摘要：建筑結(jié)構(gòu)課程是土建類專業(yè)本科生的必修主干專業(yè)課程。采用PKPM軟件計(jì)算和手算相結(jié)合的方法，兩者相互驗(yàn)證，可以提高計(jì)算的合理性和準(zhǔn)確性；通過PKPM系列軟件相關(guān)接力程序自動(dòng)生成施工圖，可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)知識(shí)的主動(dòng)性和趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；將PKPM軟件應(yīng)用到鋼筋砼樓板課程設(shè)計(jì)中，可以提升建筑結(jié)構(gòu)課程的實(shí)用性，是土建類專業(yè)實(shí)用型人才培養(yǎng)的有效途徑。

關(guān)鍵詞：PKPM軟件；建筑結(jié)構(gòu)課程；設(shè)計(jì)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2012）06-0030-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和建筑結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜， 建筑結(jié)構(gòu)工程軟件在土木工程中的應(yīng)用越來越廣泛， 已經(jīng)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)、加固的主要計(jì)算分析工具。用人單位對(duì)從事工程設(shè)計(jì)和施工人員的軟件應(yīng)用能力也提出了更高的要求[1]。建筑結(jié)構(gòu)課程是土建類專業(yè)本科生的必修主干專業(yè)課程，也是土木工程專業(yè)、建筑工程管理、道路與橋梁技術(shù)等土建類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程。而建筑結(jié)構(gòu)最重要的內(nèi)容是“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”，該課程包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、基本構(gòu)件的概念和梁板結(jié)構(gòu)的計(jì)算等幾部分內(nèi)容[2]。該課程在土建類專業(yè)本科生的課程體系中占有重要的地位，具有承上啟下的作用。該課程實(shí)踐性很強(qiáng)，與實(shí)際工程結(jié)合緊密。在該課程中應(yīng)用PKPM系列軟件，不僅有助于學(xué)生掌握本專業(yè)理論知識(shí)，提高學(xué)生的的理論水平， 而且有助于學(xué)生借助計(jì)算機(jī)軟件將理論應(yīng)用于實(shí)踐。

一、PKPM系列軟件概述

PKPM系列軟件是一套集建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)于一體的大型建筑工程綜合CAD系統(tǒng)。PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析軟件包，對(duì)梁、柱、樓板、樓梯、基礎(chǔ)及各類桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)。該軟件由中國(guó)建筑科學(xué)研究院主持開發(fā)，在土木工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

PKPM系列軟件適用多種結(jié)構(gòu)類型包括鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)、普通磚混結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)。PKPM有豐富的和成熟的結(jié)構(gòu)施工圖輔助設(shè)計(jì)功能，接力結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，可自動(dòng)完成框架、排架、基礎(chǔ)、樓梯、剪力墻等施工圖繪制。該系列軟件采用交互式圖形的輸入方法，輸入輸出界面非常實(shí)用，該系列軟件輸出的結(jié)果主要為程序自動(dòng)生成的施工圖。因此，該系列軟件在教學(xué)中非常受學(xué)生的歡迎，在學(xué)習(xí)該系列軟件過程中不僅激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且縮短了學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的距離。

土建類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)主要有課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。將PKPM系列軟件應(yīng)用在其專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生在掌握本專業(yè)理論知識(shí)的同時(shí)，能運(yùn)用PKPM系列軟件進(jìn)行復(fù)雜實(shí)際工程的計(jì)算分析和施工圖的繪制，在課程設(shè)計(jì)的過程中，通過增加學(xué)習(xí)本專業(yè)知識(shí)的興趣，在其相關(guān)專業(yè)知識(shí)的深度和廣度方面都有很大的提高，為以后在實(shí)際工作中熟練應(yīng)用PKPM軟件打下良好的基礎(chǔ)。

