可在进入结构的底层并选择“位移荷载”项,则屏幕右上角显示菜单为下图所示:
位移荷载
=======
查 看
定 义
删 除
说 明
返 回
位移荷载查看和定义菜单图
当选择“定义”项时,屏幕在下方提示:
请输入柱下节点位移:Dx,Dy,Dz,Tx,Ty,Tz
其中:Dx,Dy,Dz —— 分别表示该柱下节点在X、Y、Z方向的位移(毫米mm);
Tx,Ty,Tz —— 分别表示该柱下节点在X、Y、Z方向的转角(度Dec)。
输入这6个值后,程序提示用光标选择柱,选上的柱,其下节点就被定义了指定位移,通过“查看”菜单,可以在屏幕上标出柱下节点的位移值。
2.支座位移的计算:
在TAT计算选择对话框中,选择支座位移“计算”。则TAT对已定义的结构进行已知支座位移的计算。
支座位移产生的内力计算后,将被处理成恒载工况的一部分,不单独设为一个工况,即支座位移的内力与恒载作用下的内力叠加,成为一新的恒载内力工况,然后再与活载、地震和风力工况进行内力组合配筋。
十一、结构周期、地震力计算的改进
1.各振型的振动方向
正在修订的《高规》为控制结构的扭转效应,对扭转振动周期和平动振动周期的比值给出了明确规定。参考ETABS的方法,给出了如何判断一个周期是扭转振动周期还是平动振动周期的方法。输出信息如下:
3-Dimensional Vibration Period (Seconds)
and Vibration Coefficient in X, Y Direction and Torsion
Mode No Period Angle Movement Torsion
其中:Mode No ——为周期序号
Period —— 为周期值,单位(秒)
Angle —— 振动角度,单位(度)
Movement —— 平动振动系数
Torsion —— 扭转振动系数
对于一个振动周期来说,若扭振动系数等于1,则说明该周期为纯扭转振动周期。若平动振动系数等于1,则说明该周期为纯平动振动周期,其振动方向为Angle,若Angle=0度,则为X方向的平动,若Angle=90度,则为Y方向的平动,否则,为沿Angle角度的空间振动。
若扭振动系数和平动振动系数都不等于1,则该周期为扭转振动和平动振动混合周期。
2.地震作用效应最大的方向
在参数定义菜单中有一个参数:“水平力与整体坐标夹角Angle”,该参数为地震力、风力作用方向与结构整体坐标的夹角。当需进行多方向侧向力核算时,可改变此参数,则程序以该方向为新的X轴进行坐标变换,这时计算的X向地震力和风荷载是沿Angle角度方向的,Y向地震力和风荷载是垂直于Angle角度方向的。
对于复杂结构,难以直观地判断出哪个方向的地震作用效应最大,而工程设计中又应该沿该方向(或垂直于该方向)作用水平力进行设计校核。新版SATWE程序增加了地震作用效应最大的方向计算功能,输出信息如下,其中Angle的单位为度。
The Direction in Which the Responce of Earthquake is Maximum
Angle = ??? (Degree)
3.主振型判断
对于刚度均匀的结构,在考虑扭转耦连计算时,一般来说前两个或几个振型为其主振型,但对于刚度不均匀的复杂结构,上述规律不一定存在,TAT和SATWE程序中给出了各振型对基底剪力贡献比例的计算功能,输出信息如下:
Bese-Shear Force of each Vibration Mode in X Direction
-------------------------------------------------------
Mode No Force Ratio(%)
其中: Mode No —— 为振型序号
Force —— 为该振型的基底剪力
Ratio —— 为该振型的基底剪力占总基底剪力的百分比。
通过参数Ratio可以判断出那个振型是X方向或Y方向的主振型,并可查看以及每个振型对基底剪力的贡献大小。
4.振型数取值合理性判断
对于刚度不均匀的复杂结构,尤其对于多塔结构,在考虑扭转耦连计算时,很难确定应该取多少个振型计算其地震力,若计算振型数给少了,有些地震力计算不出来,结构的抗震设计不安全,而计算振型数给的太多,计算量增加很多,影响计算效率。参考ETABS的方法,引进了振型有效质量概念,根据用户给定的计算振型数nMode,计算出X方向和Y方向的振型有效质量Cmass-x和Cmass-y,通过Cmass-x和Cmass-y的大小来判断所给定的nMode是否已足够。输出信息如下:
Coefficient of effective mass in X directiona: Cmass-x = ???(%)
Coefficient of effective mass in Y directiona: Cmass-y = ???(%)
其中 程序给出的Cmass-x和Cmass-y为百分数, Cmass-x和Cmass-y越大,表明对计算地震力有贡献的质量越多,未计算出来的地震力越少。从理论上讲,Cmass-x和Cmass-y应达到100%,才不至于丢失地震力,但实际计算中无法达到100%的理论值,计算经验表明,若Cmass-x或Cmass-y小于80%,则说明用户给定的计算振型数不够,应增加计算振型数。
5.各层地震剪力输出
为了便于设计人员更深入地把握设计方案,增加了结构各层地震剪力输出功能。输出信息如下:
Shear Force of the Building (CQC) 或(SRSS)
-------------------------------------------------------
Floor Tower Fx Vx Mx
(kN) (kN) (kN-m)
其中:Floor —— 为层号
Tower —— 为塔号
Fx —— 为该层该塔的地震力,若不考虑扭转耦连,则为SRSS法计算结果,若考虑扭转耦连,则为CQC法计算结果
Vx —— 为该层该塔的地震剪力
Mx —— 为该层该塔的地震倾覆弯矩
十二、模拟施工荷载计算
由于恒载的特殊性,在2001年4月以前版本的软件中有“一次性加载”和“模拟施工加载”计算恒载作用效应的功能,其中“模拟施工加载”方式较好地模拟了在钢筋混凝土结构施工过程中,逐层加载,逐层找平的过程(详见TAT和SATWE说明书)。但这是在“基础嵌固约束”假定前提下的计算结果,未能考虑基础的不均匀沉降对结构构件内力的影响。若结构地基无不均匀沉降,上述分析结果更能较准确地反映结构的实际受力状态,但若结构地基有不均匀沉降,上述分析结果会存在一定的误差,尤其对于框剪结构,外围框架柱受力偏小,而剪力墙核心筒受力偏大,并给基础设计带来一定的困难。为了解决这一问题,2001年4月以后版本的软件中增加了一种新的“模拟施工加载”计算方法,将原模拟施工加载的计算方法记作“模拟施工加载1”,将新的模拟施工加载方法称之为“模拟施工加载2”。
“模拟施工加载2”是在原模拟施工加载计算原则的基础上,通过间接方式(将竖向构件的轴向刚度增大10倍),在一定程度上考虑了基础的不均匀沉降。这样,基础的受力更均匀。对于框剪结构而言,外围框架柱受力有所增大,剪力墙核心筒受力略有减小。
“模拟施工加载2”在理论上并不严密,只能说是一种经验上的处理方法,但这种经验上的处理,会使地基有不均匀沉降的结构的分析结果更合理,能更好地反映这类结构的实际受力状态。设计人员在软件应用中,可根据工程的实际情况,选择使用。
