[转贴]：PKPM程序学习的一些体会

fry

主要的内容：1、PKPM的发展方向

2、空间计算程序部分

一、PKPM的发展方向

PKPM程序的发展方向主要有两个方面：

●一个方面就是计算，它的方向就是集成化、通用化。集成化大家都能感觉到，PKPM程序都是以PM程序所建数据为条件，以空间计算为核心，基础、后期的CAD出图都能采用前面的数据。所有这些都构成了程序集成化的雏形。程序的通用化主要表现在计算上，PKPM程序的计算程序由以前的平面计算（PK）---->三维空间杆件（TAT）---->空间有限元（SATWE）---->整体通用有限元程序（PMSAP）。能计算的结构类型有砖混、底框、钢筋混凝土结构、钢结构等。现在又在开发特种结构的计算程序：如高压塔架、巨型油罐等。在PM程序中就可以建立起这些结构的空间模型。当然现在的PKPM系列程序还不能计算。

●PKPM程序发展的第二个方向就是开放计算参数的开关。有很多参数以前都是放在程序的“黑匣子”里的，设计人员不能干预。程序放开这些参数有两个原因，首先就是要让设计人员真正的掌握工程的设计过程，能够尽可能的控制设计过程。其次就是要把一些关键的责任交由设计人员来负，程序只能起到设计工具的作用，不能代替设计。所以就需要我们的结构设计人员充分的理解程序的适用范围、条件和校对结果的合理性、可靠性。如《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.16条要求“对结构分析软件的计算结果，应进行分析结果判断，确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据”。

二、空间计算程序部分

1、PKPM几个空间程序的不同（这是我们这次学习班一个学员提的问题）

现在，PKPM程序拥有的空间计算程序有三个，即TAT、SATWE、PMSAP

1）、TAT--它是一个空间杆件程序，对柱、墙、梁都是采用杆件模型来模拟的，特殊的就是剪力墙是采用薄壁柱原理来计算的，在它的单元刚度矩阵中多了一个翘曲的自由度θ'，相应的力矩多了双力矩。因此，在用TAT程序计算框剪结构、剪力墙结构等含钢筋混凝土剪力墙的结构都要对剪力墙的洞口、节点做合理的简化，有点让实际工程来适应我们的计算程序的味道。作这种简化都是因为分析手段的局限所制（资料书的P129）。当然，在作结构方案时，对结构作这样的调整对建筑结构方案的简洁、合理有很大的好处。它的楼盖是作为平面内无限刚、平面外刚度不考虑的假设。在新版的TAT程序中，允许增设弹性节点，这种弹性节点允许在楼层平面内有相对位移，且能承担相应的水平力。增加了这种弹性节点来加大TAT程序的适用范围，使得TAT程序可以计算空旷、错层结构。

2）、SATWE--空间组合结构有限元程序，与TAT的区别在于墙和楼板的模型不同。SATWE对剪力墙采用的是在壳元的基础上凝聚而成的墙元模型。采用墙元模型，在我们的工程建摸中，就不需要象TAT程序那样做那么多的简化，只需要按实际情况输入即可。对于楼盖，SATWE程序采用多种模式来模拟。有刚性楼板和弹性楼板两种。SATWE程序主要是在这两个方面与TAT程序不同。

3）、PMSAP---是一个结构分析通用程序。当然，它是偏向于建筑的，但它是一个发展方向。现在的比较著名的通用计算程序有：SAP84、SAP91、SAP2000、ANSYS、ETABS等程序，这些程序各有特长。

2、程序的参数及选择开关

1）、PMCAD中的参数

（1）总信息：

●结构体系、结构主材：主要是不同的结构体系有不同的调整参数。

●地下室层数：必须准确填写，主要有几个原因，风荷载、地震作用效应的计算必须要用到这个参数，有了这个参数，地下室以下的风荷载、水平地震效应就没有往下传，但竖向作用效应还是往下传递。地下室侧墙的计算也要用到。底部加强区也要用到这个参数。

