混凝土结构设计幻灯片二

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●

3.2PK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(ComputerAidedDesign，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2．PK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)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GB50010—2002《混凝土结构设计规范》中表7.3.11-1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：①活1：Mmax及对应的N与V。②活2：Mmin及对应的N与V。③活3：Nmax及对应的M与V。④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：①活1：梁端Mmax及对应的V。②活2：梁端Mmin及对应的V。③活3：使梁跨中为正弯矩的梁端M。④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．荷载效应应组合(1)内力组合(2)地震作用效效应组合3．吊车荷载载分析和排排架柱计算算(1)结构计算中中可作吊车车荷载的内内力分析与与内力组合合，每一个个有吊车的的跨分别作作三种内力力计算：①最大轮轮压Dmax在跨左，最最小轮压Dmin在跨右。②最小轮轮压Dmin在跨左，最最大轮压Dmax在跨右。③最大水水平刹车力力Tmax同时作用在在跨左和跨跨右，每边边作用Tmax/2。程序输出这这三种情况况下的内力力计算值，，还输出水水平刹车力力作用下的的各节点计计算位移值值(弹性计算结果的的标准值)。内力组合时应考考虑：①多跨吊车竖竖向荷载按最不不利的最多两跨跨考虑。②吊车水平荷荷载不论是单跨跨还是多跨厂房房均按吊车荷载载中不利的一跨跨考虑。③有地震荷载载组合时吊车荷荷载中不再考虑虑水平刹车力内内力组合时先进进行吊车荷载的的予组合。(2)排架柱的计算和和绘图限于矩形形断面和工字型型断面，其配筋筋按对称配筋考考虑。(3)根据国家规范GB50009—2001第5.2.2条，多跨吊车效效应作用时乘以以折减系数，该该系数由用户输输入。(4)根据抗震规范，，对于15m高度以下的平面面排架，地震计计算时应考虑空空间和扭转影响响的效应调正系系数，该系数由由用户查规范输输入。(5)排架柱地震计算算时应考虑吊车车桥架引起的地地震剪力和弯矩矩增大系数，该该系数由用户查查规范输入。(6)牛腿计算时考虑虑吊车水平荷载载。●3.1.4数据文件输入规规则1．节点和杆件编编号1)桁架和非规则框框架允许节点任意编编号(注意尽量采用缩缩小带宽的编号号)，杆件任意编号号，柱、梁杆件件编号分开编．．先编柱子后编编梁。节点编号时，可可参照规则框架架的编号原则，，以使带宽最小小(如图3.2所示)。图3.2单元及节点编号号2)规则框架程序自动形成节节点和杆件编号号。编号原则内定为为：当层数≤跨跨数时，采用沿沿纵向Y的节点编号系统统如图3.3所示；当层数＞＞跨数或跨数大大于10时，采用沿横向向X的节点编号系统统如图3.4所示。任何情况况下，柱脚都最最后编号。这样样可保证规则框框架在任何情况况下，其总刚矩矩阵存储的变带带宽最小，省内内存容量和计算算时间。节点和和杆件编号举例例如图3.3和图3.4所示，柱梁编号号采用由左向右右，自下而上的的顺序。各跨跨跨度应以底层柱柱中心为准。图3.3层数≤跨数时编编号系统图3.4层数>跨数时编号系统统3)排架、框排架均均应按非规则框框架填表排架柱段编号应应按自下向上，，自左至右的顺顺序，在牛腿顶顶处，变截面处处均应设置节点点。框排架计算柱梁梁编号，要将框框架上的柱梁编编在前面，排架架柱上的柱段和和与排架柱相连连的两端铰支梁梁要编在后面，，即：先编框架架上的柱号，再再编排架上的柱柱号，再编框架架上梁号，最后后编排架上梁号号，这样，在PK2绘图时，框架绘绘图不再包含排排架柱部分。排排架柱的绘图由由软件PJZ完成。2．单位和逻辑符符号系统在所有输入和输输出的数据中，，除柱梁截面配配筋采用平方毫毫米为单位，其其他均为千牛，，地震计算输出出特征向量是无无量纲的值，周周期以秒为单位位。混凝土输入入强度等级，钢钢筋输入级别，，其各项强度标标准值及设计值值由程序自动给给出。逻辑符号号系统规定如下下：(1)节点外荷载输入入时，均以顺时时针方向为正，，反之为负。(2)杆间荷载输入时时以图示外力均均为正(如图3.5所示)。最后组合内力的的符号取右端脱脱离体，符号仍仍以逆时针为正正，反之为负，，具体来说，下下纤维受拉为负负，上纤维受拉拉为正。图3.5坐标及荷载3．约束信息处理理约束信息除用以以说明结构支座座处的约束情况况外，亦可用来来处理一铰一固固的杆件，支座座的约束情况如如图3.6所示。对于局部缺梁缺缺柱(一般指边角处缺缺梁缺柱)的框架，最好按按非规则框架格格式输入，有时时可将缺的梁柱柱用虚杆件代替替，化为规则框框架求解。