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1、第一章 PKPM系列软件简介PKPM系列CAD系统软件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。它是一套集建筑设计、结构设计、设备设计、工程量统计、概预算及施工软件等于一体的大型建筑工程综合CAD系统。针对2002年建筑结构各项新规范的诞生，PKPM系列软件也进行了较大的改版。在操作菜单和界面上，尤其是在核心计算上，都结合新规范作了较大的改进。本章对PKPM系列软件的特点、组成及基本工作方式等进行介绍，使读者对PKPM系列软件有一个整体认识。第一节 PKPM系列软件的发展在PKPM系列CAD软件开发之初，我国的建筑工程设计领域计算机应用水平相对较落后，计算机仅用于结构分析
2、，CAD技术应用还很少，其主要原因是缺乏适合我国国情的CAD软件。国外的一些较好的软件，如阿波罗、Intergraph等都是在工作站上实现的，不仅引进成本高，且应用效果也很不理想，能在国内普及率较高的PC机上运行的软件几乎是空白。因此，开发一套微机建筑工程CAD软件，对提高工程设计质量和效率，提高计算机应用水平是极为迫切的。针对上述情况，中国建筑科学研究院经过几年的努力研制开发了PKPM系列CAD软件。该软件自1987年推广以来，历经了多次更新改版，目前已经发展成为一个集建筑、结构、设备、管理为一体的集成系统。迄今在全国用户已超过10000家，这些用户分布在各省市的大中小型各类设计院，在省部级
3、以上设计院的普及率达到90以上。引入该软件的单位，应用软件的水平和范围也逐年提高，设计质量及效益明显提高。PKPM系列CAD软件是目前国内建筑结构设计中应用最广泛的一套CAD系统。伴随着国内市场的成功，从1995年起，PKPMCAD工程部开始着手国际市场的开拓工作，并根据国际市场的需求，相应地开发了四种英文界面的海外版PKPM系列CAD软件，这些版本包括英国规范版、新加坡规范版、香港规范版以及中国规范的英文版本。在国际CAD软件市场竞争激烈的情况下，拓展了在新加坡、马来西亚、越南、韩国、香港等东南亚国家和地区的市场。PKPM系列CAD软件，以其雄厚的开发实力和技术优势，将越来越受到国内外建筑工
4、程设计人员的青睐，为我国的国民经济建设带来巨大的经济和社会效益。第二节 PKPM系列软件的特点PKPM系列CAD软件，历经多年的推广应用，目前已经发展成为一个集建筑、结构、设备、概预算及施工为一体的集成系统。在结构设计中又包括了多层和高层、工业厂房和民用建筑，上部结构和各类基础在内的综合CAD系统，并正在向集成化和初级智能化方向发展。概括起来，它有以下几个主要的技术特点。1、数据共享的集成化系统。建筑设计过程一般分为方案、初步设计、施工图三个阶段。常规配合的专业有结构、设备（包括水、电、暖通等）。各阶段之中和之间往往有大大小小的改动和调整，各专业的配合需要互相提供资料。在手工制图时，各阶段和各
5、专业间的不同设计成果只能分别重复制作。而利用PKPM系列CAD软件数据共享的特点，无论先进行哪个专业的设计工作所形成的建筑物整体数据都可为其他专业所共享，避免重复输入数据。此外，结构专业中各个设计模块之间的数据共享，即各种模型原理的上部结构分析、绘图模块和各类基础设计模块共享结构布置、荷载及计算分析结果信息。这样可最大限度地利用数据资源，大大提高了工作效率。2、直观明了的人机交互方式。该系统采用独特的人机交互输入方式，避免了填写繁琐的数据文件。输入时用鼠标或键盘在屏幕上勾画出整个建筑物。软件有详细的中文菜单指导用户操作，并提供了丰富的图形输入功能，有效地帮助输入。实践证明，这种方式设计人员容易