“模拟施工加载1”和“模拟施工加载2”所得到的计算结果,在局部可能会有较大差异。
十三、SATWE墙元的改进
1.墙元侧向节点的改进
在SATWE的说明书中曾详细介绍了墙元的侧向节点信息的含义。墙元的侧向节点信息是墙元刚度矩阵凝聚计算的一个控制参数,若选“出口”,则只把墙元因细分而在其内部增加的节点凝聚掉,四边上的节点均作为出口节点,墙元的变形协调性好,分析结果符合剪力墙的实际,精度高,但计算量较大,因为墙元两侧节点均为独立节点,每个节点都有六个独立的自由度;若选“内部”,则只把墙元上、下边的节点作为出口节点,墙元的其它节点均作为内部节点而被凝聚掉,这时,带洞口的墙元两侧边中部的节点为变形不协调点。这种处理方法是对剪力墙的一种近似简化模拟,墙元的刚度略有降低,其精度略逊于前者,但效率高,计算量比前者少许多。
为了减小因采用“内部”节点方式而引进的模型简化误差,2001年4月以后版本的SATWE软件对墙元作了改进,当采用“内部”节点方式计算时,在墙元的侧边引进了相应的附加位移场约束,从而改善了带洞口的墙元两侧边中部节点的变形协调性,提高了计算精度,使“出口”和“内部”节点两种方式的计算结果非常接近,这样更加突出了“内部”节点方式的优点:计算效率提高很多,而且计算精度损失很少。
2.墙元与梁单元连接关系的改进
在SATWE软件中,墙元是在壳元的基础上形成的,是二维单元,梁单元是一维单元,二者的位移场不同(这与SAP、STAAD III等软件是一致的),在墙元与梁单元的连接处需引进特殊的过渡单元,原来的SATWE借鉴了ETABS的处理方法,采用的是一种特殊的梁元。在有些情况下,这种处理方式模拟的连接刚度偏小,计算的梁端负弯矩偏小,跨中正弯矩偏大。2001年4月以后版本的SATWE软件对墙元与梁单元的连接过渡单元作了改进,在墙元与梁单元的交接面上引进了附加位移场约束,使墙元与梁单元在其交接面上水平位移相同,竖向位移相同,转角相同,这样可以更真实地模拟墙元与梁单元的连接关系,进一步提高了计算精度。
3.墙元洞口部分连梁的改进
在SATWE软件应用中,剪力墙洞口部分的模型输入一直是一个问题:是按剪力墙开洞方式输入,还是按连梁方式输入?若按剪力墙开洞方式输入,则采用壳元模拟其刚度;若按连梁方式输入,则采用梁单元模拟其刚度。而壳元和梁单元的刚度是不连续的,采用上述两种方式输入计算的刚度不同,其内力也不同,有时差异还比较大。若把跨度较大的连梁按剪力墙开洞方式输入,因细长壳元的刚度偏大,会使计算结果偏刚;相反,若把宽度不大的剪力墙洞口按连梁方式输入,会使计算结果偏柔。
为了减小上述两种输入方式对计算结果影响的差异,2001年4月以后版本的SATWE软件对墙元洞口部分连梁作了改进,引进了一种特殊的壳元——梁式壳元。这种壳元即可退化为常规意义上的壳元,又可退化为梁单元,该单元的引入,解决了壳元和梁单元的刚度的不连续问题,减小了按上述两种方式输入导致的计算结果之间的差异。
一般来说,我们建议:若剪力墙洞口比较大,洞口之间部分以弯曲变形为主,则应按连梁方式输入;若剪力墙洞口不大,洞口之间部分以剪切变形为主,则应按剪力墙开洞方式输入;对于介于上述二者之间的情况,难以直观地判断其变形特征时,可按剪力墙开洞方式输入。
十四、多层版钢结构构件截面验算
对有抗震要求的钢结构构件的验算,根据结构的层数不同,区别对待。对于9层和9层以下的钢结构,按《抗震规范》(报批稿)要求验算构件截面的宽厚比、高厚比和长细比,其结果仅供参考;对于10层和10层以上的钢结构,按《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99-98)要求验算构件截面的宽厚比、高厚比和长细比。对于非抗震的钢结构,没有多高层之分,都按《钢结构设计规范》(GBJ17-88)进行验算。
十五、地震力“算法2”的改进
采用LANCZOS算法和分区计算技术改造了大型子空间算法,使计算速度提高3-5倍,而且增强了其容错性,对于JACOBI矩阵不正定的工程,也可以进行分析,在计算结果中会反映出工程的异常情况,如第一周期过长,或地震力作用下的位移过大等。
十六、 梁弹性挠度计算
增加了梁弹性挠度计算功能。该挠度值是按梁的弹性刚度和短期作用效应组合计算的,未考虑长期作用效应的影响。
十七、图形输出功能的改进
1.增加了时时信息显示功能。在计算结果图形显示状态下,把光标放在某一构件上,则程序会自动弹出一页关于该构件几何尺寸和材料的信息;
2.增加了构件信息查询功能。在计算结果图形输出的各菜单中,都增加了一个选项“构件信息”。通过该项菜单可以按图形或文本方式查询梁、柱、支撑、墙-柱和墙-梁的几何信息、材料的信息、标准内力、设计内力、配筋,以及有关的验算结果。
3.SATWE增加了柱、墙标准内力显示功能。每个柱输出5个数(Vx/ Vy/ N/ Mx/ My),分别为该柱局部坐标系内X和Y方向的剪力、轴力、X和Y方向的弯矩;每个墙-柱输出3个数(Vx/ N/ Mx),分别为该墙-柱局部坐标系内的剪力、轴力和弯矩。
十八、柱配筋计算与输出
改进了矩形柱的双偏压计算原则:先按单偏压计算,其配筋计算结果作为双偏压验算的初始值,最后取二者的大值作为最后的设计结果。在配筋输出文件中,统一了单偏压和双偏压结果的输出方式:
对于矩形混凝土柱和劲性柱
在左上角标注:(Uc)、在柱中心标柱:Asv、在下边标注:Asx、在右边标注:Asy、引出线标注:As_corner
其中:
As_corner为柱一根角筋的面积,采用双偏压计算时,角筋面积不应小于此值,采用单偏压计算时,角筋面积可不受此值限制(cm2);
Asx,Asy分别为该柱B边和H边的单边配筋,包括角筋(cm2);
Asv 表示柱在Sc范围内的箍筋;
Uc 表示柱的轴压比。
柱配筋说明:
(1) 柱全截面的配筋面积为:As=2*(Asx+Asy) - 4*As_corner;
(2) 柱的箍筋是按用户输入的箍筋间距计算的,并按加密区内最小体积配箍率要求控制;
(3) 柱的体积配箍率是按双肢箍形式计算的,当柱为构造配筋时,按构造要求的体积配箍率计算的箍筋也是按双肢箍形式给出的。
对于异形截面混凝土柱
当选择单偏压计算时,程序把截面上的整体内力分配到各柱肢上,对各柱肢按单偏压、拉配筋计算,每个柱肢输出两个数:Asw和Asvw,其中:Asw表示该柱肢单边的配筋面积(cm2),Asvw表示该墙分布筋间距Sw范围内的分布筋面积(cm2)。
当选择双偏压时,程序按整截面进行配筋计算,每根柱的主筋输出两个数,标注在一条引出线的上下(Asz/Asf),其中Asz表示异形柱固定钢筋位置的配筋面积,即位于直线柱肢角部的配筋面积之和(cm2),Asf表示附加钢筋的配筋面积,即除Asz之外的钢筋面积(cm2)。
十九、构件内力正负号的说明
TAT和SATWE输出的构件内力,其正向的取值一般是遵循右手螺旋法则,但为了读取、识别的方便和需要,输出的内力作了如下处理:
1. 梁的右端弯矩加负号,其物理含义是:负弯矩表示梁的上表面受拉、正弯矩表示下表面受拉;
2. 梁、柱、墙肢、支撑的右端或下端轴力加负号,其物理含义是:正轴力为拉力、负轴力为压力;
3. 柱、墙肢、支撑的上端弯矩加负号,其物理含义是:正弯矩表示右边或上边受拉、负弯矩表示左边或下边受拉(与梁的弯矩规定一致)。
二十、TAT、SATWE(2001年6月版)输出内容的有关概念解释
1. 刚度中心、层刚度和刚度比
结构各层的刚度中心是一个工程概念,只有在引入楼板平面内无限刚假定的条件下,刚度中心才存在。