虚杆杆件截面高度一一般小于等于50mm，宽度不限，(使其惯性矩为一一般杆件的l/1000)。两端铰接梁填表表法：(1)填一B(宽)、H(高)的矩形截面(即在梁宽前加一一负号)，这种梁仍给出出配筋。(2)按虚梁处理，即即梁高H为0.05m，梁宽B任意的矩形截面面。这种方式限限于用在框架顶顶边角处。本程序对于虚杆杆件及两端铰接接杆件在绘图时时一律不予画出出，对于虚杆件件计算中给出超超筋信息。图3.6节点及及约束束信息息4．结构构计算算的数数据输输入文文件在数检检过程程中会会在屏屏幕上上以图图形显显示，，程序序运行行后，，同时时产生生弯矩矩包络络图和和钢筋筋面积积包络络图及及轴力力包络络图，，各项项荷载载作用用下的的内力力图，，以上上这些些图形形都可可转换换为AutoCAD图形，，打印印或绘绘制出出来。。●3.1.5排架柱柱配筋筋计算算技术术条件件(1)排架柱柱选筋筋根据据PK11计算的的钢筋筋面积积自动动进行行，在在可能能的情情况下下考虑虑将上上下柱柱段的的钢筋筋连通通。钢筋混混凝土土矩形形、工工形截截面柱柱均按按对称称配筋筋计算算，分分别进进行框框架平平面内内的偏偏心受受压(如为偏偏心受受拉，，则按按偏心心受拉拉构件件计算算)，框架架平面面外的的轴心心受压压计算算。对对大偏偏压、、小偏偏压、、偏拉拉等做做出判判断并并据不不同情情况计计算配配筋。。当平面面外轴轴压计计算配配筋大大于平平面内内的偏偏压(拉)配筋时时，取取轴压压配筋筋为该该柱配配筋，，并在在输出出的配配筋数数字旁旁提示示！！！！记记号。。(2)排架柱柱上的的箍筋筋，架架立筋筋，腰腰筋，，加固固筋，，箍筋筋加密密的范范围，，柱的的外形形(例如工工形截截面的的模板板图)等均按按照手手册《建筑结结构设设计手手册(钢筋混混凝土土结构构构造造)》和《钢筋混混凝土土结构构构造造手册册》(冶金工工业出出版社社出版版)自动给给出，，在有有抗震震设防防时(即结构构计算算时作作了抗抗震计计算)均按抗抗震要要求作作了处处理。。(3)牛腿的的配筋筋尺寸寸均由由软件件自动动计算算分析析给出出，只只须给给出牛牛腿的的挑出出长度度，牛牛腿的的其他他细部部尺寸寸由软软件自自动给给出，，牛腿腿纵向向筋的的计算算根据据给出出的外外力按按混凝凝土结结构设设计规规范GB50010——2002第10.8.1条进行行，作作用在在牛腿腿顶部部的水水平拉拉力设设计值值从PK11的Tmax/2取得，，水平平箍筋筋及弯弯起钢钢筋的的计算算及构构造均均按GB50010——2002第10.8.1条进行。。(4)可作排架架柱在翻翻身、一一点起吊吊时的配配筋计算算，吊装装计算配配筋大于于原计算算配筋时时，排架架柱选筋筋按吊装装计算结结果确定定。吊装装点位置置由人机机交互指指定，亦亦可随时时修改。。柱自重重均乘以以动力系系数1.5。●3.1.6框排架绘图功功能及主要技技术条件1．框排架绘图图适用范围选用范围用于于工业与民用用建筑中各种种规则和复杂杂类型的框架架结构、框排排架结构、排排架结构，梁梁柱整体画图图时的规模在在15层以下14跨以内梁柱各各110根以内。梁柱分开画的的规模在220根柱，200根梁，20层，20跨以内。2．排架柱绘图图(1)单层排架的计计算与排架柱柱的施工图绘绘制。结构计计算仍由计算算机软件PK11完成，施工图图由软件“PJZ”完成。对于框排架，，结构计算也也由PK11完成，框排架架的框架部分分绘图由PK2完成，框排架架的排架柱绘绘图由“PJZ”完成。用PK11计算完排架或或框排架后，，只须填写一一个简单的排排架绘图补充充数据文件，，即可运行““PJZ”，或PK主菜单项目4绘出排架柱施施工图。(2)施工图纸的版版面布置及分分页均自动进进行，每根排排架柱布置在在一张图上，，由排架柱的的模板立面图图，配筋立面面图，柱与牛牛腿的剖面图图，钢筋表组组成。(3)在排架和框排排架结构计算算时：①柱段总根根数≤45根，有吊车荷荷载的跨数≤≤7跨。②排架的跨跨数≤9跨，排架柱的的柱段总数≤≤25根。(4)框排架的框架架部分绘施工工图时，柱梁梁的总根数不不再包括排架架柱上的柱段段和与排架柱柱铰接的梁。。(5)可在排梁柱的的模板立面图图的下面和左左、右两侧面面上标注预埋埋件和胡子钢钢筋，用户需需作这些标注注时，只需在在排架柱绘图图补充数据文文件的最后部部分填写预埋埋件的数据。。如果用户不不填写这些预预埋件数据，，原绘图软件件仍会正常运运行。3．归类合并功功能将构造相同的的钢筋归为同同一种钢筋，，将截面形状状尺寸相同，，且布筋相同同的柱、梁剖剖面归为同一一类剖面。将柱、梁构造造与配筋完全全相同的层归归并为同一层层。构造与配筋皆皆相同的层在在框架立面图图上仅画出一一层，但用标标高和注释表表明其所包含含表示的层数数。构造与配筋皆皆相同的跨在在立面图上仅仅画出一跨，，但用轴线号号表明其所包包含的跨数。。用户提出的归归类百分比较较大，经归类类后画出的层层数与跨数越越少，当然，，若是高与跨跨度不同是不不会归类为同同一层的或同同一跨的。4．提供给计算算人员多种方方式干预梁柱柱钢筋直径与与根数的选配配(1)图形交互式修修改。用户可可在中文提示示下用光标指指示修改任一一钢筋的配置置。(2)输入实际配筋筋面积与PK计算的配筋面面积的比例，，这是计算人人员将计算结结果放大、加加进自己的保保险系数和控控制柱梁之间间的配筋比例例的一种手段段。