●与基础相连接的下部楼层数：要说明的是除了PM荷载和最下层的荷载能传递到基础外，其他嵌固层的基脚内力现在的程序都不能传递到基础。

（2）、材料信息：其他与老的程序一样填法，就是钢筋采用了新规范的新符号。

（3）地震信息

●设计地震分组：就是老的抗震规范的近震、远震。按抗震规范的附录A选择即可。内江的三县两区都是第一组，6度区，设计基本地震加速度为0.05g。

●场地类别：程序是“场地土类型”，按《地基基础规范》的3.0.3条的4款，应该是“场地类别”。《建筑抗震设计规范》的3.3.2、3.3.3条也是提的“建筑场地”，而不是“场地土”。一般的地质勘察报告要提出此参数的。

●计算震型个数：这个参数需要根据工程的实际情况来选择。对于一般工程，不少于9个。但如果是2层的结构，最多也就是6个，因为每层只有三个自由度，两层就是6个。对复杂、多塔、平面不规则的就要多选，一般要求“有效质量系数”大于90%就可以了，证明我们的震型数取够了。

这个“有效质量系数”最先是美国的WILSON教授提出来的，并且将它用于著名的ETABS程序。

《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.13-2条要求B级高度的建筑和复杂的高层建筑“抗震计算时，宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应少于塔数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不少于总质量的90%”

● 周期折减系数：这个参数是根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.16条（强条）要求，按3.3.17条进行折减的。

框架：0.6~0.7

框剪：0.7~0.8

剪力墙：0.9~1.0

（4）风荷载：

修正后基本风压：根据《建筑结构荷载规范》的7.1.2条，对与高层、高耸以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.2.2条，对与特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。按规范的解释，房屋高度大于60m的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。

2）、TAT的参数及开关

（1）、用TAT程序计算建模应注意的几点：

●剪力墙必须要有洞口，不能形成封闭“口”字形。这样在构件截面上的剪力流才有进口和出口，否则，程序无法对构件进行计算。这是TAT程序对薄壁柱数学模型模拟的要求。

●剪力墙内的洞口要求要上下对齐，且要有规律性。如果不这样，那么内力的传递将通过节点间刚域来传递，这与实际有时很大差别，引起很大的计算误差。且洞口布置不规律，计算结果具有很大的突变性。

（2）、参数：在PM参数中说过的就不在说了。

●柱的计算长度：程序中增加了一个选项“柱长度系数按混凝土土规范的7.3.11-3计算。以前老程序是按表7.3.11-1和表7.3.11-2采用的。7.3.11-3条是新规范新增的。“当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框架柱的计算长度 lo 可按公式7.3.11-1和公式7.3.11-2计算结果的较小者取值。

这是因为近年来对框架结构二阶效应的研究表明，竖向荷载在有侧移的框架中引起的P-△效应只增大有水平荷载在柱端截面中引起的弯矩 Mh，而原则上不增大由竖向荷载引起的弯矩 Mv。因此，框架柱柱端考虑二阶效应后的总弯矩应是：

M=Mh+ηs*Mv（1-1）

式中ηs为反映二阶效应增大Mh幅度的弯矩增大系数。但在传统的η——lo法中，是用η同时增大Mv和Mh的，即：

M=η（Mh+Mv）（1-2）

因此，如果要使所求的总弯矩相等，那么必然有：

ηs>η

与ηs相应的lo也就必然比与η相应的lo取得大一点。

对于一般工程中的多层框架结构，（在 Mv/Mh为常见比例，即>1/3，框架节点的柱梁线刚度的比例也为常见值时）按规范表7.3.11-2的lo计算出的η再按1-2公式计算出的弯矩和按规范7.2.11-3条计算出的lo在按公式1-1算出的弯矩，两者差异不大。所以在一般多层框架，没有特殊的水平荷载和特殊的框架节点情况下，采用7.2.11-2和7.2.11-3计算的lo对计算结果没有大的影响。

但是，对于Mv/Mh<1/3或梁注线刚度相差较大的情况下，采用7.2.11-2条计算的lo对计算结果就很大的影响了，而且是偏于不安全的，所以在这种情况下就要求采用7.2.11-3计算。建议都采用7.2.11-3计算。

本来规范采用η——lo法就是不尽和理的，因此规范就在7.3.12条要求采用刚度折减法，这种方法也是国外通行的考虑二阶效应的计算方法，且也是准确的较为合理的计算方法，但遗憾的是这种方法在PKPM程序中还没有得到实现。

