pkpm課程設計(論文)六層住宅樓鋼筋混凝土框架結構設計

1、PKPM結構設計課程作業(yè)電 算 報 告工程名稱： 六層住宅樓鋼筋混凝土框架結構設計 結構型式：框架R 框剪 剪力墻學 院：力學與建筑工程學院班級：建工2班姓名：韋貴華學號：1210630318指導教師：李勝林2015年12月摘要：本文介紹了通過pkpm建筑結構計算機輔助設計計算軟件設計居民住宅樓的設計內(nèi)容，設計結果。ABSTRACT：This paper introduces how to use PKPM computer aided structure design calculation software design of residential building design con

2、tent, design results. KEY WORD：pkpm 目錄1.課程設計的目的42.設計內(nèi)容43.設計要求44.設計資料54.1 工程概況54.2 建筑功能54.3 結構選型64.4 材料選用64.6 抗震設計65.截面尺寸初選65.1 柱的尺寸65.2 梁的尺寸75.3 板的厚度尺寸86.荷載統(tǒng)計86.1 恒載標準值計算86.2 活荷載標準值計算97.建模步驟97.1 pmcad結構平面計算機輔助設計97.2 SATWE結構空間有限元分析設計軟件107.3 梁柱施工圖117.4 JCCAD基礎工程計算機輔助設計117.5 修正、標注118. PKPM計算參數(shù)信息129. 計算

3、結果分析2310.設計結果2510.1建筑平面圖2510.2結構平面布置圖2710.3梁柱節(jié)點載荷平面圖2810.4 結構內(nèi)力圖3310.5 梁柱施工圖3710.6基礎平面施工圖4010.7結構平面布置圖41 1.課程設計的目的該課程設計是學完PKPM軟件設計課程，掌握了PKPM軟件的使用方法后進行的實踐環(huán)節(jié)，該課程設計的目的主要在于使學生熟悉結構設計的全過程，學會利用 PKPM結構設計軟件進行工程結構設計，能對一個框架結構經(jīng)過PKPM建模并計算后獲得該結構的內(nèi)力及配筋，并正確認讀結構施工圖紙。初步培養(yǎng)學生綜合運用所學專業(yè)知識分析和解決實際工程問題的能力。1、學會識別建筑圖，并根據(jù)建筑平面準確

4、布置結構受力構件：墻、柱、梁。2、了解各類結構設計類軟件的基礎上，能獲得學習結構設計類軟件的學習方法，能自主學習其他結構類設計軟件3、正確理解和應用我國現(xiàn)行有關設計規(guī)范和規(guī)程，掌握鋼筋混凝土結構施工圖的表達方式和制圖標準的規(guī)定，訓練學生計算機繪圖的基本技能。2.設計內(nèi)容根據(jù)所給的建筑平面圖用PKPM建模計算結構內(nèi)力及配筋。熟練應用PMCAD建立模型，布置梁板荷載。用SATWE進行模型檢查，設置計算參數(shù)，并進行內(nèi)力和配筋計算。對計算結果進行分析校核，并根據(jù)計算結果對模型重新調(diào)整，直至結構計算附和規(guī)范要求。用JCCAD對結構進行基礎計算。使用CAD對PKPM的圖形結果進行修改完善。3.設計要求使用

5、PKPM結構設計軟件對某一個框架結構/框剪結構/剪力墻結構進行輔助設計，工程圖紙可以為實際工程，也可自己繪制。計算模塊統(tǒng)一采用SATWE模塊。其他相關要求如下：3.1基本內(nèi)容（1）結構基本情況 1）工程名稱，結構類型，工程特點，各層層高，所在區(qū)域，場地類別，地基土情況等；2）構件的基本尺寸：3）荷載統(tǒng)計及計算：風荷載，地震荷載，恒荷載，活荷載，隔墻線荷載等；4）工程嵌固部位；（2）整體計算輸出結果整理1）結構總信息；2）周期、振型；3）最大地震力方向；4）結構整體合理性指標：位移比、層間最大位移與層高比、周期比、剛度比、層間受剪承載力比、剪重比、剛重比、框架的傾覆力矩比；對于框剪結構的0.2Q