该比例分分为柱钢筋放放大系数、梁梁下部钢筋放放大系数、梁梁上部钢筋放放大系数三种种。(3)设计人员直接接输入每根梁梁柱的钢筋直直径与根数，，这种情况下下，程序不再再根据计算结结果选配钢筋筋，但钢筋的的弯钩、搭接接、锚固等构构造及剖面、、钢筋表的归归纳整理及施施工图的绘制制仍由程序完完成。5．自动布置图图纸版面(1)程序运行结果果即是一个已已布置好版面面的完整图纸纸，用户须输输入图纸的规规格，l为1号图纸，1.5为1号图加长一半半，2.25为2号图加长四分分之一。(2)若全部内容在在一张图纸上上放不下，程程序自动将内内容在2张或3张图纸上画下下，第一张摆摆放框架整体体图、第二张张摆放钢筋明明细表和剖面面图，第3张也摆放剖面面图。对于2号图纸，图纸纸可自动加长长，加长比例例大于1.5时，才安排2张图纸。(3)框架整体图隐隐含比例为1∶50，若层数较高高时可顺图纸纸长向放置，，再受到图框框限制时自动动增大比例，，直至小于图图框尺寸。(4)柱梁剖面初定定比例为1∶20，摆放不下时时自动增大比比例。(5)框架整体图和和剖面图的比比例也可由用用户指定。6．可完成模板板图的绘制该图仅绘制整整榀框架外形形，设计人员员还可另在上上面标注预埋埋件等。●3.2PK操作与数据文文件下面通过一个个实例来加以以说明。例：某2跨等高排架，跨跨度为24m，柱距为6m，划分为9个节点，6个柱段，图中圆圆圈中数字为节节点编号，柱左左数字为柱段编编号，一共3根排架柱，其上上柱截面皆为矩矩形，尺寸分别别为400mm××400mm(边柱)、400mm××600mm(中柱)，下截面皆为工工字型，尺寸为为100mm××150mm×400mm×800mm工字形截面，每每跨设15/3t和15/5t吊车各一台，屋屋架设有天窗，，轨顶标高为10.2m，墙体240mm为清水墙、钢门门窗；砼为C30，柱中主筋为II级；Hs=3.8m，Hx=9.7m，H=13.5m。屋面恒载为3.12kN/m2，基本风压为0.35kN/m2，试电算此排架架柱(参照图3.10)。。●3.2.1框架数数据文文件运行EDIT软件编编辑建建立一一个数数据文文件，，文件件名称称任意意，不不能带带扩展展名。。数据按按行写写入。。每行行不超超过80个字符符，对对数据据的整整型实实型不不作限限制，，数据据之间间用逗逗号隔隔开，，数据据终了了，另另起一一行用用字符符END表示数数据结结束，，数据据行间间可插插入以以C开头的的注释释行。。数据可可以采采用简简单的的缩写写形式式，即即把几几个相相同的的连续续的数数据合合在—起书写写，如如连续续5个4.5写成5(4.5)；连续10个2.3可以写成10(2.3)，小括号之外外，还可用中中括号[]表示更上一层层的重复简写写，每一对括括号皆可跨行行写。1．总信息(17个数)(1)NJ：节点总数(包括约束节点数)。要计算吊车荷载时时，NJ前加一负号，同时时在第八项左、右右风载数据后输入入吊车荷载数据。。(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时为规则框架缺节节点。(5)NF：支座约束数。(6)NEL：标准截面类型总总数。(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：风荷载计算信息息，算为1，不算为0。(9)KZDJ：抗震等级，一、、二、三、四级抗抗震等级分别填l，2，3，4。不计算地震时填填5。(10)IC：柱子混凝土强度度等级，C20填20，C25填25，C30填30，C40填40，以此类推。(11)IC22：梁的混凝土强度度等级，填法同柱柱。(12)IG：钢筋号，I级钢为1，Ⅱ级钢为2，Ⅲ级钢为3。(13)IA：柱梁自重计算信信息，要求计算柱柱自重填1，柱梁自重都计算算填2，柱梁自重都不计计算填0。(14)KAA；基础计算信息，，算基础填1或2，不算填0；KAA填2时，仍作基础计算算，但在计算基础础时不考虑有地震震作用的组合内力力。(15)U1：梁支座负弯矩调调幅系数。(16)U2：梁截面惯性矩增增大系数。(17)MOD：打印输出格式信信息。①MOD＝0：仅输出各柱、梁梁控制组合内力与与配筋。②MOD＝1；除MOD＝0内容外，还输出恒恒、活、风，地震震各单项荷载下的的内力。③MOD＝2：除MOD＝0内容外，还输出柱柱梁截面各种组合合内力。④MOD＝3：输出MOD＝0，MOD＝1，MOD＝2时的全部内容。当MOD在以上各情况下加加10，取值10，11，12或13时，程序计算结果果按幅宽为80行格式打印输出，，否则，按130行格式输出。●3.2.2排架、框排架数据据文件排架与框框排架的的计算数数据是在在原PK11的计算数数据上补补充而成成的。这这里仅强强调：(1)总信息中中第一项项节点总总数NJ前面加一一负号。。这表示示计算中中将要输输入吊车车荷载，，NJ前无负号号时，排排架绘图图程序无无法执行行。(2)风荷载数数据之后后，地震震荷载数数据之前前输入吊吊车荷载载数据，，按跨输输入。从从左至右右每跨输输入11个数据，，当该跨跨无吊车车荷载时时，仅在在该跨输输入一个个0。(3)两端铰接梁填填表法①填－B(宽)，H(高)的矩形截面，，即在梁宽前前加一负号，，这种梁仍给给出配筋。