刚度中心:对于结构的某一层而言,所谓的刚度中心,就是该层楼板上的这样一个点,在该点施加X方向或Y方向的水平力作用时,楼板只有沿X方向和Y方向的平动位移,而不发生转动,这一点即为该层的刚度中心。
侧移刚度:在X方向或Y方向产生单位位移所需要的力为X方向或Y方向的侧移刚度,记为Rjx、Rjy和Rjxy,其中Rjx为X向的侧移刚度,Rjy为Y向的侧移刚度,Rjxy为耦合刚度。
层刚度比:本层X方向或Y方向的侧移刚度与其下一层的侧移刚度之比为层刚度比,记为Ratx和Raty。
主轴方向:在刚度中心沿某一方向施加水平力作用,若只有沿该水平力方向的水平位移,而不发其它方向的侧移,则该方向为层刚度的主轴方向(Alf)。
主轴方向的侧移刚度:沿主轴方向产生单位位移所需要的力为主轴方向的侧移刚度,记为Rjx1、Rjy1和Rjz1,其中Rjx1为沿主轴方向(Alf)的侧移刚度,Rjy1为垂直主轴方向的侧移刚度,Rjz1扭转刚度。
注:这里的层刚度比与《高规》2.4.5条的含义有所不同:
(1)2.4.5条指的是剪切刚度比,而这里计算的是剪弯刚度比;
(2)2.4.5条难以计算支撑的贡献,这里可以考虑支撑的贡献,这对钢结构计算是非常重要的。
2. 层偏心和偏心率(Eex、Eey)
偏心率是《高钢规》提出的概念(见3.2.2条),通过层偏心和层转动半径等参数计算。层偏心是指层质量中心和刚度中心的差值,偏心率是指其偏心对层转动半径的比值,层转动半径为层扭转刚度与层侧移刚度之比的根号。
3. 振动角度(Angle)
振动角度是指某一振型的侧移振动角度。若Angle=0度,则为X方向的平动,若Angle=90度,则为Y方向的平动,否则,为沿Angle角度的空间振动。
4. 平动振动系数(Movement)和扭转振动系数(Torsion)
对于一个振型来说,若平动振动系数等于1,则说明该振型为纯平动振型。
对于一个振型来说,若扭转振动系数等于1,则说明该振型为纯扭转振型。
若扭振动系数和平动振动系数都不等于1,则该振型为扭转振动和平动振动混合振型。
5. 地震作用效应最大的方向(Angle_max)
通过对结构振动的分析,找到结构最不利振动方向,即为地震作用最大方向,用户可以在TAT、SATWE参数中,修改“水平力与整体坐标夹角”,来求得该方向的地震反应。
6. 主振型判断
对于刚度均匀的结构,在考虑扭转耦连计算时,一般来说前两个或几个振型为其主振型,但对于刚度不均匀的复杂结构,上述规律不一定存在,TAT、SATWE程序中给出了各振型对基底剪力贡献比例的计算功能。
7. 各振型的基底剪力
输出各振型的基底剪力,以便察看各振型所起得作用。
8. 各振型的基底剪力占总基底剪力的百分比
同上,用各振型的剪重比来说明各振型所占地震力的程度。
9. 振型数取值合理性判断
对于刚度不均匀的复杂结构,尤其对于多塔结构,在考虑扭转耦连计算时,很难确定应该取多少个振型计算其地震力,若计算振型数给少了,有些地震力计算不出来,结构的抗震设计不安全,而计算振型数给的太多,计算量增加很多,影响计算效率。TAT、SATWE软件参考国外软件ETABS的方法,引进了振型有效质量概念,根据用户给定的计算振型数nMode,计算出X方向和Y方向的振型有效质量Cmass-x和Cmass-y,通过Cmass-x和Cmass-y的大小来判断所给定的nMode是否已足够。输出信息如下:
Coefficient of effective mass in X directiona:Cmass-x = ???(%)
Coefficient of effective mass in Y directiona:Cmass-y = ???(%)
其中 程序给出的Cmass-x和Cmass-y为百分数, Cmass-x和Cmass-y越大,表明对计算地震力有贡献的质量越多,未计算出来的地震力越少。从理论上讲,Cmass-x和Cmass-y应达到100%,才不至于丢失地震力,但实际计算中无法达到100%的理论值,计算经验表明,若Cmass-x或Cmass-y小于80%,则说明用户给定的计算振型数不够,应增加计算振型数。
10. 恒载的模拟施工方法2
由于恒载的特殊性,在2001年4月以前版本的TAT、SATWE软件中有“一次性加载”和“模拟施工加载”计算恒载作用效应的功能,其中“模拟施工加载”方式较好地模拟了在钢筋混凝土结构施工过程中,逐层加载,逐层找平的过程。但这是在“基础嵌固约束”假定前提下的计算结果,未能考虑基础的不均匀沉降对结构构件内力的影响。若结构地基无不均匀沉降,上述分析结果更能较准确地反映结构的实际受力状态,但若结构地基有不均匀沉降,上述分析结果会存在一定的误差,尤其对于框剪结构,外围框架柱受力偏小,而剪力墙核心筒受力偏大,并给基础设计带来一定的困难。为了解决这一问题,2001年4月以后版本的TAT、SATWE软件中增加了一种新的“模拟施工加载”计算方法,将原模拟施工加载的计算方法记作“模拟施工加载1”,将新的模拟施工加载方法称之为“模拟施工加载2”。
“模拟施工加载2”是在原模拟施工加载计算原则的基础上,通过间接方式(将竖向构件的轴向刚度增大10倍),在一定程度上考虑了基础的不均匀沉降。这样,基础的受力更均匀。对于框剪结构而言,外围框架柱受力有所增大,剪力墙核心筒受力略有减小,但付出的代价是计算时间增大接近一倍。
“模拟施工加载2”在理论上并不严密,只能说是一种经验上的处理方法,但这种经验上的处理,会使地基有不均匀沉降的结构的分析结果更合理,能更好地反映这类结构的实际受力状态。设计人员在软件应用中,可根据工程的实际情况,选择使用。
“模拟施工加载1”和“模拟施工加载2”所得到的计算结果,在局部可能会有较大差异。“模拟施工加载2”的计算结果用于基础设计是比较理想的;若将其用于上部结构设计,目前阶段经验不多,仅供设计人员参考。
基础JCCAD
1. 承台定义中桩布置增加[TAB]键捕捉
2. 围区生成多柱承台:可在两根或两根以上的柱下布置一个承台,称为联合承台。联合承台的计算是把上面几个柱子传来的力转换成其合力来计算。在联合承台菜单下围区的方式围住几根柱子后即可在该处生成联合承台,当自动计算生成每个桩承台时,其距离过近发生碰撞则程序也会提示是否合并,如用户选择合并,程序可自动生成联合承台。
3. 增加无基础柱功能
4. 桩位编号
5. 增加处理钢结构柱、异型柱的功能:如果上部结构中首层中有异型柱,则在JCCAD的主菜单2“基础人机交互输入”和主菜单6“基础平面图”中的平面图部分都能反应出来。在独基详图中可画出柱的边界线和一部分箍筋,用户可在其上进行补充。
新版本的PKPM软件将钢结构柱转换为普通混凝土柱,这样一来JCCAD就可处理钢结构柱下的基础了。
6. 增加新旧文件对位.
7. 增加室外地坪标高
8. 增加输入筏板荷载
9. 构件定义的图形显示
10. 事件驱动操作方式
11. 增加TIP即时显示构件参数
12. 增加按鼠标右键修改构件信息
13. 地质资料输入增加剖面图的填充及打印。
14. 改进及完善有限元自动划分与加密功能,使其自动化程度和出错率大大减少。
15. 增加复合地基及复合桩基的计算。
16. 针对上海新规范DGJ08-11-1999,增加上海新规范的桩承台沉降及桩筏与筏基沉降计算。
17. 针对有肋筏板肋下土反力与其它板土反力特性不同,在定义基床系数时可对肋下基床系数增加或减少。
18. 上部结构不同层嵌固的基础计算.
