PKPM框架设计实例
《PKPM结构计算与制图》学生实训案例
《PKPM结构设计》工程实训案例设计资料一、工程概况某四层现浇框架办公楼，建筑平、立、剖面图依次见后图，现浇楼、屋盖，1～4层的建筑层高分别为3.9m、3.6m、3.6m和3.9m. 1～4层的结构层高分别为4.9m（从基础顶面算起，地下部分1 .0m）、3.6m、3.6m和3.9m.室内外高差0.45m。
框架填充墙内、外墙体均采用200mm厚大空页岩砖，屋面女儿墙采用200mm厚大空页岩砖。
二、本工程抗震信息：抗震设防类别：丙类；抗震设防烈度：7度，第一组；设计基本地震加速度值为0.10ｇ；场地土类别为Ⅱ类；场地特征周期：0.35s；根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第6.1.2条规定，抗震等级应为三级。
三、风荷载信息：风荷载：本地区基本风压为0.40KN/m²；地面粗糙度类别为C类；四、设计参数：1、建筑材料：柱：C30；梁、板：C25钢筋：板受力钢筋HRB335；梁、柱：纵向钢筋HRB400 ；箍筋HPB235 ；砼容重：25KN/m³; 钢材容重：78KN/m³填充墙内外墙体砌筑容重＜10KN/m2钢筋的砼保护层厚度：一类环境下板：20mm （C20砼）梁：25mm （C25～C45砼）柱：30mm （C25～C45砼）2、荷载信息：1）、标准层楼面恒载：板厚120mm： 4.5KN/m²板厚100mm： 4.0KN/m²板厚80mm： 3.5KN/m²雨篷板厚100mm： 5.7KN/m²卫生间板厚100mm： 6.0KN/m²2）、屋面恒载：不上人屋面板厚120mm：7.0 KN/m²不上人屋面板厚100mm：6.5 KN/m²3）、活荷载：楼面：2.0 KN/m²；不上人屋面：0.5 KN/m²走廊、门厅、楼梯间：2.5 KN/m²；雨篷：0.5 KN/m²卫生间：2.0 KN/m²4）、梁间恒载：外墙：3.0 KN/m²内墙：2.8 KN/m²女儿墙（高1100mm）：3.0 KN/m²塑钢门窗：0.45 KN/m²。
pkpm实例
pkpm软件应用之砖混结构设计实例_secret（底框-）砖混结构设计总结一、分析建筑条件，准备初步工作：1. 底框部分：（1）根据建筑条件图布置框架柱轴网，由抗震概念设计，尽量不要出现单根柱而不能形成一榀框架的情况，柱距一般为6米；（2）柱截面初步设计；单层商铺部分的框架柱截面设为350X350，底框部分的框架柱设为400X400；（3）根据柱轴网确定剪力墙的分布（长度和距离）；（4）剪力墙一般分布在楼梯间处，与电信专业协调，预留电表箱位置；（5）剪力墙往往矮而长，变形能力差，多为剪切破坏，宜开竖缝保证高宽比大于1.5；（6）根据底层店面部分的墙厚确定框架梁、柱偏心；（7）根据框架柱的设置和柱距，确定框架梁的高度和宽度（一般上面有出承重墙的框架梁宽度不小于350，其它墙梁宽度不小于300，高度不小于净跨的1/5）；（框架结构梁截面尺寸控制办法：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）（8）其框架和抗震墙的抗震等级，6、7度可分别按三、二级采用；2. 砖混部分：（1）根据纵横墙的布置及可能会有的屋面构架，确定构造柱的位置和种类，（最外围的构造柱直接升到女儿墙，门窗洞口处的构造柱尺寸最好与门洞处的短墙吻合）（2）根据户型布置设置梁，包括其宽度和高度（其位置应把楼板分成规则的矩形，在阳台较大窗洞处或门窗连续设置处应设置过梁，且其高度加上门窗的高度应等于楼层高度）；（3）根据户型布置确定板厚，一般取短向跨度的1/35，但是最好不要小于100，客厅不小于120，否则影响使用；阳台、厨卫一般为90，屋面板厚120，楼梯梯板厚度为板跨的1/28，且平台梁高度与其下的窗高之和要等于建筑标高；（4）根据墙体外立面的腰线做法，确定外围圈梁的高度和做法；（5）根据总体要求，设置不同的结构标准层与荷载标准层；（6）阳台处的挑梁高度为挑出长度的1/3-1/6；二、输入计算模型，进行程序计算：1. 底框部分：（1） SAT-8计算底框时不能考虑风荷载。
PKPM结构设计软件应用实例
PKPM结构设计软件入门与应用实例—钢结构目录第一章门式刚架1.1设计条件（工程实例） (4)1.2平面建模 (9)1.3计算分析 (34)1.4设计成果判断 (35)1.5施工图绘制 (49)1.6维护结构设计 (57)1.7吊车梁设计 (68)1.8支撑设计 (78)1.9三维建模与刚架二维设计 (86)第一章门式刚架门式刚架是目前应用较多的一种结构形式，PKPM系列软件的STS模块能很好的完成该结构的分析与设计。
下面就以一个具体实例，简单介绍PKPM软件在实际应用中的操作流程和对计算结果的判断方法。
1.1设计条件（工程实例）某厂房位于北京郊区，该厂房长91.5m，宽54.5m，檐口高度8.1m，女儿墙高0.6m。
屋面为双坡屋面，坡度1：15，室内外高差为0.3米。
厂房为三连跨，单跨跨度18米，每跨有2台吊车，柱距7米。
厂房端部有夹层。
本工程建筑图具体见图1.1-1、图1.1-2、图1.1-3、图1.1-4、图1.1-5和图1.1-6。
本厂房耐火等级二级，生产类别为戊类。
结构类型：门式刚架屋面材料：采用压型钢板轻钢屋面墙面材料：±0.000到1.200m采用页岩砖，1.2m以上采用压型钢板。
