混凝土结构设计03排架结构计算机辅助设计.ppt

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1、第3章 排架结构计算机辅助设计,3.1 计算机辅助设计PK软件简介 3.1.1 软件应用范围 3.1.2 计算参数的确定 3.1.3 荷载组合及内力计算原则 3.1.4 数据文件输入规则 3.1.5 排架柱配筋计算技术条件 3.1.6 框排架绘图功能及主要技术条件 3.1.4 数据文件输入规则 3.2 PK操作与数据文件 3.2.1 框架数据文件 3.2.2 排架、框排架数据文件,第3章 排架结构计算机辅助设计,3.2.3 排架结构计算输出结果说明 3.2.4 绘图数据输入文件 3.2.5 操作步骤 3.3 单层厂房设计算例 3.3.1 基本资料 3.3.2 结构计算书 3.4 单层钢筋混凝土

2、工业厂房结构课程设计 任务书,3.1 计算机辅助设计PK软件简介 计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)，是利用计算机的软硬件协助工程技术人员进行工程设计、产品开发、过程管理、自动化控制等的一门综合的、技术复杂的系统工程。计算机辅助设计已广泛应用于机械制造、土木工程、电子、轻工等众多行业，成为代表与衡量一个国家科技与工业现代化水平的一个重要标志，目前常用的排架结构CAD是PKPM系列中PKCAD，以下着重通过一实例介绍PKCAD的实际应用。,3.1.1 软件应用范围,1结构形式和杆件 本程序可计算的结构为平面杆系的框架、复式框架、排架、框排架(某几个跨上或某些层上

3、作用吊车荷载的多层框架)、剪力墙、壁式框架、连续梁、拱型结构、内框架、桁架等。一般为钢筋混凝土结构，也可求解局部或全部杆件为其他材料的平面杆系结构(如图3.1所示)。,图3.1 适用的结构形式,2PK中计算软件 PK为用户提供平面杆系结构计算软件有：框架、框排架、排架结构计算软件PK11.EXE,为平面杆系结构计算程序，可连接框架绘图部分绘图。,3框架、框排架、排架结构计算软件 PK11.EXE 计算内容及解题范围(1)可对平面框架结构(规则的或复杂形式的)、框排架结构、排架结构进行内力分析、变位计算、地震计算、吊车计算、内力组合，梁柱截面配筋及柱下独立基础计算。程序的解题范围：总节点数(包括

4、支座的约束点)300 柱子数 300 梁数 250 支座约束数 20 地震计算时合并的质点数 30 跨数 20 层数 20,内力分析采用矩阵位移法，每一节点有水平位移，竖向位移，转角三个自由度。(2)在排架和框排架结构计算时(此时NJJ为负值)，使用PK11.EXE计算。柱段总根数45根，有吊车荷载的跨数7跨。排架的跨数9跨，排架柱的柱段总数25根,3.1.2 计算参数的确定,(1)对于规则框架，程序可对梁、柱节点自动编号，自动形成信息；对于非规则框架，需输入节点坐标，杆件关联号及约束信息，柱子计算长度等。框排架的框架部分绘施工图时，柱梁的总根数不再包括排架柱上的柱段和与排架柱铰接的梁。(2)

5、程序可自动形成柱和梁的自重，且是否需要程序形成柱梁自重，可由计算者在总信息中给予确定。(3)排架柱各段的计算长度取值：排架柱在有吊车荷载作用的组合、无吊车荷载作用的组合和在垂直排架方向的轴压验算时均取用不同的计算长度，这三种情况下，计算长度均由程序按国家标准GB 500102002混凝土结构设计规范中表中给出的数据自动生成(用户给出的值不再起作用)，生成计算长度时未考虑露天吊车和栈桥柱。,3.1.3 荷载组合及内力计算原则,1活载的予组合和内力组合原则(1)PK11程序采用每根梁作用一组活载的予组合法。对于柱有四组活载予组合内力：活1：Mmax及对应的N与V。活2：Mmin及对应的N与V。活3

6、：Nmax及对应的M与V。活4：Nmin及对应的M与V。其中，符号M为弯矩、N为轴力、V为剪力。对于梁有如 下四组予组合内力：活1：梁端Mmax及对应的V。活2：梁端Mmin及对应的V。活3：使梁跨中为正弯矩的梁端M。活4：使梁跨中为负弯矩的梁端M。,(2)程序认为以上作用在各节点、柱间、梁间活载都是相容的，程序在求解各杆件最不利组合时，各个活荷载既可以同时作用，又可以分别作用。(3)PK11程序还可以计算任意组互相排斥的活荷载，这样的活荷载各组之间不会同时作用，程序自动从各组中挑选出一组来作最不利布置组合。,2荷载效应组合,(1)内力组合(2)地震作用效应组合,3吊车荷载分析和排架柱计算,(