6、掌握，而且比传统的方法可提高效率数十倍。3、计算数据自动生成技术。PKPMCAD系统具有自动传导荷载功能，实现了恒、活、风荷的自动计算和传导，并可自动提取结构几何信息，自动完成结构单元划分，特别是可把剪力墙自动划分成壳单元，从而使复杂计算模式实用化。在此基础上可自动生成平面框架、高层三维分析、砖混及底框砖房等多种计算方法的数据。上部结构的平面布置信息及荷载数据，可自动传递给各类基础，接力完成基础的计算和设计。在设备设计中实现从建筑模型中自动提取各种信息，完成负荷计算和线路计算。4、基于新方法、新规范的结构计算软件包。利用中国建筑科学研究院是规范主编单位的优势，PKPMCAD系统能够紧紧跟踪规范
7、的更新而改进软件，全部结构计算及丰富成熟的施工图辅助设计完全按照国家设计规范编制，全面反映了现行规范所要求的荷载效应组合，计算表达式，计算参数取值、抗震设计新概念所要求的强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心区、罕遇地震以及考虑扭转效应的振动耦连计算方面的内容，使其能够及时满足国内设计需要。在计算方法方面，采用了国内外最流行的各种计算方法，如：平面杆系、矩形及异形楼板、薄壁杆系、高层空间有限元、高精度平面有限元、高层结构动力时程分析、梁板楼梯及异形楼梯、各类基础、砖混及底框抗震分析等，有些计算方法达到国际先进水平。5、智能化的施工图设计。利用PKPM软件，可在结构计算完毕后，进行智能化的选择钢筋，确定构
8、造措施及节点大样，使之满足现行规范及不同设计习惯，全面地人工干预修改手段，钢筋截面归并整理，自动布图等一系列操作，使施工图设计过程自动化。设置好施工图设计方式后，系统可自动完成框架、排架、连续梁、结构平面、楼板计算配筋、节点大样、各类基础、楼梯、剪力墙等施工图绘制。并可及时提供图形编辑功能，包括标注、说明、移动、删除、修改、缩放及图层、图块管理等。PKPM系列CAD软件是根据我国国情和特点自主开发的建筑工程设计辅助软件系统，它在上述方面的技术特点，使它比国内外同类软件更具有优势，在系统图形及图像处理技术、功能集成化等方面正在向国际领先水平看齐。第三节 PKPM系列软件的组成新版本的PKPM系列
9、软件包含了结构、特种结构、建筑、设备、概预算及钢结构等6个主要专业模块，如图1-1所示。图1-1PKPM 主要专业模块每个专业模块下，又包含了各自相关的若干软件。各专业模块包含软件名称及基本功能见表1-1。本书重点对结构专业各软件的主要功能及其特点加以介绍。1、三维建筑设计软件APM是一个建筑方案设计及建筑平面、立面、剖面、透视施工图设计的CAD软件，是PKPM系列CAD系统中的建筑软件。建筑设计的全部数据均可传给结构设计、设备设计及概预算，可大大简化数据的输入。首先，建筑的柱网、轴线及柱、墙、门窗布置可形成结构布置的各层构架，另外，建筑设计提供的材料、作法、填充墙等信息又可生成结构分析所需的
10、荷载信息。建筑设计的数据还可传给设备设计用于生成条件图和进行各种设备的计算。概预算工程量统计的数据也可由 APM 软件中读取这一点特别方便了设计单位中各个专业的密切配合。2、结构平面计算机辅助设计软件PMCAD。PMCAD是整个结构CAD的核心，是剪力墙、高层空间三维分析和各类基础CAD的必备接口软件，也是建筑CAD与结构的必要接口。该程序通过人机交互方式输入各层平面布置和外加荷载信息后，可自动计算结构自重并形成整栋建筑的荷载数据库，由此数据可自动给框架、空间杆系薄壁柱、砖混计算提供数据文件，也可为连续次梁和楼板计算提供数据。PMCAD也可作砖混结构及底框上砖房结构的抗震分析验算，计算现浇楼板
11、的内力和配筋并画出板配筋图，绘制出框架、框剪、剪力墙及砖混结构的结构平面图，以及砖混结构的圈梁、构造柱节点大样图。3、钢筋混凝土框排架及连续梁结构计算与施工图绘制软件PK。该软件采用二维内力计算模型，可进行平面框架、排架及框排架结构的内力分析和配筋计算（包括抗震验算及梁裂缝宽度计算），并完成施工图辅助设计工作。接力多高层三维分析软件TAT,SATWE,PMSAP计算结果及砖混底框、框支梁计算结果，为用户提供四种方式绘制梁、柱施工图。能根据规范及构造手册要求自动进行构造钢筋配置。该软件计算所需的数据文件可由PMCAD自动生成，也可通过交互方式直接输入。4、多高层建筑结构三维分析软件TAT。TAT