6、0的調(diào)整；5）超筋超限信息；6）結構平面布置圖；7）荷載布置圖；8）墻、柱軸壓比；9）梁、墻、柱配筋結果平面圖；10）板配筋結果平面圖；11）計算結果分析、說明及對電算中超筋超限結果處理方法。3.2可補充的內(nèi)容本部分為選做內(nèi)容，感興趣的同學根據(jù)結構可自行選擇相應模塊進行。1）基礎計算：基礎配筋計算及沉降計算；2）擋土墻計算；3）樓梯計算。4.設計資料4.1 工程概況建筑工程為住宅工程，一層層高4.0m，二層層高3.2m，三六層層高均為3.0m，房屋總高19.2m。4.2 建筑功能 民用建筑，兩室一廳一衛(wèi)，每單元有一戶。4.3 結構選型結構體系選型：結構體系為六層現(xiàn)澆框架結構。屋面結構：采用現(xiàn)澆

7、鋼筋混凝土屋蓋，剛柔性相結合的屋面，各層樓板厚均為100mm。 圖4.1 材料類型4.4 材料選用混凝土：基礎、基礎梁、框架柱、框架梁、樓面板、屋面梁、屋面板、樓梯等現(xiàn)澆混凝土構件均采用C30混凝土。鋼筋：樓板鋼筋HRB400，強度設計值，fy360/mm2；框架梁、柱主筋采用HRB400，強度設計值，fy360N/mm2，箍筋采用HPB300，強度設計值，fy270/mm2。墻體：外墻為240厚粘土空心磚砌筑；4.5 風荷載基本風壓：4.6 抗震設計 抗震烈度6（0.05g），場地類別2，框架抗震等級3。5.截面尺寸初選5.1 柱的尺寸由建筑平面圖（見圖5.1結構平面計算簡圖）可知，在該戶型

8、中受力最大的為由軸線1、3、5、7分別與C、D所確定的柱，所以這幾個柱截面尺寸為所在跨度的1/10。最初設定為400mm450mm。其余柱子出設定截面尺寸為400mm400mm，但是最終由于層數(shù)為6層，壓力較大，柱子承受壓力太大，最終部分柱子經(jīng)過修改調(diào)整為500mm500mm。5.2 梁的尺寸梁高一般按剛度要求初步估算，然后再根據(jù)荷載大小及構造要求初步確定。根據(jù)剛度要求：次梁 h=（1/121/18）L，b=墻厚=240主梁 h=(1/151/10)L，b=300其中L梁的跨度；h梁的截面高度;b梁的截面寬度次梁的方法與主梁的方法一樣，最終確定為h=400mm，b=200mm。梁的截面尺寸：主

9、梁：300mm500mm，300mm450mm，300mm400mm，300mm350mm 次梁：240mm450mm，240mm400mm，240mm350mm結構平面計算簡圖（圖5.1）如下所示： 圖5.1結構平面計算簡圖5.3 板的厚度尺寸板的厚度尺寸一般按剛度要求初步估算，然后再根據(jù)荷載大小及構造要求初步確定。根據(jù)剛度要求：板厚且：L板短邊的長度。最終取板厚100mm。6.荷載統(tǒng)計6.1 恒載標準值計算屋面：衛(wèi)生間樓面恒載為6.5 kN/m2，其余房間樓面恒載為1.5 kN/m2，屋面恒載為3.0 kN/m2。（須在pkpm中自動計算樓板重）墻體：作用于梁間面荷載5.7kN/m2。內(nèi)墻

10、為240粘土空心磚砌筑，作用于梁間面荷載5.24kN/m2。（則梁間線荷載與層高有關：如二層梁間線荷載=5.7 kN/m2X3.2m=18.24 kN/m，又由于外墻開窗較多，荷載折減85%，即18.24 kN/m85%=15.5kN/m） 除開窗較多的外墻有荷載折減，其余均不折減。梁上的恒荷載：（pkpm自動計算，其中由二級次梁傳來的荷載簡化為集中力，傳遞到對應一級次梁和主梁上）6.2 活荷載標準值計算 根據(jù)建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2001）查得 一般的房間活載： 衛(wèi)生間活載： 屋面活荷載 ：0.7 kN/m2。 荷載值如下圖：7.建模步驟7.1 pmcad結構平面計算機輔助設計1

