单层厂房排架上机实验报告.docx
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单层厂房排架上机实验报告
PKPM计算机辅助设计
上机实验报告
姓名
赵巍平
学号
02080547
班级
土木08-2班
指导教师
舒前进
中国矿业大学力学与建筑工程学院
二○一一年四月
目录
PKPM计算机辅助设计1
1.实验目的3
2.实验要求3
3.实验内容3
4.数据输入的方法和过程5
4.1PK数据交互输入5
4.1.1主菜单--参数输入、网格生成,输入相应的参数信息和结构信息5
4.1.2柱布置5
4.1.3梁布置5
4.1.4定义铰接构件5
4.1.5恒载输入5
4.1.6吊车荷载输入9
4.1.7计算简图10
4.1.8计算10
4.2排架柱绘图11
5.数据计算结果及其分析12
5.1恒载内力输出12
5.2活载内力输出14
5.3风荷载内力输出15
5.3.1左风荷载内力输出15
5.3.2右风荷载内力输出16
5.4吊车梁内力输出17
5.4.1吊车左梁最大竖向荷载内力输出17
5.4.2吊车右梁最大竖向荷载内力输出18
5.5结果分析19
5.5.1对风荷载作用下计算结果的分析19
5.5.2对构件的定性分析19
5.5.3对构件的定量分析20
6.上机总结和体会20
1.实验目的
1.了解PKPM系列建筑CAD系统的各模块的基本功能;
2.利用PK对单层厂房进行数值计算;
3.通过实验掌握单层厂房数值计算基本原理。
2.实验要求
1.上机前,对PKPM系列建筑CAD系统的功能有初步了解;并熟悉对单层厂房排架计算和绘图所需计算模型的输入;
2.上机时,建立实验题所需的计算模型;
3.数据文件通过数据检查,并进行数据图形的显示和检查;
4.进行单层厂房数值计算,并显示、检查结果图形;
5.对计算结果进行分析、整理。
6.编写实验报告。
3.实验内容
某工厂金属结构车间厂房,该车间为双跨等高厂房,跨度为18m+24m。
柱尺寸:
左柱:
上柱■400mmX400mm;下柱工400mmX900mm,腹板150mm,翼缘根部225mm,端部200mm
中柱:
上柱■500mmX600mm;下柱工500mmX1200mm,腹板150mm,翼缘根部225mm,端部200mm
右柱:
上柱■500mmX500mm;下柱工500mmX1200mm,腹板150mm,翼缘根部225mm,端部200mm
屋面梁皆为铰接,恒、活、风、吊车荷载见附图
桥架重100kN,混凝土标号为C30,抗震设防烈度为8度,设计地震分组为第一
组,地震动加速度为0.2g,场地类型II类,抗震等级二级。
图3.1排架立面图
图3.2恒载图
图3.3活载图
图3.4吊车荷载图
图3.5右风荷载
图3.6左风荷载
4.数据输入的方法和过程
4.1PK数据交互输入
4.1.1主菜单--参数输入、网格生成,输入相应的参数信息和结构信息
4.1.2柱布置
生成网格后进行柱子的布置,首先定义截面后,进行柱的布置,下柱居中布置,上柱偏心与下柱外侧对齐。
4.1.3梁布置
梁截面定义一个刚性杆来模拟铰接屋架,定义完后布置。
4.1.4定义铰接构件
选择“铰接构件--布置梁铰”。
4.1.5恒载输入
主菜单--恒载输入,定义完后按设计要求布置到相应的位置。
同理可得活载、风载布置。
图4.1参数输入
图4.2网格生成
图4.3柱的布置图
图4.4梁的布置图
图4.5菜单图4.6荷载定义
4.1.6吊车荷载输入
主菜单--吊车荷载--吊车数据--增加,根据提示输入相应的数据,定义好后布置到相应的位置。
图4.7吊梁布置
4.1.7计算简图
依次点取各内力图,存盘后退出。
图4.8计算简图
4.1.8计算
输入文件名,得计算书和相应的内力图,存盘退出。
图4.9输入文件名
4.2排架柱绘图
结果查看无误,接下来就可以进行排架柱的施工图设计了。
启动PK主菜单3“排架柱绘图”当出现对话框问“是否作排架住的吊装验算时”选择“是”,并设置吊装时的混凝土强度等级为C30,选择牛腿处为吊装节点。
设置好后,程序自动绘制出吊装弯矩图,如图4.10。
吊装验算后,定义牛腿尺寸,本例不修改。
然后可进行施工图的绘制。
图4.10吊装验算
图4.11绘图参数
5.数据计算结果及其分析
5.1恒载内力输出
恒载内力
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
129.27431.646.2839.78-365.29-6.28
219.19967.860.50-13.73-877.46-0.50
38.41558.53-6.78-82.95-468.136.78
415.37298.296.2812.88-280.29-6.28
52.23743.460.500.00-709.71-0.50
6-30.50396.12-6.780.00-368.006.78
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
1-12.88-6.28-0.710.006.280.71
20.00-6.780.000.006.780.00
恒荷载作用下的节点位移(mm)
节点号.X向位移Y向位移
10.580.00
20.600.00
31.160.00
41.130.00
51.130.00
61.130.00
图5.1恒载弯矩图
图5.2恒载剪力图
图5.3恒载轴力图
5.2活载内力输出
活荷载标准值作用下的节点位移(mm)
