使用PKPM软件进行结构分析.docx
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使用PKPM软件进行结构分析
摘要
随着我国建筑业的快速发展，对工程设计提出了更高的要求，原有的手工结构计算已经不能满足社会快速发展的要求，在这样的大背景下，我国的工程结构计算软件层出不穷，目前全国各大设计院使用最多的是中国建筑科学研究研制开发了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。
也是目前国内建筑结构设计中应用最广泛的一套CAD系统。
随着建筑市场的成熟、新技术、新工艺的出现及各项法规规范的诞生，PKPM系列软件在操作菜单和界面上较大的改版，特别是在核心计算上，都结合新规范作了较大的改进。
本文从使用PKPM软件建立结构模型开始，按照软件及结构计算的程序对各个构件输入相关参数，之后进行加载，并对结构进行受力分析，详细介绍了该软件具备的功能和使用要求，并最后得出受力分析图。
期望本文的研究成果，能有助于提高宫PKPM软件的使用、利用水平，为我国建筑业的快速发展做出贡献。
关键词：
PKPM；软件；结构分析
Abstract
WiththerapiddevelopmentofChina'sconstructionindustry,theengineeringdesignofahigherdemand,theoriginalhand-structurecalculationcannolongermeettherequirementsoftherapiddevelopmentofsociety,inthiscontext,thestructureofChina'sengineeringcalculationsoftwareafteranother,thecurrentmostofthemajordesigninstitutesinChinausingbuildingsciencedevelopedaseriesPKPMCADsoftware.Thesoftwarehasbeenpromotingsince1987,afteranumberofupdaterevisionhasnowdevelopedintoasetofbuildings,structures,equipment,managementasoneintegratedsystem.BuildingstructureiscurrentlythemostwidelyuseddesignofaCADsystem.Withtheconstructionmarketmatures,newtechnologies,theemergenceofnewtechnologyandthebirthoftheregulatorynorms,PKPMseriesofsoftwareoperatingonalargermenuandinterfacerevision,especiallyinthecorecalculationarecomparedwiththenewnormswereabigimprovement.
Inthispaper,thesoftwareusedtodevelopthestructuremodelPKPMstart,accordingtothesoftwareandstructurecalculationprocedureinputparametersforeachcomponent,aftertheload,andstressanalysisofthestructure,detailsofthesoftwarehavethefeaturesandrequirements,andconclusionthatmechanicalanalysisgraph.
ExpectedresultsofthisstudycanhelptoimprovetheuseofsoftwarePKPMPalace,utilizationlevels,therapiddevelopmentofChina'sconstructionindustrytocontribute.
Keywords:
PKPM;software;structureanalysis
目次
摘要……………………………………………………………………………………………I
ABSTRACT……………………………………………………………………………………II
第一章绪论………………………………………………………………………………1
1.1PKPM软件简介……………………………………………………………………1
1.1.1PKPM系列软件简介………………………………………………………1
1.1.2PKPM软件的发展…………………………………………………………1
1.1.3PKPM软件的技术特性……………………………………………………1
1.1.4PKPM系列软件的构成情况………………………………………………2
1.1.5PKPM基本工作方式……………………………………………………4
1.2主要结构建模步骤…………………………………………………………………6
1.2.1人机交互建模……………………………………………………………6
1.2.2各层楼板楼面的详细布置………………………………………………6
1.2.3各层荷载信息……………………………………………………………6
1.2.4各类荷载的显示校核打印生成……………………………………………7
1.3计算软件结构概念设计………………………………………………………7
1.3.1现阶段常用的结构分析模型………………………………………7
1.3.2结构计算软件的局限性……………………………………………7
1.4结构计算软件国内外发展及研究现状………………………………………7
1.4.1TAT结构计算软件………………………………………………7
1.4.2SWTWE结构计算软件…………………………………………8
1.4.3SWTWE结构计算软件…………………………………………8
1.4.4SAP2000软件……………………………………………………8
1.5本文研究的内容…………………………………………………………………9
第二章:
工程初设阶段的准备工作………………………………………………………11
2.1工程概况………………………………………………………………………11
2.1.1建筑结构安全等级和设计使用年限………………………………11
2.1.2自然条件……………………………………………………………11
2.1.3工程地质条件………………………………………………………12
2.1.4活荷载标准值………………………………………………………13
2.1.5结构选型…………………………………………………………14
2.2框架结构的特点……………………………………………………………………15
2.3本章小结……………………………………………………………………………16
第三章框架结构内力分析………………………………………………………………17