11、、用pkpm建模，平面布置圖繪制完成之后，在PMCAD建筑模型與荷載輸入中設立3個標準層；按建筑平面設計圖輸入軸網(wǎng)，按照設計好的梁柱截面尺寸以及偏心，布置梁和柱，設計參數(shù)、荷載，包括每層梁間線荷載，樓面恒載、活載，外墻為240厚粘土空心磚砌筑，作用于梁間面荷載5.7kN/m2。內(nèi)墻為240粘土空心磚砌筑，作用于梁間面荷載5.24kN/m2。（則梁間線荷載與層高有關：如二層梁間線荷載=5.7 kN/m2X3.2m=18.24 kN/m，又由于外墻開窗較多，荷載折減85%，即18.24 kN/m85%=15.5kN/m）除開窗較多的外墻有荷載折減，其余均不折減。衛(wèi)生間樓面恒載為6.5 kN/m2，

12、其余房間樓面恒載為1.5 kN/m2（均需PKPM自動計算樓板自重），衛(wèi)生間樓面活載為2.5 kN/m2，其余房間樓面恒載為2.0kN/m2，屋面恒載、活載分別為3.0 kN/m2、0.7 kN/m2。修改各項參數(shù)；然后按照要求進行樓層組裝，本結構第一層為4m，第二層為3.2m，第三五層為3m。2、在PMCAD建筑模型與荷載輸入存盤退出，進入PMCAD結構樓面布置信息中，設置修改每層樓板厚度與強度等級，保存退出。3、進入PMCAD樓面荷載傳導計算，根據(jù)要求修改每層的恒載與活載，保存退出。4、在PMCAD-A平面載荷顯示校核中導出各樓層的梁柱節(jié)點載荷平面圖（CHKPM.T）。第一標準層梁柱如下：

13、7.2 SATWE結構空間有限元分析設計軟件1、 進入SATWE界面中接PM生成SATWE數(shù)據(jù)，執(zhí)行項目1和7，輸入各項設計參數(shù)，如風荷載信息，地震信息，配筋信息等，其他根據(jù)需要選擇性執(zhí)行。然后進入SATWE界面2，計算控制參數(shù)，再進入SATWE界面4，輸出混凝土結構配件及鋼構件驗算簡圖，并檢查是否有錯誤，圖中標紅的地方是需要注意的地方，有的是錯誤警告，如果標紅要在PMCAD中查找錯誤的地方，修改之后重復以上步驟。例如我在第一次計算時，出現(xiàn)了如圖7.1的錯誤?？闯鰜硎橇旱慕孛娉叽绮粔虼螅谑俏野言瓉?40450的梁以五十量級改到了240500后不再標紅。證明已經(jīng)驗算合格。 圖7.12、直到上述

14、過程完成，沒有錯誤后以文本形式輸出結構設計信息（WMASS.OUT），混凝土結構配件及鋼構件驗算簡圖（WPJ1.T），梁彈性撓度、柱軸壓比、墻邊緣構件簡圖（WPJC1.T），梁設計內(nèi)力包絡（WBEMF1.T），梁設計配筋包絡圖（WBEMR1.T）。7.3 梁柱施工圖1、進入梁柱施工圖，進行1梁歸并，2梁立、剖面圖，生成裂隙圖（LF1.T），3梁平法施工圖（PL1.T），之后進行4進行柱歸并到6輸出柱平法施工圖（ZPM1.T），保存圖形，打開A圖形編劇、打印及轉(zhuǎn)換，打開WPJ1.T、WPJC1.T（撓度）、WBEMF1.T、WBEMR1.T、PL1.T等圖，轉(zhuǎn)換成DWG格式并保存。7.4 JCC

