pkpm课程设计(论文)-六层住宅楼钢筋混凝土框架结构设计

《PKPM结构设计》课程作业六层住宅楼钢筋混凝土框架结构设计结构型式：框架☑框剪□剪力墙□班级：建工2班学号：12106303182015年12月中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计2[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。designresults.KEYWORD:pkpm中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计3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 96.2活荷载标准值计算 9 97.1pmcad结构平面计算机辅助设计 9 7.3梁柱施工图 9.计算结果分析 10.设计结果 10.2结构平面布置图 10.3梁柱节点载荷平面图 10.4结构内力图 10.5梁柱施工图 10.6基础平面施工图 10.7结构平面布置图 中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计41.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。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。3.设计要求使用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；中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计52)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0.2Q05)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。6箍筋强度N/mm2)梁箍筋强度柱箍筋强度墙分布筋强度边缘构件箍筋强度主筋强度N/mm2)梁主筋强度柱主筋强度210210210梁箍筋间距(mm)100墙水平分布筋间距(mm)150柱箍筋间距(mm)100墙竖向分布筋配筋率(%)0.3结构底部需要单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数0中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计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：采用现浇钢筋混凝土屋盖，刚柔性相结合的屋面，各层楼板厚均用光标点明要修改的项目[确定]返回用光标点明要修改的项目[确定]返回本标准层信息柱混凝土强度等级梁混凝土强度等级剪力墙混凝土强度等级梁.柱钢筋类别HRB400确定取消帮助图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，fy=360/mm²;框架梁、柱主筋采用墙体：外墙为240厚粘土空心砖砌筑；4.5风荷载基本风压：0.35kN/m²4.6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柱的尺寸中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计7由建筑平面图(见图5.1结构平面计算简图)可知，在该户型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400mm×450mm。其余柱子出设定截面尺寸为400mm×400mm,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500mm×500mm。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=(1/12~1/18)L,b=墙厚=240主梁h=(1/15~1/10)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：主梁：300mm×500mm,300mm×450mm,300mm×400mm,300mm次梁：240mm×450mm,240mm×400mm,240mm×350mm结构平面计算简图(图5.1)如下所示：8T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中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计9荷载定义√是否计算活载√自动计算现浇楼板自重荷载定义√是否计算活载√自动计算现浇楼板自重插入江)册除@)确定(T)屋面：卫生间楼面恒载为6.5kN/m2,其余房间楼面恒载为1.5kN/m2,屋面恒载为3.0kN/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=5.7kN/m2X3.2m=18.24kN/m,又由于外墙开窗较多，荷载折减85%,即18.24kN/m×85%=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：2.0kN/m²卫生间活载：2.5kN/m²屋面活荷载：0.7kN/m2。类型值参数qq添加鱼)添加鱼)7.建模步骤7.1pmcad结构平面计算机辅助设计1、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粘土空中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计24040240年00(中本和心砖砌筑，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=5.7kN/m2X3.2m=18.24kN/m,又由于外墙开窗较多，荷载折减85%,即18.24kN/m×85%=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6.5kN24040240年00(中本和行楼层组装，本结构第一层为4m,第二层为3.2m,第三一五层为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，保存退平面载荷显示校核中导出各楼层的梁柱节点载荷平面图第一标准层梁柱如下：240+40240*450246+30240*45246+304知4o中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计7.2SATWE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240×450的梁以五十量级改到了240×500后不再标红。证明已经验算合格。图7.12、直到上述过程完成，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),7.4JCCAD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,中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计采用柱下独基基础，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、标注标注图名等。