第三章 PMCAD.doc

第三章 PMCAD-结构平面计算机辅助设计软件PMCAD是PKPM系列CAD软件的基本组成模块之一，它采用人机交互方式，引导用户逐层地布置各层平面和各层楼面，并具有较强的荷载统计和传导计算功能，可方便地建立整栋建筑的数据结构。由于PMCAD建立了整栋建筑的数据结构，使得PMCAD成为PKPM系列结构设计软件的核心，为功能设计提供数据接口。PMCAD是三维建筑设计软件APM与结构设计CAD相连接的必要接口。因此，它在整个系统中起到承前启后的重要作用。第一节 PMCAD的基本功能1、人机交互建立全楼结构模型人机交互方式引导用户在屏幕上逐层布置柱、梁、墙、洞口、楼板等结构构件，快速搭起全楼的结构构架。2、自动导算荷载建立恒活荷载库引导用户人机交互地输入或修改各房间楼面荷载、主梁荷载、次梁荷载、墙间荷载、节点荷载及柱间荷载，并方便用户使用复制、拷贝、反复修改等功能；可分类详细输出各类荷载，也可综合叠加输出各类荷载；计算次梁、主梁及承重墙的自重；对于用户给出的楼面恒、活荷载，程序自动进行楼板到次梁、次梁到框架梁或承重墙的分析计算，所有次梁传到主梁的支座反力、各梁到梁、各梁到节点、各梁到柱传递的力均通过平面交叉梁系计算求得。3、为各种计算模型提供计算所需数据文件形成PK按平面杆系或连续梁计算所需的数据文件；为三维空间杆系薄壁柱程序TAT提供计算数据文件接口；为空间有限元壳元计算程序SATWE提供数据文件接口；为基础设计CAD模块提供底层结构布置与轴线网格布置，还提供上部结构传下的恒、活荷载。4、为上部结构各绘图CAD模块提供结构构件的精确尺寸如梁柱总图的截面、跨度、挑梁、次梁、轴线号、偏心等，剪力墙的平面与立面模板尺寸，楼梯间布置等。5、现浇钢筋混凝土楼板结构计算与配筋设计及结构平面施工图辅助设计楼板配筋画图；自动绘制梁、柱、墙和门窗洞口，柱可为十多种异形柱；标注轴线，包括弧轴线；标注尺寸，可对截面尺寸自动标注；标注字符；写中文说明；画预制楼板；对图面不同内容的图层管理，可对任意图层作开闭和删除操作；绘制各种线型图素，任意标注字符；图形的编辑、缩放、修改，如删除、拖动、复制等。6、砌体结构辅助设计功能可进行砌体结构和底框上砖房结构的抗震计算及受压、高厚比、局部承压计算，并可自动生成圈梁及构造柱大样并进行分类归并。7、统计结构工程量统计工程量，并可以表格形式输出。第二节 PMCAD的适用范围PMCAD适用于任意平面形式结构模型的创建。平面网格可以正交，也可斜交成复杂体型平面，并可处理弧墙、弧梁、圆柱、各类偏心、转角等。适用条件如下：1、层数不大于99。2、结构标准层和荷载标准层各不大于99。3、正交网格时，横向网格、纵向网格各不大于100，斜交网格时，网格线条数不大于200。 4、网格节点总数不大于5000。5、标准柱截面不大于100，标准梁截面不大于40，标准洞口不大于100。6、每层柱根数不大于1500。每层梁根数（不包括次梁）、墙数各不大于1800，每层房间总数不大于900，每层次梁总根数不大于600，每个房间周围最多可以容纳的梁墙数小于150，每个节点周围不重叠的梁墙根数不大于6。提示：两节点之间最多安置一个洞口。需安置两个时，应在两洞口间增设一网格线与节点。结构平面上房间数量的编号是由软件自动作出的，软件将由墙或梁围成的一个个平面闭合体自动编成房间，房间用来作为输入楼面上的次梁、预制板、洞口和导荷载、画图的一个基本单元。次梁是指在房间内布置且在执行PMCAD主菜单2的“次梁输入”时输入的梁，不论在矩形房间或非矩形房间均可输入次梁。若房间内的梁在执行主菜单1时输入，程序将该梁当作主梁处理。