3.1根据建筑条件确定轴网和柱截面…………………………………………………17
3.2确定梁截面……………………………………………………………………………18
3.2.1梁的一般要求…………………………………………………………………20
3.2.2框架梁的截面尺寸……………………………………………………………20
3.3确定板厚………………………………………………………………………………24
3.4楼板生成………………………………………………………………………………26
3.5楼板错层………………………………………………………………………………27
3.6修改板厚………………………………………………………………………………28
3.7板洞布置………………………………………………………………………………29
3.8荷载输入………………………………………………………………………………30
3.9楼层组成………………………………………………………………………………34
3.10整楼模型……………………………………………………………………………36
3.11进入SATWE………………………………………………………………………37
3.12各层梁弹性挠度……………………………………………………………………46
3.13内力包络图…………………………………………………………………………49
3.14地震作用反应力曲线………………………………………………………………52
3.15风载作用反应力曲线………………………………………………………………54
3.16本章小结……………………………………………………………………………56
第四章：
结论和展望…………………………………………………………………………57
4.1结论……………………………………………………………………………………57
4.2展望……………………………………………………………………………………57
参考文献………………………………………………………………………………59
作者简介……………………………………………………………………………………61
致谢………………………………………………………………………………………63
Contents
Summary………………………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………………………II
Chapter1Introduction……………………………………………………………………1
1.1PKPMsoftwaredescription…………………………………………………………1
1.1.1PKPMseriesdescription……………………………………………………1
1.1.2PKPMsoftwaredevelopment………………………………………………1
1.1.3PKPMTechnicalcharacteristicsofsoftware………………………………1
1.1.4PKPMSeriesofsoftwarecomposition……………………………………2
1.1.5PKPMbasicwork…………………………………………………………4
1.2Mainstructureofthemodelingsteps………………………………………………6
1.2.1Modelinghuman-computerinteraction……………………………………6
1.2.2Detailedlayoutofeachfloorslabfloor……………………………………6
1.2.3Levelsofloadinformation…………………………………………………6
1.2.4Displayvarioustypesofgeneratedcheckprinting…………………………7
1.3Computingsoftwarearchitectureconceptdesign……………………………………7
1.3.1Modelcommonlyusedinstructuralanalysisatthisstage…………………7
1.3.2Structuralcalculationsoftwarelimitations…………………………………7
1.4Structuralcalculationsoftwareandresearchstatusathome…………………7
1.4.1TATstructuralcalculationsoftware…………………………………………7
1.4.2SWTWEstructuralcalculationsoftware……………………………………8
1.4.3SWTWEstructuralcalculationsoftware………………………………………8
1.4.4SAP2000software………………………………………………………8
1.5Thecontentsofthetext……………………………………………………………9
Chapter2Initialstageofprojectpreparation…………………………………………11
2.1ProjectOverview……………………………………………………………………11
2.1.1Levelofstructuralsafetyanddesignlife……………………………………11
2.1.2Naturalconditions…………………………………………………………11
2.1.3Engineeringgeologicalconditions………………………………………12
2.1.4Liveloadstandardvalue……………………………………………………13
2.1.5Structureselection………………………………………………………14
2.2Frameworkstructureischaracterized………………………………………………15
2.3Thechaptersummary……………………………………………………………16
Chapter3analysisofinternalforcesofframestructure………………………………17
3.1Determinationofshaftandcolumnsection…………………………………………18
3.2Determinationofbeamsection………………………………………………………20
3.2.1Beamgeneralrequirements………………………………………………20
3.2.2Framebeamcrosssection………………………………………………20
3.3Determinethethicknessofplate………………………………………………………24
3.4Floorgeneration………………………………………………………………………26