二、PKPM系列軟件在建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中的方法

建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為澆砼單向板肋梁樓板設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)包括樓板和主次梁的計(jì)算及繪制施工圖，要求學(xué)生手算連續(xù)單向板和主次梁，然后使用PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算和繪圖。因?yàn)镻KPM軟件系統(tǒng)比較大，全部掌握軟件系統(tǒng)的操作需要花費(fèi)很多時(shí)間和精力，所以只要求學(xué)生掌握PKPM軟件相關(guān)的輸入及輸出計(jì)算繪圖的內(nèi)容，要求掌握的內(nèi)容少而精，大概只占PKPM軟件主要內(nèi)容的5%—10%，這些PKPM軟件相關(guān)的內(nèi)容，大多數(shù)學(xué)生一周時(shí)間即可掌握。

需要學(xué)生掌握的有關(guān)PKPM軟件的主要操作菜單的內(nèi)容如下。

1.PMCAD（一級(jí)菜單）

（1）建筑模型與荷載輸入

（2）結(jié)構(gòu)樓面布置設(shè)計(jì)

（3）樓面荷載傳導(dǎo)計(jì)算 （二級(jí)菜單）

（4）形成PK文件

（5）畫結(jié)構(gòu)平面圖

2.Pk（一級(jí)菜單）

（1）PK數(shù)值交互輸入和計(jì)算）

（2）連續(xù)梁繪圖 （二級(jí)菜單）

（3）圖像編輯打印及轉(zhuǎn)繪

以上主要使用PKPM軟件的一級(jí)菜單2個(gè)，二級(jí)菜單8個(gè)。每個(gè)二級(jí)菜單下有三級(jí)菜單大約6—8個(gè)左右，即三級(jí)菜單總數(shù)大約為2×8×（6—8）=96—128個(gè)。這些菜單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能合理，簡(jiǎn)便易學(xué)，一般學(xué)生了解熟悉這些菜單大約三天，熟練應(yīng)用大約一周[3]。

PKPM軟件的輸入界面采用交互式圖形的輸入，從二維平面到三維空間圖形式的輸入方法，輸入界面非常友好和人性化。一般要求梁板布置規(guī)則、整齊、均勻、對(duì)稱，如圖1所示，這樣學(xué)生在使用PKPM軟件時(shí)，數(shù)據(jù)的輸入簡(jiǎn)單、方便、快捷，一周左右的時(shí)間即可應(yīng)用PKPM軟件完成其課程設(shè)計(jì)的電算和繪制施工圖[4]。

圖1

在用PKPM軟件計(jì)算和手算完成后，要求學(xué)生把手算的結(jié)果和PKPM軟件計(jì)算的結(jié)果作比較，一般兩者的誤差在10%以上，要求學(xué)生調(diào)整PKPM計(jì)算輸入?yún)?shù)。一般可能發(fā)生的錯(cuò)誤是在電算中，主梁和次梁的計(jì)算考慮水平地震荷載，這樣電算的結(jié)果會(huì)大于手算結(jié)果的10%以上。注意在電算中將水平地震荷載的參數(shù)設(shè)為0（不考慮水平地震力），這樣計(jì)算的誤差就不會(huì)超過10%。

用PKPM軟件結(jié)構(gòu)計(jì)算完成后，可通過接力程序自動(dòng)生成樓板配筋圖和主次梁配筋圖。其中樓板配筋圖選擇分離式配筋，如圖2所示，而不要選擇彎起式配筋，因?yàn)槿绻捎脧澠鹗脚浣睿?jì)算的結(jié)果和繪圖相對(duì)復(fù)雜，手算和電算難以配合，而且手算和電算結(jié)果也很難統(tǒng)一，致使學(xué)生課程設(shè)計(jì)的學(xué)時(shí)加長(zhǎng)，用兩周時(shí)間難以完成課程設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容[5]。

圖2

主梁和次梁的配筋圖采用傳統(tǒng)的直接畫梁的立面，剖面配筋方法，主次梁如圖3所示，這樣簡(jiǎn)單直觀，使學(xué)生易于掌握和接受，而不要采用梁平法施工圖畫法。該法較抽象，學(xué)生難以理解和掌握[6]。