主体结构钢材：采用Q345-B，焊接材料采用E50系列。
维护结构钢材：采用Q235冷弯薄壁型钢。
结构的重要性：二类建筑物设计使用年限：50年本地设防烈度：8度，场地土类别II类基本风压：0.45kN/m2基本雪压：0.40 kN/m2不上人屋面活荷载：0.5 kN/m2夹层部分活荷载：2.0 kN/m2楼梯间活荷载：3.5 kN/m2本工程的刚架布置图见图1.1-7，支撑布置图见图1.1-8。
图1-2 A~K立面图图1-3 K~A立面图图1-4 1-1剖面图图1.1-7 刚架布置图图1.1-8 支撑布置图1.2平面建模L编者按：门式刚架的结构分析在设计中多以平面分析为主，相应的软件模型也为平面建模为主。
谈利用PKPM进行框架结构设计
谈利用PKPM进行框架结构设计摘要：PKPM软件是工程结构设计中比较常用的一种计算软件，对结构设计起到了很好的辅助作用，下面我们来探讨一下如何利用PKPM软件来进行框架结构设计，希望可以给相关工作人员带来有用的启示。
关键词：PKPM；框架结构1. 建模和计算1.1 布置轴网进入PMCAD中“建筑模型与荷载输入”，再依次进入“轴线输入”、“正交轴网”选项根据建筑图布置轴网，建议先布置主梁的轴网，次梁的轴网可根据需要利用“平行直线”选项进行布置，这样布置出来的轴网就不会太乱。
1.2梁、柱、板的布置轴网布置好了以后就可以进行梁、柱、板的布置了，这时需要进入“楼层定义”选项里面先建立需要的梁、柱截面，梁的高度可以取1/8~1/12轴跨进行试算，然后根据SATWE计算梁配筋率来确认梁截面是否合适，一般梁的经济配筋率为0.4%~0.8%。
柱截面需要根据层高、跨度、层数以及楼面荷载来综合考虑，可以先试算一个柱截面，同样根据SATWE计算出来的柱轴压比及配筋率来确认柱截面是否合适，一般柱的经济配筋率为0.6%~1.5%，在进行柱布置时应尽量避免短柱，短柱及不利于抗震也不经济。
在建好梁柱截面以后，根据建筑图布置梁及柱，进如入“本层信息”选项，在此处可以根据工程需要修改里面的内容，板厚一般默认为100mm，本层信息设置好了以后再依次点取“楼板生成”、“生成楼板”选项，这时生成的楼板厚度就是前面“本层信息”填写的默认厚度100mm。
在“修改板厚”选项里面可以进行板厚修改，取板跨度的1/35作为板厚度，在连接较弱的地方若不允许加梁，则可以通过增加板厚来增强连接。
至于板厚度是否合适，还应根据板配筋大小的综合考虑。
楼梯间不能进行开洞处理，否则楼梯荷载不能进行导算；一般楼梯间的板厚取0，恒载取8.5 kN/m³,活载取3.5 kN/m³。
1.3布置荷载模型建好以后下面我们就需要布置荷载了，进入“荷载输入”选项点取“恒活设置”，输入恒载和活载，最好把“自动计算现浇板自重”勾选上，如此一来，在输入恒载时就不需要考虑本的自重了。
pkpm框架结构总信息输入示例
总信息..............................................结构材料信息: 钢砼结构..........按主体结构材料填写混凝土容重(kN/m3): Gc = 28.00.....应考虑构件装修重量，建议取28kN/m3钢材容重(kN/m3): Gs = 78.00.....一般取78kN/m3（没有计入构件装修重量）水平力的夹角(Rad): ARF = 0.00.....一般取0（地震力.风力作用方向，反时针为正）；当结构分析所得的[地震作用最大的方向]＞15度时,宜将其角度输入补充验算地下室层数: MBASE= 0.....无地下室时填0竖向荷载计算信息: 按一次性加荷计算方式......多层取[一次性加载]；高层取[模拟施工加载1]，《高规》5.1.9条，高层框剪基础宜取[模拟施工加载2]风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载....选[计算风荷载]地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力....选[计算水平地震力]，《抗规》5.1.1条（强条）特殊荷载计算信息: 不计算............一般情况下不考虑结构类别: 框架结构..........按结构体系选择裙房层数: MANNEX= 0.....无裙房时填0转换层所在层号：MCHANGE= 0.....无转换层时填0墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00.....一般工程取2.0，框支剪力墙取1.5或1.0墙元侧向节点信息: 内部节点........…..剪力墙少时取[出口]，剪力墙多时取[内部]，[出口]精度高于[内部]，参见《手册》是否对全楼强制采用刚性楼板假定是.............计算位移与层刚度比时选[是]，《高规》5.1.5条；计算内力与配筋及其它内容时选[否]风荷载信息..........................................修正后的基本风压(kN/m2): WO = 0.30 ....取值应≥0.3 kN/m2，一般取50年一遇（n=50），《荷规》7.1.2（强条），附录D.4附表D.4地面粗糙程度: B 类.............