建築結構CAD：PKPM應用與設計案例（簡體書）

《建筑結構CAD:PKPM應用與設計案例》以最新2010規范版本的PKPM結構設計軟件為藍本，緊密結合現行建筑結構規范，突出重點，輔以工程實例，詳細介紹了PMCAD模型建立、SATWE分析計算和JCCAD基礎設計三大核心模塊以及墻梁柱施工圖後處理模塊的使用方法，并通過豐富的工程實例，闡述了概念設計思想在結構計算機輔助設計中的應用。《建筑結構CAD:PKPM應用與設計案例》適合高等院校土木工程專業學生、建筑結構設計人員及PKPM軟件的初學者使用。

《建筑結構CAD:PKPM應用與設計案例》為高等學校土建類專業“十二五”規劃教材之一。

PKPM設計軟件是一套集建筑、結構、設備設計于一體的集成化CAD系統，它在國內建筑設計行業占有絕對優勢，市場占有率達90%以上，現已成為國內應用最為普遍的CAD系統。隨著部分最新版結構設計規范、規程的出臺，PKPM軟件也相應地進行了升級換代，為了讓讀者及時了解最新版PKPM軟件的使用，編著者根據最新2011規范版本的PKPM結構設計軟件編寫了本書。在編寫過程中，依據現行的建筑結構規范、規程，結合具體工程實例的操作，突出重點，詳細介紹了PMCAD模型建立、SATWE分析計算和JCCAD基礎設計三大核心模塊的使用方法。
本書共分為6章，第1章概述了PKPM系列軟件中結構設計部分各模塊的主要功能；第2章介紹了PMCAD模塊的操作步驟，包括結構模型的建立、荷載輸入以及結構平面圖的繪制等；第3章介紹了SATWE模塊的操作步驟，包括SATWE數據的生成、結構內力和配筋計算以及分析結果的圖形和文本顯示等，并且從“規范規定”、“參數含義”、“參數取值”和“注意事項”四個方面對SATWE計算和控制參數的設置進行了詳盡闡述；第4章介紹了墻梁柱施工圖後處理模塊的操作步驟，包括梁、柱和剪力墻施工圖的繪制等；第5章介紹了JCCAD基礎設計模塊的操作步驟，包括基礎的人機交互輸入、沉降計算和施工圖的繪制等。此外，在傳統的土木工程專業教學中，由于通常只重視單獨構件和孤立的結構分體系的力學概念講解，忽略對整體結構體系概念的強調，因此學生在進行畢業設計的計算機輔助設計時，往往缺乏對整體結構概念的認識，只會盲目照搬規范和規程的條文限值，過分依賴計算機分析結果而出現結構計算模型與實際建筑物的較大差別；或由于對軟件的基本理論假定、應用范圍和限制條件認識不清而導致錯誤的計算結果，這種情況在年輕的結構工程師中也屢有出現。鑒于此，編著者專門編寫了第6章內容，闡述了概念設計的主要內容，并通過豐富的工程實例，從概念設計的角度探討這些工程的結構方案和結構設計要點，旨在強調概念設計思想在結構計算機輔助設計中的應用及其重要性。
本書第1、2、4章由肖天崟編著，第3、6章由趙菲編著，第5章由高洪波編著。全書由陳超核和趙菲負責主編、修改和定稿工作。
本書的編著要感謝中國中元國際工程公司的肖自強高工、李基波高工和海南省建筑設計院的任學斌高工，他們為本書提供了豐富的工程案例。
海南省教育廳（項目編號：Hjkj200723）和海南大學（項目編號：hd09xm76）為本書的出版提供了資助。
本書適合高等院校土木工程專業學生、建筑結構設計人員及PKPM軟件的初學者使用。
限于編著者水平，書中難免有疏漏、錯誤之處，懇請讀者批評指正。
編著者
2011年7月

第1章 PKPM系列軟件簡介 1
第2章 PMCAD——結構平面計算機輔助設計 4
2.1 PMCAD的基本功能 4
2.2 建筑模型與荷載輸入 4
2.2.1 工程概況 4
2.2.2 建立新工程 5
2.2.3 軸線輸入 8
2.2.4 網格生成 12
2.2.5 樓層定義 13
2.2.6 荷載輸入 29
2.2.7 設計參數 37
2.2.8 樓層組裝 40
2.2.9 保存與退出 43
2.3 平面荷載顯示校核 43
2.4 畫結構平面圖 47
2.4.1 繪新圖 47
2.4.2 繪圖參數 48
2.4.3 樓板計算 48
2.4.4 預制樓板 53
2.4.5 樓板鋼筋 53