一般来说用户在操作时应该把一般的次梁在主莱单2时输入，否则会有过多的无柱节点将主梁分隔过细，或造成梁根数和节点个数过多而超界，或造成每层房间数量超过900而程序无法运行。当工程规模较大而节点、杆件或房间数超界时，把主梁当作次梁输入可有效地大幅度减少节点杆件房间的数量。对于弧形梁，因主菜单2无法输入弧形次梁，可把它作为主梁输入。PMCAD中输入的墙应是结构承重墙或抗侧力墙，框架填充墙不应当作墙输入，它的重量可作为外加荷载输入，否则将不能形成框架荷载。平面布置时，应避免大房间内套小房间的布置，否则会在荷载导算或统计材料时重叠计算，可在大小房间之间用虚梁（截面为100mmx100mm的梁）连接，将大房间切割。第三节 PMCAD基本工作方式在正式学习使用PMCAD之前，首先要了解PMCAD的基本工作方式。本节将对PMCAD的操作过程、PMCAD文件管理等基本工作方式进行介绍。一、PMCAD的操作过程双击PKPM快捷方式，进入PKPM主菜单后，选择“结构”模块，并选中菜单左侧的“PMCAD”，使其变成蓝色，菜单右侧此时将显示PMCAD主菜单，如图3-1所示。提示：在上述各菜单项中，各主莱单可以移动光标单击，也可键入莱单前数字或字符单击。其中，主菜单13项是输入各类数据，49项和A、B、C项是完成各项功能，用户需运行哪一项功能，只要键入该功能提示前的数字或字符后单击“应用”即可。进行任一项工程设计，均应建立该项工程专用的工作子目录，子目录名称可根据用户需要任意设定，进入该子目录后，首先应顺序执行主菜单1、2、3项，这样可建立该项工程的整体数据结构，以后则可按任意顺序执行主菜单的其他项。本章以一个工程实例的操作介绍其具体操作过程。图3-1 PMCAD主菜单 图3-2 改变目录对话框二、PMCAD的文件管理1、PMCAD的文件创建与打开PMCAD软件的文件创建与打开方式与AutoCAD有所不同。具体操作方法如下：（1）设置好工作目录，并启动PMCAD。（2）在屏幕显示：“请输入文件名”下，此时，输入要建立的新文件或要打开的旧文件的名称，如输入“办公楼”然后按Enter键确认。（3）屏幕接着显示“旧文件新文件（1/O):，此时若输入“1，表示打开已存在的文件，输入“O，则PMCAD开始创建新文件。提示：在PKPM软件的使用中，有一点必须要注意，那就是每个工程必须存放在独立的工作目录下。否则，最新建模生成的某些文件就会将先前工程建模时所产生的同名文件覆盖掉。因此，建模之前，我们首先要指定工程的工作目录。可直接在当前工作目录框中输入，也可通过单击右下角“改变目录”按钮进行选择，如图3-2所示。2、PMCAD的文件组成一个工程的数据结构，是由若干带后辍.PM的有格式或无格式文件组成。在主菜单1建筑模型与荷载输入项执行后，形成该项工程名称加后辍的若干文件。在主菜单2、3等执行完毕后，形成若干*.PM文件，如主菜单2将生成LAYDATN.PM,TAT-DA1.PM，主菜单3将生成DAT?.PM文件。若把上述文件拷出再拷入另一机器的工作子目录，就可在另一机器上恢复原有工程的数据结构。提示:使用PKPM主菜单左下角处的文件存取管理按钮，可实现自动数据打包功能。即根据用户挑选的要保存的文件类型自动挑选出该类型的文件，经用户确认后按WinZip格式压缩打包，压缩文件也保存在当前工作目录下。用户可方便地将其拷贝、保存到其他地方。主菜单l3执行完后，若修改了数据文件，应再从主菜单1起重新顺序执行，当结构布置与楼面布置作了局部改动时，主菜单2的内容仍可保留，按非第一次输入操作。