7、1)结构计算中可作吊车荷载的内力分析与内力组合，每一个有吊车的跨分别作三种内力计算：最大轮压Dmax在跨左，最小轮压Dmin在跨右。最小轮压Dmin在跨左，最大轮压Dmax在跨右。最大水平刹车力Tmax同时作用在跨左和跨右，每边作用Tmax/2。程序输出这三种情况下的内力计算值，还输出水平刹车力作用下的各节点计算位移值(弹性计算结果的标准值)。,内力组合时应考虑：多跨吊车竖向荷载按最不利的最多两跨考虑。吊车水平荷载不论是单跨还是多跨厂房均按吊车荷载中不利的一跨考虑。有地震荷载组合时吊车荷载中不再考虑水平刹车力内力组合时先进行吊车荷载的予组合。(2)排架柱的计算和绘图限于矩形断面和工字型断面，其

8、配筋按对称配筋考虑。(3)根据国家规范GB 500092001第条，多跨吊车效应作用时乘以折减系数，该系数由用户输入。(4)根据抗震规范，对于15m高度以下的平面排架，地震计算时应考虑空间和扭转影响的效应调正系数，该系数由用户查规范输入。(5)排架柱地震计算时应考虑吊车桥架引起的地震剪力和弯矩增大系数，该系数由用户查规范输入。(6)牛腿计算时考虑吊车水平荷载。,3.1.4 数据文件输入规则,1节点和杆件编号 1)桁架和非规则框架 允许节点任意编号(注意尽量采用缩小带宽的编号)，杆件任意编号，柱、梁杆件编号分开编先编柱子后编梁。节点编号时，可参照规则框架的编号原则，以使带宽最小(如图3.2所示)

9、。,图3.2 单元及节点编号,2)规则框架 程序自动形成节点和杆件编号。编号原则内定为：当层数跨数时，采用沿纵向Y的节点编号系统如图3.3所示；当层数跨数或跨数大于10时，采用沿横向X的节点编号系统如图3.4所示。任何情况下，柱脚都最后编号。这样可保证规则框架在任何情况下，其总刚矩阵存储的变带宽最小，省内存容量和计算时间。节点和杆件编号举例如图3.3和图3.4所示，柱梁编号采用由左向右，自下而上的顺序。各跨跨度应以底层柱中心为准。,图3.3 层数跨数时编号系统,图3.4 层数跨数时编号系统,3)排架、框排架均应按非规则框架填表 排架柱段编号应按自下向上，自左至右的顺序，在牛腿顶处，变截面处均应

10、设置节点。框排架计算柱梁编号，要将框架上的柱梁编在前面，排架柱上的柱段和与排架柱相连的两端铰支梁要编在后面，即：先编框架上的柱号，再编排架上的柱号，再编框架上梁号，最后编排架上梁号，这样，在PK2绘图时，框架绘图不再包含排架柱部分。排架柱的绘图由软件PJZ完成。,2单位和逻辑符号系统,在所有输入和输出的数据中，除柱梁截面配筋采用平方毫米为单位，其他均为千牛，地震计算输出特征向量是无量纲的值，周期以秒为单位。混凝土输入强度等级，钢筋输入级别，其各项强度标准值及设计值由程序自动给出。逻辑符号系统规定如下：(1)节点外荷载输入时，均以顺时针方向为正，反之为负。(2)杆间荷载输入时以图示外力均为正(如

11、图3.5所示)。最后组合内力的符号取右端脱离体，符号仍以逆时针为正，反之为负，具体来说，下纤维受拉为负，上纤维受拉为正。,图3.5 坐标及荷载,3约束信息处理,约束信息除用以说明结构支座处的约束情况外，亦可用来处理一铰一固的杆件，支座的约束情况如图3.6所示。对于局部缺梁缺柱(一般指边角处缺梁缺柱)的框架，最好按非规则框架格式输入，有时可将缺的梁柱用虚杆件代替，化为规则框架求解。虚杆件截面高度一般小于等于50 mm，宽度不限，(使其惯性矩为一般杆件的l/1000)。两端铰接梁填表法：(1)填一B(宽)、H(高)的矩形截面(即在梁宽前加一负号)，这种梁仍给出配筋。(2)按虚梁处理，即梁高H为0.

12、05 m，梁宽B任意的矩形截面。这种方式限于用在框架顶边角处。,本程序对于虚杆件及两端铰接杆件在绘图时一律不予画出，对于虚杆件计算中给出超筋信息。,图3.6 节点及约束信息,4结构计算的数据输入文件,在数检过程中会在屏幕上以图形显示，程序运行后，同时产生弯矩包络图和钢筋面积包络图及轴力包络图，各项荷载作用下的内力图，以上这些图形都可转换为AutoCAD图形，打印或绘制出来。,3.1.5 排架柱配筋计算技术条件,(1)排架柱选筋根据PK11计算的钢筋面积自动进行，在可能的情况下考虑将上下柱段的钢筋连通。钢筋混凝土矩形、工形截面柱均按对称配筋计算，分别进行框架平面内的偏心受压(如为偏心受拉，则按偏