15、AD基礎工程計算機輔助設計1、在JCCAD-2基礎人機交互輸入中對基礎埋深設定，本結構基礎埋深為2m，采用柱下獨基基礎，然后讀取已有的載荷數(shù)據(jù)，進行基礎的布置。在JCCAC-6中輸出基礎平面施工圖（JCPM.T)。7.5 修正、標注1、 在天正CAD中修改生成的DWG文件，剪切不必要的軸線，把圖標排列整齊，標注圖名等。8.PKPM計算參數(shù)信息 WMASS.OUT文本文檔 總信息 . 結構材料信息: 鋼砼結構 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 25.00 鋼材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夾角 (Rad): ARF = 0.00 地下室層數(shù): MBASE= 0 豎向

16、荷載計算信息: 按模擬施工加荷計算方式 風荷載計算信息: 計算X,Y兩個方向的風荷載 地震力計算信息: 計算X,Y兩個方向的地震力 特殊荷載計算信息: 不計算 結構類別: 框架結構 裙房層數(shù): MANNEX= 0 轉(zhuǎn)換層所在層號： MCHANGE= 0 墻元細分最大控制長度(m) DMAX= 2.00 墻元側向節(jié)點信息: 內(nèi)部節(jié)點 是否對全樓強制采用剛性樓板假定 否 采用的樓層剛度算法 層間剪力比層間位移算法 結構所在地區(qū) 全國 風荷載信息 . 修正后的基本風壓 (kN/m2): WO = 0.35 地面粗糙程度: B 類 結構基本周期（秒）: T1 = 0.35 體形變化分段數(shù): MPART

17、= 1 各段最高層號: NSTi = 6 各段體形系數(shù): USi = 1.30 地震信息 . 振型組合方法(CQC耦聯(lián);SRSS非耦聯(lián)) CQC 計算振型數(shù): NMODE= 15 地震烈度: NAF = 6.00 場地類別: KD = 2 設計地震分組: 一組 特征周期 TG = 0.35 多遇地震影響系數(shù)最大值 Rmax1 = 0.04 罕遇地震影響系數(shù)最大值 Rmax2 = 0.50 框架的抗震等級: NF = 3 剪力墻的抗震等級: NW = 3 活荷質(zhì)量折減系數(shù): RMC = 0.50 周期折減系數(shù): TC = 1.00 結構的阻尼比 (%): DAMP = 5.00 是否考慮偶然偏心

18、: 否 是否考慮雙向地震扭轉(zhuǎn)效應: 否 斜交抗側力構件方向的附加地震數(shù) = 0 活荷載信息 . 考慮活荷不利布置的層數(shù) 從第 1 到6層 柱、墻活荷載是否折減 不折算 傳到基礎的活荷載是否折減 折算 -柱，墻，基礎活荷載折減系數(shù)- 計算截面以上的層數(shù)-折減系數(shù) 1 1.00 2-3 0.85 4-5 0.70 6-8 0.65 9-20 0.60 20 0.55 調(diào)整信息 . 中梁剛度增大系數(shù)： BK = 1.00 梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)： BT = 0.85 梁設計彎矩增大系數(shù)： BM = 1.00 連梁剛度折減系數(shù)： BLZ = 0.70 梁扭矩折減系數(shù)： TB = 0.40 全樓地震力放大系數(shù)

19、： RSF = 1.00 0.2Qo 調(diào)整起始層號： KQ1 = 0 0.2Qo 調(diào)整終止層號： KQ2 = 0 頂塔樓內(nèi)力放大起算層號： NTL = 0 頂塔樓內(nèi)力放大： RTL = 1.00 九度結構及一級框架梁柱超配筋系數(shù) CPCOEF91 = 1.15 是否按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整樓層地震力IAUTO525 = 1 是否調(diào)整與框支柱相連的梁內(nèi)力 IREGU_KZZB = 0 剪力墻加強區(qū)起算層號 LEV_JLQJQ = 1 強制指定的薄弱層個數(shù) NWEAK = 0 配筋信息 . 梁主筋強度 (N/mm2): IB = 360 柱主筋強度 (N/mm2): IC = 360 墻主筋強度

