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1、计算机辅助结构设计 （PKPM）,本课程参考文献,1.混凝土结构设计规范GB 50010-2002 2.砌体结构设计规范GB 50003-2001 3.建筑结构荷载规范GB 50009-2001 4.建筑抗震设计规范GB 50011-2001 5.高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002 6.混凝土结构设计周克荣等编著 7. 建筑结构CADPKPM软件应用王小红等编著 8.PMCAD用户手册及技术条件中国建筑科学研究院 9.PK用户手册及技术条件中国建筑科学研究院 10.TAT用户手册及技术条件中国建筑科学研究院,建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 钢结构设计规范 GB500
2、17-2003 冷弯薄壁型钢结构技术规范GBJ50018-2002 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:2002 建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001 建筑结构制图标准GB/T50105-2002 建筑结构设计术语和符号标准GB/T50083-1997,第0章 绪论,一、结构设计的过程 1. 看懂建筑图 结构设计，就是对建筑物的结构构造进行设计，首先当然要有建筑施工图，还要能真正看懂建筑施工图，了解建筑师的设计意图以及建筑各部分的功能及做法，建筑物是一个复杂物体，所涉及的面也很广，所以在看建筑图的同时，作为一个结构师，需要和建筑，水电，暖通空调，勘察等各专业进行咨询了解
3、各专业的各项指标。在看懂建筑图后，作为一个结构师，这个时候心里应该对整个结构的选型及基本框架有了一个大致的思路了。,第0章 绪论,2.建模(以框架结构为例) 当结构师对整个建筑有了一定的了解后，可以考虑建模了，建模就是利用软件，把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来，然后再利用软件的计算功能进行适当的调整，使之符合现行规范以及满足各方面的需要。 首先要建轴网，然后就是定柱截面及布置柱子。柱子布置需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念，柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用。建筑师在建筑图中基本已经布好了柱网，作为结构师只需要对布好的柱网进行研究其是否合理.适当的
4、时候需要建议建筑更改柱网。,第0章 绪论,当布好了柱网以后就是梁截面以及主次梁的布置。梁截面相对容易确定，而主次梁的布置就是一门学问，这也是一个涉及安全及造价的一个大的方面。 总的原则要求传力明确,次梁传到主梁，主梁传到柱。力求使各部分受力均匀。同时应根据建筑物各部分功能的不同，考虑不同的梁布置形式及梁高。梁板柱布置完后输入基本的参数，输入原则严格按规范执行 。 此时模型基本完成，可以通过三维观察效果。,第0章 绪论,3.计算 计算过程就是软件对结构师所建模型进行导荷及配筋的过程，在计算的时候我们需要根据实际情况调整软件的各种参数，以符合实际情况及安全保证,如果先前所建模型不满足要求，就可以通
5、过计算出的各种图形看出，结构师可以通过对计算出的受力图，内力图，弯矩图等等对电算结果进行分析，找出模型中的不足并加以调整，反复至电算结果满足要求为止，这时模型也就完全的确定了.然后再根据电算结果生成施工图，导出到CAD中修改就行了。,第0章 绪论,4. 绘图 软件导出的图纸是不能够指导施工的,需要结构师根据现行制图标准进行修改，这就看每个人的绘图功底了，施工图是工程师的语言，要想让别人了解自己的设计，就需要更为详细的说明，出图前结构师要确定，别人根据施工图能够完整的将整个建筑物再现于实际中，这是个复杂的过程，需要仔细再仔细，认真再认真。结构师在绘图时还需要针对电算的配筋及截面大小进一步的确定，
