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1、建筑结构CAD PKPM软件的应用 冯 志 镔 联系方式: (T) 13434103264 663264 (E-mail) (Office ) B1-107,教学计划课时安排、教学要求,课时安排： PKPM：讲课，6 学时， 上机，6学时/人 第八周进行建筑结构CAD上机考试 教学要求： PKPM：完成一栋建筑物的结构输入与计算，并提交计算结果。,需要具备相关知识,建筑结构荷载 混凝土结构设计 建筑结构抗震设计,第一部分 PKPM系列软件简介,PKPM简介,PKPM CAD 系列软件使由中国建筑科学研究院开发的，是目前国内建筑工程界应用最广，用户最多的一套计算机辅助设计系统。它集成了结构设计
2、，钢结构设计，特种结构设计，建筑设计，节能设计，设备设计，概预算统计等一体的大型建筑工程综合CAD系统。 PKPM结构程序模块经行结构设计时需要分3步，依次执行其中的前处理模块，分析计算模块，后处理模块。,主要内容,通过对一个工程实例的结构设计，主要介绍： 结构平面计算机辅助设计PMCAD 结构空间有限元分析设计SATWE 结构基础工程计算机辅助设计JCCAD,2010版PKPM结构建模计算,保利某高层公寓项目,2010版PKPM结构建模计算,联通某高层办公楼项目,2010版PKPM结构建模计算,机电院-组合-测试,2010版PKPM结构建模计算,浙江绿城-错层,2010版PKPM结构建模计算
3、,肇庆某足球场项目,2010版PKPM结构建模计算,同济院-场馆,（1）结构平面计算机辅助设计软件PMCAD,功能：通过人机交互方式输入各层平面布置和外加荷载信息；为各种计算模型提供所需数据文件；计算现浇板的内力和配筋；结构平面施工图辅助设计；砖混结构及底框结构上部砖混结构的抗震分析验算；做砖混结构圈梁布置，画砖混圈梁大样及构造柱大样图；统计结构工程量，以表格形式输出等。,（2）钢筋混凝土框排架及连续梁辅助设计软件PK,功能：采用二维内力计算模型进行平面框架、排架结构的内力分析和配筋计算；根据规范及构造手册要求自动进行构造钢筋配置；绘制梁柱施工图，且有多种施工图绘制方式供选择。,（3）多高层建
4、筑结构三维分析与设计软件TAT,功能：对多、高层钢筋混凝土结构以及钢-混凝土组合结构进行内力分析和配筋计算；进行结构弹性动力时程分析等。 TAT中，剪力墙采用开口薄壁杆件模型，并假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。这使得结构自由度大为减少，计算分析得到一定程度的简化，从而大大提高了计算效率。 TAT-8用于八层以下的多层结构。,（4）多高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE,功能：与TAT类似。 SATWE中，剪力墙采用由板壳单元来模拟，既有平面内刚度又有平面外刚度。楼板既可以按弹性考虑，也可以按刚性板考虑，是一种接近实际情况的模型。由于结构自由度数增多，计算工作量增加，效率降低
5、。 当结构布置较规则时，采用TAT即能满足精度要求，效率较高。当结构复杂，存在较多布置不规则的复杂剪力墙，或楼板局部开大洞时，应选用SATWE。 SAT-8用于八层以下的多层结构。,（5）多高层建筑结构三维分析与设计软件TAT,功能：将梁、柱进行归并，并绘制梁柱施工图。,（6）基础工程辅助设计软件JCCAD,功能：进行 柱下独立基础，砖混结构墙下条形基础，桩基、筏板基础等各种基础的结构设计与施工图设计。,（7）楼梯辅助设计软件LTCAD,功能：采用交互方式布置楼梯或直接与三维建筑软件PMCAD接口读入数据，适用于多种楼梯的辅助设计，完成楼梯内力与配筋计算及施工图设计。,（8）剪力墙辅助设计软件