对于两端铰接接梁程序无论论在何时都不不在施工图中中画出。②按虚梁处处理，即梁高高为0.05m，梁宽任意的的矩形截面。。(4)工形截面柱填填法如下：①工形截面面标志2。②宽B(m)。③高H(m)。④腹板厚度度BI(m)。⑤翼缘根部部厚度HI1(m)。⑥翼缘端部部厚度HI2(m)。(5)排架、框排架架结构计算填填表注意事项项如下：①排架、框框排架均应按按非规则框架架填表。排架柱段编号号应按自下而而上，自左而而右的顺序，，在牛腿顶处处，变截面处处均应设置节节点。框排架计算柱柱梁编号时，，要将框架上上的柱梁编在在前面，排架架柱上的柱段段和与排架柱柱相连的两端端铰支梁要编编在后面，即即：先编框架架上的柱号，，再编排架上上的柱号，然然后编框架上上梁号，最后后编排架上梁梁号。这样，，在PK2绘图时，框架架绘图不再包包含排架柱部部分，排架柱柱的绘图由软软件“PJZ”完成。②在地震计计算中，程序序自动形成的的各节点质量量中未包含吊吊车吊重量，，用户可酌情情在“地震计计算参数”对对话框中填写写附加重量的的方法输入吊吊车的重量，，即填写附加加重量质点数数IW和各附加质点点的附加重量量。●3.2.3排架结构计算输出出结果说明本例题电算结果文文件如下(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绘图数据输入文件件需为PK2或BK2建立一个数据文件件，文件名称应为为所画框架名称，，被直接标在施工工图上，名称后不不带扩展名，文件件名称小于7个字符并大于或等等于3个字符，这个名称称同时也成为施工工图的图形名，即即在AutoCAD状态下，设计人员员用这一名称可以以调出这框架的施施工图。数据文件中输入钢钢筋的根数和直径径时，常常写为*.**，小数点前数字为为钢筋根数，小数数点后数字为钢筋筋直径(mm)，如：4.22表示4根直径22的钢筋。排架柱绘图补充数数据文件内容如下下：1．图纸规格LDW填1或2，1表示采用1号图绘制，2表示采用2号图绘制。2．各柱段钢筋调正正放大系数FDC输入放大系数，是是设计人员对计算算结果加以人工干干预的一种方法。。当所有柱段均取同同一放大系数时，，FDC即为该值。各柱放大系数不同同时，FDC填0，然后按柱段编号号顺序输入每根柱柱段的放大系数。。3．主筋保护层IA(米)4．牛腿信息按柱段编号顺序序(从下至上，从左左至右)逐段输入每段柱柱的如下2～10个数据。(1)左边牛腿伸出长长度L1(米)。当该柱段左边边无牛腿时，L1填0，以下下2～5项不填填。(2)牛腿上上表面面与该该柱段段上节节点高高差DH1(米)，高出出该柱柱段上上节点点时为为正。。(3)牛腿上上受的的垂直直力W1(千牛)。(4)W1与柱外外皮距距离C1(米)，当W1作用在在柱截截面以以内时时，C1填0。(5)牛腿上上吊车车梁的的高度度H1(米)。此数数据用用来确确定抗抗震区区柱的的加固固范围围。(6)右边牛牛腿伸伸出长长度L2(米)。当该该柱段段右边边无牛牛腿时时，L2填0，以下下7～10项不填填。(7)牛腿上表皮皮与柱顶高高差DH2(米)。(8)牛腿上受的的垂直力W2(千牛)。(9)W2下柱截面外外皮的距离离C2(米)，当W2作用在柱截截面以内时时，C2填0。(10)右牛腿上吊吊车梁的高高度H2(米)。5．排架柱轴轴线位置信信息按从左至右右的顺序，，输入每一一根排架柱柱的轴线位位置EC(m)，EC指的是轴线线至柱左端端的距离。。输入EC的个数即排排架的跨数数加1，例如两跨跨排架共3根排架柱，，须输入3根柱的EC值。6．柱根标高高DBG(m)DBG即结构计算算时柱底的的实际标高高值，一般般应为柱与与基础的连连接处，当当该值小于于0时，不能丢丢掉前面的的负号，程程序由DBG求出各柱段段标高值。。7．排架柱插插入基础部部分的长度度LZG(m)当LZG填0(或不填)时，程序自自动按0.9H(H为底段柱截截面高)并取整求出出该柱插入入基础部分分长度。8．预埋件数数据排架柱绘图图软件可同同时在柱模模板图的正正面和左、、右两侧面面上标注预预埋件和胡胡子钢筋，，当用户需需作这些标标注时，必必须填写预预埋件的相相关数据，，用户如不不填写这些些埋件数据据，直接填填“END”项，绘图软软件仍会正正常进行。。预埋件和胡胡子钢筋数数据填写格格式如下：：1)埋件类别数数据(1)KMZ：全部排架架上埋件的的类别总数数(包括胡子筋筋)。埋件的长宽宽相同时，，可归为一一类，胡子子筋的直径径间距及起起点位置相相同时，可可归为一类类。当KMZ＝0时，说明不不在该排架架的柱模板板图上标注注埋件。(2)依次输入各各类埋件的的宽BM和高HM，共填写KMZ×2个数。输入入的先后次次序号即为为该埋件的的类别号；；当埋件为为胡子筋时时，BM和HM的格式为：：BM：－×．×××小数点前数数字为胡子子筋直径，，小数点后后为胡子筋筋间距，数数字前面一一定要加一一个负号。。例如：-8.50表示胡子筋直径径8mm，间距500mm。HM：胡子筋布置的的起始标高(m)。2)各排架柱上的埋埋件信息从左至右，依次次输入每根排架架柱的如下埋件件信息(每一根轴线上的的所有柱段算一一根排架柱)。(1)该根柱柱上的的埋件件总个个数NMJ，当该该排架架柱上上不画画埋件件时，，NMJ＝0，以下下三项项不填填。