摘 要：本文根据PKPM结构设计软件及相关规范，结合应用经验，对利用PKPM系列软件进行建筑结构设计的方法和使用中应注意的一些问题进行探讨，包括参数的选取、计算结果的分析以及对电算结果进行人工调整的方法和注意问题等，供设计人员参考借鉴。
关键词：PKPM；结构设计；参数选取；结果分析；人工调整
Structure Design Method of PKPM
Chen Haitao，Liu Shuang(1. Tianjin Tenio Design And Engineering Co.,Ltd., Tianjin 300384,China;
2. Tianjin Municipal Engineering Research Institute, Tianjin 300074,China)
Abstract: In this article, combining the structure design software ”PKPM”, related standards and application experience, the author introduces the structure design method of PKPM and some problems needing attention in the course of using PKPM, including the methods of the parameter selection, the analysis of the calculation results and the manual adjustment of the computing results.
Keywords: PKPM;structure design;parameter selection;result analysis;manual adjustment
0 引言
PKPM结构设计软件具有方便的快捷建模方式和强大的计算能力，能进行复杂的有限元分析，使得设计人员在较短周期内完成较大工程量成为了可能，在工程设计中的应用已经越来越普及。笔者结合自身应用经验，对利用PKPM系列软件进行建筑结构设计的方法和使用中应注意的一些问题进行探讨，包括参数的选取、计算结果的分析以及对电算结果进行人工调整的方法和注意问题等，供设计人员参考借鉴。
1 参数的选取
1.1 地震力计算信息
1.1.1 地震分析方法
在结构的地震反应分析中，程序提供了振型分解反应谱法和时程分析法。振型分解法分为“侧刚计算法”和“总刚计算法”。侧刚法适用于楼板平面内刚度无限大假定的建筑。基于这个假定，每块刚性楼板只有两个平动自由度和一个转动自由度。当定义有弹性楼板或有不与楼板相连的构件时，采用侧刚法误差较大。总刚法是直接采用结构的总刚和与之相对应的质量阵进行地震反应分析，此方法精度高但计算繁琐。当工程结构楼板尺寸和平面刚度无急剧变化、楼板连续、无弹性楼板时，可采用侧刚法进行计算。
1.1.2 双向水平地震力
考虑双向水平地震力比单向水平地震力的结构配筋增大。对于规则结构（质量和刚度分布对称的结构），可只考虑单向地震力；对于不规则结构（质量和刚度分布明显不对称的结构），应考虑双向地震力的作用。
1.1.3 扭转耦联
地震力计算中，考虑扭转耦联要比分别考虑两垂直方向的平移振动更精确。考虑平移和扭转的耦联振动，不但考虑了各方向位移之间的相互影响，而且它是一种完整振动状态，其振动不是单一方向的，而是沿最弱方向，次最弱方向一直类推。结构只要不是双轴对称就会有平扭耦联，这种耦联振动产生的地震效应一般要比不考虑平扭耦联时大。对于平面很不对称的结构，在地震分析时宜考虑扭转耦联。
1.1.4 5%偶然偏心
规范规定，计算地震作用时，应考虑偶然偏心的影响，附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。偶然偏心是由偶然因素引起的结构质量分布的变化，会导致结构固有振动特性的变化，因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。考虑偶然偏心也就是考虑由偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用。
1.1.5 计算振型个数
振型个数的大小与结构层数及结构形式有关，振型个数的选取应遵循有关规范规定，《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.3.10条和《建筑抗震设计规范》第5.2.2条均规定了振型个数的取值方法。振型个数选择要合理，过多的振型数会导致运算时间过长，过少的振型个数会导致计算结果不安全。只要振型参与质量达到总质量90%，就意味着计算振型个数够了。PKPM计算结果中的有效质量系数是必须检查项目之一，当有效质量系数大于0.9时，认为选取的振型数已足够，否则称振型数不够。
1.1.6 周期折减系数
对于有填充墙的结构，在早期的弹性阶段填充墙有很大的刚度，因此会吸收很大的地震力。而软件计算中，未考虑填充墙，只计算了梁和柱的刚度，并由此刚度求得结构自振周期。因此结构实际刚度远大于计算刚度， 实际周期小于计算周期，实际地震力大于计算地震力。若周期不折减，则地震力会偏小，使结构分析不安全，因此对地震力进行放大是有必要的。周期折减系数的取值遵循《高层建筑混凝土结构技术规程》3.3.17条，当非承重墙体为填充砖墙时，高层建筑结构计算自振周期折减系数取值为：框架0.6～0.7，框架-剪力墙0.7～0.8，短肢剪力墙0.8～0.9，剪力墙0.9～1.0。当采用其它非承重墙体时，可根据工程情况确定周期折减系数。
1.2 竖向力计算信息
宜选择“模拟施工加载1”。当选择“一次性加载”时，程序按一次性加载的模式作用于结构，不考虑施工找平的过程。“模拟施工加载1”考虑到在实际施工中，竖向恒载是一层一层作用的，并在施工中逐层找平，理论中的下层变形对上一层不产生影响。“模拟施工加载2”是在模拟施工加载1的基础上，考虑竖向构件的刚度放大10倍后再做模拟施工加载1，适用于较软弱的地基。
1.3 P-Δ效应选择信息
当结构发生水平位移时，竖向荷载就会出现垂直于变形后的结构竖向轴线的分量，这个分量将会加大水平分量，同时也会加大相应的内力。规范规定当结构的刚重比满足Di≥20∑Gj/hi时，可不考虑P-Δ效应。
1.4 调整信息
1.4.1 中梁和边梁的刚度放大系数
现浇楼板与梁浇筑在一起，板作为梁的翼缘参加工作，因此梁的刚度会增大。中梁和边梁的刚度放大系数不相同。因为中梁两边都有板的约束，边梁只有一边受板的约束，故中梁的刚度放大系数要大于边梁的刚度放大系数，一般中梁取2.0，边梁取1.5。
1.4.2 梁端负弯矩调幅系数
在竖向荷载作用下，超静定钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，梁柱节点并非完全刚性，允许有梁铰出现。将梁端弯矩调幅后，可以减少梁端配筋数量，从而减小梁受压区高度和配筋率，对形成延性梁有利。还可以提高柱的安全储备，以满足 “强柱弱梁”的设计原则。但梁端弯矩调幅不宜过大，一般应控制在弹性理论计算弯矩的20%以内，一般现浇框架梁取0.8～0.9。