三、PKPM系列軟件在建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中的具體應(yīng)用

應(yīng)用PKPM軟件進(jìn)行澆砼單向板肋梁樓板課程設(shè)計(jì)有兩種模式：（1）學(xué)生以傳統(tǒng)的手算方式計(jì)算砼樓板

的相關(guān)內(nèi)容；應(yīng)用AUTOCAD軟件繪制施工圖，整個(gè)課程設(shè)計(jì)需要兩周左右時(shí)間。（2）學(xué)生以傳統(tǒng)的手算方式計(jì)算砼樓板的相關(guān)內(nèi)容；學(xué)生借助PKPM系列軟件計(jì)算砼樓板的相關(guān)內(nèi)容，并且和手算的結(jié)果相比較，如果兩種結(jié)果基本一致，即可通過PKPM軟件的接力程序自動(dòng)生成施工圖，整個(gè)課程設(shè)計(jì)也需要兩周左右時(shí)間。學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握該軟件需要增加一周時(shí)間，由于PKPM軟件自動(dòng)生成施工圖，可以節(jié)省一周應(yīng)用AUTOCAD軟件繪制施工圖的時(shí)間，在學(xué)時(shí)的安排上和傳統(tǒng)上學(xué)生以手算為主，用AUTOCAD軟件繪制施工圖所用學(xué)時(shí)相同，不用額外增加學(xué)時(shí)。兩種模式在完成時(shí)間上雖然沒有差別，但從學(xué)習(xí)的效果看，第二種模式勝于第一種模式。第二種模式的優(yōu)勢(shì)在于，應(yīng)用PKPM系列軟件教學(xué)，增加了教學(xué)方法的多樣性和趣味性，寓教于樂，學(xué)生通過砼樓板的課程設(shè)計(jì)，不僅掌握了PKPM系列軟件的使用方法，而且相關(guān)專業(yè)知識(shí)在深度和廣度方面都有很大的提高。

在指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用PKPM軟件進(jìn)行砼樓板課程設(shè)計(jì)時(shí)，要有兩次在電教教室集中講授PKPM軟件的課程，每次可用兩個(gè)學(xué)時(shí)。通過大屏幕向?qū)W生演示PKPM軟件的應(yīng)用，主要有相關(guān)數(shù)據(jù)輸入、結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的使用和調(diào)整、施工圖的自動(dòng)生成及轉(zhuǎn)換。除了集中教課之外，學(xué)生在公共計(jì)算機(jī)房作該課程設(shè)計(jì)時(shí)，指導(dǎo)教師可以在機(jī)房對(duì)每個(gè)上機(jī)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。主要解答PKPM軟件的數(shù)據(jù)輸入、力學(xué)模型的建立、梁柱的布置及修改、荷載的輸入、設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇等方面的問題。

由于PKPM軟件是空間結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，力學(xué)模型是空間模型，而學(xué)生手算的力學(xué)模型是平面模型。為了使手算和電算的力學(xué)模型相吻合，在使用PKPM軟件電算主次梁時(shí)，需要選擇PK菜單進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，讓空間模型的計(jì)算轉(zhuǎn)化為平面模型計(jì)算，使學(xué)生手算和電算力學(xué)模型一致，這樣手算的和電算的結(jié)果才能比較。

PKPM軟件在國(guó)內(nèi)外工程界有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，在我國(guó)應(yīng)用非常普及，幾乎所有國(guó)內(nèi)民用建筑設(shè)計(jì)和工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院所都在使用PKPM系列軟件。PKPM軟件在鋼筋砼樓板課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用使學(xué)生不僅能將手算結(jié)果和電算結(jié)果進(jìn)行比較，相互驗(yàn)證，提高計(jì)算的合理性和準(zhǔn)確性，而且使學(xué)生了解和掌握PKPM軟件的豐富功能和廣大的應(yīng)用范圍，擴(kuò)大了視野，加深了學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的理解，增加了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和趣味性，而且對(duì)以后學(xué)生在工作崗位中熟練應(yīng)用PKPM系列軟件打下基礎(chǔ)，有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)校與用人單位的無縫連接。

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