【摘要】根据应用PKPM软件经验，以及结合PKPM结构设计软件功能及相关规范，提出了PKPM软件应用在建筑结构设计中容易出现的错误，并就这些错误操作进行了较为详细的分析，比较具有参考价值。
【关键词】PKPM软件；建筑结构；结构设计；参数选取
中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
PKPM系列软件是中国建筑科学研究院研发的建筑结构设计软件，其包括许多应用软件，其中最常用的有PK、PMCAD、TAT、SATWE和JCCAD等。由于PKPM系列软件不仅具有快捷的建模功能，还具有强大的计算分析能力、自动化程度高，因此日益受到广大结构设计人员的青睐，成为建筑结构设计的权威软件之一。
二、参数选取
1、单、双向水平地震作用的选取。对于该参数的勾选主要根据结构本身存在的质量和刚度是否对称来判断，若结构质量和刚度存在明显不对称则应勾选双向水平地震力，考虑双向水平地震作用下的扭转效应。但经分析可发现，考虑双向水平地震作用必然会比单向水平地震作用的计算结果偏大，从而导致梁柱的配筋量偏大。以一个不规则的三层普通框架结构为例，计算结果表明考虑双向水平地震作用比考虑单向水平地震作用的柱配筋明显增加，可见该参数对于结构用钢量也有明显影响，因此应慎重考虑结构的单双向水平地震作用。
2、是否考虑偶然偏心。偶然偏心的考虑与否一直是PKPM软件初学者容易出错的地方。首先明确，偶然偏心是考虑了结构不可预知的偏心现象，显然对于一些质量、刚度对称的结构来说，由于一般只考虑单向水平地震作用，那么另外一个方向的地震作用并没有考虑，这时可通过5%的偶然偏心来进行考虑。而对于质量、刚度明显不对称的结构来说，由于采用了双向对平地震作用，即考虑了两个方向的偏心问题，因此就没有必要再勾选偶然偏心选项，而且既考虑双向水平地震作用，又考虑偶然偏心将会增大结构设计成本。综上所述，若选取了单向水平地震作用，则应同时选取偶然偏心，若选择双向水平地震作用，则没必要同时选取偶然偏心。由此可知，偶然偏心的选取最终还是依据结构质量、刚度的对称性。
3、周期折减系数的大小。周期折减系数也是PKPM初学者难以把握的参数，其难点在于如何定取折减系数的大小。笔者认为关键在于理解周期折减系数是为何产生，而其产生的意义是什么。周期折减系数这个参数主要是由于填充墙而出现，由于实际上填充墙对结构会提供一定的刚度，从而使实际结构的周期会减小，但PKPM建模时只是把填充墙作为荷载加到梁上去，并没有考虑填充墙所提供的刚度，因此实际结构的周期按道理应比计算所得到的周期要小，若在PKPM中采用周期折减系数来纠正计算模型以更吻合实际情况。显然填充墙多则周期折减系数应取得更小。对于周期折减系数的取值，应按照《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）4.3.16条(强条)和4.3.17条的要求，当非承重墙体为填充砖墙时，框架结构计算自振周期折减系数为0.6~0.7；剪力墙结构0.8~1.0；框架-剪力墙结构0.7~0.8；框架—核心筒结构0.8~0.9。
四、振型数计算问题分析
我们都知道，结构计算振型数增加，水平地震作用效应增大，即内力和变形增大；振型数要是少了，后续振型所产生的地震作用效应没有能够准确计入，就会造成计算结果的不安全。因此，振型数要尽可能的多取。但是，也不是一味地增加，对于大型结构，振型数太多，会使运算时间太长，而即使计算机内存增大，最后的那些高振型对结构地震作用贡献也不大。因此，并不是全部的振型都要进行计算，当有效质量系数超过0.9的时候，就说明计算振型数已经达到要求了；若是小于0.9，说明后续振型产生的地震作用效应是不能够忽略的，要增加振型数重算。