第四节 建筑模型与荷载输入图3-3 模型输入的主菜单一、创建或打开文件设置好工作目录后，选择图3-1所示PMCAD主菜单右侧的第1项：建筑模型与荷载输入，使其变成蓝色，再单击“应用”按钮，屏幕弹出PMCAD交互式数据输入启动界面。程序提示“请输入文件名”。此时，输入“办公楼”，然后按Enter键确认。在“旧文件新文件（1/0)”提示下，输人“0”，表示PMCAD开始创建新文件。模型输入的主菜单如图3-3所示。 二、轴线输入轴线输入的子菜单如图3-4所示，其操作过程与APM中轴线输入、轴线命名相同，在此不再详述。输入如图3-5所示的轴网。 图3-4 轴线输入的子菜单 图3-5 轴网图三、网格生成网格生成是程序自动将绘制的定位轴线分割为网格和节点。网格生成的子菜单如图3-6所示，选择形成网点，则在轴线交点处形成节点，用户可以对形成的节点进行编辑。四、楼层定义楼层定义的子菜单如图3-7所示。1、柱布置 图3-6 网格生成子菜单 图3-7 楼层定义子菜单 图3-8 柱截面列表对话框选择楼层定义下柱布置，屏幕弹出如图3-8所示“柱截面列表”对话框。可以进行柱的截面定义、修改、布置等操作。（1）柱截面定义单击“新建”按钮，弹出如图3-9“标准柱参数”对话框。可以单击“截面类型”按钮，弹出“截面类型选择”对话框，如图3-10所示，用户可以选择需要的截面类型。本例定义边长为450mm的方形柱和直径为400mm的圆形柱。 图3-9 标准柱参数对话框 图3-10 截面类型选择对话框图3-11 柱布置对话框（2）柱布置选中一种柱（变为蓝色）后，单击“布置”按钮，弹出如图3-11所示对话框，可以输入偏心信息和布置方式。本例采用无偏心，窗口布置方式。2、主梁布置 选择楼层定义下主梁布置，屏幕弹出如图3-12所示“梁截面列表”对话框。可以进行梁的截面定义、修改、布置等操作。（1）梁截面定义单击“新建”按钮，弹出如图3-13 “标准梁参数”对话框。可以单击“截面类型”按钮，弹出“截面类型选择”对话框，如图3-10所示，用户可以选择需要的截面类型。本例定义截面为200mm400mm和300mm600mm的两种矩形梁。 图3-12 柱截面列表对话框 图3-13 标准柱参数对话框 图3-14 梁布置对话框（2）主梁布置选中一种梁（变为蓝色）后，单击“布置”按钮，弹出如图3-14所示对话框，可以输入偏轴信息、梁顶标高和布置方式。本例采用无偏轴，轴线和光标相结合的布置方式。3、墙体布置PMCAD中只布置承重墙和抗侧力墙，框架填充墙不布置，作为荷载输入。墙体布置方式和梁、柱的布置相同。本例全为填充墙，所以不布置墙体。4、次梁布置PMCAD中次梁一般在第二项菜单中布置。因结构不大，所有梁均按主梁布置，所以本例无次梁，。5、布层间梁选择楼层定义下主梁布置，屏幕弹出如图3-12所示“梁截面列表”对话框。选中200mm400mm的梁（变为蓝色）后，单击“布置”按钮，命令行提示输入层间梁的相对标高（低于楼面为正），本例输入1800mm。命令行提示输入层间梁荷载（KN/m），根据楼梯间荷载输入，本例输入10。然后依次输入两个点，层间梁布置完毕。6、本层信息选择“本层信息”菜单，在弹出的“本层信息”对话框中，修改梁、板、柱混凝土强度等级为C25，层高为3600，如图3-15所示。选择“确定”按钮返回到右侧菜单。7、换标准层第1标准层定义好后，选择“换标准层”菜单，屏幕弹出如图3-16所示对话框。用鼠标单击对话框左侧的“添加新标准层”按钮，使其变成蓝色，这时右侧“新增标准层方式”选项框亮显，在此选择“全部复制”方式，单击确定，生成第2结构标准层。第2标准层定义好后，选择“换标准层”菜单，屏幕弹出如图3-16所示对话框。