13、心受拉构件计算)，框架平面外的轴心受压计算。对大偏压、小偏压、偏拉等做出判断并据不同情况计算配筋。当平面外轴压计算配筋大于平面内的偏压(拉)配筋时，取轴压配筋为该柱配筋，并在输出的配筋数字旁提示！记号。(2)排架柱上的箍筋，架立筋，腰筋，加固筋，箍筋加密的范围，柱的外形(例如工形截面的模板图)等均按照手册建筑结构设计手册(钢筋混凝土结构构造)和,钢筋混凝土结构构造手册(冶金工业出版社出版)自动给出，在有抗震设防时(即结构计算时作了抗震计算)均按抗震要求作了处理。(3)牛腿的配筋尺寸均由软件自动计算分析给出，只须给出牛腿的挑出长度，牛腿的其他细部尺寸由软件自动给出，牛腿纵向筋的计算根据给出的外力

14、按混凝土结构设计规范 GB 500102002第条进行，作用在牛腿顶部的水平拉力设计值从PK11的Tmax/2取得，水平箍筋及弯起钢筋的计算及构造均按GB 500102002第条进行。(4)可作排架柱在翻身、一点起吊时的配筋计算，吊装计算配筋大于原计算配筋时，排架柱选筋按吊装计算结果确定。吊装点位置由人机交互指定，亦可随时修改。柱自重均乘以动力系数1.5。,3.1.6 框排架绘图功能及主要技术条件,1框排架绘图适用范围 选用范围用于工业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、排架结构，梁柱整体画图时的规模在15层以下14跨以内梁柱各110根以内。梁柱分开画的规模在220根柱，20

15、0根梁，20层，20跨以内。2排架柱绘图(1)单层排架的计算与排架柱的施工图绘制。结构计算仍由计算机软件PK11完成，施工图由软件“PJZ”完成。对于框排架，结构计算也由PK11完成，框排架的框架部分绘图由PK2完成，框排架的排架柱绘图由“PJZ”完成。,用PK11计算完排架或框排架后，只须填写一个简单的排架绘图补充数据文件，即可运行“PJZ”，或PK主菜单项目4绘出排架柱施工图。(2)施工图纸的版面布置及分页均自动进行，每根排架柱布置在一张图上，由排架柱的模板立面图，配筋立面图，柱与牛腿的剖面图，钢筋表组成。(3)在排架和框排架结构计算时：柱段总根数45根，有吊车荷载的跨数7跨。排架的跨数9

16、跨，排架柱的柱段总数25根。(4)框排架的框架部分绘施工图时，柱梁的总根数不再包括排架柱上的柱段和与排架柱铰接的梁。(5)可在排梁柱的模板立面图的下面和左、右两侧面上标注预埋件和胡子钢筋，用户需作这些标注时，只需在排架柱绘图补充数据文件的最后部分填写预埋件的数据。如果用户不填写这些预埋件数据，原绘图软件仍会正常运行。,3归类合并功能,将构造相同的钢筋归为同一种钢筋，将截面形状尺寸相同，且布筋相同的柱、梁剖面归为同一类剖面。将柱、梁构造与配筋完全相同的层归并为同一层。构造与配筋皆相同的层在框架立面图上仅画出一层，但用标高和注释表明其所包含表示的层数。构造与配筋皆相同的跨在立面图上仅画出一跨，但用

17、轴线号表明其所包含的跨数。用户提出的归类百分比较大，经归类后画出的层数与跨数越少，当然，若是高与跨度不同是不会归类为同一层的或同一跨的。,4提供给计算人员多种方式干预梁柱钢筋直径与根数的选配,(1)图形交互式修改。用户可在中文提示下用光标指示修改任一钢筋的配置。(2)输入实际配筋面积与PK计算的配筋面积的比例，这是计算人员将计算结果放大、加进自己的保险系数和控制柱梁之间的配筋比例的一种手段。该比例分为柱钢筋放大系数、梁下部钢筋放大系数、梁上部钢筋放大系数三种。(3)设计人员直接输入每根梁柱的钢筋直径与根数，这种情况下，程序不再根据计算结果选配钢筋，但钢筋的弯钩、搭接、锚固等构造及剖面、钢筋表的

18、归纳整理及施工图的绘制仍由程序完成。,5自动布置图纸版面,(1)程序运行结果即是一个已布置好版面的完整图纸，用户须输入图纸的规格，l为1号图纸，1.5为1号图加长一半，2.25为2号图加长四分之一。(2)若全部内容在一张图纸上放不下，程序自动将内容在2张或3张图纸上画下，第一张摆放框架整体图、第二张摆放钢筋明细表和剖面图，第3张也摆放剖面图。对于2号图纸，图纸可自动加长，加长比例大于1.5时，才安排2张图纸。(3)框架整体图隐含比例为150，若层数较高时可顺图纸长向放置，再受到图框限制时自动增大比例，直至小于图框尺寸。(4)柱梁剖面初定比例为120，摆放不下时自动增大比例。(5)框架整体图和剖