有密集建筑群的城市市区选[C]类；乡村、乡镇、市郊等选[B]类，指有密集建筑群且房屋较高的城市市区D类；A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；详《荷规》7.2.1条结构基本周期（秒）: T1 = 0.06.....宜取程序默认值（按《高规》附录B公式B.0.2）；规则框架T1=(0.08-0.10)n，n为房屋层数，详见《高规》3.2.6条表3.2.6-1注；《荷规》附录E；体形变化分段数: MPART= 1.....体形无变化填1各段最高层号: NSTi = 6.....按各分段内各层的最高层层号填写各段体形系数: USi = 1.30.....《荷规》7.3.1表7.3.1；高宽比不大于4的矩形、方形、十字形平面取1.3，详见《高规》3.2.5条地震信息............................................振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC....….《抗规》3.4.3条，5.2.3条；《高规》3.3.1条2款；一般工程选[耦联]，规则结构用[非耦联]补充验算计算振型数: NMODE= 9.....《抗规》5.2.2条2款，5.2.3条2款；《高规》5.1.13条2款；参见《手册》；[耦联]取3的倍数，且≤3倍层数，[非耦联]取≤层数，参与计算振型的[有效质量系数]应≥90％地震烈度: NAF = 7.00.....《抗规》1.0.4条，1.0.5条，3.2.4条，附录A场地类别: KD = 2.....《抗规》4.1.6条表4.1.6（强条）；见地勘报告设计地震分组: 二组........《抗规》3.2.4条，附录A特征周期TG = 0.40.....II类场地一、二、三组分别取0.35s、0.40s、0.45s，《抗规》3.2.3条，5.1.4条表5.1.4-2（强条）多遇地震影响系数最大值Rmax1 = 0.08.....7度取0.08，《抗规》5.1.4条表5.1.4-1（强条）罕遇地震影响系数最大值Rmax2 = 0.50.....7度取0.50，《抗规》5.1.4条表5.1.4-1（强条）框架的抗震等级: NF = 3.....7度H≤30m取3，《抗规》6.1.2条表6.1.2（强条）剪力墙的抗震等级: NW = 2.....7度框剪取2，《抗规》6.1.2条表6.1.2 （强条）活荷质量折减系数: RMC = 0.50.....雪荷载及一般民用建筑楼面等效均布活荷载取0.5，详见《抗规》5.1.3条表5.1.3（强条）组合值系数周期折减系数: TC = 0.70.....框架砖填充墙多0.6-0.7，砖填充墙少0.7-0.8；框剪砖填充墙多0.7-0.8，砖填充墙少0.8-0.9；剪力墙 1.0；《高规》3.3.16条（强条），3.3.17条结构的阻尼比(%): DAMP = 5.00...砼结构一般取5.0；《抗规》5.1.5条1款；《高规》3.3.8条是否考虑偶然偏心: 否........单向地震力计算时选[是]，多层规则结构可不考虑，《高规》3.3.3条；参见《手册》；是否考虑双向地震扭转效应: 是........一般工程选[是]，此时可不考虑上条[偶然偏心]；《抗规》5.1.1条3款（强条）；《高规》3.3.2条2款（强条）斜交抗侧力构件方向的附加地震数=0.....无斜交构件时取0；《抗规》5.1.1条2款（强条）；斜交角度＞15应考虑；《高规》3.3.2条1款（强条）活荷载信息..........................................考虑活荷不利布置的层数从第 1 到6层.... 多层应取全部楼层；高层宜取全部楼层，《高规》5.1.8条柱、墙活荷载是否折减不折算............PM不折减时，宜选[折算]，《荷规》4.1.2条（强条）传到基础的活荷载是否折减折算............PM不折减时，宜选[折算]，《荷规》4.1.2条（强条）---------柱，墙，基础活荷载折减系数---------.....《荷规》4.1.2条表4.1.2（强条）计算截面以上的层号------折减系数1 1.00 《荷规》4.1.2条表4.1.2（强条）2---3 0.85 《荷规》4.1.2条表4.1.2（强条）4---5 0.70 《荷规》4.1.2条表4.1.2（强条）6---8 0.65 《荷规》4.1.2条表4.1.2（强条）9---20 0.60 《荷规》4.1.2条表4.1.2（强条）> 20 0.55 《荷规》4.1.2条表4.1.2（强条）调整信息........................................中梁刚度增大系数：BK = 2.00......《高规》5.2.2条；装配式楼板取1.0；现浇楼板取值1.3-2.0，一般取2.0梁端弯矩调幅系数：BT = 0.85......主梁弯矩调幅，《高规》5.2.3条；现浇框架梁0.8-0.9；装配整体式框架梁0.7-0.8梁设计弯矩增大系数：BM = 1.00......放大梁跨中弯矩，取值1.0-1.3；已考虑活荷载不利布置时，宜取1.0连梁刚度折减系数：BLZ = 0.70......一般工程取0.7，位移由风载控制时取≥0.8；《抗规》6.2.13条2款，《高规》5.2.1条梁扭矩折减系数：TB = 0.40......