6、JLQ,功能：设计墙平面尺寸、分布筋、边框柱、端柱、暗柱及墙梁配筋，并提供两种图纸表达方式供选择。,（9）预应力混凝土结构设计软件PREC,功能：计算预应力框架梁中预应力筋和非预应力筋；绘制施工图；预应力楼板有限元分析；采用等代框架法计算板柱结构；绘制预应力板施工图等。 PREC2用来计算二维预应力框架结构。,（10）结构基本构件辅助设计软件GJ,功能：各种普通钢筋混凝土独立构件（包括梁、板、柱、砌体结构中雨篷、阳台、挑梁、墙梁等）的配筋计算、裂缝宽度及挠度计算。,包括混凝土小型空心砌块辅助设计软件QIK，箱形基础辅助设计软件BOX，弹塑性动、静力分析软件EPDA/PUSH，特殊多高层有限元分
7、析与设计软件PMSAP，基坑支护设计软件JKZH等。,（11）其他特种结构辅助设计软件,包括门式钢架、框架、桁架、支架、框排架结构的模型输入、受力计算、施工图辅助设计等。,（12）钢结构辅助设计软件,本课程工程实例概况,某三层综合楼，一、二层为办公，三层为住宅。一、二、三层平面图见下图。现浇楼、屋盖，室内外高差0.45m，基础梁标高-0.5m。抗震设防烈度为7度，类场地，设计地震分组为第一组。混凝土强度等级：梁、板、柱为C30，主筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB235钢筋。框架填充墙采用300250110水泥空心砖。,底层平面图,二层平面图,三层平面图,第二部分 结构平面计算机辅助设计
8、PMCAD的操作,PMCAD操作的主要步骤： （1）人机交互建立全楼结构模型，并输入荷载信息 （2）完成各层楼板楼面的详细布置 （3）进行楼面荷载传导计算 （4）画结构平面图 （5）砖混结构，进行抗震及其他计算,第一次打开软件，PKPM的隐含工作目录为C:PKPMWORK。每做一个新工程时，应专门建立一个文件夹，通过“改变目录”按钮将新的文件夹设置为当前工作目录。所有的数据文件都将保存在当前工作目录中。,轴线输入：绘制建筑物整体的平面定位轴线。交互输入的基础环节。结构布置不同的层，需定义不同的轴线。 网格生成：轴线交割形成网格和节点。节点：所有轴线的端点、交点以及独立输入的节点。网格：处于连续
9、轴线上两节点中间的部分） 构件定义：将各种构件（梁、柱、墙）的不同截面尺寸定义为不同的类型。 楼层定义：是依照从下至上的次序进行各个结构标准层平面布置。凡是结构布置相同的相邻楼层都应视为同一标准层，只需输入一次。由于定位轴线和网点业已形成，布置构件时只需简单地指出哪些节点放置哪些柱；哪条网格上放置哪个墙、梁或洞口。 荷载输入：输入梁、柱、墙以及节点荷载。 楼面恒活：依照从下至上的次序定义荷载标准层。凡是楼面均布恒载和活载都相同的相邻楼层都应视为同一荷载标准层，只需输入一次。 设计参数：输入结构总信息、材料信息、地震信息、风载信息、绘图参数等。 楼层组装：进行结构竖向布置。每一个实际楼层都要确定
10、其属于哪一个结构标准层、属于哪一个荷载标准层，其层高为多少，从而完成楼层的竖向布置。 保存文件：是确保上述各项工作不被丢弃的必须的步骤。 按照主菜单顺序一步步进行。,PMCAD主菜单,常用快捷键,F4角度捕捉开关（捕捉到指定的角度方向） F5重新显示当前图形 F6显示全图 F7以图形区域为基点，放大一倍 F8以图形区域为基点，缩小一倍 Insert绘图时由键盘输入点的绝对坐标 Home 绘图时由键盘输入点的相对直角坐标 End 绘图时由键盘输入点的相对极坐标 其余快捷键参见教材,坐标输入方式 PMCAD提供多种坐标输入方式，如绝对，相对，直角或极坐标或柱坐标或球坐标。,绝对直角坐标输入：！X,
11、Y,Z或！X,Y 。 相对直角坐标输入：X,Y,Z或X,Y 。 绝对极坐标输入：！RA。 相对极坐标输入： RA。(R为极距，A为角度),工程实例,三个结构标准层：第一标准层对应二层楼盖，第二标准层对应三层楼盖，第三标准层对应屋盖。底层层高为二层楼盖到基础顶距离。,一般在基础梁处建一个结构标准层，该层板厚为零。进行抗震验算时应将其设为地下室。 模型中只需反应结构构件，非结构构件（如填充墙）的影响间接考虑。,底层平面图,第一结构标准层（0.500标高处）,二层平面图,第二结构标准层（4.000标高处）,三层平面图,第三结构标准层（7.600标高处）,第四结构标准层（10.900标高处）,主菜单一