19. 基础输入增加下拉菜单方便图形缩放和打印
特殊多、高层建筑结构分析与设计软件(PMSAP)
为了保证超限特殊结构设计的合理性和安全性,建设部于1997年12月通过了《超限高层建筑工程抗震设防管理暂行规定》,同时根据建设部建标[1997]71号文件的要求,对现行规程JGJ 3-91进行全面修订,并于2000年7月完成了新规程的征求意见稿。在这两个文件中,都对结构的计算分析提出了更高的要求,明确规定了“计算分析应采用两个或两个以上符合结构实际情况的力学模型”。在这种情况下,为了顺应多、高层建筑发展本身以及高层新规范的要求,我们推出了特殊多、高层建筑结构分析与设计软件 PMSAP。
PMSAP是我们独立于SATWE程序开发的一个新的多高层程序,它在程序总体结构的组织上采用了通用程序技术,在关键的分析技术上(如剪力墙模型、厚板转换层及板柱体系模型、动力算法等)采用了新的研究成果。PMSAP直接针对多、高层建筑中所出现的各种复杂情形,其技术特点可概括如下:
1. 核心是通用有限元程序,可以处理任意结构形式,所有构件均可在空间中任意放置。
2. 单元库中有13大类有限单元,包括二十几种有限元模型。一维单元有等截面和变截面的桁架杆、铁木辛科梁(柱);二维单元包括三角形及四边形空间壳,任意多边形空间壳(楼板元)、简化模型墙、细分模型墙;三维单元提供48自由度的六面体等参元。此外还包括各种集中单元、罚单元、地基单元等。
3. 基于最佳协调技术的新型、高精度剪力墙元。
由于相邻剪力墙的洞口可能存在错位,生成空间协调的有限元网格难度很大,因此我们对剪力墙的分析办法进行了研究,提出了一个全新的方案。在这个新方案中,除了基本单元采用壳元以外,在子结构式开洞墙元的构造方法上,与其他程序(如SATWE、SAP84)截然不同。
在PMSAP中,我们基于最佳协调思想,构造了带有最佳协调边界的、可任意开洞的子结构式墙元,该墙元通过最佳协调技术来满足墙与墙之间的协调性,对某一片墙进行网格剖分时,不必考虑其相邻墙的情况。由于采用了最佳协调技术,墙元的空间协调性和网格的良态同时得到了保证,从工程实例可以看出,该单元具有很高的精度和适应性。
4. 对厚板转换层、板柱体系以及普通楼板的全楼整体式分析与设计。
在PMSAP中,可以将厚板转换层结构中的厚板、板柱体系结构中的楼板、或者一般结构中的楼板进行全楼整体式分析与配筋设计。楼板的计算结果同梁、柱、墙一样是从整体分析中一次得出,严格考虑了楼层之间、构件之间的耦合作用及地震作用的CQC组合,精度高,更能保障设计的安全性、合理性。该功能在同类软件中未见到。
5. 梁、柱、墙、楼板的自动相互协调细分功能,从而保证梁-楼板、墙-楼板、墙-柱之间的变形协调性。
6. 梁、柱、墙、楼板等所有类型单元的温度应力分析。
温度荷载交互输入;温度应力可以按用户指定的组合系数在构件配筋中考虑。
7. 整体刚性、分块刚性、完全弹性等多种楼板变形假定方式。
对规则结构可以对楼面采用整体刚性或分块刚性假定,对复杂结构、楼板开大洞的结构可以指定部分或全体楼板为弹性。当不采用刚性楼板假定时,PMSAP将对结构作完全的有限元分析。
8. 快速的广义特征值算法(MRITZ法),效率数倍于子空间迭代法。
9. 对恒荷载可做施工模拟,可考虑P-△效应;对活荷载可考虑不利布置;对风荷载可做自动倒算;对地震荷载可自动确定最不利作用方向;可对结构施加偶然质量偏心。
10.三维与平面相结合的图形后处理
用户可以通过图形查看结构的静力位移、地震位移、固有振型、梁的弹性挠度;梁、柱、墙、楼板的内力及配筋;柱的轴压比、计算长度系数;梁的设计内力包络及配筋包络;基础设计荷载等。也可以通过文本文件查看主要的分析结果。
钢结构CAD软件STS
2000年STS增加了许多新的功能和模块,实现了大部分用户提的最多,最迫切的要求。
下面分别从新增模块,建模、优化、计算、施工图方面的改进来说明。
一. 新增模块
STS-1增加了三维梁、柱、连接节点施工图;可以进行节点设计结果的修改,可以设计全焊连接节点(包括梁柱节点、主次梁节点),提供了三维节点的常用设计法和精确设计法。
STS-1增加了门式刚架屋面、墙面布置图。可以布置屋面檩条、支撑;任一轴线的墙面,包括墙梁、隅撑、柱间支撑,可以绘制屋面布置图,任一轴线的墙面布置图。
STS-2增加了钢支架施工图;
STS-2增加了钢吊车梁计算、优选截面和施工图;
STS-2增加了冷弯薄壁型钢檩条、墙梁计算和施工图,隅撑、柱间支撑、屋面支撑等施工图和连接节点大样图;
二. 功能改进
1. 建模
STS-1,STS-2的截面输入采用了新的操作方式,定义的截面根据其数据动态的显示为图形,清晰,直观;用户可以生成自己的截面库,可以从自定义截面库中选择截面,可以对其进行增加、删除、修改等操作。即时显示构件截面等信息。
STS型钢库增加了上海大通高频焊接H型钢类型,在建模、计算、施工图中都可以采用;
STS-1增加了变截面构件的输入;
STS-2增加了第59类截面,即实腹式双槽钢截面;第60类截面,即格构式双工字钢组合截面(两个工字钢截面可以不同)的输入;
STS-2建模增加了下拉菜单、工具条、TIP显示、荷载查改、风荷载自动布置。
2. 截面优化
门式刚架截面优化的优化范围确定有所改进。
3. 计算(PK11)
取消对门式刚架的构件截面限制,对门式刚架结构,如果选择按钢结构设计规范》计算,程序对所有构件都用该规范验算;如果选择按《轻钢规程》计算,程序区别对待,计算长度计算按《轻钢规程》计算,强度、稳定性计算时,对能按《轻钢规程》计算的构件,按该规程计算,对不能按《轻钢规程》计算的构件,采用《钢结构设计规范》计算。
增加了第59类截面,即实腹式双槽钢截面,第60类截面,即格构式双工字钢组合截面(两个工字钢截面可以不同)的计算;
改进了门式刚架有效截面的计算;
增加了计算结果浏览器查看方式;
增加了构件截面、编号等信息即时显示查看方式。
4. 施工图
(1) 门式刚架施工图
增加了不规则腹板放样图、单个构件详图;
增加了框架+门式刚架结构画图;
增加了一种屋脊节点设计,节点加劲肋设计,抗风柱(90度布置的摇摆柱)柱顶、柱脚设计;
增加了节点域抗剪验算、节点处梁腹板强度验算。
增加了节点设计出错信息文件,计算结果采用中文输出。
增加了补充标注功能,可以补充标注斜梁坡度、各种焊缝、零件编号、螺栓孔径等。
(2) 钢支架施工图
新增功能,可绘制由焊接H型钢、普通工字钢、标准H型钢截面的立柱,双角钢,单角钢,槽钢截面做支撑组成的钢结构支架施工图。
(3) 三维钢框架节点设计及施工图
对于用STS-1三维建模的多、高层框架结构,STS软件推出了新增功能“三维框架节点设计及施工图”,可以接口TAT或SATWE的空间分析结果,进行全楼梁柱连接节点设计,自动设计框架柱两个主轴方向与梁的连接节点,进行梁、柱、节点的归并,然后绘制三维柱、梁、连接节点的施工图。
梁施工图增加了次梁支座加劲肋,当主梁作为次梁的支座时,程序根据次梁的位置和次梁端部设计结果在主梁上绘制次梁支座加劲肋和螺栓孔。
(4) 二维钢框架节点设计及施工图
二维节点设计增加了节点修改、带支撑节点的设计和施工图功能,支撑可以是角钢、槽钢、圆钢管等截面形式。
(5) 结构平面图
钢结构平面施工图设计中,可以根据钢结构连接设计结果和结构的归并结果进行钢结构布置图的绘制以及钢材用量的统计。新增功能包括:
