王宜飛 胡生苗 劉克玉

PKPM系列軟件是目前工程應(yīng)用最多的多高層結(jié)構(gòu)分析軟件之一,它對工程中的結(jié)構(gòu)問題既可以做平面分析,也可以做空間分析。而且其適用性和正確性已經(jīng)在很多工程中得到驗證,但是,掌握好、運用好這一軟件并不是一件容易的事,其涉及的范圍之廣,要設(shè)置的參數(shù)之多,都可能影響到設(shè)計工作的質(zhì)量和工程質(zhì)量。文獻(xiàn)[1]中規(guī)定,在利用計算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震分析時,計算模型的建立、必要的簡化計算與處理,應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實際狀況,本文結(jié)合工程實際,提出幾個在運用時應(yīng)注意的一些細(xì)節(jié)性問題,以饗讀者。

1 關(guān)于樓梯間中梯段板的問題

1.1 梯段板的導(dǎo)荷問題

混凝土板一般是按單向板或雙向板進(jìn)行計算的,單向板或雙向板的劃分主要是根據(jù)板邊的邊界條件進(jìn)行確定的,即兩對邊支承和四邊支承,根據(jù)文獻(xiàn)[2]可知,對于兩對邊支承的板應(yīng)按單向板進(jìn)行計算。不管是多層磚混結(jié)構(gòu)還是高層框架、框剪結(jié)構(gòu)等等,樓梯間的梯段板不是參與主體施工時一起整澆的,全部是在落后于主體施工后澆的,從板的邊界條件可以得到,梯段板就是屬于兩對邊支承的這一類,所以應(yīng)將其定義為單向板,特別是在樓板導(dǎo)荷時的計算,這一點特別重要,直接影響到導(dǎo)荷的正確性。PKPM提供了三種導(dǎo)荷方式:對邊傳導(dǎo),梯形三角形傳導(dǎo),周邊布置。

1.2 樓梯間梯段板的開洞與板厚為零問題

從文獻(xiàn)[3]中可知,對樓梯間可以由兩種方法進(jìn)行處理:1)在其位置開有較大的洞口,導(dǎo)荷時其洞口范圍內(nèi)的荷載扣除,房間周邊的梁墻上需要交互布置梯段板傳過來的恒載和活載。2)將梯段板所在房間的板厚設(shè)置為零,該房間上的荷載(樓板上的恒載和活載)仍能近似的導(dǎo)至周邊的梁和墻上。這兩種方式的不同之處主要有:全房間洞上不能布置均布面荷載,而零厚度板上可布置均布面荷載,且能近似地傳導(dǎo)到周邊的梁上或墻上,而且二者在施工圖中的畫法也是有區(qū)別的。為了省去手工導(dǎo)荷的麻煩,建議樓梯間采用板厚為零的做法。

2 關(guān)于樓板中電梯井的問題

鑒于以上分析,建議電梯井在樓板中的開洞采用定義全房間為洞方式進(jìn)行,而對于電梯機(jī)房,可采用定義板厚為零的方式進(jìn)行[3]。

3 刀把形板的導(dǎo)荷問題

在民用建筑中,考慮到建筑功能的需要,常見的有如圖1中陰影所示的情況的樓板,根據(jù)文獻(xiàn)[3]可知,樓板和房間必須由梁和墻圍區(qū)閉合而生成,民用建筑中的樓板一般都是比較規(guī)則的,像這樣異形板雖然在樓板導(dǎo)荷方式中也有(周邊布置),但也可以用另外一種方法進(jìn)行處理,即增加虛梁。虛梁與普通鋼筋混凝土梁是相對的,與一般普通梁的定義一樣,只不過截面定義成100×100,PKPM內(nèi)部程序自動識別,其主要作用是控制房間的形狀,幫助有限元分析程序劃分單元和確定網(wǎng)格邊界,布置如圖2所示。

需要說明的是,結(jié)構(gòu)平面布置中增加虛梁,但在繪結(jié)構(gòu)圖時,該虛梁處的鋼筋并不繪出。

4 樓板較厚而與樓板相交的剪力墻較薄的問題[5]

該類結(jié)構(gòu)常見于主體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角部位開窗的純剪力墻結(jié)構(gòu),由于該設(shè)計方案對結(jié)構(gòu)的抗震性能很不利,所以常采取加強端開間樓板厚的做法加強,當(dāng)樓板較厚,而剪力墻比較薄時(例如厚度為160mm),現(xiàn)澆板在運用PKPM進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,假定板沿外墻邊緣的支承為剛接,導(dǎo)致樓板的板面負(fù)筋比較粗,在常用混凝土強度等級的情況下,水平錨固長度將大于墻厚,將導(dǎo)致錨固性能不良,不能充分發(fā)揮其抗拉性能,引起板面負(fù)彎矩的增大,存在隱患。為此,一般將與該板相交處的剪力墻均設(shè)置為鉸接處理,減少板面負(fù)筋,增加板底鋼筋,這樣既安全又可以滿足鉸接錨固要求,還可以減小混凝土裂縫寬度。這要在板配筋中邊界條件中進(jìn)行自定義,如圖3所示。

5 大柱周邊樓板配筋的問題

大多數(shù)的設(shè)計者一般按照PKPM中“畫結(jié)構(gòu)平面圖”生成板配筋,進(jìn)行相關(guān)的裂縫寬度、撓度驗算,滿足相關(guān)規(guī)范要求后即生成板配筋圖。

文獻(xiàn)[2]中規(guī)定,對于現(xiàn)澆樓蓋周邊與混凝土梁或混凝土墻整體澆筑的單向板或雙向板,當(dāng)柱角或墻壁的陽角凸出到板內(nèi)尺寸較大時,應(yīng)沿柱邊或墻陽角邊布置構(gòu)造鋼筋,該鋼筋伸入板內(nèi)的長度應(yīng)從柱邊或墻邊算起。從PKPM的使用中可以看出,樓板的板面負(fù)筋一般不能滿足這一條要求,因此,應(yīng)在生成完板配筋后補充大柱周邊板配筋大樣詳圖。

6 結(jié)語

PKPM軟件是一個工具,作為設(shè)計人員,不但要熟悉相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和相關(guān)結(jié)構(gòu)概念,也要熟悉相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和相關(guān)結(jié)構(gòu)概念在該軟件上是如何實現(xiàn)的,這樣才能正確地把相關(guān)的規(guī)范、概念在該軟件上充分實現(xiàn)。

[1]GB 50011-2001,建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2008年版)[S].

[2]GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]PKPM結(jié)構(gòu)軟件若干常見問題剖析[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[4]JGJ 3-2002,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[5]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.民用建筑工程設(shè)計常見問題分析及圖示(混凝土結(jié)構(gòu))[Z].2009.