节点号.X向位移Y向位移
10.540.10
20.450.19
30.200.10
40.890.17
50.890.27
60.890.16
图5.4活载弯矩图
图5.5活载剪力图
图5.6活载轴力图
5.3风荷载内力输出
5.3.1左风荷载内力输出
左风荷载内力
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
1209.170.4440.8822.72-0.44-1.28
2193.95-0.4412.51-56.310.44-12.51
3253.090.0030.28-28.920.00-10.48
4-22.720.441.28-7.96-0.4414.92
556.31-0.4412.510.000.44-12.51
628.920.0010.480.000.00-2.38
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
17.9614.920.440.00-14.92-0.44
20.002.400.000.00-2.400.00
5.3.2右风荷载内力输出
右风荷载内力
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
1-148.610.55-24.18-8.48-0.554.38
2-175.91-0.55-11.3551.070.5511.35
3-313.790.00-48.142.000.008.54
48.480.55-4.38-9.97-0.55-3.72
5-51.07-0.55-11.350.000.5511.35
6-2.000.00-8.540.000.00-7.66
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
19.97-3.710.550.003.71-0.55
20.007.650.000.00-7.650.00
图5.7左风荷载弯矩图
图5.8右风荷载弯矩图
5.4吊车梁内力输出
5.4.1吊车左梁最大竖向荷载内力输出
吊车梁左最大竖向荷载
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
1-19.94393.80-10.85-99.43-393.8010.85
254.44105.208.6440.62-105.20-8.64
334.190.002.21-9.920.00-2.21
4-34.190.80-10.85-14.65-0.8010.85
538.88-0.808.640.000.80-8.64
69.920.002.210.000.00-2.21
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
114.6510.850.800.00-10.85-0.80
20.002.200.000.00-2.200.00
吊车梁右最大竖向荷载
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
1-75.57107.45-8.91-22.47-107.458.91
2-52.39391.5515.64224.39-391.55-15.64
3-103.950.00-6.7130.180.006.71
4-13.571.45-8.91-26.54-1.458.91
570.36-1.4515.640.001.45-15.64
6-30.180.00-6.710.000.006.71
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
126.548.911.450.00-8.91-1.45
20.00-6.710.000.006.710.00
吊车梁最大横向水平荷载
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
190.390.119.089.53-0.11-9.08
2161.99-0.1113.84-9.770.11-13.84
3109.440.007.06-31.770.00-7.06
4-9.530.119.08-2.09-0.115.92
59.77-0.1113.840.000.111.16
631.770.007.060.000.00-7.06
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
12.095.920.110.00-5.92-0.11
20.007.070.000.00-7.070.00
5.4.2吊车右梁最大竖向荷载内力输出
吊车梁左最大竖向荷载
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
1158.93-2.7113.45-11.012.71-13.45
2137.06956.71-37.32-547.57-956.7137.32
3271.01281.0023.83-8.88-281.00-23.83
411.01-2.7113.4549.502.71-13.45
5-167.932.71-37.320.00-2.7137.32
6107.230.0023.830.010.00-23.83
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