钢柱平面布置图;
钢梁平面布置图;
全楼构件表;
钢材订货表,包括柱、主梁、次梁、檩条、墙架构件(墙梁、隅撑等)、柱间支撑、屋面支撑的重量。
平面图中增加了支撑布置图
预应力设计软件PREC
一.PREC三维交互式图形输入
PREC三维交互式图形输入增加的功能有:
张拉设置:包括张拉修改,加张拉端,去张拉端,张拉显示。
信息修改:各连续的预应力大梁的拉应力限制系数,松弛级别,粘结类 型等都可以与其他梁不一样,在此处可以特别指定。
连梁拷贝:连梁拷贝功能可以将一根预应力大梁上所有的线型等信息拷贝到另一根预应力大梁上的对应位置上。
层间拷贝:某楼层上布置好的线型等信息可任意拷贝到其它楼层上。
等效荷载图形显示,并增加可返回修改线型布置的功能。
二.PREC三维等效荷载分析及预应力筋设计
a. 等效荷载的三维分析由SATWE完成,因等效荷载的三维分析需进行多次,SATWE已将其作成库文件,在PREC预应力筋设计计算中被多次反复调用,最终可以调整修改出比较合理的预应力筋用量。
b. 将三维等效荷载计算,预应力筋设计修改,截面应力计算及计算结果显示等各项功能用子菜单作了详细引导,便于反复修改及查看结果。
c. 预应力筋的初步估算采用了控制截面拉压应力同时满足设计条件的双向控制方式。
d. 预应力等效荷载计算及预应力筋设计输出的内力图增加的有:预应力主弯矩图,预应力等效荷载轴力图,预应力荷载节点位移图。
d. 非预应力筋(普通钢筋)的设计计算。
e. 各计算模块完成后,进行了全面的校核,(与PFA进行了逐项比较),校核的工程实例有:劳动力市场工程,首都机场工程,带交叉密肋梁的工程等几项实际工程。计算结果也与二维程序作了详细比较,确保程序的正确性。
e. 计算完成后,用梁柱分开画的方式画出预应力梁的施工图。在出施工图前,增加了预应力各项验算功能,包括极限承载力计算,换算截面下的开裂验算,挠度计算(包括预应力反拱),裂缝宽度计算等内容。
三. PREC的预应力楼板有限元分析
1. 丰富的板上预应力筋交互布置、复制及参数修改功能;
2. 预应力等效荷载计算;
3. 预应力等效荷载作用效应的有限元分析;
4. 预应力楼板有限元分析结果的图形输出。
多层及高层建筑结构弹塑性动力、静力分析软件EPDA
对于有抗震设防要求的建筑结构,尤其是高层、超高层建筑,进行弹塑性动力反应分析是十分必要的,因为在“中震”和“大震”作用下,这些结构一般都处于弹塑性工作状态,对这些结构进行较准确的分析,一定要考虑其材料的弹塑性性质。我国正在修订的抗震设计规范和高规都明确规定“对不规则的、具有明显薄弱部位的、较高的高层建筑结构,应进行罕遇地震的弹塑性变形分析 ”。由于影响建筑结构弹塑性动力反应的因素较多,建筑结构的弹塑性动力反应分析是一项相当复杂的工作。目前国内外虽然已有一些弹塑性动力反应分析程序,但远不如线弹性分析程序那样完善、实用。特别是其实用性与工程设计人员的要求相差甚远。
中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部是目前我国最大的建筑工程辅助设计软件开发单位,其开发的PKPM系列CAD软件已在工程中得到了广泛的应用,我国已有8000多家设计单位引进了这套软件。近几年PKPM CAD工程部组织力量在线弹性分析程序的基础上,对建筑结构弹塑性动力反应分析软件进行了探索研究,推出了一套简单实用的建筑结构弹塑性动力、静力分析软件EPDA。
目前的EPDA软件提供了两种弹塑性分析方法,一种是弹塑性动力时程分析法(Elastic and Plastic Time-history Dynamic Analysis),其力学模型有三种:层模型、平面模型和空间模型;另一种是弹塑性静力分析方法(Elastic and Plastic Static Analysis),就是通常所说的静力推倒分析方法(Push-Over Analysis)。
A. 层模型弹塑性动力时程分析法是一种利用力学等效方法的简化模型,它是把结构按层静力等效成质量弹簧串,然后再进行弹塑性动力反应分析。层模型把许多动力计算问题事先用静力方法处理了,所以,分析效率提高了,但计算精度有所损失。在层模型骨架曲线计算过程中,不但考虑了结构的平动刚度,还考虑了结构的扭转刚度和弯曲刚度影响。
B. 平面模型弹塑性动力时程分析法是将结构离散成一系列相互独立的“榀”,这种模型适用于刚度分布均匀、几何布置规则的结构。仅就独立的一榀而言,平面模型的弹塑性动力反应分析理论研究比较成熟,计算工作量有限,效率和精度都比较高,但由于建筑形式的多样化,结构不规则布置是经常的,将平面模型应用于不规则布置的复杂结构时有一定的局限性。
C. 空间模型弹塑性动力时程分析法最接近结构的实际情况,是较理想的分析模型,计算精度高,但这种模型计算工作量巨大,在以前的微机硬件资源条件下,大型结构设计中很少采用空间模型。随着计算机软硬件技术发展迅速,目前的微机内存空间和运行速度都已不成问题,这为解决空间模型巨大的计算工作量问题提供了硬件保证。
D. 弹塑性静力分析方法(Push-over Analysis)是在结构上施加某种分布的楼层水平力,逐级增加,随着荷载的增大,构件逐步屈服,最后达到结构的极限变形,从而得到结构在静力作用下的弹塑性性能。
EPDA软件作为PKPM系列CAD软件的一个新增模块,以商品软件方式出售。该软件可以按任意给定方向计算结构的弹塑性时程响应,适用于各种材料的多、高层、及超高层建筑结构,包括钢筋砼结构、钢结构,和钢与砼混合结构,同时,程序中还考虑了多塔、转换层等结构特性。
EPDA软件具有如下特点:
(1)前后处理功能强,自动读取PMCAD的几何信息、SATWE的设计分析结果,对钢筋砼构件,给出自动选筋结果,用户可以交互修改成实配钢筋;
(2)采用纤维束模型模拟梁、柱、支撑等一维构件,纤维束模型的适用性好,不受截面形式和构料限制;
(3)引入的弹塑性墙元效率高,精度好,可以更真实地分析剪力墙的弹塑性性能;
(4)提供了多种分析方法和力学模型,可根据工程实际需要,灵活选用。
设备软件
根据用户需求和长远发展,设备软件在原版基础上进行了完善和扩充,一部分扩充已加入到了现在的用户版本内,还有一部分正在进行中,将逐渐加入到软件中。
一. 已完成的完善和修改工作。
1. HPM
1. 1 新开发了高压蒸汽室内采暖系统。
1. 2 系统图增加按楼层和不同视角画系统图。在其他系统图查看功能中,也增加了按楼层和不同视角查看系统图。
1. 3 立管上新增阀门的管径正确地反映在材料统计中。材料表除保留原画图方法外,还增加了表项可随意命名,随意编辑修改的功能。
1. 4 对图形化数据检查进行了改进,减少了限制,修改了数据检查中的部分程序错误。
1. 5 所有程序增加了事件驱动,既屏幕菜单和下拉菜单之间的转换可通过直接点取对应菜单,以前必须按ESC键退出后,才能选择其他菜单。
1. 6 在模型输入中增加了即时显示对象(如管道、散热器等)的关键属性,双击即可整体修改对象的全部属性。
1. 7 在库扩充中,对标准图的扩充,图块插入程序类别号,图例,图库标题进行了修改,改用对话框,在程序中对程序号做了说明。
1. 8 系统图中,加强了编辑功能,增加了带属性的移动方式,移动后,仍可标注。增加了参数化画系统图的功能。