●竖向力计算信息：程序有四个选择

-----不计算竖向力：它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和对比等。

-----一次性加载计算：主要用于多层结构，而且多层结构最好采用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小，所以不要采用模拟施工方法计算。

-----模拟施工方法1加载：就是按一般的模拟施工方法加载，对高层结构，一般都采用这种方法计算。但是对于“框剪结构”，采用这种方法计算在导给基础的内力中剪力墙下的内力特别大，使得其下面的基础难于设计。于是就有了下一种竖向荷载加载法。

------模拟施工方法2加载：这是在“模拟施工方法1”的基础上将竖向构件（柱、墙）的刚度增大10倍的情况下再进行结构的内力计算，也就是再按模拟施工方法1加载的情况下进行计算。采用这种方法计算出的传给基础的力比较均匀合理，可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。由于竖向构件的刚度放大，使得水平梁的两端的竖向位移差减少，从而其剪力减少，这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的内力重分配，所以这种方法更接近手工计算。

但是我认为这种方法人为的扩大了竖向构件与水平构件的线刚度比，所以它的计算方式值得探讨。

所以，专家建议：在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”；在基础计算是，用“模拟施工方法2”的计算结果。这样得出的基础结果比较合理。

●是否考虑P-△效应：选择否，就按规范的7.3.11条计算柱的计算长度系数，如果选择“是”，则柱的计算长度系数为1，再按程序的计算方法来计算P-△效应。

●是否考虑梁柱重叠的影响：

---不考虑：对于普通的多层框架，一般都采用这种选择。

---考虑梁端弯矩折减：

M边=M中-Min（0.38*M中，B*V中/3）

---考虑梁两端刚域的影响：

扣除梁两端刚域后的梁计算长度为：

Lo=L-（Dbi+Dbj）

但计算荷载还是按节点间梁长来计算的。

●水平力与整体坐标的夹角：

---主要用于有斜向抗水平力结构榀时填写，在0~90之间。改写后，风荷载要变化，主要是受风面积变化、风荷载作用的坐标变化；抗侧力结构榀的刚度变化引起地震力的变化，所以要重新进行数检。

●回填土对地下室的相对刚度：

---根据程序编制专家的解释，填3大概为70%~80%的嵌固，填5就是完全嵌固，填在楼层数前加“-”，表示在所填楼层完全嵌固。到底怎样的土填3或填5，完全取决于工程师的经验。

●是否考虑扭转藕连：《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.2-2条，“质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响；”《建筑抗震设计规范》的5.1.1-3条，也与高规有相同的规定。

●地震设防烈度、设计地震分组、结构的抗震等级：按结构的实际填入即可。

●竖向地震作用系数：程序取的是规范的计算值。

wen542

很不错！谢谢

pandong

老掉牙的东西

漫步云端336

楼主辛苦了

yanhua8209

好东西啊
楼主辛苦了

陈文革

我想要

koflover

很不错了
好东西啊

浙江叫花子

看不懂

lxy1001

我也一样看不懂啊

ppcer

基本上都大同小异，怎么就每人整理一个真正实用的来

zhuxh1978

很不错啊，谢谢了！

minhven

和自己想的差不多

noway0618

总结的好 有借鉴意义

czr112

不错不错！

chenandy

下设置参数各位高手有何异议，欢迎提出意见
1 设计前提条件
1.1 建筑物安全等级（地基规范）：地基基础设计等级为丙级。
1.2 建筑物重要性类别（抗震规范）：丙类。
1.3 建筑结构安全等级：二级。
1.4 抗震设防烈度：6度；设计基本地震加速度值0.05g。
1.5 设计地震条件：地震分组为第二组。
1.6 建筑场地类别为Ⅱ类。
1.7 抗震等级：框架四级。
2 结构荷载条件
2.1 风荷载
A、基本风压取0.8 KN/㎡
B、体型系数：1.4
C、地面粗糙度：B类
2.3 楼面活荷载不折减
2.4 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 27.00
2.5 周期折减系数:
TC = 0.7
2.6 考虑活荷不利布置；
梁跨中弯矩增大系数： BM = 1.00
2.7 中梁刚度增大系数： BK = 2.0
2.8 梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85
2.9 计算重力荷载代表值活荷质量折减系数(两处):