现浇楼板（刚性假定）取值0.4-1.0，一般取0.4；现浇楼板（弹性楼板）取1.0；《高规》5.2.4条全楼地震力放大系数：RSF = 1.00......用于调整抗震安全度，取值0.85-1.50，一般取1.00.2Qo 调整起始层号：KQ1 = 0......用于框剪（抗震设计时），纯框填0；参见《手册》；《抗规》6.2.13条1款；《高规》8.1.4条0.2Qo 调整终止层号：KQ2 = 0......用于框剪（抗震设计时），纯框填0；参见《手册》；《抗规》6.2.13条1款；《高规》8.1.4条顶塔楼内力放大起算层号：NTL = 0......按突出屋面部分最低层号填写，无顶塔楼填0顶塔楼内力放大：RTL = 1.00......计算振型数为9-15及以上时，宜取1.0（不调整）；计算振型数为3时，取1.5九度结构及一级框架梁柱超配筋系数CPCOEF91 = 1.15.....取1.15，《抗规》6.2.4条是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1.....用于调整剪重比，《抗规》5.2.5条(强条)是否调整与框支柱相连的梁内力IREGU_KZZB = 0.....一般不调整，《高规》10.2.7条剪力墙加强区起算层号LEV_JLQJQ = 1.....《抗规》6.1.10条；《高规》7.1.9条强制指定的薄弱层个数NWEAK = 0.....强制指定时选用，否则填0，《抗规》5.5.2条，《高规》4.6.4条配筋信息........................................梁主筋强度(N/mm2): IB = 300......设计值，HPB235取210N/mm2，HRB335取300N/mm2；《砼规》4.2.1条，4.2.3条表4.2.3-1（强条）柱主筋强度(N/mm2): IC = 300......《砼规》4.2.1条，4.2.3条表4.2.3-1（强条）墙主筋强度(N/mm2): IW = 210 .....《砼规》4.2.1条，4.2.3条表4.2.3-1（强条）梁箍筋强度(N/mm2): JB = 210......《砼规》4.2.1条，4.2.3条表4.2.3-1（强条）柱箍筋强度(N/mm2): JC = 210......《砼规》4.2.1条，4.2.3条表4.2.3-1（强条）墙分布筋强度(N/mm2): JWH = 210......《砼规》4.2.1条，4.2.3条表4.2.3-1（强条）梁箍筋最大间距(mm): SB = 100.00......《砼规》10.2.10条表10.2.10；可取100-400，抗震设计时取加密区间距，一般取100，详见《抗规》6.3.3条3款（强条）柱箍筋最大间距(mm): SC = 100.00......《砼规》10.3.2条2款；可取100-400，抗震设计时取加密区间距，一般取100，详见《抗规》6.3.8条2款（强条）墙水平分布筋最大间距(mm): SWH = 200.00......《砼规》10.5.10条；可取100-300，《抗规》6.4.3条1款（强条）墙竖向筋分布最小配筋率(%): RWV = 0.30......《砼规》10.5.9条；可取0.2-1.2；抗震设计时应≥0.25，《抗规》6.4.3条1款（强条）设计信息........................................结构重要性系数: RWO = 1.00......《砼规》3.2.2条，3.2.1条（强条）；安全等级二级，设计使用年限50年，取1.00柱计算长度计算原则: 有侧移............一般按[有侧移]，用于钢结构梁柱重叠部分简化: 不作为刚域........一般不简化，《高规》5.3.4条，参见《手册》是否考虑P-Delt 效应：否................一般不考虑；《砼规》5.2.2条3款，7.3.12条；《抗规》3.6.3条；《高规》5.4.1条，5.4.2条柱配筋计算原则: 按单偏压计算......宜按[单偏压]计算；角柱、异形柱按[双偏压]验算；可按特殊构件定义角柱，程序自动按[双偏压]计算钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85.....用于钢结构梁保护层厚度(mm): BCB = 25.00.....室内正常环境，砼强度＞C20时取≥25mm，《砼规》9.2.1条表9.2.1，环境类别见3.4.1条表3.4.1，柱保护层厚度(mm): ACA = 30.00.....室内正常环境取≥30mm，《砼规》9.2.1条表9.2.1，是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 否...一般工程选[否]，详见《砼规》7.3.11条3款，水平力设计弯矩占总设计弯矩75％以上时选[是]荷载组合信息........................................恒载分项系数: CDEAD= 1.20.....一般情况下取1.2，详《荷规》3.2.5条1款（强条）活载分项系数: CLIVE= 1.40.....一般情况下取1.4，详《荷规》3.2.5条2款（强条）风荷载分项系数: CWIND= 1.40.....一般情况下取1.4，详《荷规》3.2.5条2款（强条）水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30.....