6、适当加强薄弱环节，使施工图更符合实际情况，毕竟模型不能完完全全与实际相符.最后还需要根据现行各种规范对施工图的每一个细节进行核对，宗旨就是完全符合规范。,第0章 绪论,总的来讲，结构施工图包括设计总说明，基础平面布置及基础大样图，如果是桩基础就还有桩位图，柱网布置及柱平面法大样图，每层的梁平法配筋图，每层板配筋图，层面梁板的配筋图，楼梯大样图等，其中根据建筑复杂程度，有几个到几十个结点大样图. 5.校对审核出图 结构师在完成施工图后，需要一个校对人对整个施工图进行仔细的校对工作，校对通常比较仔细资格也比较老，水平也比较高，设计中的问题多是校对发现的，校对出了问题后返回设计者修改。修改完毕交总工
7、审核，总工进一步发现问题返回设计者修改，通常修改完毕后的施工图，有错误的可能性就很低了，就是有错误，也对整个结构不会产生灾难性的后果 。,第0章 绪论,6.联系单或设计变更 在建筑物的施工过程中，有时候实际情况与设计考虑的情况不符，或设计的施工难度过大，施工无法满足，这时就需要设计变更，由甲方或施工队提出问题，返回设计修改，在施工过程中，设计也需要多次到工地现场进行检查，看施工是否是按照自己的设计意图来做的，不对的地方及时指出修改,第0章 绪论,二、概念设计的涵义 概念设计就是从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震已有的正确知识去处理好结构设计中将遇到的问题，诸如:房屋体形、结构体
8、系、刚度分布、构件延性等等。从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施。从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。也就是说概念设计是工程师运用思维和判断力，根据从大量震害经验得出的结构抗震原则，从宏观上确定结构设计中的基本问题。因此，工程师必须从主体上了解结构抗震特点，振动中结构的受力特征，抓住要点，突出主要矛盾，用正确的概念来指导概念设计，才会获得成功。由于概念设计包括的范围极广，因此不仅仅要分析总体方案确定的原则，还要顾及非材料的正确使用和关键部位的细部构造。但是首先和最重要的还是结构总体概念设计、材料选型和细部构造等问题，这些设计原则和结构概念中，较
9、为重要的是结构总体设计。,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,教学目标: 了解PKPM系列软件包括的内容，熟悉PMCAD的基本功能及应用范围，了解本课程的工程实例建筑概貌。,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,PMCAD 软件采用人机交互方式，引导用户逐层地布置各层平面和各层楼面，再输入层高就建立起一套描述建筑物整体结构的数据。 PMCAD 具有较强的荷载统计和传导计算功能，除计算结构自重外，还自动完成从楼板到次梁，从次梁到主梁，从主梁到承重的柱墙，再从上部结构传到基础的全部计算，加上局部的外加荷载， PMCAD 可方便地建立整栋建筑的荷载数据。 由于建立了整栋建筑的数据结构， P
10、MCAD 成为 PKPM 系列结构设计软件的核心，它为各功能设计提供数据接口。,第一节、PMCAD 的基本功能 一、人机交互建立全楼结构模型 人机交互方式引导用户在屏幕上逐层布置柱、梁、墙、洞口、楼板等结构构件，快速搭起全楼的结构构架，输入过程伴有中文菜单及提示，并便于用户反复修改。 二、自动导算荷载建立恒活荷载库 1、对于用户给出的楼面恒活荷载，程序自动进行楼板到次梁、次梁到框架梁或承重墙的分析计算，所有次梁传到主梁的支座反力、各梁到梁、各梁到节点、各梁到柱传递的力均通过平面交叉梁系计算求得。 2 、计算次梁、主梁及承重墙的自重。,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,3、引导用户人机交
11、互地输入或修改各房间楼面荷载、次梁荷载、主梁荷载、墙间荷载、节点荷载及柱间荷载，并方便用户提供复制、拷贝、反复修改等功能。 4、各类荷载均可以平面图形方式标注输出，也可以数据文件方式输入，可分类详细输出各类荷载，也可综合迭加输出各类荷载。 三、为各种计算模型提供计算所需数据文件 1、可指定任一个轴线形成 PK 平面杆系计算所需的框架计算数据文件，包括结构立面、恒载、活载、风载的数据。 2、可指定任一层平面的任一由次梁或主梁组成的多组连梁，形成 PK 按连续梁计算所需的数据文件。,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,3、为空间有限元壳元计算程序 SATWE 提供数据， SATWE 用壳元模