1. 9 在材料统计中,增加了“概算数据”菜单,用于生成概预算的分层接口数据。
1. 10 在负荷计算中,外墙增加了埋墙处理。
1. 11 在模型输入中,可以修改标准层个数,主要目的是解决由DWG图转图过程中,组装信息不全时,不必回到AUTOCAD环境,在模型中直接修改标准层个数。
1.12 模型中组装全楼改用了对话框。
1.13 文档资料管理的改进
完成了设备各软件WPM、HPM、EPM、CPM和WNET从模型、平面施工图、系统施工图、祥图到统计材料施工说明的文档资料管理的改进,即设计中所涉及到的所有图形文件和数据文件已工程名挂钩;同时提供了对话框方式保存、令存为、从其它工称和装载文件的功能。
1.14 在模型输入的数据检查中,增加了保存图形的功能。
1.15 增加了采暖负荷交互输入计算功能,用户可单独对一工程进行采暖负荷计算,不需要画图。
1.16 在采暖负荷计算中,可计算热计量用户计算时需要考虑的户间传热量。
1 .17 设备软件生成的.T施工图文件可以与AUTOCAD文件多次相互转换,而不影响比例。以前的转换改变显示的比例。
1. 18 平面模型输入中增加了平面、立面拉伸管道功能,延伸、截断、合并管道功能
2. WPM
2.1 增加了热水系统水力计算和热力计算,包括热水循环管道计算。
2.2 在平面输入和泵房设计中增加了在管道上增加附件或组合附件,附件可根据附件库中提供的样本,自动查出实际的尺寸,并反映到平面和系统图上。
2.3 在模型输入中,增加了施工图预显示。
2.4 在模型输入中,可以修改标准层个数,主要目的是解决由DWG图转图过程中,组装信息不全时,不必回到AUTOCAD环境,在模型中直接修改标准层个数。
2.5 在模型输入中,增加了以下计算功能:管道水力设计计算,管道水力校核计算,水箱调节容积计算,生活用水量、消防用水、饮用水量估算,化粪池设计计算,减压孔板设计计算,消火栓喷水压力计算,贮水池有效容积计算,气压罐设计计算,加热器设计计算,太阳能热水器设计计算。
2.6 所有程序增加了事件驱动,既屏幕菜单和下拉菜单之间的转换可通过直接点取对应菜单,以前版本中必须按ESC键退出后,才能选择其它菜单。
2. 7 在模型输入中增加了TIP条即时显示对象(如管道、卫生器具等)的关键属性, 在对象位置点击鼠标右键即可整体修改对象的全部属性。
2.8 在模型输入中增加了整体抬高或降低管道和附件标高,根据管道起点标高和坡度修改管道及附件标高功能。
2. 9 平面输入中增加了平面、立面拉伸管道功能,延伸、截断、合并管道功能。
2. 10 对设备底图上已经布置了卫生器具的情况,可从底图上拾取图块,定义为WPM可以识别的卫生器具, 对其流量当量等属性赋值。
2.11 模型输入中绘制管道改用无模式对话框。
2.12 模型输入中组装全楼改用了对话框。
2. 13 系统图中增加了按不同视角和不同X—Y轴夹角画系统图。在系统图查看功能中,也增加了按不同视角和不同X—Y轴夹角看系统图。
2.14 系统图中增加了立管加长功能,已避免两层管道之间的遮挡。
2.15 在施工图的引出详图中,增加了比例出图。
2.16 卫生器具的符号字,如便,小等,可自动带到系统图上,标注时,只需点取管道末端,可标注卫生器字符号。
2.17 在库扩充中改用对话框对标准图扩充,图块插入程序类别号,图例,图库标题进行修改操作,对图块的程序程序号做了说明。
2.18 对库扩充中的管材库扩充、水泵库扩充进行了改进,使用对话框交互操作。
2.19 材料统计增加了对话框交互定义绘制材料表、图纸目录、图例表功能,表格编辑修改功能。
2.20 在材料统计中,增加了“概算数据”菜单,用于生成概预算的分层接口数据。
2.21 文档资料管理的改进
完成了设备各软件从模型、平面施工图、系统施工图、详图到统计材料施工说明的文档资料管理的改进,即设计涉及到的所有图形文件和数据文件已工程名挂钩;同时提供了对话框方式保存、令存为、从其它工称和装载文件的功能。
3. EPM
3.1 模型输入,增加“查询配电盘间控制关系”功能,用于负荷计算前,检查配电盘之间的上下级关系。
3. 2 模型输入,增加“查询当前标准层号”功能,用于查询确认当前操作的标准层。
3.3 模型输入,增加“动力照明管线互换” 功能, 用于需要时可将照明管线改为动力,反之亦然。
3.4 模型输入,增加“管线合并” 功能,用于将两根折线管道,合并为一根直线。
3.5 模型输入下拉菜单,增加“管线负荷累计点”功能,用于将两根交叉管线分为四根(以前管线仅在块处切断)。
3.6 模型输入,增加了“竖向连盘”,用于配电盘间的竖向连接,在各层负荷计算完后,计算全楼总负荷和画全楼箱盘系统图。对于标准的住宅建筑,非常方便。
3.7 模型输入,修改了照度计算的操作方法,简化了操作,更加直观。
3.8 模型输入中,可直接修改标准层个数,主要目的是解决由DWG图转图过程中,组装信息不全时,不必回到AUTOCAD环境,在模型中直接修改标准层个数。
3.9 模型输入中改用对话框组装全楼。
3.10 施工图中,增加了比例出图。可输出变比例的放大图。
3.11 系统图中干线图,增加了模式布线,用于快速绘制箱盘系统图。
3.12 系统图中共用天线系统的绘制及计算赋值方式进行了改进,绘制时可任意修改图块大小和出线长度。
3.13系统图中电讯系统图,改进为电话系统的多种绘制方法,可根据建筑物类型,快速绘制多层住宅,高层住宅,其他建筑,综合布线等系统图。
3.14 EPM计算模块中增加了单独的照度计算功能和电线电缆计算功能。所有的计算均有配对文本文件生成,可查询修改。
3.15 库扩充中,对标准图的扩充,图块插入程序类别号,图例,图库标题进行了修改,改用对话框,并对程序号有直观说明。
3.16 库扩充中,实现了用户可随意定制一次线的方案。
3.17 材料统计,图纸目录有很大的改进,操作简便,直观。
3.18 材料统计中,增加了“概算数据”菜单,用于生成概预算的分层接口数据。
3.19 文档资料管理的改进
完成了从模型、平面施工图、系统图、等文档资料管理的改进,即设计涉及到的所有图形文件和数据文件与工程名挂钩;同时提供了对话框方式保存、另存、从其它工程装载文件的功能。
4. CPM
4.1 平面图中,可以以单线或双线的形式布置风管,并且布置完的风系统在经过拖动,删除等编辑操作后程序自动进行系统生成。
4.2 平面图中,增加了三通,四通部件的类型,和对部件附件(三通、四通)的调整,通过数据可修改各个控制属性参数,在对话框中,即时显示变化后的形状,形状变化更灵活。
4.3 平面图中,增加了修改风管阀门长度的操作。
4.4 平面图中,增加了选择法兰类型的操作。
4.5 平面图中,增加了平面拉伸管道,立面拉伸管道及管道合并的功能。
4.6 平面图中,在双线操作菜单中,增加了调整参数,可调整部件的法兰位置和曲率半径。
4.7 平面图中,增加了端点拖动。可动态拖动风管到任意位置,而与其相关的管道,也随之变化。
4.8 施工图中完善了风系统的剖面图画法,风管上的各种附件都可以表现在剖面图中,并且增加了水系统的剖面图。
4.9 施工图中可以对生成的剖面图进行风口和管道的标注。
4.10 在库扩充中,对标准图的扩充,图块插入程序类别号,图例,图库标题进行了修改,改用对话框,在程序中对程序号做了说明。