19、面图的比例也可由用户指定。,6可完成模板图的绘制,该图仅绘制整榀框架外形，设计人员还可另在上面标注预埋件等。,3.2 PK操作与数据文件 下面通过一个实例来加以说明。例：某2跨等高排架，跨度为24 m，柱距为6 m，划分为9个节点，6个柱段，图中圆圈中数字为节点编号，柱左数字为柱段编号，一共3根排架柱，其上柱截面皆为矩形，尺寸分别为400 mm400 mm(边柱)、400 mm600 mm(中柱)，下截面皆为工字型，尺寸为100 mm150 mm400 mm800 mm工字形截面，每跨设15/3 t和15/5 t吊车各一台，屋架设有天窗，轨顶标高为10.2 m，墙体240 mm为清水墙、钢门窗

20、；砼为C30，柱中主筋为II级；Hs=3.8 m，Hx=9.7 m，H=13.5 m。屋面恒载为3.12 kN/m2，基本风压为0.35 kN/m2，试电算此排架柱(参照图3.10)。,3.2.1 框架数据文件,运行EDIT软件编辑建立一个数据文件，文件名称任意，不能带扩展名。数据按行写入。每行不超过80个字符，对数据的整型实型不作限制，数据之间用逗号隔开，数据终了，另起一行用字符END表示数据结束，数据行间可插入以 C开头的注释行。数据可以采用简单的缩写形式，即把几个相同的连续的数据合在起书写，如连续5个4.5写成5(4.5)；连续10个2.3可以写成10(2.3)，小括号之外，还可用中括号

21、表示更上一层的重复简写，每一对括号皆可跨行写。,1总信息(17个数),(1)NJ：节点总数(包括约束节点数)。要计算吊车荷载时，NJ前加一负号，同时在第八项左、右风载数据后输入吊车荷载数据。(2)NL：柱子数。(3)NB：梁数。(4)KZ：规则框架填1或2，非规则框架填0。KZ填2时为规则框架缺节点。(5)NF：支座约束数。(6)NEL：标准截面类型总数。(7)KLL：活载计算信息，算为1，不算为0；当有N组互斥活载时，KLL填1+N。(8)KW：风荷载计算信息，算为1，不算为0。(9)KZDJ：抗震等级，一、二、三、四级抗震等级分别填l，2，3，4。不计算地震时填5。,(10)IC：柱子混凝

22、土强度等级，C20填20，C25填25，C30填30，C40填40，以此类推。(11)IC22：梁的混凝土强度等级，填法同柱。(12)IG：钢筋号，I级钢为1，级钢为2，级钢为3。(13)IA：柱梁自重计算信息，要求计算柱自重填1，柱梁自重都计算填2，柱梁自重都不计算填0。(14)KAA；基础计算信息，算基础填1或2，不算填0；KAA填2时，仍作基础计算，但在计算基础时不考虑有地震作用的组合内力。(15)U1：梁支座负弯矩调幅系数。(16)U2：梁截面惯性矩增大系数。,(17)MOD：打印输出格式信息。MOD0：仅输出各柱、梁控制组合内力与配筋。MOD1；除MOD0内容外，还输出恒、活、风，地

23、震各单项荷载下的内力。MOD2：除MOD0内容外，还输出柱梁截面各种组合内力。MOD3：输出 MOD0，MOD1，MOD2时的全部内容。当 MOD在以上各情况下加10，取值10，11，12或13时，程序计算结果按幅宽为80行格式打印输出，否则，按130行格式输出。,3.2.2 排架、框排架数据文件,排架与框排架的计算数据是在原PK11的计算数据上补充而成的。这里仅强调：(1)总信息中第一项节点总数NJ前面加一负号。这表示计算中将要输入吊车荷载，NJ前无负号时，排架绘图程序无法执行。(2)风荷载数据之后，地震荷载数据之前输入吊车荷载数据，按跨输入。从左至右每跨输入11个数据，当该跨无吊车荷载时，

24、仅在该跨输入一个0。,(3)两端铰接梁填表法 填B(宽)，H(高)的矩形截面，即在梁宽前加一负号，这种梁仍给出配筋。对于两端铰接梁程序无论在何时都不在施工图中画出。按虚梁处理，即梁高为0.05 m，梁宽任意的矩形截面。(4)工形截面柱填法如下：工形截面标志2。宽B(m)。高H(m)。腹板厚度BI(m)。翼缘根部厚度HI1(m)。翼缘端部厚度HI2(m)。,(5)排架、框排架结构计算填表注意事项如下：排架、框排架均应按非规则框架填表。排架柱段编号应按自下而上，自左而右的顺序，在牛腿顶处，变截面处均应设置节点。框排架计算柱梁编号时，要将框架上的柱梁编在前面，排架柱上的柱段和与排架柱相连的两端铰支梁