取1.3，《抗规》5.1.1条1款（强条），《抗规》5.4.1条表5.4.1（强条）竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50.....取0.5，《抗规》5.1.1条4款（强条），《抗规》5.4.1条表5.4.1（强条）特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00.....无则填0，《荷规》3.2.5条注（强条）活荷载的组合系数: CD_L = 0.70.....大多数情况下取0.7，详见《荷规》4.1.1条表4.1.1（强条）风荷载的组合系数: CD_W = 0.60.....取0.6，《荷规》7.1.4条活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L= 0.50.....雪荷载及一般民用建筑楼面等效均布活荷载取0.5，详见《抗规》5.1.3条表5.1.3（强条）组合值系数剪力墙底部加强区信息.................................剪力墙底部加强区层数IWF= 1 .......取1/8剪力墙墙肢总高与底部二层高度的较大值，《抗规》6.1.10条，《高规》7.1.9条剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 7.00.....取1/8剪力墙墙肢总高与底部二层高度的较大值，《抗规》6.1.10条，《高规》7.1.9条。
pkpm运用实例
楼梯梯段和休息平台传到休息平台 梯梁再传到框架柱的集中活载：
(3.75K N/m +1.7×2.5)×1.8=14.4KN
现浇扳的内力计算方法 ① 矩形板：
单向板 当两端铰支时，M中＝gl2/8； 当一端铰支另一端固定时， M中＝gl2/11；M支＝gl2/14； 当两端固定时，M中＝M支＝gl2/16。 双向板（宽/ 长<3）：按弹性理论计算弯矩， 取单块板计算其跨中和支座弯矩，对于中区格，按 四边固定；对于边区格和角区格，如是砖墙支座取 简支，如是梁或混凝土墙支座则取固定端计算。
楼梯梯段传到楼层梯梁的活载：
2.5×3/2=3.75KN/m
楼梯梯段和休息平台传到休息平台 梯梁再传到下层框架梁的集中恒载：
{[(0.15/2+0.12/0.894×25+(0.03×0.3+0.03×0.15)/0.3 ×20+17×0.02/0.894]×3/2+3.56×1.5/2+0.2×0.25 ×25+2×0.02×0.2×17}×(0.25×0.25×25+2×0.02 ×0.25×17）×1.65=22.97KN
楼梯梯段和休息平台传到休息平台梯 梁再传到下层框架梁的集中活载：
（2.5×3/2+2.5×1.5/2）×3/2=8.44KN
楼梯梯段和休息平台传到休息平 台梯梁再传到框架柱的集中恒载：
(9.32KN/m +3.56×1.7+0.25×0.25×25 +2×0.02×0.25×17)×1.8=22.97KN
总计 g k 3 .2 6 K N m 2
钢窗恒载：0 .4 5 K N m 2 木门恒载：0 .2 K N m 2
PKPM框架设计实例
砼的重度,程序缺省值为253,由于与程序可 以根据梁柱截面尺寸计算构件自重,故一般 框架结构工程中输入的荷载不包括梁,柱,墙 自重,亦不包括其粉刷重,对柱,墙来讲,取253 则偏小,应根据工程情况,考虑粉刷,取26-283 为宜，本工程取263。
二、结语
由本工程的结构设计，我们可以看到，地震 作用比较复杂，而计算时只是简单地变任意方向 为两个主轴方向，变弹塑性分析为弹性分析。故 得出的结论不一定与实际情况完全相符。所以我 们在认真计算的基础上还应重视概念设计，采取 有效的构造措施等等。另外，我们还应从结构的 整体着眼，针对一些薄弱环节如应力集中部位， 连接节点，主要抗侧力构件等进行加强处理。综 上所述个人总结了以下几点:
(2)像本工程这种住宅楼选用主次梁楼盖能实现居家对各种 不同功能房间的不同布局的要求。从上文的分析中很明显 就可以看出：
(a)柱网设计成矩形比设计成正方形更合理。另一方面
选择短跨为主梁长跨为次梁可以创造一个较小的楼盖高度。
这对于提高房屋净高，尤其现在的商品住宅建筑非常重要。
2、梁设计
1.主次梁与柱网的合理布局 本工程做主次梁楼盖的柱网布置时优先选择的柱网
是矩形(除建筑有功能要求的以外)以短跨为主梁, 长跨为次梁,而且短跨与长跨的比例应小于0.75比 较经济,本工程一般比较常取0.65-0.7,这样设计出 来的主次梁截面高度能协调一致,从而保证楼盖的 结构高度最小. 本工程主次梁布局主要是依据墙下有梁的方案来定 的. 截面按计算手册确定。
一、结构选型
建筑物的结构设计,不仅要求具有足够的承载 力,而且必须使结构具有足够抵抗侧力的刚度,使结 构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定 的范围内.基于上述基本原理,本工程综合分析了结 构的适用,安全,抗震,经济,施工方便等因素,选取了 合适结构方案.此结构为框架体系,由钢筋砼框架承 担竖向力和侧力.本钢筋砼框架刚度布置相对比较 均匀,在满足建筑功能情况下,尽量减少平面扭转对 结构的影响.
