pkpm课程设计(论文)六层住宅楼钢筋混凝土框架结构设计

1、PKPM结构设计课程作业电 算 报 告工程名称： 六层住宅楼钢筋混凝土框架结构设计 结构型式：框架R 框剪 剪力墙学 院：力学与建筑工程学院班级：建工2班姓名：韦贵华学号：1210630318指导教师：李胜林2015年12月摘要：本文介绍了通过pkpm建筑结构计算机辅助设计计算软件设计居民住宅楼的设计内容，设计结果。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 目录1.课程设计的目的42.设计内容43.设计要求44.设计资料54.1 工程概况54.2 建筑功能54.3 结构选型64.4 材料选用64.6 抗震设计65.截面尺寸初选65.1 柱的尺寸65.2 梁的尺寸75.3 板的厚度尺寸86.荷载统计86.1 恒载标准值计算86.2 活荷载标准值计算97.建模步骤97.1 pmcad结构平面计算机辅助设计97.2 SATWE结构空间有限元分析设计软件107.3 梁柱施工图117.4 JCCAD基础工程计算机辅助设计117.5 修正、标注118. PKPM计算参数信息129. 计算

3、结果分析2310.设计结果2510.1建筑平面图2510.2结构平面布置图2710.3梁柱节点载荷平面图2810.4 结构内力图3310.5 梁柱施工图3710.6基础平面施工图4010.7结构平面布置图41 1.课程设计的目的该课程设计是学完PKPM软件设计课程，掌握了PKPM软件的使用方法后进行的实践环节，该课程设计的目的主要在于使学生熟悉结构设计的全过程，学会利用 PKPM结构设计软件进行工程结构设计，能对一个框架结构经过PKPM建模并计算后获得该结构的内力及配筋，并正确认读结构施工图纸。初步培养学生综合运用所学专业知识分析和解决实际工程问题的能力。1、学会识别建筑图，并根据建筑平面准确

4、布置结构受力构件：墙、柱、梁。2、了解各类结构设计类软件的基础上，能获得学习结构设计类软件的学习方法，能自主学习其他结构类设计软件3、正确理解和应用我国现行有关设计规范和规程，掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图标准的规定，训练学生计算机绘图的基本技能。2.设计内容根据所给的建筑平面图用PKPM建模计算结构内力及配筋。熟练应用PMCAD建立模型，布置梁板荷载。用SATWE进行模型检查，设置计算参数，并进行内力和配筋计算。对计算结果进行分析校核，并根据计算结果对模型重新调整，直至结构计算附和规范要求。用JCCAD对结构进行基础计算。使用CAD对PKPM的图形结果进行修改完善。3.设计要求使用

5、PKPM结构设计软件对某一个框架结构/框剪结构/剪力墙结构进行辅助设计，工程图纸可以为实际工程，也可自己绘制。计算模块统一采用SATWE模块。其他相关要求如下：3.1基本内容（1）结构基本情况 1）工程名称，结构类型，工程特点，各层层高，所在区域，场地类别，地基土情况等；2）构件的基本尺寸：3）荷载统计及计算：风荷载，地震荷载，恒荷载，活荷载，隔墙线荷载等；4）工程嵌固部位；（2）整体计算输出结果整理1）结构总信息；2）周期、振型；3）最大地震力方向；4）结构整体合理性指标：位移比、层间最大位移与层高比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、剪重比、刚重比、框架的倾覆力矩比；对于框剪结构的0.2Q

6、0的调整；5）超筋超限信息；6）结构平面布置图；7）荷载布置图；8）墙、柱轴压比；9）梁、墙、柱配筋结果平面图；10）板配筋结果平面图；11）计算结果分析、说明及对电算中超筋超限结果处理方法。3.2可补充的内容本部分为选做内容，感兴趣的同学根据结构可自行选择相应模块进行。1）基础计算：基础配筋计算及沉降计算；2）挡土墙计算；3）楼梯计算。4.设计资料4.1 工程概况建筑工程为住宅工程，一层层高4.0m，二层层高3.2m，三六层层高均为3.0m，房屋总高19.2m。4.2 建筑功能 民用建筑，两室一厅一卫，每单元有一户。4.3 结构选型结构体系选型：结构体系为六层现浇框架结构。屋面结构：采用现浇