25、要编在后面，即：先编框架上的柱号，再编排架上的柱号，然后编框架上梁号，最后编排架上梁号。这样，在PK2绘图时，框架绘图不再包含排架柱部分，排架柱的绘图由软件“PJZ”完成。在地震计算中，程序自动形成的各节点质量中未包含吊车吊重量，用户可酌情在“地震计算参数”对话框中填写附加重量的方法输入吊车的重量，即填写附加重量质点数IW和各附加质点的附加重量。,3.2.3 排架结构计算输出结果说明,本例题电算结果文件如下(节选)：*PK11.EXE*DATA:9/21/2005-总信息-节点总数=9 柱子总数=6 梁数=2是否规则框架=20600 支座约束数=3 标准截面总数=5活载计算信息=1 风活载计算

26、信息=1 抗震等级=5 柱砼等级=0 梁砼等级=0 梁柱主筋级别=2 梁柱箍筋级别=1 柱保护层=30 梁保护层=30,3.2.4 绘图数据输入文件,需为PK2或BK2建立一个数据文件，文件名称应为所画框架名称，被直接标在施工图上，名称后不带扩展名，文件名称小于7个字符并大于或等于3个字符，这个名称同时也成为施工图的图形名，即在AutoCAD状态下，设计人员用这一名称可以调出这框架的施工图。数据文件中输入钢筋的根数和直径时，常常写为*.*，小数点前数字为钢筋根数，小数点后数字为钢筋直径(mm)，如：4.22表示4根直径22的钢筋。,排架柱绘图补充数据文件内容如下：1图纸规格LDW 填1或2，1

27、表示采用1号图绘制，2表示采用2号图绘制。2各柱段钢筋调正放大系数FDC 输入放大系数，是设计人员对计算结果加以人工干预的一种方法。当所有柱段均取同一放大系数时，FDC即为该值。各柱放大系数不同时，FDC填0，然后按柱段编号顺序输入每根柱段的放大系数。3主筋保护层 IA(米),4牛腿信息,按柱段编号顺序(从下至上，从左至右)逐段输入每段柱的如下210个数据。(1)左边牛腿伸出长度L1(米)。当该柱段左边无牛腿时，L1填0，以下25项不填。(2)牛腿上表面与该柱段上节点高差DH1(米)，高出该柱段上节点时为正。(3)牛腿上受的垂直力 W1(千牛)。(4)W1与柱外皮距离C1(米)，当 W1作用在

28、柱截面以内时，C1填0。(5)牛腿上吊车梁的高度H1(米)。此数据用来确定抗震区柱的加固范围。,(6)右边牛腿伸出长度L2(米)。当该柱段右边无牛腿时，L2填0，以下710项不填。(7)牛腿上表皮与柱顶高差DH2(米)。(8)牛腿上受的垂直力W2(千牛)。(9)W2下柱截面外皮的距离C2(米)，当 W2作用在柱截面以内时，C2填0。(10)右牛腿上吊车梁的高度H2(米)。,5排架柱轴线位置信息 按从左至右的顺序，输入每一根排架柱的轴线位置EC(m)，EC指的是轴线至柱左端的距离。输入EC的个数即排架的跨数加1，例如两跨排架共3根排架柱，须输入3根柱的EC值。6柱根标高DBG(m)DBG即结构计

29、算时柱底的实际标高值，一般应为柱与基础的连接处，当该值小于0时，不能丢掉前面的负号，程序由DBG求出各柱段标高值。7排架柱插入基础部分的长度LZG(m)当 LZG填0(或不填)时，程序自动按0.9H(H为底段柱截面高)并取整求出该柱插入基础部分长度。,8预埋件数据,排架柱绘图软件可同时在柱模板图的正面和左、右两侧面上标注预埋件和胡子钢筋，当用户需作这些标注时，必须填写预埋件的相关数据，用户如不填写这些埋件数据，直接填“END”项，绘图软件仍会正常进行。预埋件和胡子钢筋数据填写格式如下：1)埋件类别数据(1)KMZ：全部排架上埋件的类别总数(包括胡子筋)。埋件的长宽相同时，可归为一类，胡子筋的直

30、径间距及起点位置相同时，可归为一类。当KMZ0时，说明不在该排架的柱模板图上标注埋件。,(2)依次输入各类埋件的宽BM和高HM，共填写KMZ2个数。输入的先后次序号即为该埋件的类别号；当埋件为胡子筋时，BM和HM的格式为：BM：小数点前数字为胡子筋直径，小数点后为胡子筋间距，数字前面一定要加一个负号。例如：-8.50表示胡子筋直径8 mm，间距500 mm。HM：胡子筋布置的起始标高(m)。2)各排架柱上的埋件信息 从左至右，依次输入每根排架柱的如下埋件信息(每一根轴线上的所有柱段算一根排 架柱)。,(1)该根柱上的埋件总个数NMJ，当该排架柱上不画埋件时，NMJ0，以下三项不填。(2)每块埋