4.11 在材料统计中,增加了“概算数据”菜单,用于生成概预算的分层接口数据。
4.12 在材料统计中,绘制材料表,图例表和图纸目录灵活方便, 对绘制后的表格可以随时修改和保存。
4.13 在模型输入中,可以修改标准层个数,主要目的是解决由DWG图转图过程中,组装信息不全时,不必回到AUTOCAD环境,在模型中直接修改标准层个数。
4.14 文档资料管理的改进
完成了设备各软件WPM、HPM、EPM、CPM和WNET从模型、平面施工图、系统施工图、祥图到统计材料施工说明的文档资料管理的改进,即设计涉及到的所有图形文件和数据文件已工程名挂钩;同时提供了对话框方式保存、令存为、从其它工称和装载文件的功能。
5.条件底图
5.1 DWG图在AUTOCAD环境下直接转换成建筑条件图,组装全楼直接在AUTOCAD环境下进行。
5.2 根据DWG图,自动提取房间的建筑模型数据做了大量修改,扩大了应用范围。
二. 正在进行的工作
1. HPM单双混合计算正在调试中。
2. 室外热网计算部分已开发完成,绘图部分正在完善。
3. 热计量系统水力计算程序正在编制中。
概予算软件STAT
模型输入部分
一、 建筑模型输入
1.突出墙、柱、梁、门窗洞口作为主要构件内容布置,其菜单位置靠前放置。
2.不仅墙,梁也可以把轴线和梁截面布置同时输入。
3.加入PMCAD建模的最新改进,如偏心对齐菜单,三维透视窗口,构件查改功能。
4.用TIP显示已布置构件,用鼠标右健随时修改构件布置。
5.楼面荷载可以省略输入,程序自动取隐含值。
6.结构标准层和荷载标准层可错层布置。
7.略去与概予算无关菜单,如楼板、斜板等。
二、 增加基础模型输入菜单
1.用图形对话框定义构件
2.用TIP条显示已布置构件,鼠标右健修改构件。
三、 加入读DWG平面图转换建筑模型菜单
1.该功能逐步实用化
2.可转换轴线、墙、洞口布置,还可转换柱和梁布置
四、 将模型输入部分的四个菜单集中放在一页上管理
土建工程量统计部分
一、 工程量统计围绕建筑模型进行。自动统计平整场地、砌体、楼地面、内外装修、土方和基础、混凝土、脚手架、模板等的工程量。
二、 程序给出每个地区不同的计算规则和算法扣减规则,程序自动按各省不同的规则统计。
三、 智能导算基本算量:
建筑面积、轴线长度、房间面积、外墙 、内墙、主梁次梁等。
四、 对各建筑部件均自动套取定额,同时提供方便实用的人工定义手段。
五、 用TIP条显示平面上各构件工程量和它的定额号
六、 装修及楼地面
1. 可增加或删除划分房间的网格,从而控制房间的划分。
2. 对已输入的成批输入作法可以修改,其布置自动改变。
3. 成批作法改用对话框定义,各项输入在一页对话框完成,简化了操作。
4. 建立了标准工程作法,并建立作法库与河北、北京地区定额项目的联系,从而直接输入标准作法就可代替原有的成批定义方式,大大简化了操作
5. 增加显示各构件、各房间的定额项目图。
七、 改进了钢筋统计下料程序
1. 可统计钢筋的构件有:框架梁连续梁、柱、楼板、剪力墙、楼梯、圈梁和构造柱、砖混构件(挑檐、雨篷、阳台和砖混挑梁)、柱下独基、地基梁、地基筏板等。
2. 既可以读取PKPMCAD的钢筋设计数据,又增加大量手段人工录入和修改钢筋。
3. 梁、柱钢筋的设计数据记录在Beam.stl和Colomn.Stl中,楼板钢筋记录在Slabbar.stl中,剪力墙钢筋记录在$JLQDAT.JLQ中,地基梁钢筋记录在 EFBeam.stl中。统计钢筋程序从这些文件中读到这些钢筋的记录后可由用户显示修改、拷贝并自动统计出钢筋用量表和下料表。
4. 统计钢筋的基础之一是结构布置模型,程序可从布置模型中找出构件的截面、材料、跨度、偏心、支座、相邻杆件等各种信息。用户只要输入钢筋根数、间距、直径等主要参数,程序可自动算出钢筋长度、弯钩、搭接、锚固及断点等,从而形成钢筋的详细用量表和下料表。
5. 程序提供对话框由用户输入参数控制钢筋的详细构造,如保护层厚度、搭接方式、弯钩尺寸、构造钢筋的控制,钢筋过长时的附加搭接长度控制等等。
6. 程序用图形交互对话框引导用户录入修改构件钢筋,提供单根拷贝,连梁拷贝,层间复制等手段,成批录入钢筋。从面快速完成整栋建筑的钢筋库录入。
7. 钢筋统计结果可用图形和表格两种方式输入,图形中还包括构件钢筋节点详图,使每种钢筋在图面上的位置清晰表达。可按构件,层和全楼等多种方式统计钢筋。程序统计出的各种构件钢筋材料表可由用户随时调出修改。
8. 所有钢筋算量均与概预算报表自动接口。
概预算报表
1、 利用面向对象技术,针对不同地区定额的特点重新改写STAT4,数据库改用ACCESS,使得概预算报表部分提高到新的水平。
2、 用户界面全Windows化,多窗口,简单易学。
3、 与工程量统计及钢筋统计分开,即可单独使用,又可接力运行。
4、 土建、设备(水、暖、电)合并成一个,根据所选定额完成不同的套价报表。
5、 提供了多种生成定额子目的方法,具有工程合并及拆分功能
a) 自动读PKPM工程量统计结果
b) 从模板及类似工程
c) 工程做法
6、 增加数据宏定义及数据关联功能,定额子目套公式功能
7、 改写钢筋调差、砼配合比换算、定额换算功能
8、 内置不同省的取费表以及取费表自定义功能
9、 增强了报表输出功能,用户可以设置表头及表形式,所见既所得。
10、 增加了项目管理功能,可对单位工程的土建、设备以及小区多项单位工程进行管理。
11、 同一工程可套取不同地区定额
12、 可直接读取不同地区的材料市场价进行分析
建筑施工软件
一、 施工管理
1. 标书制作系统
提供标书全套文档编辑、管理、打印功能。
根据投标所需内容,可从模板素材库中,选取相关内容,任意组合,自动生成规范的标书及标书附件或施工组织设计。
提供了开放的标书、施组方案以及标书封面库
可导入其他模块生成的各种资源图表和施工网络计划图以及施工平面图。
2. 施工项目管理系统
按照项目管理的主要内容,真正实现了四控制(进度、质量、安全、成本),三管理(合同、现场、信息),一提供(为组织协调提供数据依据)的项目管理软件。
提供了多种自动生成施工工序的方法。
1) 利用施工工艺模板库的工艺过程自动套取工程预算定额以及资源库。
2) 读取工程概预算数据,自动生成带有工程量和资源分配的施工工序。
3) 可在工作信息表和单、双代号图中录入施工工序相关信息和逻辑关系,自动生成各种复杂网络模型。
根据工程量、工作面和资源计划安排及实施情况自动计算各工序的工期、资源消耗、成本状况,换算日历时间,找出关键路径。
可同时生成横道图、单代号、双代号网络图和施工日志。
具有多级子网功能,可处理各种复杂工程,有利于工程项目的微观和宏观控制。
具有自动布图,能处理各种搭接网络关系、中断和强制时限。
自动生成各类资源需求曲线等图表具有所见既所得的打印输出功能。
系统提供了多种优化、流水作业方案及里程碑功能实现进度控制。
1) 工期优化。
2) 资源有限工期最短优化。
3) 工期成本优化。
4) 工期固定资源均衡优化。
5) 常规分层、分段流水作业(等节奏、异节奏、无节奏)方案。
6) 充分利用技术、组织、施工层间歇连续施工流水方案。
7) 增加工作班制,缩短工期优化流水方案。
通过前锋线功能动态跟踪与调整实际进度,及时发现偏差并采取纠偏措施。
利用国际上通行的赢得值原理进行成本的跟踪与动态调整。
