PKPM關(guān)于梁側(cè)面水平荷載及活荷載最不利布置的計算結(jié)果分析與思考

馬祥喜 劉明亮

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

試驗研究

PKPM關(guān)于梁側(cè)面水平荷載及活荷載最不利布置的計算結(jié)果分析與思考

馬祥喜 劉明亮

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

這里根據(jù)實例，介紹PKPM與STAAD計算結(jié)果及對比分析、PKPM施工圖對梁側(cè)面水平力的考慮和PKPM對于懸挑結(jié)構(gòu)活荷載的處理，供同行參考借鑒。

梁側(cè);水平荷載;PKPM計算;懸挑梁活荷載不利布置;平法配筋圖

現(xiàn)通過一個簡單的模型，使用PKPM軟件及STAAD軟件分別計算，通過比較及分析，使設(shè)計者在使用PKPM軟件計算時能夠準(zhǔn)確考慮這些荷載的對結(jié)構(gòu)的影響，并采用合理的方法處理PKPM軟件未考慮的內(nèi)容，確保結(jié)構(gòu)安全。

1 結(jié)構(gòu)概況

有一個簡單四柱鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。長度6 m，寬度6m，層高6m，共1層，總高度6m。

柱底剛接。

梁跨中豎向恒荷載100kN，其中一根梁中部側(cè)面有一個水平恒荷載100kN，垂直于梁布置。

次梁中部有豎向活荷載100kN，其中一根懸挑2.5m，端部豎向活荷載100kN。

柱截面600mm×600mm，梁300mm×500mm。為避免樓板對梁的影響，按無樓板建模計算。

混凝土標(biāo)號C30，鋼筋HRB400，箍筋HPB300。

不考慮風(fēng)荷載及地震荷載。不考慮基礎(chǔ)設(shè)計。

2 建模基本信息

建?；拘畔⒁妶D1、圖2。

3 PKPM與STAAD計算結(jié)果及對比分析

圖1

從表1可以看出PKPM軟件和STAAD軟件在靜力結(jié)構(gòu)計算上差別不大。通過手工計算可知，兩個軟件都能準(zhǔn)確地對梁側(cè)面水平力進行力學(xué)計算。

4 PKPM施工圖對梁側(cè)面水平力的考慮

圖3是梁的配筋面積及PKPM自動生成的梁平法施工圖。對比KL-1和KL-2的配筋，這兩根梁的配筋基本一致，也就是PKPM在處理KL-1配筋時，梁側(cè)面水平力沒有考慮，梁側(cè)面水平力產(chǎn)生的彎矩和剪力沒有反應(yīng)到梁的配筋中。

從梁的靜力結(jié)構(gòu)計算結(jié)果來看，梁的水平彎矩83.2kN·m與梁的豎向彎矩91.6kN·m差不多。對于梁側(cè)面來說，梁計算高度小，配筋需要多。應(yīng)特別注意，需要手動計算側(cè)面的配筋，以抗扭鋼筋的形式加在梁的側(cè)面，確保梁側(cè)面受力時的結(jié)構(gòu)安全。

對于無板梁,梁的側(cè)面配筋必須認真核算。對于有樓板的梁,梁上水平力若能通過樓板傳遞到柱上，則梁側(cè)面的配筋可以適當(dāng)減小一些，但是樓板應(yīng)通過合適的計算方法計算配筋，并考慮樓板是否需要雙層雙向配筋。

圖2

表1 PKPM與STAAD計算結(jié)果及對比分析

圖3 梁的配筋面積及PKPM自動生成的梁平法施工圖

5 PKPM對于懸挑結(jié)構(gòu)活荷載處理

對比L-1和L-2的配筋信息，可以看到這兩根梁的配筋不一樣，但是L-1在跨中的配筋要比L-2小30%。因為XL-1的懸挑端有100kN的活荷載，這個活荷載的存在使L-1的右端負彎矩變大，所以跨中彎矩變小了，配筋也就小了。但是對于活荷載來說，XL-1右端的活荷載有可能不存在，活荷載不存在的工況下，L-1的受力與L-2的受力完全一致，也就是L-1的跨中配筋應(yīng)與L-2的跨中配筋一樣大，結(jié)構(gòu)才安全。所以需要人工檢查懸挑結(jié)構(gòu)根部對應(yīng)梁的下部跨中配筋，確保配筋合理，結(jié)構(gòu)安全。

若將L-1跨中的活荷載去掉，再計算就會發(fā)現(xiàn)，KL-3的跨中彎矩變小，但KL-4的梁扭矩變大。這些對于可能的工況，都需要仔細考慮。

通過這個算例我們看到，PKPM對于活荷載的計算，是對整個結(jié)構(gòu)一次性加載的，活荷載并不會自動考慮不利布置。如果需要考慮活荷載的不利布置，應(yīng)單獨設(shè)置基本工況，單獨與其他必要的荷載組合，才能計算出不利的狀況。PKPM中活荷載只有一種工況,無法設(shè)置多個活荷載工況。當(dāng)活荷載工況很多時，荷載組合的工況數(shù)會按照活荷載工況個數(shù)呈幾何級數(shù)的倍數(shù)增加,非常不利于計算，所以在復(fù)雜的工業(yè)建筑設(shè)計中,對活荷載要進行分析。對于那些活荷載同時存在且對某些結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者基礎(chǔ)有利時，需要核算有利活荷載不存在時構(gòu)件或基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)安全性。

設(shè)計工業(yè)建筑時,經(jīng)常會遇到各種各樣的荷載，采用很多懸挑結(jié)構(gòu),因此對結(jié)構(gòu)所承受的各種荷載，務(wù)必了解荷載的特性，了解計算軟件對一些特殊荷載的處理方法,檢查軟件計算的結(jié)果是否考慮到位。對于活荷載存在和不存在時對結(jié)構(gòu)的影響需要特別重視，在使用PKPM軟件計算時可以拷貝多個模型，分情況去掉一些有利活荷載，來核算各相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性。

[1]GB50009-2012,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].