12、型精确计算剪力墙，程序对墙自动划分壳单元并写出 SATWE 数据文件（这部分功能放在 SATWE 中）。 4、为三维空间杆系薄壁柱程序 TAT 提供计算数据，程序把所有梁柱转成三维空间杆系，把剪力墙墙肢转成薄壁柱计算模型。（这部分功能放在 TAT 模块中）。 四、为上部结构各绘图 CAD 模块提供结构构件的精确尺寸，如梁柱总图的截面、跨度、挑梁、次梁、轴线号、偏心等，剪力墙的平面与立面模板尺寸，楼梯间布置等等。 五、为基础设计 CAD 模块提供底层结构布置与轴线网格布置，还提供上部结构传下的恒活荷载。,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,六、现浇钢筋混凝土楼板结构计算与配筋设计 计算单向
13、、双向和异形（非矩形）楼板的板弯矩及配筋计算，可打印输出板弯矩图与配筋图，可人工干予修改板配筋级配库，可设置放大调正系数等若干配筋参数，程序根据计算结果自动选出合适的板筋级配并供设计人员审核修改。 提供多种楼板钢筋画图方式和钢筋标注方式，如按房间画、通长画、连通画等等，随时干予洞口钢筋的长短级配，特别是程序拖动图面上已画好的钢筋十分方便。,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,七、结构平面施工图辅助设计 除楼板配筋画图外，平面图设计还包括： 1、自动绘制梁、柱、墙和门窗洞口，柱可为十多种异形柱。 2 、标注轴线，包括弧轴线。 3、标注尺寸，可对截面
14、尺寸自动标注，也可对任意图素标注尺寸。 4、标注字符。 5、写中文说明。 6、画予制楼板。,7、对图面不同内容的图层管理，可对任意图层作开闭和删除操作。 8、绘制各种线型图素，任意标注字符。 9、图形的编辑、缩放、修改，如删除、拖动、复制等等。 八、做砖混结构圈梁布置，画砖混圈梁大样及构造柱大样图 圈梁及构造柱大样由软件自动生成并进行分类归并，可考虑现浇或预制板楼面及各种非正交的节点大样。,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,九、砌体结构和底框上砖房结构的抗震计算及受压、高厚比、局部承压计算 所有计算所需的数据均由结构整体模型中自动提取，省去砖混及底框计算人工准备数据的繁复工作。 砖混结
15、构中的钢筋硅阳台、雨篷、挑檐及挑梁和墙梁等构件的计算和辅助设计，可用钢筋砼基本构件设计软件 GJ 来完成。 十、统计结构工程量，以表格形式输出,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,第二节、PMCAD 的应用范围 层数 120 结构标准层、荷载标准层各 120 正交网格：横向网格、纵向网格各100 斜交网格：网格线条数5000 网格节点总数6000 标准柱截面300 标准梁截面 160 标准洞口160 每层柱根数1800 每层梁根数（不包括次梁） 8000、每层墙数各2500,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,每层房间数3600 每层次梁根
16、数800 每个房间周围最多可以容纳的梁墙数150 每个节点周围不重叠的梁墙数6 每层房间次梁布置种类数40 每层房间预制板布置种类数40 每层房间楼板开洞种类数40 每个房间楼板开洞数7 每个房间次梁布置数16,说明： 1、结构平面的房间编号由软件根据墙或梁围成的平面闭合体自动编成房间，作为输入楼面上的次梁、预制板、洞口和导荷载、画图的一个基本单元。 2 、两节点最多只能安置一个洞口，安置多个洞口时，必须增设网格线与节点。 3 、墙的输入指结构承重墙或抗侧力墙，框架填充墙不能作为墙输入，而应作为外加荷载输入。 4、次梁指在房间内布置且在 PMCAD 主菜单 2 次梁输入中布置的梁，但次梁的截面定义必须在 PMCAD 主菜单 1 主梁定义中进行。,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,第一章 PMCAD 的基本功能与应用范围,次梁也可以在 PMCAD 主菜单 1 主梁布置中进行（次梁作为主梁输入），当工程量大时，可能会造成梁的根数、节点数、房