对于大型、复杂、进度、计划等都难以控制的工程项目,可采用国际上流行的“工作包”管理控制模式。
可对任意复杂的工程项目进行结构分解,在工程项目分解的同时,并对工程项目的责任、成本、计划、质量目标等进行了分解,并形成结构树,使得管理控制清晰、责任目标明确。
利用严格的材料检验、检测制度、工艺规范库、技术交底、预检、隐蔽工程验收、质量预控专家知识库进行质量保证;统计分析“质量验评”结果进行质量控制。
利用安全技术标准和安全知识库进行安全设计和控制;
可编制月度、旬作业计划、技术交底,收集各种现场资料等进行现场管理;
灵活实用的编写施工组织设计的工具,可随意插入图表及声音等,不仅编写方便,而且还可直接用于投标演讲、汇报演示;
利用合同范本库签订合同和合同管理;
3. 施工平面图设计系统
具有临时办公、生活、仓储、加工等场地面积以及临时施工的水、电计算功能。
提供灵活、方便的建筑物和临时设施的布置方式,可完成建筑物、道路、围墙、起重机、加工厂、作业栅、仓库、临时房屋以及常用设备的布置。
提供了具有自主版权的通用图形平台,用户可在此平台上完成图元绘制、编辑、尺寸标注、文字、图块、图库、图案填充以及打印等各种功能。
4. 施工技术资料管理
提供了快捷、方便的填表输入方式,可输入施工所需的各种表格(材料试验记录、施工记录及预检、隐检等)。
具有完善的施工技术资料数据库的管理功能,可方便的查询、修改、统计汇总。
实现了从原始数据录入到信息检索、汇总、维护等电脑一体化管理。
5. 质量验评
提供了快捷、方便的各项质量评定表的输入功能;
自动完成分项、分部以及单位工程的质量评定;
完善的质量评定表的库管理功能,可方便的进行检索、汇总、修改等操作;
具有所见即所得的打印功能;
二、 施工技术
1. 深基坑支护
用三维计算方法解决地下连续墙、灌注柱、内支撑、锚杆支撑、拱圈等多种基坑支护方法的设计。
可根据施工工况过程计算基坑支护结构的位移、弯矩、剪力变化,并求算构件的配筋。
交互方式完成结构方案及荷载的输入,方便简捷,便于修改。
计算结果显示内容丰富,并同时给出规范提供的简化方法计算结果。
施工图包含平面布置图、构件详图及配筋图。
2. 混凝土及砂浆配合比
可完成普通砼初步配合比、轻骨料砼初步配合比、砌筑砂浆初步配合比、砼强度换算的计算及打印。
3. 冬季施工
可完成砼拌合至养护各阶段的热工计算:
砼拌合时的温度计算、砼出搅拌机温度计算、砼运输造成的热量损失后的温度计算。
模板和钢筋的吸热计算、砼开始养护时的温度计算、砼在升温期间吸收的热量计算。
保温层在升温期间吸收的热量计算、保温层在升温和恒温期间传出的热量计算。
空气保温层在开温期间吸收的热量计算。
蓄热法热工计算、内部通汽法热工计算、暖棚法热工计算。
毛管模板法热工计算、电热器法热工计算、电极加热法热工计算、红外线法热工计算。
4. 脚手架设计系统
直接读取PKPM系列设计软件的结构平面图,或采用系统内置的快速建模系统完成结构平面图的输入。
利用系统提供的多种脚手架布置手段完成脚手架的布置。
程序自动导荷,依据《钢管扣件脚手架应用技术规程》完成单、双排脚手架的纵、横水平杆承载力计算、立柱的受压和稳定性计算、扣件抗滑移计算、地基承载力计算,
程序自动生成平面图、立面图以及节点构造图。
系统具有《规程》和计算书浏览查询功能,还提供了通用图形平台的各种功能。
5. 模板设计系统
直接读取PKPM系列设计软件的结构平面图,或采用系统内置的快速建模系统完成结构平面图的输入。
根据所选配模方案系统自动生成优化的配板图。用户可以进行编辑修改.
程序可完成大模板以及构件的强度、刚度、稳定验算、并自动生成图文并茂的计算书,
利用参数化设计方法生成大模板零部件及附件的加工图。
程序自动统计大模板、角模、支腿、穿墙拉杆等规格、型号及数量。
具有模板及另部件图库扩充功能。
根据文档向导自动生成模板工程文档(投标方案、施组、计算书、加工说明)
开展《PKPM工程设计能力认证》的通知
PKPM系列CAD系统在全国工程设计领域应用越来越广泛,工程设计人员对PKPM的应用能力直接关系到工程设计的质量。目前的设计工作实践迫切要求对广大一线设计人员PKPM的使用进行系统的培训,对PKPM的应用能力进行量化的测试。为此,我们将在全国范围内逐步开展《PKPM工程设计能力认证》的工作。
通过《能力认证》工作,可使设计人员进一步正确理解和掌握软件的使用,正确地用软件处理工程中复杂多变的问题,正确地体现规范与强制性条文的应用,《能力认证》是用人单位和设计管理部门评价设计人员专业素质的重要依据之一。
我们将通过以下步骤完成《能力认证》工作:
1.公布《能力认证》考试大纲(已完成)。
2.组织《能力认证》培训班,每个专项(详见5)约需1.5—2天。培训内容围绕考试大纲进行,学员应事先掌握基本操作。
3.《能力认证》考试(每个专项半天)。
4.对考试合格者颁发《PKPM工程能力认证》(专项)合格证书。
5.《能力认证》的培训、考试与合格证书,分为不同的专项,今年的专项设定为以下4项:
①基本结构设计: 范围为S-1模块内容
②基础结构设计: 范围为S-5模块内容
③高层和特种结构设计:范围为S-2、S-3模块内容
④建筑设计: 范围为APM模块
今后将逐步增加专项认证。
设计人员可参加一项或多项专项的能力认证。
6.因设计规范不断变更和CAD技术的不断更新,《能力认证》证书的有效期为二年。
7.目前的认证工作由PKPMCAD工程部上海分部组织并在上海进行。需要进行《能力认证》的设计人员请先填写申请表,收到表后我部将按报名人数安排学习培训及考试的时间,再发认证培训考试通知给申请者本人。申请人也可直接参加《能力认证》考试,是否参加考试前的培训班自愿。
8.收费标准如下:
每单项(均含认证考大纲和资料)收费:①培训班300元/项,②考试150元/项,③参加培训班和考试400元/项。
咨询热线:021-53964807、53964550、53964552、53964553
传 真:021-53964806(24小时)
“《PKPM工程设计能力认证》申请表” 请寄往:
地址:上海打浦路88号海丽大厦12楼D座 邮编:200023
注:请在信封上注明“PKPM能力认证”
中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部
《PKPM工程设计能力认证》申请表
单位 申请人 联系电话
地址 邮 编
以下请在参加的项目栏内打√
专项 培训班 考试
①基本结构设计
②基础结构设计
③高层和特种结构设计
④建筑设计
□本表可复印
欢迎订阅2001年度《PKPM新天地》
《PKPM新天地》是由中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部上海分部主办,本刊面向PKPM系列软件用户、CAD爱好者及工程设计人员发行,使用户能更快的了解PKPM系列软件的新增功能及有关信息,及时了解业内最新动态,是设计人员的良师益友、业内同行的交流园地。
2001年特别推出《能力认证》栏目,独家刊登有关《PKPM工程设计能力认证》内容,包括考试大纲、考前辅导、考试消息、试题分析等等。
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