3.5Floorlevel……………………………………………………………………………27
3.6Themodificationoftheplatethickness………………………………………………28
3.7Plateholearrangement………………………………………………………………29
3.8Loadinput……………………………………………………………………………30
3.9Floorcomponent………………………………………………………………………34
3.10Thewholebuildingmodel…………………………………………………………36
3.11GetintoSATWE…………………………………………………………………37
3.12Eachlayeroftheelasticdeflectionofbeam…………………………………………46
3.13Internalforceenvelopediagram…………………………………………………49
3.14Seismicresponseofforcecurve……………………………………………………52
3.15Windloadresponsecurve…………………………………………………………54
3.16Thechaptersummary………………………………………………………………56
Chapter4conclusionandProspect………………………………………………………57
4.1Conclusion……………………………………………………………………………57
4.2Prospect……………………………………………………………………………57
Reference……………………………………………………………………………………59
Authorbriefintroduction……………………………………………………………………61
Thanks………………………………………………………………………………………63
第一章绪论
1.1PKPM软件简介
1.1.1PKPM系列软件简介
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，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系统,也是目前我国工程界用户最多、应用最广的一套计算机辅助设计系统[1]。
目前在全国省部级以上设计院的普及率达到90％以上，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。
随着建筑市场的成熟、新技术、新工艺的出现及各项法规规范的诞生，PKPM系列软件在操作菜单和界面上较大的改版，特别是在核心计算上，都结合新规范作了较大的改进。
1.1.2PKPM系列软件的发展
我国建筑业发展较晚，由于缺乏适合与自身实际情况相符合的CAD软件，况且国外的一些较好的计算机应用软件，如阿波罗、Intergraph等都是在工作站上实现的，不仅引进成本高，且不能完全适应我国建筑业发展的国情，因此在工程上基本上没有计算机应用软件系统，这就造成了我国的建筑业发展缓慢，始终无法与国际建筑业接轨，使原本落后的建筑业更加雪上加霜。
因此，开发一套微机建筑工程CAD软件极为迫切.
我国建筑科学研究院全体人员共同研发，历经了几年的研发，终于研发成功了一套PKPM系列CAD软件并于1987年在全国范围内推广，期间经历经了几次调整，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。
PKPM系列CAD软件，以其雄厚的开发实力和技术优势，越来越受到国内外建筑工程设计人员的青睐，为我国的国民经济建设带来巨大的经济和社会效益。
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[2]。
1.1.3PKPM软件的技术特性
PKPM系列CAD软件根据工程特性进行了细化的划分，在结构设计中包括了多层和高层、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。
直观明了的人机交互方式[3]。
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。
管理信息系统是一个由人、计算机等组成的能进行管理信息收集、传递、储存、加工、维护和使用的系统，它的目的在于辅助决策，而决策只能有人来做，因而它必然是一个人机结合的系统。
在管理信息系统中，各级管理人员既是系统的使用者，又是系统的组成部分，因而，在管理信息系统的开发过程中，要根据这一特点，正确界定人和计算机在系统中的地位和作用，充分发挥人和计算机各自的长处，使系统得到整体优化。
数据共享的集成化系统。
设计过程一般分为方案、初步设计、施工图三个阶段。
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。
当今时代是飞速发展的信息时代。
在各行各业中都离不开信息处理，这正是计算机被广泛应用于信息管理系统的良好环境。
计算机的最大好处在于利用它能够进行各种信息管理。
使用计算机进行信息控制，不仅提高了工作效率，而且大大的提高了其安全性。
尤其对于复杂的信息管理，计算机能够充分发挥它的优越性。
计算机进行信息管理与信息管理系统的开发密切相关，系统的开发是系统管理的前提。
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。
能适应目前复杂的结构计算要求.数据准备工作量小，计算中可考虑多种因素，施工图出图方便。
PKPM软件经过多年升版，已经可以在计算中考虑多种因素影响，如：
1、恒、活载分算；2、梁活载不利布置计算；3、柱、墙及基础活载折减；4、钢结构计算；5、上部结构与地下室联合工作分析及地下室设计；6、斜梁分析与设计；7、复杂砌块结构有限元分析与抗震验算。
这些功能的加入，使结构工程师无需在整体计算后再手算进行补充计算，减轻了工程设计的工作量。
PKPM既可以很直观地在平面图上修改各种构件的配筋，也可以直接修改表格或平法中的数据，修改很方便。
而且这些数据均是联动的，改动在所有的文件中都能实时反映出来，另外在修改配筋时可以方便地查询计算配筋量和弯矩包络图，同时PKPM中可以方便地对各种构件进行后期验算，如：
梁挠度、裂缝等。
1.1.4PKPM系列软件的构成情况
图18.1所示PKPM软件的主菜单包括结构、特种结构、建筑、设备、概预算及钢结构等6个主要专业模块，各专业模块包含软件名称及基本功能见表1-1。
图1.1PKPM软件专业模块
Figure1.1thePKPMsoftwareprofessionalmodule
现重点对结构专业各软件的主要功能及其特点加以介绍:
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。
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