第3章 SATWE——多高層建筑結構有限元分析 56
3.1 SATWE簡介 56
3.1.1 SATWE的特點 57
3.1.2 SATWE的基本功能 57
3.1.3 SATWE的適用范圍 58
3.1.4 SATWE的基本操作步驟 58
3.1.5 SATWE與TAT的區別 58
3.2 SATWE前處理——接PM生成SATWE數據 59
3.2.1 分析與設計參數補充定義 59
3.2.2 生成SATWE數據文件及數據檢查 96
3.2.3 特殊構件補充定義 98
3.2.4 溫度荷載定義 99
3.2.5 特殊風荷載定義 100
3.2.6 多塔結構補充定義 102
3.2.7 修改構件計算長度系數 103
3.2.8 水平風荷載查詢/修改 103
3.2.9 圖形檢查 104
3.3 SATWE結構內力和配筋計算 105
3.3.1 計算控制參數 105
3.3.2 啟動計算分析過程 108
3.4 PM次梁內力與配筋計算 108
3.5 分析結果圖形和文本顯示 109
3.5.1 圖形文件輸出 109
3.5.2 文本文件輸出 114
3.5.3 計算控制參數的分析與調整 115
3.6 結構設計計算書的內容 121

第4章 墻梁柱施工圖設計 123
4.1 概述 123
4.2 梁施工圖 124
4.2.1 連續梁的生成與歸并 124
4.2.2 梁配筋參數設置 126
4.2.3 連梁定義 127
4.2.4 查改鋼筋 128
4.2.5 鋼筋標注 129
4.2.6 立面改筋 129
4.2.7 立剖面圖 130
4.2.8 三維圖 131
4.2.9 梁撓度圖 132
4.2.10 梁裂縫圖 132
4.2.11 配筋面積查詢 133
4.3 柱施工圖 134
4.3.1 柱施工圖參數設置 135
4.3.2 柱歸并 137
4.3.3 施工圖表示方法 137
4.3.4 柱施工圖編輯 141
4.4 剪力墻施工圖 141
4.4.1 概述 141
4.4.2 工程設置 142
4.4.3 繪新圖 146
4.4.4 讀取剪力墻鋼筋 146
4.4.5 編輯剪力墻鋼筋 147
4.4.6 剪力墻平面圖 147

第5章 JCCAD——基礎設計 149
5.1 規范規定及JCCAD簡介 149
5.1.1 規范規定 149
5.1.2 JCCAD簡介 150
5.1.3 工程實例的地質資料 152
5.2 地質資料輸入 152
5.2.1 概述 152
5.2.2 菜單功能介紹 153
5.3 基礎人機交互輸入 157
5.3.1 概述 157
5.3.2 地質資料 159
5.3.3 參數輸入 159
5.3.4 網格節點 164
5.3.5 荷載輸入 165
5.3.6 上部構件 169
5.3.7 柱下獨基 171
5.3.8 局部承壓 176
5.3.9 圖形管理 177
5.3.10 其他菜單介紹 178
5.4 樁基承臺及獨基沉降計算 183
5.4.1 概述 183
5.4.2 獨基沉降計算 183
5.5 基礎施工圖 185
5.5.1 概述 185
5.5.2 基礎平面圖 186
5.5.3 基礎詳圖 188

第6章 建筑結構概念設計及其案例分析 192
6.1 建筑結構概念設計 192
6.1.1 概念設計的意義 192
6.1.2 概念設計的內容 192
6.2 概念設計在工程案例中的運用 195
6.2.1 印象海南島劇場 195
6.2.2 海口某濱海酒店 197
6.2.3 海口某商住樓 199
6.2.4 北京萬達廣場一期西區地下室結構設計 202
6.2.5 北京中關村軟件園“光盤”結構的優化設計 205
6.2.6 某砌體結構旅館的加固設計 209
6.2.7 北京飯店二期改擴建工程商業部分結構設計 210
6.2.8 北京財富中心一期工程辦公樓混合結構設計 213
6.2.9 安貞醫院外科綜合樓 217
6.2.10 北京飯店二期豪華公寓結構設計 221
附錄1 框架結構設計實例1 226
附錄2 框架結構設計實例2 235
一、工程概況 235
二、模型建立 235
三、SATWE參數設置 235
四、部分計算結果 235
五、施工圖 235
參考文獻 254

結構的剛度越大，其動力效應越小，亦即頻率高，振動的振幅小。雖然有利于抵抗風荷載，但所受的地震作用卻越強，產生的地震作用效應也就越大，相應的材料用量會增加。反之，結構剛度越小，所受的地震作用就越小，雖然可以節省材料，但是結構產生的變形較大。而歷次地震的建筑震害表明，結構的變形較小時，所受的震害也比較小。例如框架結構的震害通常比較大，而設置剪力墻的結構震害則較小，主要是因為剪力墻的剛度較框架剛度大。當然，不能因此得出結構的剛度愈大愈好的結論，因為正如前面所述。結構剛度越大，所受的地震作用就越強，相應的材料用量會增加，造成工程造價的提高。
此外，結構的振動與變形不僅與結構的剛度有關，還與場地土有關，即當結構自振周期與場地土的卓越周期接近時，建筑物的振動變形和所受的地震作用都會加大，因此應根據場地條件設計結構，硬土地基上的結構可柔一些，軟土地基上的結構可剛一些。可通過改變結構的剛度調整結構的自振周期，使其偏離場地土的卓越周期，較理想的結構是自振周期比場地卓越周期更長，如果不可能，則應使其比場地卓越周期短得較多，因為在結構出現少量裂縫後，周期會加長，要考慮結構進入開裂和彈塑性狀態時，結構自振周期加長後與場地卓越周期的關系。如果有可能發生類共振，則應采取有效的措施。