31、件填写如下3个数，共须填NMJ3个数。KMJ：该埋件所属的埋件种类号，即前第一项上埋件数据的顺序号。XMJ：该埋件的x坐标(m)。YMJ：该埋件的y坐标(m)。坐标原点是柱左端与0.00标高的交点。当为胡子筋时：XMJ为胡子筋伸出的长度(m)，在XMJ前加个负号，表示该胡子筋布置在柱左侧，否则胡子筋布置在柱右侧。YMJ为胡子筋往上布置的终点标高(m)(这数字和上一项HM对应)。9用字母END表示数据结束,3.2.5 操作步骤,从结构计算到完成施工图，需填写两个数据文件，第一个数据文件是结构计算所需的数据文件；第二个文件是绘施工图所需的数据文件。操作可按主菜单进行单击PK后，显示框、排架CAD主

32、菜单，如图3.7所示，共11项。,图3.7 PK主菜单界面,PK数据交互输入和计算。框架绘图。排架柱绘图。连续梁绘图。绘制柱施工图。绘制梁施工图。绘制柱表施工图。绘制梁表施工图。框架模板图。A 壁式框架计算。B 图形编辑、打印及转换。排架结构仅执行主菜单1,2,4。,1建立工作目录及文件名,在主界面的下方为工作子目录的设置区域，程序隐含的工作目录为：C:pkpmwork。用户应建立自己的工作目录，并且，每个工程都应单建工作目录。单击【改变目录】按钮，弹出如图3.8所示的对话框，用户设置自己的工作目录。,图3.8 建立工作目录对话框,2PK数据交互输入和数检,结构计算数据交互方式输入PK主菜单第

33、1项。这里提供一种人机交互方式生成框架结构计算数据文件的方法，用键盘或鼠标，采用和PMCAD平面轴线定位相同的方式，在屏幕上勾画框架立面图，框架立面可由各种长短、各种方向的直线组成，再在框架立面网格上布置柱、梁，再布置恒、活、风荷载、吊车荷载；进入“参数输入”、“补充数据”等输入。完成结构模型的建立和数检。输入中采用的单位均为m、kN。,提取结构计算如下简图(如图3.10图3.15所示)。(1)框架立面图(KLM.T)。(2)恒载简图(D-L.T)。(3)活载简图(L-L.T)。(4)左风载图(L-W.T)。(5)右风载图(R-W.T)。有吊车荷载时还有：(6)吊车荷载图(C-H.T)。每张图

34、右边均有菜单，内容为：正确、错误、局部放大三项。对正确的图形，可直接按回车、进入下一张图。图形不对，说明数据有毛病，程序退出，用户需改动数据重新运行。,图3.10 框架立面图(KLM.T),图3.11 恒载简图(D-L.T),图3.12 活载简图(L-L.T),图3.13 左风载图(L-W.T),图3.14 右风载图(R-W.T),图3.15 吊车荷载图(C-H.T),3框、排架结构计算,单击主菜单项目2即执行此项功能。屏幕提示将计算结果存入一个用户起名的数据文件，若键入一个文件名，则计算结果都存到这个文件里，屏幕上显示各种计算结果的包络图和弯矩图，如图3.16所示。首先屏幕上显示图形结果的菜

35、单如下：,图3.16 计算结果输出,显示计算结果文件。弯矩包络图(M.T)。配筋包络图(AS.T)。轴力包络图(N.T)。剪力包络图(V.T)。恒载内力图(D.T)。活载内力包络图(L1.T)。左风载弯矩图(WL.T)。右风载弯矩图WR.T。A左地震弯矩图(EL.T)。B右地震弯矩图(ER.T)。D图形拼接当超过规范要求时，红色显示。本例的计算结果图形如图3.17图3.22所示。,图3.17 弯矩包络图(M.T),图3.18 轴力包络图(N.T),图3.19 剪力包络图(V.T),图3.20 恒载弯矩图(KN-M),图3.21 活载弯矩包络图(KN-M),图3.22 配筋包络图(AS.T),4

36、排架柱绘图的操作,单击主莱单项目3后程序将要求输入绘图数据文件名，屏幕上提示：“输入框架绘图数据文件名称”(如图3.23所示)。1)建立绘图数据文件 2)排架绘图(1)可作排架柱在翻身、一点起吊时的配筋计算，指定吊装点位置，显示其弯矩图。(2)牛腿的配筋尺寸均由软件自动计算分析给出，给定牛腿细部尺寸。(3)排架柱施工图一一显示。,图3.23 绘图数据文件名称,本例排架柱的施工图详见图3.24图3.26所示。,图3.24 排架柱纵筋图,B柱模板图 B柱配筋图 图3.25 B轴排架柱模板配筋施工图,图3.26 A、C轴排架柱模板配筋施工图,3.3 单层厂房设计算例 3.3.1 基本资料 1设计对象

37、 设计对象为某工厂金属结构车间厂房。2基本资料(1)建设地点：某市(基本风压0.25 kN/m2，基本雪压0.25 kN/m2)。(2)地质资料：地层自上而下为耕土层、黏土、中砂、卵石、基岩，其中耕土层厚约0.5 m，基础坐落在黏土层上，修正后的地基承载力特征值fa=240 kN/m2。(3)建筑资料如下所述：,建筑平面图、立面图、剖面图如图3.27、图3.28、图3.29所示。该车间为双跨度等高厂房，跨度均为24 m，每跨设有A5级工作制双钩15/3 t及5 t吊车各一台，厂房设有天窗，轨顶标高10.2 m。层面：采用卷材防水屋面，做法如下：三毡四油防水层上铺小石子 20mm厚水泥砂浆找平层

