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【摘要】PKPM软件是土木工程学生在学习结构设计中接触的最多的一种软件,而初学者进行结构设计建模过程中,在进行主次梁布置过程中总是存在各种各样的疑惑,布置方式有两种,可以采用主梁布置和次梁布置,通常在学习过程中只是被告知用主梁方式布置次梁,但这两种方式到底有何具体的区别点,何时采用哪种方式布置,这是很多初学者疑惑的地方,这里就这两个问题进行详细的归纳和总结。
【关键词】PKPM;结构设计;主梁;主次梁;二次次梁
在结构设计过程中,首先进行的是PMCAD建模在PMCAD菜单下进行主梁和次梁布置。对于次梁,结构学习过程中对其的定义是将其上的荷载通过两端支座传递给梁的那种梁叫次梁。初学者在开始建模时,通常会按照学过的结构知识进行软件操作,而PKPM对主次梁的布置有其不同的地方。PMCAD在次梁区分上分为两种:以“主梁布置”布置的次梁为“主次梁”,以“次梁布置”布置的次梁为“次次梁”。“主次梁”在布置过程中与主梁相交,则形成无柱连接的节点,大量的无柱连接节点又将这一跨主梁截成多段小主梁,导致整根梁的节点数增加,而“次次梁”在布置过程中则遵从次梁基本定义,相当于搭在主梁上,不与主梁形成节点,对主梁不进行分段划分,这样就避免了无柱连接节点的形成。由于PKPM对房间的定义是以主梁围成的一个封闭空间称为一个房间,所以以“主次梁”布置则相对以“次次梁”布置会增加很多的房间,对于复杂的工程,则使本来复杂的平面房间变得琐碎杂乱,对于后面的SATWE、TAT等计算分析过程加多、加重难度,也容易出现分析报错信息,并且PKPM软件对于节点数量、梁根数等都有一定的限制要求,鉴于软件应用和结构分析等各方面因素,下面就两种次梁的不同进行比较总结:
(1)导荷方式不同
以主梁方式输入的次梁,楼面恒活载加载在相邻的梁上,不分主次梁,软件分析计算确定其主次梁的传力关系。
以次梁方式输入的次梁,楼面恒活载加载在“次次梁”上,再由“次次梁”将力传递到主梁上。
(2)结构计算模式不同
以主梁方式输入的次梁,将主次梁之间定义为刚性连接,“主次梁”不仅传递竖向力,还有弯矩和扭矩,并且要考虑支座处的弹性竖向位移。建模完成后,SATWE进行的是三维空间计算分析,主次梁一起完成各层平面的交叉梁系计算分析,计算过程比较复杂,但切合工程的实际受力分析过程。
以次梁方式输入的次梁,主次梁之间为塑性连接,“次次梁”铰接在主梁上,不需要计算支座处的竖向位移,节点处只存在竖向力。PKPM是按照二维模型分析计算,分析过程相对简单,但是与实际受力相差较多。
(3)梁支座负弯矩调幅控制作用不同
以主梁方式输入的次梁,需要进行设置弯矩调幅系数,一般为0.85;
以次梁方式输入的次梁,则不需要设置弯矩调幅系数。如需对次梁进行调幅,则只能在SATWE中“特殊梁柱定义”中进行更改“调幅梁”。
(4)操作布置问题
“主次梁”的布置跟主梁相同,直接进行窗口选择布置,显示为蓝色,便于操作,而“次次梁”在操作上则区别于“主次梁”,分别点击左右两个节点形成白色的线条。
(5)板厚修改问题
以主梁形式布置的次梁,次梁可以将主梁围成的房间分隔成更小的房间,从而能够修改小房间的板厚。
以次梁形式布置的次梁,次梁无法将主梁所围成的房间进行分隔。涉及到建模中例如楼梯间只在楼梯部分板厚为0而楼梯前室仍为正常板厚或者其他地方,则不能通过修改板厚来实现。
(6)最小配筋率对次梁影响不同
以主梁形式布置的次梁,其最小配筋率需考虑抗震等级的要求;
以次梁形式布置的次梁,其最小配筋率可以直接按照非抗震等级进行选择。
(7)楼面恒活载修改问题
当次梁按主梁输入时,可直接形成房间,能够灵活修改局部各个小房间的恒活载。
当次梁按次梁输入时,“次次梁”无法形成需要的小房间。因此对于建模中楼梯前室以及特殊房间多种恒活载修改无法完成。
(8)房间开洞问题
与板厚修改和楼面恒活载修改相似,如果按照主梁输入则可进行全房间开洞,而如果按照次梁输入,则只能进行洞口布置。
(9)楼板配筋
”主次梁”布置下,形成的房间比较多,很多时候还会出现过小的房间,而板底钢筋在布置过程中又是以房间为单元进行的,这样就造成了绘制楼板施工图时,无法选择“逐间布筋”或者“自动布筋”(两种布筋方式都容易形成太多的段筋,造成钢筋的浪费和施工难度),工程中一般按照“通长钢筋”来简化绘图,也大大节省了钢材,降低了施工难度。
(10)次梁上荷载输入问题
以主梁形式布置的次梁,在荷载添加时,直接在PMCAD建筑模型与荷载输入下的梁间荷载进行添加梁上恒活载,从而进行竖向荷载的传递。
以次梁形式布置的次梁,在荷载添加时,则是由楼面荷载传导计算下的次梁荷载布置进行添加,针对多级次梁的特殊结构,有些次梁可能无法输入次梁荷载。