还要特别注意的是，振型数不能够超过结构固有振型总数，不然就会造成计算的混乱，严重的还会导致错误分析。结构固有振型总数要与结构自由度总数一致。在任何一个刚性的楼板上面的节点加起来综合智能有3个自由度，即2个水平平动自由度和1个转动的自由度。简言之，当有n块刚性楼板的结构，其独立的刚性楼板的节点是m，那么该结构的自由度有
（3n+2m）个。因此，当结构中存在很多弹性的楼板或者是越层柱的时候，如在空旷的体育场等建筑中，我们通常会根据楼层数作为基数确定振型数量。这样，是不能满足要求的。因此，在进行计算结果的检查审核的时候，必须要检查其有效质量系数是否超过了0.9，这项是必须要检查的项目。
周期比控制及调整方法《高规》第3.4.5条对结构位移比、周期比作出了具体控制要求。在实际的计算过程中，位移比可以用输出条件直接进行检查，但周期比不能，它要由振型的平动系数、扭转系数区分各振型属于平动振型还是扭转振型，再从中分别找出周期最长的扭转振型和侧振振型，得到对应的第一扭转周期Tt，第一侧振周期T1，计算出Tt/T1，看其是否符合规程的相关要求。需要特别注意的是，周期比是对高层建筑的整体振动效应，要在“刚性楼板假定”前提下进行分析，多层建筑则不用控制周期比。在进行多塔结构验算周期比的时候，不能够在同一结构中定义多塔，而是根据塔的结构划分出多个子结构分别进行验算。周期比主要控制侧向刚度和扭转刚度之间的相对关系，也就是抗侧力构件平面布置的合理性，以防由于设计问题使建筑结构出现过大的扭转效应。如果周期比不能够满足相关要求的时候，这就表明结构扭转刚度相对于侧移刚度有些小了，这时仅靠单纯增加结构尺寸，效果并不是很理想，而是要对整体结构布置进行调整，这样改善效果更为明显。
五、PKPM在水工结构计算上的应用
PKPM能够在很多水工混凝土结构的配筋计算上应用，比如混凝土蜗壳、发电厂房排架柱、发电机层楼板、启闭机和引水渡槽排架等配筋计算。为了使PKPM输入的参数符合文献的规定，笔者在开始用PKPM进行水工混凝土结构进行内力和配筋计算时，每算一种结构都用另外1—2种的方法来验证PKPM的计算结果。一种方法是按结构力学法，由手工计算得出内力结果；另一种方法是用数值方法，如用SAP、ANSYS里梁或板单元来模拟结构，算出结构的内力或应力。经过多次的反复验算，已经积累了一些经验，用于指导PKPM应用在水工混凝土结构配筋计算上。PKPM计算过程简而且结果可靠，所取参数符合水利水电工程上的一系列规程和规范要求。现以某水电站混凝土蜗壳内力及配筋计算上为例，证明其在计算混凝土蜗壳结构内力上的可行性和高效性。
简化后的结构看着很简单，但如果用结构力学里的弯矩分配法来计算结构内力，其计算过程复杂而且浪费时间。但是如果使用PKPM计算，只需要2小时就能够完成从内力到配筋计算和抗裂验算全过程，如果使用手工计算算，至少需要2天时间。
五、结束语
结构计算程序是在一定的条件下，按照设计人员的需求有选择的使用和应用的。同一应用程序、同样的计算对象、同样的结构布置，不同的设计人员会产生不同的计算结果，甚至出现较大的差异。因此，一方面我们要努力提高设计人员的理论知识和实践经验；另一方面，我们对于软件的依靠，也应采取理性分析，谨慎接受的方式。
【参考文献】
[1]罗伯光 建筑结构设计软件PKPM形成的配筋图二次处理[J] 山西建筑 2010年
[2]范小平 PKPM软件在建筑结构设计中应注意的问题[J] 重庆建筑 2008年
[3]赵丽清 PKPM系列软件的应用与建筑结构设计[J] 山西建筑 2007年