7、钢筋混凝土屋盖，刚柔性相结合的屋面，各层楼板厚均为100mm。 图4.1 材料类型4.4 材料选用混凝土：基础、基础梁、框架柱、框架梁、楼面板、屋面梁、屋面板、楼梯等现浇混凝土构件均采用C30混凝土。钢筋：楼板钢筋HRB400，强度设计值，fy360/mm2；框架梁、柱主筋采用HRB400，强度设计值，fy360N/mm2，箍筋采用HPB300，强度设计值，fy270/mm2。墙体：外墙为240厚粘土空心砖砌筑；4.5 风荷载基本风压：4.6 抗震设计 抗震烈度6（0.05g），场地类别2，框架抗震等级3。5.截面尺寸初选5.1 柱的尺寸由建筑平面图（见图5.1结构平面计算简图）可知，在该户型

8、中受力最大的为由轴线1、3、5、7分别与C、D所确定的柱，所以这几个柱截面尺寸为所在跨度的1/10。最初设定为400mm450mm。其余柱子出设定截面尺寸为400mm400mm，但是最终由于层数为6层，压力较大，柱子承受压力太大，最终部分柱子经过修改调整为500mm500mm。5.2 梁的尺寸梁高一般按刚度要求初步估算，然后再根据荷载大小及构造要求初步确定。根据刚度要求：次梁 h=（1/121/18）L，b=墙厚=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梁的截面宽度次梁的方法与主梁的方法一样，最终确定为h=400mm，b=200mm。梁的截面尺寸：主

9、梁：300mm500mm，300mm450mm，300mm400mm，300mm350mm 次梁：240mm450mm，240mm400mm，240mm350mm结构平面计算简图（图5.1）如下所示： 图5.1结构平面计算简图5.3 板的厚度尺寸板的厚度尺寸一般按刚度要求初步估算，然后再根据荷载大小及构造要求初步确定。根据刚度要求：板厚且：L板短边的长度。最终取板厚100mm。6.荷载统计6.1 恒载标准值计算屋面：卫生间楼面恒载为6.5 kN/m2，其余房间楼面恒载为1.5 kN/m2，屋面恒载为3.0 kN/m2。（须在pkpm中自动计算楼板重）墙体：作用于梁间面荷载5.7kN/m2。内墙

10、为240粘土空心砖砌筑，作用于梁间面荷载5.24kN/m2。（则梁间线荷载与层高有关：如二层梁间线荷载=5.7 kN/m2X3.2m=18.24 kN/m，又由于外墙开窗较多，荷载折减85%，即18.24 kN/m85%=15.5kN/m） 除开窗较多的外墙有荷载折减，其余均不折减。梁上的恒荷载：（pkpm自动计算，其中由二级次梁传来的荷载简化为集中力，传递到对应一级次梁和主梁上）6.2 活荷载标准值计算 根据建筑结构荷载规范（GB50009-2001）查得 一般的房间活载： 卫生间活载： 屋面活荷载 ：0.7 kN/m2。 荷载值如下图：7.建模步骤7.1 pmcad结构平面计算机辅助设计1

11、、用pkpm建模，平面布置图绘制完成之后，在PMCAD建筑模型与荷载输入中设立3个标准层；按建筑平面设计图输入轴网，按照设计好的梁柱截面尺寸以及偏心，布置梁和柱，设计参数、荷载，包括每层梁间线荷载，楼面恒载、活载，外墙为240厚粘土空心砖砌筑，作用于梁间面荷载5.7kN/m2。内墙为240粘土空心砖砌筑，作用于梁间面荷载5.24kN/m2。（则梁间线荷载与层高有关：如二层梁间线荷载=5.7 kN/m2X3.2m=18.24 kN/m，又由于外墙开窗较多，荷载折减85%，即18.24 kN/m85%=15.5kN/m）除开窗较多的外墙有荷载折减，其余均不折减。卫生间楼面恒载为6.5 kN/m2，

