摘要：以南宁市可利江环境综合整治工程联合补水泵站设计为例，主要针对PKPM系列软件在水工建筑物结构设计工作中的运用进行分析探讨。

关键词：PKPM；水工建筑物结构设计；泵站；运用

中图分类号：S611文献标识码：A

1软件介绍

PKPM系列CAD软件是由中国建筑科学院研发的一组包括建筑设计、结构设计、设备设计和各类基础设计在内的综合CAD系列软件。该软件通过三维建模，采用空间组合结构有限元分析，完成建筑结构在恒、活、风、地震力作用下的内力分析、动力时程分析及荷载效应组合计算，可进行活荷不利布置计算、底框结构空间计算、吊车荷载计算，并可将上部结构和地下室作为一个整体进行分析，完成钢筋混凝土结构截面配筋计算，并最终形成施工图。

2软件在水工建筑物设计的运用

随着我国综合实力的增强，国民经济的持续快速增长，社会的不断进步，设计思想也在不断更新，城市水利工程设计已不再只单纯考虑满足泄洪、排涝等基本功能需求，还与工程所在城区周边设施建设相结合，从而达到设计建筑物与环境相协调，与环境美化融为一体的目的。因此，水工建筑物设计也不再局限于以往的建筑样式简单，体型单一的特点，结构体系日趋多样化，建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂。如何运用现代设计软件高效、准确的对复杂水工建筑物结构体系进行内力分析与设计，缩短设计周期，提高效率成为各位设计人员关心的重点。现以南宁市可利江环境综合整治工程联合补水泵站设计为例，主要针对PKPM系列软件中的PMCAD建模、结构SATWE软件、基础JCCAD在水工建筑物实际设计工作中的运用进行分析探讨。

2.1工程概况

南宁市可利江环境综合整治工程联合补水泵站总装机容量为4×355+250＝1670kW，其中备用机组一台，单机容量为355kW，等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级。泵站位于可利江出口处左岸，地貌上属邕江Ⅱ级阶地，泵站所处位置地面高程为73.2m～75.1m，区域地下水位高程为64.57m～68.36m，泵站场地土层分布自上而下分别为：粘土层、粉土层、粉砂层、园砾层、泥岩层。泵站设计为框架结构，主体为椭圆型，底层占地总长28.00m，总宽21.00m（地上轮廓尺寸），地下五层，地上一层，建筑高度31.60m，总建筑面积2309。泵站平面布置及典型横剖面图见图1、图2。

2.2结构模型的建立

南宁市可利江联合补水泵站为六层框架结构，地下五层，地上一层。考虑吊车荷载等的输入及导荷，实际建模通过8个结构标准层来完成空间模型的建成。由于泵站的建筑造型为椭圆型，在PMCAD软件的人机交互建模中，没有直接绘制椭圆轴线的命令，因此泵站模型的基础轴线必须通过命令行输入完成，具体步骤如下：

（1）在“命令行”中键入“ellipse”命令，根据程序在“命令行”的提示输入椭圆的端点：“！0，0”。

（2）根据程根据程序在“命令行”的提示输入椭圆的另一端点：“28000，0”。

（3）根据程序在“命令行”的提示输入椭圆的另一条半轴的长度：“10500”。

（4）至此，程序已自动绘制完成泵站的椭圆线形，但此时轴线并没有形成，还须在“命令行”中输入命令“explode”，然后点取椭圆线形将图素分解成折线。

（5）再次输入命令“explode”，然后点取椭圆，并保存图形。注意：在这个步骤中，对图形的保存是其中的关键。椭圆网格线的形成必须通过保存图形这个步骤才能形成网点，程序才能最终生成椭圆轴线。

（6）椭圆轴线形成后，再按照PMCAD人机交互建模的常规方法补充完善泵站的其他轴线的输入，完成泵站标准结构层模型的建立。

2.3结构计算

泵站模型完成后，转入SATWE接PM对泵站进行整体结构计算。由于南宁市可利江联合补水泵站属半地下室结构，地下五层，地上一层。在结构分析与设计中，泵站上部结构与地下结构应作为一个整体统一考虑，因此在进入结构内力配筋计算前，必须注意在总信息中对地下室转换层进行定义，以便软件进行正确的内力调整。

2.4基础设计

南宁市可利江联合补水泵站位于可利江出口处左岸，场地处于邕江Ⅱ级阶地与可利江河床过渡斜坡地带，斜坡平缓，台地地面高程为70.2m～82.8m。泵站所处位置地面高程为73.2m～75.1m，设计基础置于56.8m的弱风化泥岩上，根据地质勘探成果，允许承载力为350kPa。设计考虑通过分级放坡完成基坑开挖，分段回填完成泵房下部结构施工，泵站井壁场地使用开挖土回填至81.50m高程。泵站设计基础底板厚2m，挑出宽度2m，在实际操作计算中考虑作为筏板进行基础计算。

PKPM的JCCAD软件可以自动读取PMCAD、SATWE软件生成模型的上部结构中与基础相连的各层柱、墙、支撑布置信息，自动完成基础模型的布置，并继承上部结构设计软件生成的各种信息，读取PMCAD、SATWE软件计算生成的构件内力当做设计基础的外荷载，按要求进行荷载组合。但是，地质资料文件则需通过文本编辑方式另外补充输入。根据南宁市可利江环境综合整治工程的地质报告，可利江联合补水泵站共进行地质钻孔5个。

3结语

PKPM系列软件采用人机交互方式搭建工程项目全楼的结构构架，模型化误差小，分析的精度高，且软件各系列模块之间相互连接，前后处理功能强，计算的速度快，在很大程度上缩短了设计计算时间，提高了设计精度。但PKPM系列软件毕竟是一款主要针对建筑工程结构设计的软件，在做水工建筑物设计时，要结合水利工程的特殊性，对软件计算结果进行合理分析、调整，以保证计算结果的准确性和工程设计的可靠性。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部,SATWE多层及高程建筑结构空间有限元分析与设计软件

[2]中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部,JCCAD独基、条基、钢筋混凝土地基梁、桩基础和筏板基础设计.