pkpm结构设计案例
钢结构设计原理与施工课程设计――钢结构厂房屋架指导教师：张蕾春班级：08土木（1）班学生姓名：陈晖学号：Xf08220104设计时间：浙江理工大学科技与艺术学院建筑系1、设计资料某厂房总长度60m ，横向跨度18m ，纵向柱距6m 。
1. 结构形式:钢结构厂房，梯形钢屋架。
屋面坡度i=1/10；L 为屋架跨度，屋面结构采用有檩体系；地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制）。
2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。
屋架采用的钢材、焊条为：用Q235钢，焊条为E43型；3.荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L ，L 为屋架跨度，以m 为单位，q 为屋架及支撑自重，以2/m kN 为单位；②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.72/m kN ，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.352/m kN ，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载1.0k 2/m kN ，③屋面各构造层的荷载标准值：防水层 0.12/m kN保温层 0.552/m kN 屋面板 0.852/m kN悬挂管道 0.05 2/m kN2、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示1990135022902590261328642530286431241507.51507.51507.51507.51507.5150A ac eBC D F图一：18米跨梯形屋架几何尺寸根据上述条件设计梯形屋架支撑布置如图所示：图二：支于钢筋混凝土柱顶的梯形屋架支撑布置(a)上弦平面横向支撑；(b)下弦平面横向支撑；(c)屋脊处垂直支撑；(d)屋顶处的屋架垂直支撑1—垂直支撑；2—刚性系杆；3—柔性系杆；4—屋架；5—柱顶连系梁3、荷载标准值1)按屋面水平投影计算永久荷载标准值屋面坡度i=1/10；7.5α;995.0αc o s == 防水层自重： )/(101.0995.0/.102m kN =保温层自重： )/(553.0995.0/.5502m kN = 屋面板自重：)/(854.0995.0/.8502m kN =悬挂管道自重： )/(050.02m kN檩条自重（假设）： )/(200.02m kN屋架及支撑自重：)/(18.301811.002.1011.002.102m kN L =×+=+永久荷载标准值： )/(076.22m kN q k = 取：)/(08.22m kN q k =上述材料自重值除檩条为假设外均来自《钢结构设计指导书》2)雪荷载标准值（屋面水平投影） )/(35.035.00.120m kN s s r k =⨯==μ屋面倾角 .75=α< 25，故0.1=r μ。
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(1)从板的设计思想可以看出不论是对板厚的选取 还是板的配筋设计都不仅仅考虑其结构要有足够 的承载力，还要考虑其总体的经济效益。根据经 验，板厚一般取1/35的板跨，这既能满足厚度与 跨度的最小比值：四边简支为1/40，连续板为 1/50，又能满足施工中各种工种管线交叉时所需 的最小板厚的要求。板的配筋主要要注意板面标 高不一样处负筋要断开。另外，对某些温度变化 大的板块或大板块在板面无负筋处加0.1%的温度 钢筋。
砼的重度GC,程序缺省值为25KN/m3,由于 TAT与SATWE程序可以根据梁柱截面尺寸 计算构件自重,故一般框架结构工程中输入 的荷载不包括梁m3则偏小,应根 据工程情况,考虑粉刷,取Gc=26-28KN/m3为 宜，本工程取Gc=26KN/m3。
1、 板厚
现浇楼盖中，板的砼用量约占整个楼盖的50%60%，板厚的取值对楼盖的经济性和自重的影响 较大，在满足板的刚度和构造要求的前提下，应 尽量采用较薄的板，双向板的最小板厚度为 80mm，板的厚度与跨度的最小比值：四边简支 板为1/40，连续板为1/50。本工程最大板跨为 3.25m，其余板跨均为3m，考虑到本工程为教学 楼，板厚可以取下限。故所有板厚取100mm。 （若为住宅楼，板内埋机电暗管，因此小于3m的 板跨板厚也取100mm以上。）