38、 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层 一毡二油隔气层 20mm厚水泥砂浆找平层 预应力混凝土大型屋面板,墙体：240mm厚清水砖墙，钢门窗 室内混凝土地面，室内外高差点150mm。(4)选用材料：混凝土C30钢筋：采用HPB235，HRB335。,图3.27 平面图,图3.28 立面图,图3.29 剖面图,3.3.2 结构计算书,(1)对于规则框架，程序可对梁、柱节点自动编号，自动形成信息；对于非规则框架，需输入节点坐标，杆件关联号及约束信息，柱子计算长度等。框排架的框架部分绘施工图时，柱梁的总根数不再包括排架柱上的柱段和与排架柱铰接的梁。(2)程序可自动形成柱和梁的自重，且是否需要程序形成柱梁

39、自重，可由计算者在总信息中给予确定。,1结构构件选型(见表3-2),表3-2 构件选型,2定位轴线,(1)横向定位轴线：除伸缩缝及端柱外，均通过柱截面几何中心；(2)纵和定位轴线：查ZQ162，B1=0.26 m，Lk=22.50 m，要求B20.08 m。中柱：B3=0.30 m，B1+B2+B3=0.26+0.19+0.30=0.75 m，由于B2=0.190.08 m可以。边柱：B3=0.40 m，B1+B2+B3=0.26+0.09+0.40=0.75 m，由于B2=0.190.08 m可以。纵向定位轴线如图3.30所示。,图3.30 纵向定位轴线,3排架计算简图及柱的计算参数,1)计

40、算简图如图3.31所示，Hs=3.8 m，Hx=9.7 m，H=13.5 m。2)柱的计算参数柱的截面尺寸如图3.32所示，计算参数见表3-3。,图3.31 排架简图,表3-3 柱的计算参数,4荷载计算,1)屋面恒载(如图3.32及图3.33所示)三毡四油防水层上铺小豆石0.35 kN/m220 mm厚水泥砂浆找平层 0.4 kN/m2100 mm厚水泥珍珠岩制品保温层0.4 kN/m2一毡二油隔气层 0.05 kN/m220 mm厚的水泥砂浆找平层0.4 kN/m2板自重+灌缝重 1.4 kN/m2屋盖支撑 0.07 kN/m2 q=3.07 kN/m2,图3.32 柱的外形及截面,为简化计

41、算，天沟板及相应的构造层的恒载取与一般屋面恒载相同的值，此外，屋架自重为109.0 kN/榀，天窗架传来重力荷载P=34.0 kN/支柱。P1A=P1C=3.076(12+0.77)+109/2+34.0=323.72 kN(0.77 m为外天沟板宽)P1B=3.07624+109.0+234.0=619.08 kNM1A=M1C=P1Al1A=323.720.05=16.186 kN/mM2A=M2C=P1Al2=323.720.20=64.74 kN/m 2)屋面活载(如图3.33和图3.34所示)施工活荷载取0.70 kN/m2P1A=0.706(12+0.77)=53.63 kNP1B

42、=0.70612=50.40 kNM1A=P1Ae1A=53.630.05=2.68 kNmM2A=P1Ae2=53.630.2=10.73 kNmM1B=P1Be1B=50.400.2=10.08 kNm,图3.33 恒载作用图,图3.34 活载作用图,3)柱自重(如图3.35和图3.36所示)边柱：P2A=P2C=0.400.403.8025=15.2 kNM2A=M2C=P2Ae2=15.20.2=3.04 kNmP3A=P3C=25(7.95+0.7)0.1775+(1.050.80.4)+(0.40.350.50)+(0.3520.40/2)=49.76 kN中柱：P2B=0.400

43、.603.8025=22.80 kNP3B=25(0.400.801.35+0.60.41.60+(7.6 5+0.7)0.1775)=57.45 kN,图3.35 吊车梁恒载,图3.36 吊车梁活载,4)吊车轨道连接及吊车梁自重(如图3.37和图3.40所示)P4A=P4C=0.816+45.5=50.36 kNP4B=50.362=100.72 kNM4A=M4C=P4Al3A=50.360.35=17.63 kNm 5)吊车荷载(如图3.37、图3.38和图3.39所示)每跨设有15/3 t及5 t吊车各一台，主要参数见表3-4。,表3-4 吊车主要参数,图3.37 Dmax计算简图,(