经过对比发现,多数情况下,考虑设计方便和接近工程实际受力情况,一般采用“主次梁”方式布置次梁,而当工程规模较大而节点,杆件或房间数量可能超出程序允许范围时,选择“次次梁”的方式输入可有效地、大幅度减少节点、杆件和房间的数量。
参考文献:
[1].《建筑结构CAD》范幸义等编著
【关键词】PKPM;结构设计;主梁;主次梁;二次次梁
在结构设计过程中,首先进行的是PMCAD建模在PMCAD菜单下进行主梁和次梁布置。对于次梁,结构学习过程中对其的定义是将其上的荷载通过两端支座传递给梁的那种梁叫次梁。初学者在开始建模时,通常会按照学过的结构知识进行软件操作,而PKPM对主次梁的布置有其不同的地方。PMCAD在次梁区分上分为两种:以“主梁布置”布置的次梁为“主次梁”,以“次梁布置”布置的次梁为“次次梁”。“主次梁”在布置过程中与主梁相交,则形成无柱连接的节点,大量的无柱连接节点又将这一跨主梁截成多段小主梁,导致整根梁的节点数增加,而“次次梁”在布置过程中则遵从次梁基本定义,相当于搭在主梁上,不与主梁形成节点,对主梁不进行分段划分,这样就避免了无柱连接节点的形成。由于PKPM对房间的定义是以主梁围成的一个封闭空间称为一个房间,所以以“主次梁”布置则相对以“次次梁”布置会增加很多的房间,对于复杂的工程,则使本来复杂的平面房间变得琐碎杂乱,对于后面的SATWE、TAT等计算分析过程加多、加重难度,也容易出现分析报错信息,并且PKPM软件对于节点数量、梁根数等都有一定的限制要求,鉴于软件应用和结构分析等各方面因素,下面就两种次梁的不同进行比较总结:
(1)导荷方式不同
以主梁方式输入的次梁,楼面恒活载加载在相邻的梁上,不分主次梁,软件分析计算确定其主次梁的传力关系。
以次梁方式输入的次梁,楼面恒活载加载在“次次梁”上,再由“次次梁”将力传递到主梁上。
(2)结构计算模式不同
以主梁方式输入的次梁,将主次梁之间定义为刚性连接,“主次梁”不仅传递竖向力,还有弯矩和扭矩,并且要考虑支座处的弹性竖向位移。建模完成后,SATWE进行的是三维空间计算分析,主次梁一起完成各层平面的交叉梁系计算分析,计算过程比较复杂,但切合工程的实际受力分析过程。
以次梁方式输入的次梁,主次梁之间为塑性连接,“次次梁”铰接在主梁上,不需要计算支座处的竖向位移,节点处只存在竖向力。PKPM是按照二维模型分析计算,分析过程相对简单,但是与实际受力相差较多。
(3)梁支座负弯矩调幅控制作用不同
以主梁方式输入的次梁,需要进行设置弯矩调幅系数,一般为0.85;
以次梁方式输入的次梁,则不需要设置弯矩调幅系数。如需对次梁进行调幅,则只能在SATWE中“特殊梁柱定义”中进行更改“调幅梁”。
(4)操作布置问题
“主次梁”的布置跟主梁相同,直接进行窗口选择布置,显示为蓝色,便于操作,而“次次梁”在操作上则区别于“主次梁”,分别点击左右两个节点形成白色的线条。
(5)板厚修改问题
以主梁形式布置的次梁,次梁可以将主梁围成的房间分隔成更小的房间,从而能够修改小房间的板厚。
以次梁形式布置的次梁,次梁无法将主梁所围成的房间进行分隔。涉及到建模中例如楼梯间只在楼梯部分板厚为0而楼梯前室仍为正常板厚或者其他地方,则不能通过修改板厚来实现。
(6)最小配筋率对次梁影响不同
以主梁形式布置的次梁,其最小配筋率需考虑抗震等级的要求;
以次梁形式布置的次梁,其最小配筋率可以直接按照非抗震等级进行选择。
(7)楼面恒活载修改问题
当次梁按主梁输入时,可直接形成房间,能够灵活修改局部各个小房间的恒活载。
当次梁按次梁输入时,“次次梁”无法形成需要的小房间。因此对于建模中楼梯前室以及特殊房间多种恒活载修改无法完成。
(8)房间开洞问题
与板厚修改和楼面恒活载修改相似,如果按照主梁输入则可进行全房间开洞,而如果按照次梁输入,则只能进行洞口布置。
(9)楼板配筋
”主次梁”布置下,形成的房间比较多,很多时候还会出现过小的房间,而板底钢筋在布置过程中又是以房间为单元进行的,这样就造成了绘制楼板施工图时,无法选择“逐间布筋”或者“自动布筋”(两种布筋方式都容易形成太多的段筋,造成钢筋的浪费和施工难度),工程中一般按照“通长钢筋”来简化绘图,也大大节省了钢材,降低了施工难度。
(10)次梁上荷载输入问题
以主梁形式布置的次梁,在荷载添加时,直接在PMCAD建筑模型与荷载输入下的梁间荷载进行添加梁上恒活载,从而进行竖向荷载的传递。
以次梁形式布置的次梁,在荷载添加时,则是由楼面荷载传导计算下的次梁荷载布置进行添加,针对多级次梁的特殊结构,有些次梁可能无法输入次梁荷载。
经过对比发现,多数情况下,考虑设计方便和接近工程实际受力情况,一般采用“主次梁”方式布置次梁,而当工程规模较大而节点,杆件或房间数量可能超出程序允许范围时,选择“次次梁”的方式输入可有效地、大幅度减少节点、杆件和房间的数量。
参考文献:
[1].《建筑结构CAD》范幸义等编著