用鼠标单击对话框左侧的“添加新标准层”按钮，使其变成蓝色，这时右侧“新增标准层方式”选项框亮显，在此选择“局部复制”方式，单击确定，生成第3结构标准层。程序会提示“用光标选择目标（Tab转换方式， Esc返回）”，选取号轴线的所有梁、柱，选择完毕后单击鼠标右键，程序就自动新建了一个标准层“第3标准层”，并且将选择的构件及全部网格复制到了新建的“第3标准层”上，通过“网格生成”下“网点编辑”菜单将多余的梁及网格删除，布置完毕后，按“确定”按钮后，屏幕绘图区即切换到“第3结构标准层”。可通过图层工具栏，在各标准层间切换。在本层信息中将第2、3结构标准层的层高改为3300mm。 图3-15 标准层信息对话框 图3-16 添加标准层对话框五、荷载输入1、楼面荷载结构标准层定义完毕后，选择“回前菜单”返回。单击“楼面恒载”菜单，进入定义荷载标准层。弹出如图3-17所示对话框。在“是否计算活载”前勾选，在“自动计算现浇楼板”前勾选，则程序在后续计算中自动计算活荷载和现浇楼板自重。单击“添加”按钮，输入恒载和活载。本例定义两个荷载标准层：恒2.5活2和恒4活2。 图3-17 荷载定义对话框 图3-18 标准层组装对话框2、梁间荷载返回主菜单，单击“荷载输入”菜单，进入“荷载输入”子菜单，如图3-19所示。单击梁间荷载，进入“梁间荷载”子菜单,如图3-20所示。（1）梁荷定义单击“梁荷定义”，弹出如图3-21所示对话框。单击“添加”按钮，弹出如图3-22所示对话框。本例中将隔墙自重按均布荷载布置于梁上。选择均布荷载，弹出如图3-23所示对话框，输入墙体自重10（一般楼层）。用同样的方法定义数值为3.5的均布荷载（顶层女儿墙自重）。图3-19 荷载输入子菜单（2）梁荷布置单击“恒载输入”，弹出如图3-21所示对话框。选择第一种荷载（变为蓝色），单击“布置”按钮，用光标点取需要布置荷载的梁段即可完成。第二种荷载布置方法相同。 图3-20 梁间荷载子菜单 图3-21 荷载定义对话框 图3-22 荷载类型选择框 图3-23 荷载参数对话框六、楼层组装定义一个6层结构。第1层是“第1结构标准层”和“第1荷载标准层”，层高3600；第25层是“第2结构标准层”和“第1荷载标准层”，层高 3300；第6层是“第3结构标准层”和“第2荷载标准层”，层高3300。如图3-18所示，在对话框左侧“复制层数”下选1，在“标准层”下选标准层1，在“荷载标准层”下选第1荷载标准层，层高指定3600，然后按“添加”按钮。这时，在“组装结果”下出现第1层的布置。接下来，在“复制层数”下选4，在“标准层”下选标准层2，在“荷载标准层”下选第1荷载标准层，层高指定3300，然后按“添加”按钮。这时，在“组装结果”下出现第25层的布置。然后，在“复制层数”下选1，在“标准层”下选标准层3，在“荷载标准层”下选第2荷载标准层，层高指定3300，然后按“添加”按钮。这时，在“组装结果”下出现第6层的布置。组装完毕后整楼模型如图3-24所示。选择“确定”按钮，退出楼层组装菜单。此时，就把已经做好的结构标准层和荷载标准层组装成一栋实际的建筑物。 图3-24 整楼模型 图3-25 总信息选项卡 图3-26 材料信息选项卡 图3-27 地震信息选项卡七、设计参数组装好后，选择主菜单中“设计参数”菜单项，弹出如图3-25、3-26、3-27、3-28、3-29所示设计参数选项卡。用户根据工程需要相应修改，按“确定”按钮。八、退出选择主菜单中“退出”，弹出如图3-30所示选择框。选择“存盘退出”按钮，弹出如图3-31所示对话框。选择“退出并自动更新PM主菜单2的数据和主菜单3的数据”按钮，程序自动运行PM主菜单2和主菜单3，并最后弹出如图3-32所示对话框。