8.PKPM计算参数信息混凝土容重(kN/m3):钢材容重(kN/m3):水平力的夹角(Rad):墙元细分最大控制长度(m)是否对全楼强制采用刚性楼板假定采用的楼层刚度算法结构所在地区…钢砼结构ARF=0.00MBASE=0按模拟施工加荷计算方式计算X,Y两个方向的风荷载计算X,Y两个方向的地震力不计算框架结构MANNEX=0MCHANGE=0否层间剪力比层间位移算法全国风荷载信息.......修正后的基本风压(kN/m2):地面粗糙程度：结构基本周期(秒):B类T1=0.35中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计特征周期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结构的阻尼比(%):DAMP=5.00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柱、墙活荷载是否折减传到基础的活荷载是否折减…不折算折算 柱，墙，基础活荷载折减系数计算截面以上的层数---------------折减系数中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计调整信息中梁刚度增大系数：梁端弯矩调幅系数：梁设计弯矩增大系数：连梁刚度折减系数：梁扭矩折减系数：全楼地震力放大系数：BK=1.00BT=0.85BM=1.00=0.40=1.0000九度结构及一级框架梁柱超配筋系数CPCOEF91是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUT0525剪力墙加强区起算层号强制指定的薄弱层个数=0=1.0010配筋信息…………………墙主筋强度(N/mm2):IW=360梁箍筋最大间距(mm):SB=100.00中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计柱箍筋最大间距(mm):墙水平分布筋最大间距(mm):墙竖向筋分布最小配筋率(%):=0.30单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数：单独指定的墙竖向分布筋配筋率(%):=0.60设计信息……………………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：活载分项系数：风荷载分项系数：水平地震力分项系数：竖向地震力分项系数：特殊荷载分项系数：活荷载的组合系数：风荷载的组合系数：剪力墙底部加强区信息…………中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计剪力墙底部加强区高度(m)ZSTRENGTHEN=7.20*********************************************************水各层的质量、质心坐标信息*水*水****水****水水*水*水水***水水*水**水*水**水***水水*水水水**水水***水水水水水*水层号塔号质心X质心Y质心Z恒载质量活载质量21-5.5388.5077.200302.2131-5.4828.5204.00活载产生的总质量(t):恒载产生的总质量(t):结构的总质量(t):恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载74.300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(II1)中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计23456l53(30)53(30)53(30)53(30)53(30)37(30)0(30)0(30)0(30)0(30)0(30)0(30)4.0004.000水*水水水*水水水水水水水水来水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水米水水水水水水水水水水水水水水*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Y61541486.2498.7312111层号塔号面积形心X形心Y等效宽B等效高H最大宽BMAX中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计314151-5.5461二二二二二二各楼层的单位面积质量分布(单位：kg/m**2)层号塔号单位面积质量g[i]质量比max(g[i]/g[i-1],g[i]/g[i+1])1122344.13312335.82412335.82512335.8261911.60计算信息计算日期:2012.11.10开始时间:13:14:46中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计可用内存第一步：计算每层刚度中心、自由度等信息开始时间第二步：组装刚度矩阵并分解开始时间13:14:47Calculateblockinformation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CalculateDisplacement写出位移文件第五步：计算杆件内力活载随机加载计算中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计计算杆件内力结束日期时间总用时各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息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:总质量方向的偏心率方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值Ratx1,Ratyl: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Xstif=-5.5369(m)Ystif=8.5807(m)Alf=0.0000(Degree)Xmass=-5.4825(m)Ymass=8.5202(m)Gmass=346.4053(t)Ratx1=1.6722Raty1=1.6975薄弱层地震剪力放大系数=1.00RJX=1.2153E+05(kN/m)RJY=1.1653E+05(kN/m)RJZ=0.0000E+00(kN/m)FloorNo.2TowerNo.1Xstif=-5.5380(m)-5.5380(m)Ystif=Ymass=8.1956(m)8.5074(m)Alf=Gmass=0.0000(Degree)329.9711(t)中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计Eex=0.0000Eey=0.0570Ratx=0.7400Raty=0.7260Ratx1=Raty1=1.2180薄弱层地震剪力放大系数=1.00RJX=8.9933E+04(kN/m)RJY=8.4596E+04(kN/m)RJZ=0.0000E+00(kN/m)FloorNo.3TowerNo.1Xstif=-5.5380(m)Ystif=8.1956(m)Alf=0.0000(Degree)Eex=0.0000Eey=0.0572Ratx1=1.3440Raty1=1.3627薄弱层地震剪力放大系数=1.00RJX=9.0911E+04(kN/m)RJY=8.6111E+04(kN/m)RJZ=0.0000E+00(kN/m)FloorNo.4TowerNo.1Xstif=-5.5380(m)Ystif=8.1956(m)Alf=0.0000(Degree)Xmass=-5.5380(Eex=0.0000Eey=0.0572Ratx1=1.4082Ratyl=1.4137薄弱层地震剪力放大系数=1.00RJX=9.1679E+04(kN/m)RJY=8.6720E+04(kN/m)RJZ=0.0000E+00(kN/m)FloorNo.5TowerNo.1Xstif=-5.5380(m)Ystif=8.1956(m)Alf=0.0000(Degree)Xmass=-5.5380(m)Ymass=8.5085(m)Gmass=328.8510(t)Eex=0.0000Eey=0.0572Ratx1=1.6855Raty1=1.7496薄弱层地震剪力放大系数=1.00RJX=9.3006E+04(kN/m)RJY=8.7635E+04(kN/m)RJZ=0.0000E+00(kN/m)FloorNo.6TowerNo.1中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计Ystif=8.1956(m)Alf=0.0000(Degree)Xmass=-5.5382(m)Ymass=8.4570(m)Gmass=127.34Eey=0.0478Raty=0.7145Raty1=1.2500薄弱层地震剪力放大系数=1.00RJY=6.2611E+04(kN/m)RJZ=0.0000E+00(kN/m)抗倾覆验算结果X风荷载Y风荷载抗倾覆弯矩Mr倾覆弯矩Mov比值Mr/Mov零应力区(%)结构整体稳定验算结果Y向刚度层高上部重量X刚重比Y刚重比中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算该结构刚重比Di*Hi/Gi小于20,应该考虑重力二阶效应**********************************************************************水楼层抗剪承载力、及承载力比值水**********************************************************************Ratio_Bu:表示本层与上一层的承载力之比层号塔号X向承载力Ratio_Bu:X,Y6151413121119.计算结果分析1)计算结果分析及说明计算机的后处理结果，即最终打印结果指内力图、配筋图和详细的内力及配筋表(按构件编号依次输出),有抗震计算时还输出中间分析结果(如自震周期、振型、位移、底部总剪力等)设计人应认真对最终打印结果进行分析，确认无误或无异常情况后再绘制施工图。(1)整体分析(2)对重力荷载作用下计算结果的分析审查重力荷载作用下的内力图是否符合受力规律；可以利用结构底层检查竖向内外力的平衡，即底层柱、墙在重力荷载作用下的轴力之和应等于总重量；如果结构对称、荷载对称，其结构内力图必然对称，即检查其对称性。当以上三者出现异常情况时，需要返回原始数据进行检查。(3)对风荷载作用下计算结果的分析审查风荷载作用下的内力图和位移是否符合受力规律；可以利用结构底层检查侧向内外力的平衡，即底层柱、墙在风荷载作用下的剪力之和应等于全部风力值(需注意局部坐标与整体坐标的方向);如果结构沿竖向的刚度变化较均匀、且风荷载沿高度的变化也较均匀时，其结构的内力和位移沿高度的变化也应该是均匀的，不应有大正大负、大出大进等突变。(4)对水平地震荷载作用下计算结果的分析1)结构的自振周期对一般的工程，结构的自振周期在考虑折减系数后应控制在一定的范围内。如结构的基本自振周期(即第一周期)大致为：框架结构：T1≈(0.12~0.15)n周期偏长，说明结构过“软”、所承担的地震剪力偏小，应考虑抗侧力构件 (柱、墙)截面太小或布置不当；如周期偏短，说明结构过“刚”、所承担的地震力偏大，应考虑抗侧力构件截面太大或墙的布置太多或墙的刚度太大(宜设结构洞予以减小其刚度)。如果抗侧力构件的截面尺寸、布置都很正常，无特殊情况而自振周期偏离太远，则应检查输入数据是否有错误。对20层以上的高层建筑结构，如果一切正常，其基本自振周期往往在2.0~3.0之间(叫次长周期),则需要增加地震力(调整系数取1.5~1.8)重新进行计算。2)各振型曲线对于竖向刚度和质量比较均匀的结构，如果计算正常，其振型曲线应是比较连续光滑的曲线，不应有大进大出、大的凹凸曲折。(5)地震力大小结构承担的地震力大小可用底部总剪力与结构总质量之比(剪质比)来衡量。对抗侧力构件布置、截面尺寸都比较正常的结构，其剪质比在下述范围内：8度近震，Ⅱ类场地Fek/G≈0.03~0.067度近震，Ⅱ类场地Fek/G≈0.015~0.03式中Fek——结构总水平地震作用标准值G——结构等效总重力荷载(即结构总质量)。层数多、刚度小的结构，其剪质比偏小，如小于上述范围或接近最小值，宜适当增大构件截面或提高结构刚度，从而增大地震力以保证结构的安全；反之，地震力过大，宜适当渐低结构刚度，以取得合理的经济技术指标。2)电算中超筋超限结果处理方法10.设计结果10.1建筑平面图建筑平面图的绘制是根据每个人的图纸上的图形，用天正建筑CAD图形处理软件进行电脑绘图的一个过程，在绘图过程中不但能提高我们对CAD其他绘图功能的了解，还提高了我们对以前知识的熟练程度。绘图过程中我也学到了许多关于建筑的国家规范，对建筑施工有了一些新的认识，对我以后的工作有了新的了解。这是我们第一次用天正建筑CAD绘制建筑平面图，虽然天正建筑CAD是建立在CAD之上应用的，但是天正有好多更加方便的功能，能快速有效的绘制建筑图形，轴网布置是绘图的一个捷径，在学习的同时让我们体验到了绘图的愉快。比如说，每个门的垛宽的距离要根据要求设计，一般居民房间在120mm左右，两扇窗之间的距离要大于1000mm等等。还有对软件处理能力的提高，对镜像、打断、延伸等画图修改功能的应用能减短我们绘图的时间，熟能生巧。绘图主要过程是先绘制轴网，然后选择墙、柱尺寸，墙的尺寸一般是宽度240,根据设计要求可适当变化，但是宽度必须是60的倍数，柱子的横向和纵向距离是两跨之间距离的1/10左右，要求是50的倍数，可根据荷载适当增大或减小柱子的大小。选好墙柱之后布置，根据柱齐墙边的原则将柱偏心。随后是添加窗、门、楼梯等房屋构建。最后是轴网标注，检查是否错误。EE中绘制的结构平面布置图。PKPM是我们这次课程设计的主要应用软件，我们本次课程度直接影响我们的设计课程的成绩。和个数。优点是方便检查纠错。8本结构第一层梁柱节点载荷平面图如图8.4所示：82FEg6.56.56.5*景330027002700330055400630054006300*2、点击导算关闭，楼面打开。本结构第二层梁柱节点载荷平面图如图8.5所示：260026002100260021002600FEA*****下N*关E△N327005?120042003900120042003900120042003900中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计2A十FEBA景*普N普普普普景EA乞米一中国矿业大学(北京)本科PKPM课程设计FEBA5.71*15.75.71*15.7N学学*学N下N黄¥黄¥FEA