12、其余房间楼面恒载为1.5 kN/m2（均需PKPM自动计算楼板自重），卫生间楼面活载为2.5 kN/m2，其余房间楼面恒载为2.0kN/m2，屋面恒载、活载分别为3.0 kN/m2、0.7 kN/m2。修改各项参数；然后按照要求进行楼层组装，本结构第一层为4m，第二层为3.2m，第三五层为3m。2、在PMCAD建筑模型与荷载输入存盘退出，进入PMCAD结构楼面布置信息中，设置修改每层楼板厚度与强度等级，保存退出。3、进入PMCAD楼面荷载传导计算，根据要求修改每层的恒载与活载，保存退出。4、在PMCAD-A平面载荷显示校核中导出各楼层的梁柱节点载荷平面图（CHKPM.T）。第一标准层梁柱如下：

13、7.2 SATWE结构空间有限元分析设计软件1、 进入SATWE界面中接PM生成SATWE数据，执行项目1和7，输入各项设计参数，如风荷载信息，地震信息，配筋信息等，其他根据需要选择性执行。然后进入SATWE界面2，计算控制参数，再进入SATWE界面4，输出混凝土结构配件及钢构件验算简图，并检查是否有错误，图中标红的地方是需要注意的地方，有的是错误警告，如果标红要在PMCAD中查找错误的地方，修改之后重复以上步骤。例如我在第一次计算时，出现了如图7.1的错误。看出来是梁的截面尺寸不够大，于是我把原来240450的梁以五十量级改到了240500后不再标红。证明已经验算合格。 图7.12、直到上述

14、过程完成，没有错误后以文本形式输出结构设计信息（WMASS.OUT），混凝土结构配件及钢构件验算简图（WPJ1.T），梁弹性挠度、柱轴压比、墙边缘构件简图（WPJC1.T），梁设计内力包络（WBEMF1.T），梁设计配筋包络图（WBEMR1.T）。7.3 梁柱施工图1、进入梁柱施工图，进行1梁归并，2梁立、剖面图，生成裂隙图（LF1.T），3梁平法施工图（PL1.T），之后进行4进行柱归并到6输出柱平法施工图（ZPM1.T），保存图形，打开A图形编剧、打印及转换，打开WPJ1.T、WPJC1.T（挠度）、WBEMF1.T、WBEMR1.T、PL1.T等图，转换成DWG格式并保存。7.4 JCC

15、AD基础工程计算机辅助设计1、在JCCAD-2基础人机交互输入中对基础埋深设定，本结构基础埋深为2m，采用柱下独基基础，然后读取已有的载荷数据，进行基础的布置。在JCCAC-6中输出基础平面施工图（JCPM.T)。7.5 修正、标注1、 在天正CAD中修改生成的DWG文件，剪切不必要的轴线，把图标排列整齐，标注图名等。8.PKPM计算参数信息 WMASS.OUT文本文档 总信息 . 结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 25.00 钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00 地下室层数: MBASE= 0 竖向

16、荷载计算信息: 按模拟施工加荷计算方式 风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力 特殊荷载计算信息: 不计算 结构类别: 框架结构 裙房层数: MANNEX= 0 转换层所在层号： MCHANGE= 0 墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00 墙元侧向节点信息: 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 结构所在地区 全国 风荷载信息 . 修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.35 地面粗糙程度: B 类 结构基本周期（秒）: T1 = 0.35 体形变化分段数: MPART

17、= 1 各段最高层号: NSTi = 6 各段体形系数: USi = 1.30 地震信息 . 振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数: NMODE= 15 地震烈度: NAF = 6.00 场地类别: KD = 2 设计地震分组: 一组 特征周期 TG = 0.35 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.04 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.50 框架的抗震等级: NF = 3 剪力墙的抗震等级: NW = 3 活荷质量折减系数: RMC = 0.50 周期折减系数: TC = 1.00 结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00 是否考虑偶然偏心