44、1)竖向荷载：Dmax=185 kN Dmin=50.0 kN Dmax在边柱：P4A=Dmax=307.08 kNM4A=Dmaxe3A=307.080.35=107.47 kNm P4B=Dmin=97.28 kN M4B=Dmine3B=97.080.75=72.96 kNm Dmin在边柱：P4A=96.28 kN M4A=Dmine3A=97.280.35=34.05 kNm P4B=Dmax=307.08 kN M4B=Dmaxe3B=307.080.75=230.31 kNm,3.4 单层钢筋混凝土工业厂房结构课程设计任务书 1.设计资料(1)项目名称：某金属结构车间厂房。(2)

45、建设地点：某市(基本风压0.35 kN/m2，基本雪压0.25 kN/m2)。(3)地质资料：地表以下0.8 m内为杂填土，其下为粘性土；地基承载力标准值fk=230 kN/m2，土质均匀；地下水位在天然地表下2.8 m，且无侵蚀(取0=16 kN/m3，d=1.6)。(4)工程说明。建筑平面图、立面图、剖面图如图3.49、图3.50和图3.51所示。结构形式为为单层双跨等高装配式钢筋混凝土结构。屋面防水做法。,三毡四油防水层上铺绿豆沙(0.35 kN/m2)。水泥砂浆找平层20 mm厚(0.3 kN/m2)。加气混凝土保温层100 mm厚(0.6 kN/m2)。冷底子油一道、热沥青两道(0.

46、05 kN/m2)。水泥砂浆找平层20 mm厚(0.3 kN/m2)。墙体：维护墙采用240 mm厚双面清水墙。地面：室内混凝土地面，室内外高差点150 mm。(5)起重设备：每跨设二台A5级软钩桥式吊车，吊车起重量及轨顶标高见表3-16。,(6)选用材料：柱选用混凝土C30，纵向钢筋HRB335，箍筋HPB235；基础选用混凝土C25,钢筋HPB235。(7)选用结构构件自重：屋面板G410-1(1.4 kN/m2,包括灌缝)；天沟板G410-3(2.0 kN/m2)；天窗架G316(32 kN/支柱)；屋架G415(110 kN/榀)；吊车梁CG426(46 kN/榀)；轨道连接G325(

47、0.81 kN/m)。,2.设计任务,(1)确定纵、横向定位轴线，确定上、下柱的高度及截面尺寸。(2)选用屋面板、屋架、基础梁、支撑、吊车梁及轨道连接件等。(3)计算排架所承受的各项荷载。(4)计算各种荷载下排架的内力。(5)柱及牛腿的设计，柱下独立基础的设计。(6)施工图绘制。结构布置图(屋架、屋面板、屋盖支撑布置；吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置)。基础施工图(基础平面图及配筋图)。柱施工图(柱模板图及配筋图)。,图3.49 平面图,图3.50 立面图,图3.51 剖面图,(1)竖向荷载：Dmax=185kN Dmin=50.0kN Dmax在边柱：P4A=Dmax=307.08 kNM4A

48、=Dmaxe3A=307.080.35=107.47 kNm P4B=Dmin=97.28 kN M4B=Dmine3B=97.080.75=72.96 kNm Dmin在边柱：P4A=96.28 kN M4A=Dmine3A=97.280.35=34.05 kNm P4B=Dmax=307.08 kN M4B=Dmaxe3B=307.080.75=230.31 kNm,(2)水平荷载：5t吊车一个轮子的水平制动力Z1=kN 15/3t吊车一个轮子的水平制动力Z1=kN 一台15/3 t吊车作用时：Zmax=5.60()=5.60(1+)=7.09 kN,一台15/3 t吊车与一台5 t吊车同

49、时作用时：Zmax=5.60()+1.775()=kN6)风荷载(如图3.38所示)基本风区=0.25 kN/m2，q=6=1.5 kN/m。Hw=2.180(1.34+0.67)+1.310(0.35+1.04 0.87+0.69)+2.670(1.08+1.08+1.08+0.9)=16.10 kN=1.68 kN/m=0.84 kN/m,图3.38 风荷载作用图,5排架内力计算(A柱),在各种荷载作用下均按下列步骤进行内力计算：(1)按规范查得在吊车荷载作用下的空间作用分配系数m=0.9，其他荷载作用下，均不考虑空间作用问题。(2)先假设排架无侧移，求出：各种荷载作用下的柱顶反力系数C1

50、、C2、C5、C6等。各种荷载作用下的柱顶反力Ra、Rb、Rc等。(3)将柱顶反力Ra、Rb、Rc相加后，沿反方向加于可侧移的排架上，当柱顶反力由吊车荷载产生时，还应乘以空间作用分配系数m。(4)求出A柱顶的剪力(将图3.39(d)与图3.39(e)叠加得图3.39(f)。,Ra+(Ra+Rb+Rc)=Ra(Ra+Rb+Rc)(5)根据Va及A柱的荷载，求出A柱的弯矩图的柱底剪力V3-3(如图3.39(g)所示)(6)弯矩、轴力、剪力的“+”号定义为：,图3.39 排架内力计算,6内力组合(A柱)按表3-8进行。,7柱的配筋计算(A柱),1)材料混凝土：C30 fc=14.3 N/mm2，ft