(2)框架柱剪跨比(入=H/2h0)的影响 建立在截面界限破坏基础上的轴压比公式中,未考虑 剪应力的影响,没有体现出剪跨比的影响,事实上,剪跨比能 够大体反映截面上弯曲正应力与剪切应力的比例关系,因 而是框架柱破坏形式的主导因素.通常认为框架柱的剪跨 比越大,延性越好.在一般配筋条件下,当入>2时,框架柱在横 向水平剪力作用下,一般都会发生延性好的弯曲破坏;当入 ≤2时,框架柱就变成了短柱,在横向水平剪力作用下,一般发 生延性差的剪切破坏.这种情况在本工程中出现在与楼梯 休息平台相连的框架柱和墙有大开窗处的框架柱。对与短 柱本工程采取全长加密，取ф8@100。
(4)电算只能是一种工具，设计时不能完全 依赖电算结果。而应根据具体情况结合工 程经验对电算结果进行分析调整。 总之，结构设计中经常会遇到一些规 范或规程未论及的问题，这就需要设计人 员积累经验，利用正确的概念进行设计。
附加知识点：关于轴压比
规范通过限制轴压比,主要是希望柱发生延性好的大偏心 受压破坏,从而保证框架柱有足够的变形能力在高轴压比 情况下V-△滞回环骨架曲线的下降段比较陡,滞回环的丰 满程度差,在循环次数不多的情况下,框架柱丧失的承载力 较大,耗能的能力较差,在低轴压比情况下V-△滞回环骨架 曲线下降段比较平缓,框架柱承受变形能力较大,而承载力 降低不明显,对轴压比加以限制,即要求在满足一定层间变 形时(层间位角为1/500),在反复荷载作用下滞回曲线在第 三个循环抗力下降量不超过前一个循环抗力下降量,保证 在大变形下,仍有稳定的承载能力,从而保证框架柱“大震 不倒”.
相关的地震参数:地震烈度Naf,场地土类别Kd,近远震标志 Ner.这几个参数应根据建筑物所处的位置确定,在SATWE 程序的参数修正中可以设定,但最好在PMCAD程序的人机 交互中设定. 周期折减系数Tc，这一参数是考虑填充墙的刚度对框架的 影响而设置的，应根据建筑物的填充墙材料，数量等来确 定。如果是砌块墙，其早期弹性阶段刚度较大，会吸收很 大的地震力，应通过设定Tc=0.7-1.0来放大地震力,而对于 轻质隔墙,其刚度很有限,可设立Tc=0.9-1.0.该工程外墙采 用300mm水泥空心砖，内隔墙均为200mm厚的水泥空心 砖。考虑填充墙的影响，取Tc=0.9。
(2)像本工程这种住宅楼选用主次梁楼盖能实现居家对各种 不同功能房间的不同布局的要求。从上文的分析中很明显 就可以看出： (a)柱网设计成矩形比设计成正方形更合理。另一方面 选择短跨为主梁长跨为次梁可以创造一个较小的楼盖高度。 这对于提高房屋净高，尤其现在的商品住宅建筑非常重要。 (b)本工程在框架梁的弹性受力分析和承载力计算时考 虑现浇板共同工作，根据PKCAD手册的规定的取值范围 梁端弯矩的调幅系数取0.85，跨中弯矩的调幅系数取1.2， 梁扭矩折减取0.4，中梁刚度增大取1.5，边梁刚度放大1.2。 (c)根据变形协调条件主次梁应考虑作为一个整体共同 受力，而不能彼此分开单独考虑。当主梁两侧次梁跨度相 差太大要考虑次梁对主梁产生的扭矩作用，这时不能把此 端的次梁设置成铰接。
2、梁设计
1.主次梁与柱网的合理布局 本工程做主次梁楼盖的柱网布置时优先选择的柱 网是矩形(除建筑有功能要求的以外)以短跨为主 梁,长跨为次梁,而且短跨与长跨的比例应小于0.75 比较经济,本工程一般比较常取0.65-0.7,这样设计 出来的主次梁截面高度能协调一致,从而保证楼盖 的结构高度最小. 本工程主次梁布局主要是依据墙下有梁的方案来 定的. 截面按计算手册确定。
3、柱设计
柱子设计关键是控制轴压比。本工程为三 级抗震，根据规范轴压比限值取0.9。另外 一个关键问题就是短柱现象。短柱本工程 采取全长加密，取ф8@100。
4、其它
底层计算层高应算至底层柱的嵌固点,即基础顶面,有些设 计人员忽视这一点,仅将底层层高作为计算层高输入,造成 底层计算刚度大于实际值,不安全.本工程底层层高为3.8m。 考虑至基础顶面距离为0.5m，这样底层计算高度取4.3m。 为了减少麻烦,加快计算速度常不执行“特殊梁框定义” 菜单,殊不知,在此菜单中可进行角柱,框支柱这些程序无法 自行判断的构件定义。角柱,框支柱很重要,规范对其内力 均有放大系数,其构造也与其它柱有区别,应该对它们作出 定义.另外,执行本菜单还可以检查框架,连续梁,连梁等设置 是否正确.