(2)每块埋埋件填填写如如下3个数，，共须须填NMJ×3个数。。①KMJ：该埋埋件所所属的的埋件件种类类号，，即前前第一一项上上埋件件数据据的顺顺序号号。②XMJ：该埋埋件的的x坐标(m)。③YMJ：该埋埋件的的y坐标(m)。坐标原原点是是柱左左端与与0.00标高的交点。当为胡子筋时：XMJ为胡子筋伸出的长长度(m)，在XMJ前加个负号，表示示该胡子筋布置在在柱左侧，否则胡胡子筋布置在柱右右侧。YMJ为胡子筋往上布置置的终点标高(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成施工图，需填写写两个数据文件，，第一个数据文件件是结构计算所需需的数据文件；第第二个文件是绘施施工图所需的数据据文件。操作可按按主菜单单进行单单击PK后，显示示框、排排架CAD主菜单，，如图3.7所示，共共11项。图3.7PK主菜单界界面①PK数据交互互输入和和计算。。②框架架绘图。。③排架架柱绘图图。④连续续梁绘图图。⑤绘制制柱施工工图。⑥绘制制梁施工工图。⑦绘制制柱表施施工图。。⑧绘制制梁表施施工图。。⑨框架架模板图图。A壁式框架架计算。。B图形编辑辑、打印印及转换换。排架结构构仅执行行主菜单单1,2,4。1．建立工工作目录录及文件件名在主界面面的下方方为工作作子目录录的设置置区域，，程序隐隐含的工工作目录录为：C:\pkpmwork。用户应应建立自自己的工工作目录录，并且且，每个个工程都都应单建建工作目目录。单单击【改变目录录】按钮，弹弹出如图图3.8所示的对对话框，，用户设设置自己己的工作作目录。。图3.8建立工作作目录对对话框2．PK数据交互互输入和和数检结构计算算数据交交互方式式输入PK主菜单第第1项。这里里提供一一种人机机交互方方式生成成框架结结构计算算数据文文件的方方法，用用键盘或或鼠标，，采用和和PMCAD平面轴线线定位相相同的方方式，在在屏幕上上勾画框框架立面面图，框框架立面面可由各各种长短短、各种种方向的的直线组组成，再再在框架架立面网网格上布布置柱、、梁，再再布置恒恒、活、、风荷载载、吊车车荷载；；进入““参数输输入”、、“补充充数据””等输入入。完成成结构模模型的建建立和数数检。输入中采采用的单单位均为为m、kN。提取结构构计算如如下简图图(如图3.10～图3.15所示)。(1)框架立面面图(KLM.T)。(2)恒载简图图(D-L.T)。(3)活载简图图(L-L.T)。(4)左风载图图(L-W.T)。(5)右风载图图(R-W.T)。有吊车荷荷载时还还有：(6)吊车荷载载图(C-H.T)。每张图右右边均有有菜单，，内容为为：①正正确、②②错误、、③③局部部放大三三项。对对正确的的图形，，可直接接按回车车、进入入下一张张图。图图形不对对，说明明数据有有毛病，，程序退退出，用用户需改改动数据据重新运运行。图3.10框架立面面图(KLM.T)图3.11恒载简图图(D-L.T)图3.12活载简图图(L-L.T)图3.13左风载图图(L-W.T)图3.14右风载图图(R-W.T)图3.15吊车荷载载图(C-H.T)3．框、排排架结构构计算单击主菜菜单项目目2即执行此此项功能能。屏幕提示示将计算算结果存存入一个个用户起起名的数数据文件件，若键键入一个个文件名名，则计计算结果果都存到到这个文文件里，，屏幕上上显示各各种计算算结果的的包络图图和弯矩矩图，如如图3.16所示。首首先屏幕幕上显示示图形结结果的菜菜单如下下：图3.16计算结果果输出①显示示计算结结果文件件。②弯矩矩包络图图(M.T)。③配筋筋包络图图(AS.T)。④轴力力包络图图(N.T)。⑤剪力力包络图图(V.T)。⑥恒载载内力图图(D.T)。⑦活载载内力包包络图(L1.T)。⑧左风风载弯矩矩图(WL.T)。⑨右风风载弯矩矩图[WR.T]。A．左地震震弯矩图图(EL.T)。B．右地震震弯矩图图(ER.T)。D．图形拼拼接当超超过规范范要求时时，红色色显示。。本例的计计算结果果图形如如图3.17～图3.22所示。图3.17弯矩包络络图(M.T)图3.18轴力包络络图(N.T)图3.19剪力包络络图(V.T)图3.20恒载弯矩矩图(KN-M)图3.21活载弯矩矩包络图图(KN-M)图3.22配筋包络络图(AS.T)4．排架柱柱绘图的的操作单击主主莱单单项目目3后程序序将要要求输输入绘绘图数数据文文件名名，屏屏幕上上提示示：““输入入框架架绘图图数据据文件件名称称”(如图3.23所示)。1)建立绘绘图数数据文文件2)排架绘绘图(1)可作排排架柱柱在翻翻身、、一点点起吊吊时的的配筋筋计算算，指指定吊吊装点点位置置，显显示其其弯矩矩图。。(2)牛腿的的配筋筋尺寸寸均由由软件件自动动计算算分析析给出出，给给定牛牛腿细细部尺尺寸。。(3)排架柱柱施工工图一一一显显示。。图3.23绘图数数据文文件名名称本例排排架柱柱的施施工图图详见见图3.24～图3.26所示。。图3.24排架柱柱纵筋筋图B柱模板板图B柱配筋筋图图3.25B轴排架架柱模模板配筋筋施工工图图3.26A、C轴排架架柱模模板配配筋施施工图图●3.3单层厂厂房设设计算算例●3.3.1基本资资料1．设计对象象设计对象为为某工厂金金属结构车车间厂房。。2．基本资料料(1)建设地点：：某市(基本风压0.25kN/m2，基本雪压压0.25kN/m2)。