20、(N/mm2): IW = 360 梁箍筋強度 (N/mm2): JB = 210 柱箍筋強度 (N/mm2): JC = 210 墻分布筋強度 (N/mm2): JWH = 210 梁箍筋最大間距 (mm): SB = 100.00 柱箍筋最大間距 (mm): SC = 100.00 墻水平分布筋最大間距 (mm): SWH = 150.00 墻豎向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30 單獨指定墻豎向分布筋配筋率的層數(shù): NSW = 0 單獨指定的墻豎向分布筋配筋率(%): RWV1 = 0.60 設計信息 . 結構重要性系數(shù): RWO = 1.00 柱計算長度計算原則: 有側移

21、 梁柱重疊部分簡化: 不作為剛域 是否考慮 P-Delt 效應： 否 柱配筋計算原則: 按單偏壓計算 鋼構件截面凈毛面積比: RN = 0.85 梁保護層厚度 (mm): BCB = 30.00 柱保護層厚度 (mm): ACA = 30.00 是否按砼規(guī)范(7.3.11-3)計算砼柱計算長度系數(shù): 否 荷載組合信息 . 恒載分項系數(shù): CDEAD= 1.20 活載分項系數(shù): CLIVE= 1.40 風荷載分項系數(shù): CWIND= 1.40 水平地震力分項系數(shù): CEA_H= 1.30 豎向地震力分項系數(shù): CEA_V= 0.50 特殊荷載分項系數(shù): CSPY = 0.00 活荷載的組合系數(shù):

22、 CD_L = 0.70 風荷載的組合系數(shù): CD_W = 0.60 活荷載的重力荷載代表值系數(shù): CEA_L = 0.50 剪力墻底部加強區(qū)信息. 剪力墻底部加強區(qū)層數(shù) IWF= 2 剪力墻底部加強區(qū)高度(m) Z_STRENGTHEN= 7.20 * * 各層的質(zhì)量、質(zhì)心坐標信息 * * 層號 塔號 質(zhì)心 X 質(zhì)心 Y 質(zhì)心 Z 恒載質(zhì)量 活載質(zhì)量 (m) (m) (t) (t) 6 1 -5.538 8.457 19.200 117.8 4.8 5 1 -5.538 8.508 16.200 301.0 13.9 4 1 -5.538 8.508 13.200 301.0 13.9 3

23、1 -5.538 8.508 10.200 301.0 13.9 2 1 -5.538 8.507 7.200 302.2 13.9 1 1 -5.482 8.520 4.000 318.6 13.9 活載產(chǎn)生的總質(zhì)量 (t): 74.300 恒載產(chǎn)生的總質(zhì)量 (t): 1641.674 結構的總質(zhì)量 (t): 1715.973 恒載產(chǎn)生的總質(zhì)量包括結構自重和外加恒載 結構的總質(zhì)量包括恒載產(chǎn)生的質(zhì)量和活載產(chǎn)生的質(zhì)量 活載產(chǎn)生的總質(zhì)量和結構的總質(zhì)量是活載折減后的結果 (1t = 1000kg) * * 各層構件數(shù)量、構件材料和層高 * * 層號 塔號 梁數(shù) 柱數(shù) 墻數(shù) 層高 累計高度 (混凝土)

24、 (混凝土) (混凝土) (m) (m) 1 1 53(30) 13(30) 0(30) 4.000 4.000 2 1 53(30) 13(30) 0(30) 3.200 7.200 3 1 53(30) 13(30) 0(30) 3.000 10.200 4 1 53(30) 13(30) 0(30) 3.000 13.200 5 1 53(30) 13(30) 0(30) 3.000 16.200 6 1 37(30) 13(30) 0(30) 3.000 19.200 * * 風荷載信息 * * 層號 塔號 風荷載X 剪力X 傾覆彎矩X 風荷載Y 剪力Y 傾覆彎矩Y 6 1 28.68

25、 28.7 86.0 29.42 29.4 88.3 5 1 26.18 54.9 250.6 26.85 56.3 257.1 4 1 23.67 78.5 486.2 24.28 80.6 498.7 3 1 21.04 99.6 784.9 21.58 102.1 805.1 2 1 21.04 120.6 1170.9 21.58 123.7 1201.0 1 1 24.51 145.1 1751.4 25.14 148.9 1796.4= 各樓層等效尺寸(單位:m,m*2)= 層號 塔號 面積 形心X 形心Y 等效寬B 等效高H 最大寬BMAX 最小寬BMIN 1 1 134.29