3、楼面恒载：
50mm厚C20细石混凝土面层 24×0.05=1.2KN/㎡ 100厚钢筋混凝土板 25×0.1=2.5 KN/㎡ 涂料顶棚 0.5 KN/㎡
楼面荷载合计： 楼面活载
gk =4.2 KN/㎡ qk =2.0 KN/㎡
⑴20厚底混合砂浆单面粉刷与水刷石外墙 0.02x17=0.68＋0.8=1.48 KN/㎡ ⑵水泥空心砖 钢窗恒载：0.45 木门恒载：0.2 教室、办公室、厕所活载：2.0 走廊、楼梯活载：2.5 屋面（不上人）活载：0.5 屋面雪载：0.2(与活载不同时考虑) 基本风压：0.55 0.25x10.3=2.58KN/㎡ 总计 3.26KN/m2
3)柱子设计控制轴压比是关键。 本工程3级抗震轴压比限制为0.9。工程中为了保 证柱子的延性使柱子发生大偏心受压破坏一般控 制轴压比在0.7-0.8之间。但从前面的计算分析中 有许多对轴压比有利的影响因素。只要控制好这 些因素，可以适当的提高一些轴压比的限值。根 据同济大学 肖建庄的《混凝土框架轴压比限值分 析》中可以看出，一般可以提高0.05，这就可以 适当减小底层柱截面。
关于轴压比限值影响因素的考虑 (1)框架柱截面形状的影响 框架柱的断面形状将直接影响着柱截面界限破坏 时钢筋和砼内应变,应力的分布和砼受压边缘的极 限应变,从而影响到不同的截面形式的框架柱,反映 出的强度变形特性是不一样的,在相同条件下,圆形 柱的轴压比限值可提高10%左右.但本工程为公共 建筑，考虑房间布局的因素，只选用矩形截面的 柱而不考虑选择圆柱。
多层框架设计实例
——SATWE设计实例
1.设计资料：
某五层现浇框架教学楼，建筑平、立、剖面图见 图; 现浇楼、屋盖，室内外高差0.45m，基础顶面距室 外地面0.5m，屋顶设50KN水箱（总重100KN）; 抗震设防裂度为8度，Ⅳ类场地土，第一组。 混凝土强度等级：梁、板、柱为C30，主筋HRB335 变形钢筋，箍筋HPB235钢筋。 框架填充墙采用300×250×110水泥空心砖。
二、结语
由本工程的结构设计，我们可以看到，地震 作用比较复杂，而计算时只是简单地变任意方向 为两个主轴方向，变弹塑性分析为弹性分析。故 得出的结论不一定与实际情况完全相符。所以我 们在认真计算的基础上还应重视概念设计，采取 有效的构造措施等等。另外，我们还应从结构的 整体着眼，针对一些薄弱环节如应力集中部位， 连接节点，主要抗侧力构件等进行加强处理。综 上所述个人总结了以下几点:
17 KN
m 3 0.04 17 0.68 KN m 2
一、结构选型
建筑物的结构设计,不仅要求具有足够的承载 力,而且必须使结构具有足够抵抗侧力的刚度,使结 构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定 的范围内.基于上述基本原理,本工程综合分析了结 构的适用,安全,抗震,经济,施工方便等因素,选取了 合适结构方案.此结构为框架体系,由钢筋砼框架承 担竖向力和侧力.本钢筋砼框架刚度布置相对比较 均匀,在满足建筑功能情况下,尽量减少平面扭转对 结构的影响.
2、屋面恒载
恒载： 20厚水泥砂浆保护层 0.40kN/m2 25厚水泥砂浆找平层及防水卷材 0.90 kN/m2 120厚憎水膨胀珍珠岩保温板 0.50 kN/m2 1：6水泥砂浆找坡 1.80kN/m2 120厚现浇钢筋混凝土屋面板 3.00 kN/m2 考虑吊顶及抹灰 0.50kN/m2 =7.2kN/m2 恒载：屋面恒荷载为7.5kN/m2 活载：根据荷载规范取为0.5kN/m2
(3)箍筋的形式与含量 在利用界限破坏条件推导框架柱的轴压比限值时,并没 有考虑箍筋约束的有利影响,箍筋能改善砼的受力性能,特 别是能提高砼受压边缘的最大压应变 (4)砼的强度等级(fc)的影响 本工程不考虑采用高强砼,因为高强砼虽可以减小轴压 比,但是砼的强度等级不一样,fc和不一样,一般情况下,随着 砼强度等级的提高,变形能力变差. 总之，柱子设计关键是控制轴压比。本工程为三级抗震， 根据规范轴压比限值取0.9。另外一个关键问题就是短柱 现象，千万不要忽略了。