(2)地质资料：：地层自上上而下为耕耕土层、黏黏土、中砂砂、卵石、、基岩，其其中耕土层层厚约0.5m，基础坐落落在黏土层层上，修正正后的地基基承载力特特征值fa=240kN/m2。(3)建筑资料如如下所述：：①建筑平平面图、立立面图、剖剖面图如图图3.27、图3.28、图3.29所示。该车间为双双跨度等高高厂房，跨跨度均为24m，每跨设有有A5级工作制双双钩15/3t及5t吊车各一台台，厂房设设有天窗，，轨顶标高高10.2m。②层面：：采用卷材材防水屋面面，做法如如下：三毡四油防防水层上铺铺小石子20mm厚水泥砂浆浆找平层100mm厚水泥珍珠珠岩制品保保温层一毡二油隔隔气层20mm厚水泥砂浆浆找平层预应力混凝凝土大型屋屋面板③墙体：240mm厚清水砖墙墙，钢门窗窗④室内混混凝土地面面，室内外外高差点150mm。(4)选用材料：：混凝土C30钢筋：采用用HPB235，HRB335。图3.27平面图图3.28立面图图3.29剖面图●3.3.2结构计算书书(1)对于规则框框架，程序序可对梁、、柱节点自自动编号，，自动形成成信息；对对于非规则则框架，需需输入节点点坐标，杆杆件关联号号及约束信信息，柱子子计算长度度等。框排排架的框架架部分绘施施工图时，，柱梁的总总根数不再再包括排架架柱上的柱柱段和与排排架柱铰接接的梁。(2)程序可自动形成成柱和梁的自重重，且是否需要要程序形成柱梁梁自重，可由计计算者在总信息息中给予确定。。构件名称(图集)型号重力荷载屋面板(G410一、二)YWB-2II，YWBT-1Ⅳ自重1.40kN/m2(包括灌缝)天沟板(G410三)TGB68-1，TGB77-11.91kN/m；2.02kN/m天窗架(G316)CJ9-01传至屋架重力荷载P=31kN/支柱(G316)DJ9-01传至屋架重力荷载P=34kN/支柱屋架(G415)YWJA-24-2cc自重109.0kN/m2(G415)YWJA-24-2ce(G415)YWJA-24-2ca吊车梁(GB426二)YMDL6-8自重45.5kN/m2轨道连接(G325)DGL-14自重0.81kN/m2边柱(mm)上柱bshs=400×400下柱bix=400，hix=162，bx=100，hx=800中柱(mm)上柱bshs=400×600下柱bix=400，hix=162，bx=100，hx=8001．结构构件选型型(见表3-2)表3-2构件选型2．定位轴线(1)横向定位轴线线：除伸缩缝缝及端柱外，，均通过柱截截面几何中心心；(2)纵和定位轴线线：查ZQ1―62，B1=0.26m，Lk=22.50m，要求B2≥0.08m。①中柱：B3=0.30m，B1+B2+B3=0.26+0.19+0.30=0.75m，由于B2=0.19>0.08m可以。②边柱：B3=0.40m，B1+B2+B3=0.26+0.09+0.40=0.75m，由于B2=0.19>0.08m可以。纵向定位轴线线如图3.30所示。图3.30纵向定位轴线线3．排架计算简简图及柱的计计算参数1)计算简图如图3.31所示，Hs=3.8m，Hx=9.7m，H=13.5m。2)柱的计算参数数柱的截面尺寸寸如图3.32所示，计算参参数见表3-3。图3.31排架简图参数边柱(A、C)中柱(B)As(mm2)1.6×1052.40×105Is(mm4)2.13×1097.20×109Ax(mm2)1.775×1051.775×105Ix(mm4)14.38×10914.38×109=Hs/H0.2810.281=Is/Ix0.1480.5011(i=a,b,c)(N/mm)0.0155Ec0.08172Ec0.3220.357表3-3柱的计算参数数4．荷载计算1)屋面恒载(如图3.32及图3.33所示)三毡四油防水水层上铺小豆豆石0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找找平层0.4kN/m2100mm厚水泥珍珠岩岩制品保温层层0.4kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m220mm厚的水泥砂浆找平平层0.4kN/m2板自重+灌缝重1.4kN/m2屋盖支撑0.07kN/m2∑q=3.07kN/m2图3.32柱的外形及截面为简化计算，天沟沟板及相应的构造造层的恒载取与一一般屋面恒载相同同的值，此外，屋屋架自重为109.0kN/榀，天窗架传来重重力荷载P=34.0kN/支柱。