18、: 否 是否考虑双向地震扭转效应: 否 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0 活荷载信息 . 考虑活荷不利布置的层数 从第 1 到6层 柱、墙活荷载是否折减 不折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 -柱，墙，基础活荷载折减系数- 计算截面以上的层数-折减系数 1 1.00 2-3 0.85 4-5 0.70 6-8 0.65 9-20 0.60 20 0.55 调整信息 . 中梁刚度增大系数： BK = 1.00 梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85 梁设计弯矩增大系数： BM = 1.00 连梁刚度折减系数： BLZ = 0.70 梁扭矩折减系数： TB = 0.40 全楼地震力放大系数

19、： RSF = 1.00 0.2Qo 调整起始层号： KQ1 = 0 0.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 0 顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0 顶塔楼内力放大： RTL = 1.00 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 = 1.15 是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0 剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0 配筋信息 . 梁主筋强度 (N/mm2): IB = 360 柱主筋强度 (N/mm2): IC = 360 墙主筋强度

20、(N/mm2): IW = 360 梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 210 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210 墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210 梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00 柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00 墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 150.00 墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30 单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数: NSW = 0 单独指定的墙竖向分布筋配筋率(%): RWV1 = 0.60 设计信息 . 结构重要性系数: RWO = 1.00 柱计算长度计算原则: 有侧移

21、 梁柱重叠部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应： 否 柱配筋计算原则: 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85 梁保护层厚度 (mm): BCB = 30.00 柱保护层厚度 (mm): ACA = 30.00 是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 否 荷载组合信息 . 恒载分项系数: CDEAD= 1.20 活载分项系数: CLIVE= 1.40 风荷载分项系数: CWIND= 1.40 水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30 竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50 特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00 活荷载的组合系数:

22、 CD_L = 0.70 风荷载的组合系数: CD_W = 0.60 活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50 剪力墙底部加强区信息. 剪力墙底部加强区层数 IWF= 2 剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 7.20 * * 各层的质量、质心坐标信息 * * 层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载质量 (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 活载产生的总质量 (t): 74.300 恒载产生的总质量 (t): 1641.674 结构的总质量 (t): 1715.973 恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载 结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量 活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg) * * 各层构件数量、构件材料和层高 * * 层号 塔号 梁数 柱数 墙数 层高 累计高度 (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 * * 风荷载信息 * * 层号 塔号 风荷载X 剪力X 倾覆弯矩X 风荷载Y 剪力Y 倾覆弯矩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= 各楼层等效尺寸(单位:m,m*2)= 层号 塔号 面积 形心X 形心Y 等效宽B 等效高H 最大宽BMAX 最小宽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= 各楼层的单位面积质量分布(单位:kg/m*2)= 层号 塔号 单位面

27、积质量 gi 质量比 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 = 计算信息 = Project : 刘振林 计算日期 : 2012.11.10 开始时间 : 13:14:46 可用内存 : 976.00MB 第一步: 计算每层刚度中心、自由度等信息 开始时间 : 13:14:46 第二步: 组装刚度矩阵并分解 开始时间 : 13:14:47 Calculate block informatio

28、n 刚度块总数: 1 自由度总数: 618 大约需要 2.4MB 硬盘空间 刚度组装：从 1 行到 618 行 第三步: 地震作用分析 开始时间 : 13:14:47 方法 1 (侧刚模型) 起始列 = 1 终止列 = 18 第四步: 计算位移 开始时间 : 13:14:48 形成地震荷载向量 形成风荷载向量 形成垂直荷载向量 Calculate Displacement LDLT 回代：从 1 列到 39 列 写出位移文件 第五步: 计算杆件内力 开始时间 : 13:14:48 活载随机加载计算 计算杆件内力 结束日期 : 2012.11.10 时间 : 13:14:49 总用时 : 0:

29、0: 3 = 各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Floor No : 层号 Tower No : 塔号 Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值 Alf : 层刚性主轴的方向 Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值 Gmass : 总质量 Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率 Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值 Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值 或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度 =

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 薄弱层地震剪力放大系数= 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 薄弱层地震剪力放大系数= 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 =