26、-5.54 8.43 12.04 11.47 12.04 11.47 2 1 134.83 -5.54 8.44 12.07 11.46 12.07 11.46 3 1 134.83 -5.54 8.44 12.07 11.46 12.07 11.46 4 1 134.83 -5.54 8.44 12.07 11.46 12.07 11.46 5 1 134.83 -5.54 8.44 12.07 11.46 12.07 11.46 6 1 134.46 -5.54 8.43 12.04 11.47 12.04 11.47= 各樓層的單位面積質(zhì)量分布(單位:kg/m*2)= 層號 塔號 單位面

27、積質(zhì)量 gi 質(zhì)量比 max(gi/gi-1,gi/gi+1) 1 1 2475.92 1.06 2 1 2344.13 1.00 3 1 2335.82 1.00 4 1 2335.82 1.00 5 1 2335.82 2.56 6 1 911.60 1.00 = 計算信息 = Project : 劉振林 計算日期 : 2012.11.10 開始時間 : 13:14:46 可用內(nèi)存 : 976.00MB 第一步: 計算每層剛度中心、自由度等信息 開始時間 : 13:14:46 第二步: 組裝剛度矩陣并分解 開始時間 : 13:14:47 Calculate block informatio

28、n 剛度塊總數(shù): 1 自由度總數(shù): 618 大約需要 2.4MB 硬盤空間 剛度組裝：從 1 行到 618 行 第三步: 地震作用分析 開始時間 : 13:14:47 方法 1 (側剛模型) 起始列 = 1 終止列 = 18 第四步: 計算位移 開始時間 : 13:14:48 形成地震荷載向量 形成風荷載向量 形成垂直荷載向量 Calculate Displacement LDLT 回代：從 1 列到 39 列 寫出位移文件 第五步: 計算桿件內(nèi)力 開始時間 : 13:14:48 活載隨機加載計算 計算桿件內(nèi)力 結束日期 : 2012.11.10 時間 : 13:14:49 總用時 : 0:

29、0: 3 = 各層剛心、偏心率、相鄰層側移剛度比等計算信息 Floor No : 層號 Tower No : 塔號 Xstif，Ystif : 剛心的 X，Y 坐標值 Alf : 層剛性主軸的方向 Xmass，Ymass : 質(zhì)心的 X，Y 坐標值 Gmass : 總質(zhì)量 Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率 Ratx，Raty : X，Y 方向本層塔側移剛度與下一層相應塔側移剛度的比值 Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本層塔側移剛度與上一層相應塔側移剛度70%的比值 或上三層平均側移剛度80%的比值中之較小者 RJX，RJY，RJZ: 結構總體坐標系中塔的側移剛度和扭轉(zhuǎn)剛度 =

30、Floor No. 1 Tower No. 1 Xstif= -5.5369(m) Ystif= 8.5807(m) Alf = 0.0000(Degree) Xmass= -5.4825(m) Ymass= 8.5202(m) Gmass= 346.4053(t) Eex = 0.0101 Eey = 0.0116 Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000 Ratx1= 1.6722 Raty1= 1.6975 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00 RJX = 1.2153E+05(kN/m) RJY = 1.1653E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/

31、m) - Floor No. 2 Tower No. 1 Xstif= -5.5380(m) Ystif= 8.1956(m) Alf = 0.0000(Degree) Xmass= -5.5380(m) Ymass= 8.5074(m) Gmass= 329.9711(t) Eex = 0.0000 Eey = 0.0570 Ratx = 0.7400 Raty = 0.7260 Ratx1= 1.2237 Raty1= 1.2180 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00 RJX = 8.9933E+04(kN/m) RJY = 8.4596E+04(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 3 Tower No. 1 Xstif= -5.5380(m) Ystif= 8.1956(m) Alf = 0.0000(Degree) Xmass= -5.5380(m) Ymass= 8.5085(m) Gmass= 328.8510(t) Eex = 0.0000 Eey = 0.0572 Ratx =