4.6 地梁配筋时，钢筋放大系数上下均取1.05;归并系数1.1; 基础归并系数0.3
5.1 柱
5.1.2柱筋放大系数1.1,归并系数0.3;
5.1.3 柱纵筋最小配筋率0.9%:
400X400：8φ16
450X450：8φ18或12φ16
500X500：12φ16
600X600：12φ20或16φ18
700X700: 16φ20或20φ18
5.1.4 柱纵筋间距不大于200
5.1.5 纵筋尽量用φ20，最大不超过φ25
5.1.6 箍筋尽量用φ8，当φ8@100不够时可用至φ10；
原则上，箍筋不采用φ12，否则需说明加大保护层厚度。
5.1.7 箍筋加密区用@100;非加密区用@200；角柱箍筋非加密区用@150；
5.1.8 底层箍筋全长加密
5.1.9柱按双偏压计算
5.1.10注意短柱要全长加密

5.2 梁
5.2.1 用平法表示梁配筋，当梁布置密集时，可分为纵向梁，横向梁两张图。梁上下筋放大系数1.05,归并系数0.1。主次梁交接处，吊筋需表示。梁上起柱处，要表示。
5.2.2 梁宽250、其他次梁可小于250，跨度大于8000可用300；梁高1/8-1/12;断面尺寸控制办法：计算时用TAT，看计算结果配筋图内的配筋率图；要求全截面配筋率1.5-1.7之间。
5.2.4贯通全跨的上、下纵向筋各不小于2φ14
5.2.5纵筋尽量用φ20及φ18，最大不超过φ25；一排根数不超过4，当配筋面积大时可做至二排或三排（第三排钢筋不超过2根）
5.2.6 梁跨度小于3000，纵向钢筋通长设置；梁跨度3000-4000，第一排纵向钢筋通长设置，如相邻跨跨度不小于6000，则所有纵向钢筋通长设置。
5.2.7 梁箍筋框架梁不小于φ8@200；次梁不小于φ6@200。梁端箍筋加密区长度为1.5倍梁高且不小于500，加密筋直径8，间距：hb/4、8d、150三者取小值。
5.2.8 如计算需配受扭筋则扭筋间距≤200：
梁高400-450不少于2根（双边）；
梁高500-650不少于4根（双边）；
梁高700-850不少于6根（双边）；
梁高900-1050不少于8根（双边）；
5.2.9 扭筋面积分配办法：
梁高≤400：扭筋面积上中下分别为1/3,1/3,1/3
梁高>400：扭筋面积上中下分别为1/4,1/2,1/4
5.2.10裂缝宽度要求：楼面≤0.3；屋面≤0.2

5.3 板
5.3.4 板配筋图用PKPM生成，板上下筋放大系数1.05。板钢筋不编号，整跨板配筋可编号。边支座设铰接；板面有高差设固端。板图内需表示构造柱。
5.3.5裂缝宽度要求：楼面≤0.3；屋面≤0.2
5.3.6 板钢筋受拉钢筋最小配筋率0.27%，分布筋配筋率不小于0.15%：
6 施工图内容及统一要求
6.1板面开洞及周边加筋；
6.2板面标高不同时要有表示或注明标高。
6.5钢筋的锚固、搭接长度在结构总说明中统一说明，不在各张施工图中说明。
                                                                        
                             Pkpm听课笔记
一、  风荷载
程序中给出的基本周期是采用近似方法计算得到的，建议计算出结构的基本周期后，再代回重新计算。
二、  地震作用及结构振动特性
1）  对于耦联选项，建议总是采用；
2）  质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。
例： *** 一31层框支结构，考虑双向水平地震力作用时，其计算剪重比增量平均为12.35%；
*** 规则框架考虑双向水平地震作用时，角柱配筋增大10%左右，其他柱变化不大；
*** 对于不规则框架，角、中、边柱配筋考虑双向地震后均有明显的增大；
*** 通过双向地震力、柱按单偏压计算和双向地震力、双偏压计算比较可知，后者计算柱的配筋较前者有明显的增大。建议：若同时勾选双向地震力、柱双向配筋时，要十分谨慎。
  3）计算单向地震力，应考虑偶然偏心的影响。5%的偶然偏心，是从施工角度考虑的。
     ****计算考虑偶然偏心，使构件的内力增大5%~10%；
****计算考虑偶然偏心，使构件的位移有显著的增大，平均为18.47%。
注：对于不规则的结构，应采用双向地震作用，并注意不要与“偶然偏心”同时作用。“偶然偏心”和“双向地震力”应是两者取其一，不要都选。
建议的选用方法：
     ****当为多层（≤8层，≤30m），考虑扭转耦联与非扭转耦联均可；
     ****当为一般高层，可选用耦联+偶然偏心；
     ****当为不规则高层、满足抗规2条以上不规则性时，或位移比接近限值，
         考虑双向地震作用。
4）有效质量系数
例：一八层框架，有大量的越层结构和弹性结点，需许多的振型才能使有效质量系数满足要求。
计算振型数  剪重比  有效质量系数
30  1．6  50%
60  3．2  90%
   
     原因：振型整体性差，局部振动明显。
注：要密切关注有效质量系数是否达到了要求。若不够，则地震作用计算也就失去了意义。
三、结构的周期与位移
周期比：控制结构在大震下，扭转振型不应靠前，以减小震害。
最大层间位移：按规范要求取楼层竖向构件最大杆件位移称为楼层控制层间位移；
位移比：取楼层最大杆件位移与平均杆件位移比值。位移比是控制结构的扭转效应的参数。
注：最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果（即构件设计可以采用弹性楼板计算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得），故可先采用刚性楼板算出位移用于送审，而后采用弹性楼板进行构件分析。
   一旦出现周期比不能满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善。这种改善一般是整体性的，局部小调整往往收效甚微。一句话，周期比控制的不是在要结构足够结实，而是在承载力布局合理性，限制结构抗扭刚度不能太弱。
四、  刚度比控制
（1）剪切刚度；
（2）弯剪刚度；
（3）抗规3.4.2中定义的刚度。
选用方法如下：
（1）对于多层（砌体、砖混底框），宜采用刚度1；
（2）对于带斜撑的钢结构，宜采用刚度2；
（3）多数结构宜采用刚度3。（所有的结构均可用刚度3）
五、地下室设计分析
   （1）地下室一般与上部共同作用分析；
（2）地下室刚度大于上部层刚度的2倍，可不采用共同分析；
（3）地下室与上部共同分析时，程序中相对刚度一般为3，模拟约束作用。当相对刚度为0，地下室考虑水平地震作用，不考虑风作用。当相对刚度为负值，地下室完全嵌固。
六、梁、柱、斜撑和墙的抗震等级逐个指定
   实际工程中常会遇到同一结构不同部位需采用不同的抗震等级的情况，在satwe的〈特殊构件补充定义〉中可以通过交互式逐个指定。
   注：对于〈特殊构件补充定义〉中的一些构件，如角柱、框支梁等，程序可自动搜索。但总存在一些特殊的情况使得搜索不够完全或准确，强烈建议通过菜单〈特殊构件补充定义〉手动搜索。
七、框架结构分析
   （1）注意柱计算长度系数的选取；
   （2）柱一般按单偏压配筋、双偏压验算为好，因双偏压存在多解，配筋量与形式不唯一；
   （3）梁-柱保护层厚度按规范取，程序自动加12.5；
   （4）对于大截面的柱，可考虑梁、柱重叠部分为刚域；
   （5）一般可考虑梁刚度放大、扭矩折减，以考虑楼板的影响；
   （6）负弯矩向下调幅后，跨中弯矩自动增大。“梁跨中弯矩增大系数”是不
    考虑活载不利布置时乘的系数，不要与此混淆；
   （7）梁弹性挠度以主梁为主，次梁的挠度计算仅供参考；
   （8）恒载一般用“模拟施工一”，也可用“一次性加载”。若有竖吊构件（如
        吊柱），必须用一次性加载。
八、框剪结构
   （1）0.2Q一定要考虑；
   （2）可选择“模拟施工二”传基础力。值得注意的是，“模二”不能用于上
        部结构的计算。
九、地震作用调整
   竖向不规则的建筑结构，其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数。 程序根据层刚度比的计算，自动确定薄弱层并将其效应放大。