一般选择“生成各层荷载传到基础的数据”和“考虑活荷载折减”并可以设置折减系数，进行人工干预。按“确定”按钮，程序自动计算传到基础的数据。 图3-28 风荷载信息选项卡 图3-29 绘图参数选项卡图3-30 是否退出提示框 图3-31 退出方式选择框 图3-32 荷载导算选择框 第五节 输入次梁楼板和荷载传导计算一、输入次梁楼板执行图3-1中的“ 2结构楼面布置信息”菜单，将弹出如图3-33所示菜单，选择“保留以前本菜单输入的所有楼面布置信息”。进入主菜单，如图3-34所示，并提示选择结构标准层，如图3-35所示。选择第一层，进入第一结构标准层楼面布置信息。可以进行楼板开洞、预制楼板、悬挑楼板、强度等级、砖混圈梁等编辑。 图3-33 是否保留数据提示框 图3-34 主菜单 图3-35 荷载导算选择框 1、楼板开洞楼板开洞是按房间输入楼板洞口，有洞口布置、洞口复制、洞口删除、全房间洞等操作。本例中只布置楼梯间的洞口，采用“全房间洞”，单击“全房间洞”，然后用鼠标单击要开洞的房间即可完成。2、悬挑楼板悬挑楼板用于在结构外围的梁或墙上布置现浇悬臂板。本例在楼入口处布置悬挑板。单击悬挑楼板下“布悬挑板”，用鼠标单击需要布置悬挑板的梁段，确定后，弹出如图3-36所示对话框。输入悬挑板的外挑长度和板厚度，板上恒、活荷载，确定后用光标选择挑出方向即可完成。本例无预制楼板和砖混圈梁，且楼层信息采用模型输入中的数据。选择“退出本层”，程序再次弹出图3-35所示对话框，提示进入下一个结构标准层。本例在第2、3结构标准层中，只布置全房间洞，不再布置悬挑板。 图3-36 悬挑板信息对话框 图3-37 是否第一次输入选择框 图3-38 荷载输入主菜单二、荷载传导计算执行图3-1中的“3楼面荷载传导计算”菜单，将弹出如图3-37所示菜单，选择“保留原荷载”。确定后程序提示“选择需要输入荷载的层号”，输入1后回车，进入第1荷载标准层的荷载输入，主菜单如图3-38所示。可以修改模型输入时定义的楼面荷载和次梁荷载。本例不进行修改，采用模型输入时的数据。第六节 画结构平面施工图执行图3-1中的“5画结构平面图”，进入程序后，弹出如图3-39所示输入框，输入要画的层号“1”，进入第一层结构平面图的绘制，主菜单如图3-40所示。 图3-39 楼层号输入框 图3-40 画平面图主菜单 图3-41 参数定义子菜单一、参数定义选择参数定义，其子菜单如图3-41所示。可以进行配筋、绘图、人防等级、人防荷载等参数的定义。1、配筋参数选择配筋参数，弹出如图3-42、3-43所示对话框，用户可以根据工程需要修改其中的参数，修改后按“确定”按钮，否则修改无效。本例采用默认值。 图3-42 配筋计算参数 图3-43 钢筋等级表 2、绘图参数选择绘图参数，弹出如图3-44所示对话框，用户可以根据工程需要修改其中的参数，修改后按“确定”按钮，否则修改无效。本例要求绘出钢筋表，其余参数采用默认值。 图3-44 绘图参数 图3-45 人防等级选择框 图3-46 人防荷载输入3、人防等级选择人防等级，弹出如图3-45所示对话框，用户可以根据工程需要选择人防等级，本例不考虑，选0。4、人防荷载选择人防荷载，弹出如图3-46所示对话框，用户可以根据工程需要输入人防荷载，本例不考虑人防所以输入0。若不考虑人防则不必运行人防等级和人防荷载两个菜单。二、楼板计算选择楼板计算，其子菜单如图3-47所示。可以进行边界条件的修改、连板参数输入和计算、房间编号、各房间的内力图、生成板的计算书等操作。1、自动计算单击自动计算，程序将对该层所有房