12、 PM交互式数据输入,主要功能：建立建筑物的定位轴线，相互交织形成网格和节点，再在网格和节点上布置构件形成标准层的平面布局，各标准层配以不同的层高、荷载形成建筑物的竖向结构布置。,（1）轴线输入,节点：直接绘制独立节点。 两点直线：绘制线段。 平行直线：成批绘制平行等长线段。 折线：绘制折线段。 矩形：绘制矩形轴线。 辐射线：输入一组延长线交于一点的等长辐射型轴线。 圆弧/圆环：绘制弧形或环形轴线。 正交轴网：输入的轴线为正交轴线。 圆弧轴网：绘制弧轴线及径向轴线。 轴线命名：为指定轴线命名。 轴线显示：打开或关闭轴网的显示。,（2）网格生成,轴线显示：打开或关闭轴网的显示。 形成网点：将几何
13、线条转变成楼层布置需用的白色节点和红色网格线。程序经常根据需要自动进行。 网点编辑：有六个子菜单。 轴线命名：为指定轴线命名。 网点查询：用光标指定目标，查询节点坐标或网格长度。 网点显示：网点数据显示开关，点击后可显示节点坐标或网格长度。可用Enter和Tab键放大和缩小字符。 节点距离和节点对齐：如果有些工程规模很大，“形成网点”菜单会产生一些误差而引起网点混乱，此时应执行本菜单。程序要求输入一个归并间距（节点距离），程序初始值设定为50mm，这样，凡是间距小于50mm的节点都视为同一个节点（节点对齐）。 上节点高：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
14、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。 清理网点：自动去除无用（没有布置构件）的网点和网格。,平移网点：单个或成批平移网点，从而对轴线、网格进行调整（如修改跨度）。构件布置随着网格一起改变。 删除轴线：删除轴线名称。 删除节点和删除网格：形成网点图后对网格和节点进行删除。节点的删除将导致与之联系的网格也被删除。 恢复节点和恢复网格：删除节点和网格后，没有重新进行“网格生成”命令之前，还可以进行恢复。 全体恢复：恢复被删除的网格和节点。,（3）楼层定义：平面布置的核心程序,1. 构件布置 2. 本层信息 3. 本层修改 4. 截面显示 5. 绘墙线和绘梁线 6. 偏
15、心对齐 换标准层 层编辑,构件布置,新建：定义各类构件（柱、梁（包括主梁和次梁）、墙、洞口、斜杆）的材料和截面尺寸。 修改：修改各构件材料和截面尺寸。修改截面尺寸时，如果该构件已经布置在标准层上，则这些构件同时被修改。 柱、梁、斜柱支撑杆件需输入截面形状类型、尺寸及材料。对于墙定义其厚度，墙高程序自动取层高。对于洞口限于矩形，需输入宽和高的尺寸。,1. 构件布置,1. 构件布置,删除：删除已定义的截面种类。如果该构件已布置在标准层上，则这些构件一起被删除。 布置：将构件布置在网格或节点上。 清理：将从未使用过的构件从定义表中删除。,1. 构件布置,柱布置在节点上，每节点上只能布置一根柱。梁、墙
16、布置在网格上，两节点之间的一段网格上仅能布置一根梁或墙，梁墙长度即是两节点之间的距离。洞口也布置在网格上，可在一段网格上布置多个洞口。 当布置构件时，选取构件截面后，屏幕上弹出偏心信息对话框。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。 柱相对于节点可以有偏心和转角，柱宽度方向与轴的夹角称为转角，沿柱宽方向的偏心称为沿轴偏心，向右偏为正，沿柱高方向的偏心称为偏轴偏心，以向上（柱高方向）为正。柱沿轴线布置时，柱的方向自动取轴线的方向。,构件布置四种方式： 光标直接布置方式 用光标直接在网点或网格处点取的方式（程序首先进入的方式）。若该处已有构件，将被当前值替换。可随时用F5键刷新屏幕，观察布置结果。 沿轴线布置方式 光标点取的轴线上的所有节点或网格将被插入该构件。 按窗口布置方式 用光标在图中截取一窗口