P1A=P1C=3.07××6×(12+0.77)+109/2+34.0=323.72kN(0.77m为外天沟板宽)P1B=3.07××6×24+109.0+2×34.0=619.08kNM1A=M1C=P1Al1A=323.72×0.05=16.186kN/mM2A=M2C=P1Al2=323.72×0.20=64.74kN/m2)屋面活载(如图3.33和图3.34所示)施工活荷载载取0.70kN/m2P1A=0.70×6×(12+0.77)=53.63kNP1B=0.70×6×12=50.40kNM1A=P1Ae1A=53.63×0.05=2.68kN·mM2A=P1Ae2=53.63×0.2=10.73kN·mM1B=P1Be1B=50.40×0.2=10.08kN·m图3.33恒载作用用图图3.34活载作用用图3)柱自重(如图3.35和图3.36所示)边柱：P2A=P2C=0.40×0.40×3.80×25=15.2kNM2A=M2C=P2Ae2=15.2×0.2=3.04kN·mP3A=P3C=25××[(7.95+0.7)×0.1775+(1.05××0.8×0.4)+(0.4×0.35×0.50)+(0.352××0.40/2)]=49.76kN中柱：P2B=0.40×0.60×3.80×25=22.80kNP3B=25××[(0.40×0.80×1.35+0.6×0.4××1.60+(7.65+0.7)×0.1775)=57.45kN图3.35吊车梁恒载载图3.36吊车梁活载载4)吊车轨道连连接及吊车车梁自重(如图3.37和图3.40所示)P4A=P4C=0.81×6+45.5=50.36kNP4B=50.36××2=100.72kNM4A=M4C=P4Al3A=50.36××0.35=17.63kN·m5)吊车荷载(如图3.37、图3.38和图3.39所示)每跨设有15/3t及5t吊车各一台台，主要参参数见表3-4。Q(t)吊车宽B(m)轮距K(m)Pmax(kN)Pmin(kN)G(kN)55.1504.0090.042.021.015/35.5504.40185.050.074.0表3-4吊车主要参参数图3.37Dmax计算简图(1)竖向荷载：：Dmax=185××kNDmin=50.0×kNDmax在边柱：P4A=Dmax=307.08kNM4A=Dmaxe3A=307.08×0.35=107.47kN·mP4B=Dmin=97.28kNM4B=Dmine3B=97.08×0.75=72.96kN·mDmin在边柱：P4A=96.28kNM4A=Dmine3A=97.28×0.35=34.05kN·mP4B=Dmax=307.08kNM4B=Dmaxe3B=307.08×0.75=230.31kN·m●3.4单层钢筋混凝土土工业厂房结构构课程设计任务务书1.设计资料(1)项目名称：某金金属结构车间厂厂房。(2)建设地点：某市市(基本风压0.35kN/m2，基本雪压0.25kN/m2)。(3)地质资料：地表表以下0.8m内为杂填土，其其下为粘性土；；地基承载力标标准值fk=230kN/m2，土质均匀；地地下水位在天然然地表下2.8m，且无侵蚀(取γ0=16kN/m3，ηd=1.6)。(4)工程说明。①建筑平面图图、立面图、剖剖面图如图3.49、图3.50和图3.51所示。。②结结构形形式为为为单单层双双跨等等高装装配式式钢筋筋混凝凝土结结构。。③屋屋面防防水做做法。。三毡四四油防防水层层上铺铺绿豆豆沙(0.35kN/m2)。水泥砂砂浆找找平层层20mm厚(0.3kN/m2)。加气混混凝土土保温温层100mm厚(0.6kN/m2)。冷底子子油一一道、、热沥沥青两两道(0.05kN/m2)。水泥砂砂浆找找平层层20mm厚(0.3kN/m2)。④墙墙体：：维护护墙采采用240mm厚双面面清水水墙。。⑤地地面：：室内内混凝凝土地地面，，室内内外高高差点点150mm。(5)起重设设备：：每跨跨设二二台A5级软钩钩桥式式吊车车，吊吊车起起重量量及轨轨顶标标高见见表3-16。(6)选用材材料：：柱选选用混混凝土土C30，纵向向钢筋筋HRB335，箍筋HPB235；基础选用混凝土土C25,钢筋HPB235。(7)选用结构构件自重重：屋面板G410-1(1.4kN/m2,包括灌缝缝)；天沟板板G410-3(2.0kN/m2)；天窗架架G316(32kN/支柱)；屋架G415(110kN/榀)；吊车梁CG426(46kN/榀)；轨道连接G325(0.81kN/m)。2.设计任务(1)确定纵、横向向定位轴线，，确定上、下下柱的高度及及截面尺寸。。(2)选用屋面板、、屋架、基基础梁、支撑撑、吊车梁及及轨道连接件件等。(3)计算排架所承承受的各项荷荷载。(4)计算各种荷载载下排架的内内力。(5)柱及牛腿的设设计，柱下独独立基础的设设计。(6)施工图绘制制。①结构布布置图(屋架、屋面面板、屋盖盖支撑布置置；吊车梁梁、柱及柱柱间支撑、、墙体布置置)。②基础施施工图(基础平面图图及配筋图图)。③柱施工工图(柱模板图及及配筋图)。图3.49平面图图3.50立面图图3.51剖面图(1)竖向荷载：：Dmax=185×kNDmin=50.0×kNDmax在边柱：P4A=Dmax=307.08kNM4A=Dmaxe3A=307.08×0.35=107.47kN·mP4B=Dmin=97.28kNM4B=Dmine3B=97.08×0.75=72.96kN·mDmin在边柱：P4A=96.28kNM4A=Dmine3A=97.28×0.35=34.05kN·mP4B=Dmax=307.08kNM4B=Dmaxe3B=307.08×0.75=230.31kN·m(2)水平荷载：5t吊车一个轮子的水水平制动力Z1=kN15/3t吊车一个轮子的水水平制动力Z1=kN一台15/3t吊车作用时：Zmax=5.60×()=5.60×(1+)=7.09kN一台15/3t吊车与一台5t吊车同时作用时：：Zmax=5.60×()+1.775××()=kN6)风荷载(如图3.38所示)基本风区=0.25kN/m2，q=×6=1.5kN/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)=16.10kN=1.68kN/m=0.84kN/m图3.38风荷载作用图5．