1-49.52-13.42-2.710.0013.422.71
20.0023.840.00-0.01-23.840.00
吊车梁右最大竖向荷载
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
1-23.860.43-2.041.37-0.432.04
2-86.34280.57-19.17-124.50-280.5719.17
3-5.03954.0021.22238.42-954.00-21.22
4-1.370.43-2.04-7.82-0.432.04
5-86.25-0.43-19.170.000.4319.17
695.480.0021.220.000.00-21.22
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
17.832.050.430.00-2.05-0.43
20.0021.220.000.00-21.220.00
吊车梁最大横向水平荷载
杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力
柱(左面为柱下端,右为柱上端)
1142.07-2.4712.07-9.282.47-12.07
2359.572.4731.78-10.00-2.47-31.78
3364.760.0032.11-11.510.00-32.11
49.28-2.4712.0745.042.47-12.07
510.002.4731.780.00-2.476.22
611.510.0032.110.000.005.89
梁(左面为梁左端,右为梁右端)
1-45.04-12.06-2.470.0012.062.47
20.00-5.880.000.005.880.00
5.5结果分析
5.5.1对风荷载作用下计算结果的分析
审查风荷载作用下的内力图和位移是否符合受力规律;可以利用结构底层检查侧向内外力的平衡,即底层柱、墙在风荷载作用下的剪力之和应等于全部风力值(需注意局部坐标与整体坐标的方向);如果结构沿竖向的刚度变化较均匀、且风荷载沿高度的变化也较均匀时,其结构的内力和位移沿高度的变化也应该是均匀的,不应有大正大负、大出大进等突变。
5.5.2对构件的定性分析
定性分析的目的,是在整体分析的基础上进一步判断计算结果是否大体正常。
1.柱的箍筋大部分为构造配筋;
2.墙的竖向和水平分布钢筋大部分为构造配筋;
3.柱的轴压比在限值以内,并有一定的余量;
如计算结果出现严重错误,应考虑以下原因并采取相应的措施:
1.采用解密盗版程序;
2.几何数据或荷载数据错误;
5.5.3对构件的定量分析
定量分析的目的,是为了判断构件的配筋是否合理,有无钢筋超限情况,是否有遗留问题需要处理。
1.遗留问题的处理
2.柱下独立基础、条形基础、十字交叉梁基础、筏形基础、箱形基础和人防地下室都有相应的程序可供采用。
3.柱的纵向钢筋的最小配筋率,应理解为柱截面对边两侧计算配筋面积之和与柱全截面面积之比。
对中柱和边柱,一级抗震为0.8%、抗震二级为0.7%、抗震三级为0.6%,四级为0.5%;对角柱和框支柱,相应增大0.2%。
6.上机总结和体会
从这学期开始我接触了PKPM软件,在老师给我们演示的过程中我感觉PKPM的功能很强大,对于我们以后的学习和工作都有很大的帮助,所以我也很认真的学习了这个软件。
从去机房上机练习到老师给我们布置作业让我们去联系,更深刻的了解了它的优点:
首先,使人们摆脱了过去必须进行的大量的手工计算,使人们的工作效率得以大幅度的提高。
随着软件的发展,及各种新功能的加入,使结构工程师无需在整体计算后再手算进行补充计算,减轻了工作量。
其次,能适应目前复杂的结构计算要求,数据准备工作量小,计算中可考虑多种因素,施工图出图方便。
SATWE经过多年发展,已经可以在计算中考虑多种影响因素。
最后,是一套集建筑、结构、设备(给排水、采暖、通风空调、电气)设计于一体的集成化CAD系统。
系统装有先进的结构分析软件包,容纳了国内最流行的各种计算方法。
有丰富和成熟的结构施工图辅助设计功能,可完成框架、排架、连梁、结构平面、楼板配筋、节点大样、各类基础、楼梯、剪力墙等施工图绘制。
与此同时,人们对结构计算软件的依赖性也越来越大,有时甚至过分地相信计算软件,而忽略了结构概念设计的重要性。
由于种种原因,目前的结构计算软件总是存在着一定的局限性、适用性和近似性,并非万能。
下面是我总结的PKPM的一些缺点:
1.结构的模型化误差;
2.非结构构件对结构刚度的影响;
3.楼板对结构刚度的影响;
4.温度变化在结构构件中产生的应力;
5.结构的实际阻尼(比);
6.回填土对地下室约束相对刚度比;
7.地基基础和上部结构的相互作用等等。
有些影响因素目前还无法给出准确的模型描述,也只能给出简化的表达或简单的处理,受人为影响较大。
加之,建筑体型越来越复杂,这就对结构计算软件提出了更高的要求,而软件本身往往又存在一定的滞后性。
正是因为如此,结构工程师(设计人员)应对所用计算软件的基本假定、力学模型及其适用范围有所了解,并应对计算结果进行分析判断确认其正确合理、有效后方可用于工程设计。
所以PKPM固然功能强大,但我们不能盲目的去依赖它,我们还是应该认真的学习我们的理论知识,去更好的了解它的原理,然后才会在运用中更好的去改进输出的结果,以免使出现误差导致工程事故。
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