12、程序采用三维空间薄壁杆系模型，计算速度快，硬盘要求小，适用于分析、设计结构竖向质量和刚度变化不大，剪力墙平面和竖向变化不复杂，荷载基本均匀的框架、框剪、剪力墙及筒体结构（事实上大多数实际表1-1 PKPM系列CAD软件各模块名称及功能专业模块包含软件功能结构S-1PMCAD结构平面计算机辅助设计PK钢筋混凝土框排架及连续梁结构计算与施工图绘制TAT-88层及8层以下建筑结构三维分析程序SATWE-88层及8层以下建筑结构空间有限元分析软件S-2TAT高层建筑结构三维分析程序TAT-D高层建筑结构动力时程分析FEQ高精度平面有限元框支剪力墙计算及配筋S-3SATWE高层建筑结构空间有限元分析软件
13、TAT-D高层建筑结构动力时程分析FEQ高精度平面有限元框支剪力墙计算及配筋S-4LTCAD楼梯计算机辅助设计JLQ剪力墙计算机辅助设计GJ钢筋混凝土基本构件设计计算S-5JCCAD独基、条基、桩基、筏基以及上述多种基础组合起来的大型混合基础设计PREC预应力混凝土结构设计软件QIK混凝土小型空心砌块CAD软件BOX箱形基础计算机辅助设计EPDA多层及高层建筑结构弹塑性动力时程分析软件PMSAP特殊多、高层建筑结构分析软件STS钢结构CAD软件建筑APM三维建筑设计软件装修DEC三维建筑造型及装修设计软件设备WPM给水排水设计软件HPM建筑采暖设计软件和采暖能耗计算软件CPM建筑通风空调设计软
14、件EPM建筑电气设计软件WNET室外给排水设计软件HNET室外热网设计软件CHEC夏热冬冷地区居住建筑节能分析软件概预算STAT1-3建筑工程概预算图形计算量与钢筋翻样软件STAT4建筑工程概预算套价报表软件施工施工SG-1建筑施工管理软件SG-2建筑施工技术软件工程都在此范围内），它不但可以计算多种结构形式的钢筋混凝土高层建筑，还可以计算钢结构以及钢-混凝土混合结构。TAT可与动力时程分析程序TAT-D接力运行进行动力时程分析，并可以按时程分析的结果计算结构的内力和配筋；对于框支剪力墙结构或转换层结构，可以自动与FEQ接力运行，其数据可以自动生成，也可以人工填表，并可指定截面配筋。TAT所需
15、的几何信息和荷载信息都从PMCAD建立的建筑模型中自动提取生成，TAT计算完成后，可经全楼归并接力PK绘制梁、柱施工图，接JLQ绘制剪力墙施工图，并可为各类基础设计软件提供设计荷载。5、多高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE。SATWE采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等杆件，采用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙。对楼板则给出了多种简化方式，可根据结构的具体形式高效准确地考虑楼板刚度的影响。它可用于各种结构形式的分析、设计。但当结构布置较规则时，TAT甚至PK即能满足工程精度要求，因此采用相对简单的软件效率更高。但对结构的荷载分布有较大不均匀、存在框支剪力墙、剪力墙布置变化较大、剪力墙墙肢间连接复杂、有较多长而短矮的剪力墙段、楼板局部开大洞及特殊楼板等各种复杂的结构则应选用SATWE进行结构分析才能得到满意的结果。SATWE所需的几何信息和荷载信息都从PMCAD建立的建筑模型中自动提取生成，SATWE计算完成后，可经全楼归并接力PK绘制梁、柱施工图，接力JLQ绘制剪力墙施工图，并可为各类基础设计软件提供设计荷载。6、楼梯计算机辅助设计软件LTCAD。LTCAD采用交互方式布置楼梯或直接与APM或PMCAD接口读入数据，适用于一跑、二跑、多跑等各种类型楼梯的辅助设计，完成楼梯内力与配筋计算及施工图设计，对异形楼梯还有图形