排架内力计算(A柱)在各种荷载作用下下均按下列步骤进进行内力计算：(1)按《规范》查得在吊车荷载作作用下的空间作用用分配系数m=0.9，其他荷载作用下下，均不考虑空间间作用问题。(2)先假设排架无侧移移，求出：①各种荷载作用用下的柱顶反力系系数C1、C2、C5、C6等。②各种荷载作用用下的柱顶反力Ra、Rb、Rc等。(3)将柱顶反力Ra、Rb、Rc相加后，沿反方方向加于可侧移移的排架上，当当柱顶反力由吊吊车荷载产生时时，还应乘以空空间作用分配系系数m。(4)求出A柱顶的的剪力力(将图3.39(d)与图3.39(e)叠加得得图3.39(f))。Ra+[－(Ra+Rb+Rc)]=Ra－(Ra+Rb+Rc)(5)根据Va及A柱的荷荷载，，求出出A柱的弯弯矩图图的柱柱底剪剪力V3-3(如图3.39(g)所示)(6)弯矩、、轴力力、剪剪力的的“+－”号号定义义为：：图3.39排架内内力计计算6．内力力组合合(A柱)按表3-8进行。。7．柱的的配筋筋计算算(A柱)1)材料混凝土土：C30fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，ftk=2.01N/mm2，Ec=3.0××104N/mm2钢筋：：主筋筋HRB335，fy=fy′=300N/mm2,Es=2.0×105N/mm2其他钢筋HPB235，fy=fy′=210N/mm2,Es=2.1×105N/mm22)柱截面参数数上柱I-I截面(如图3.40(a)所示)。b=400mm，h=400mm，=40mm，h0=360mm，Ac=1.6×105mm2，Is=2.13×109mm2，。。求得大小偏偏心变压破破坏界限时时的轴力Nb，用以判断断截面的大大小偏心受受压情况，，选择最不不利的内力力组1.0×14.3××0.55×400×360=1132560N=1132.56kN由内力组组合结果果(表3-9)，I-I截面各组组轴力N均小于Nb，故都为为大偏心心受压情情况。在在截面为为大偏心心受压时时，应以以轴力小小，弯矩矩大作为为控制内内力的选选择原则则，仅需需选用下下组内力力进行配配筋计算算：M=-43.54kN·mN=411.3kN下柱II-II、III-III截面如图图3.40(b)所示。由由于下柱柱II-II、III-III截面取同同一截面面配筋，，故可将将两个截截面一起起加以考考虑。=400mmb=100mm，=150mm，h=800mm，t=25mm，hf=+t/2=162.5mmh2=450mm，=40mm，h0=760mm，Ac=1.775×105mm2，Is=14.38×109mm4=1.0×14.3××0.55×100××760+1.0×14.3(400-100)×162.5=1294865N=1294.865kN由内力组组合结果果(见表3-9)知，II-II，III-III截面各组组轴力N均小于Nb，故都为为大偏心心受压情情况。在在截面为为大偏心心受压时时，应以以轴力小小，弯矩矩大作为为控制内内力的选选择原则则，仅需需选用以以下两组组内力进进行配筋筋计算：：M=-215.68kN·mM=-353.85kN·mN=687.87kNN=531.44kN这两组内内力进行行配筋计计算。图3.40柱截面尺尺寸3)柱截面配配筋计算算按表3-10进行。4)验算排架架柱在排排架平面面外的轴轴压强度度平面外柱柱的计算算长度l0=0.8Hx=7760mm，截面面积Ac=1.775×105mm。截面惯性矩mm4。回转半径mm。=7760/98.61=78.69载面承载力=0.62××(1.775×105×14.3+2×1384×300)=3368650N=3368.65kN>N，可可以。。8．牛腿计算(A柱)1)荷载标准值(kN)设计值(kN)吊车梁及轨道自重50.361.2×50.36=60.43吊车最大轮压产生压力304.831.4×304.83=426.76Fvk=355.19kNFv=487.19kNFhk=Zmax=8.48kNFh=11.87kN3)牛腿纵向受拉拉钢筋计算a=120mm<0.3h0=243mm，取mmmm2mm22)牛腿截面高度度验算b=400mm、h=850mm、取=850－40=810mm、a=100+20=120mm<=0.65=645.30kN>Fvk，可以。4)水平箍筋的确确定按下列构造要要求考虑：(1)直径为6mm～12mm；(2)间距为100mm～150mm；(3)牛腿上部2/3的范围内水平平箍筋范围面面积应大于纵纵向受拉钢筋筋的总面积之之半，即0.5×620.45=310.32mm2。采用箍筋@100(如图3.41所示)能满足上列要要求。5)弯起钢筋的确确定由于，，故可不设弯弯起筋。6)牛腿顶面局部部承压验算若忽略经M5扩散后承压面面的扩大，承承压面积近似似按柱宽乘以以梁端宽计算算。mm2(如图3.42所示)