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PK-平面结构计算与施工图绘制
PK模块可用于钢筋混凝土框排架及连续梁结构的计算及其施工图的绘制。本章通过对PK部分的概括介绍，使读者了解PK模块的基本使用方法。
第一节 PK的基本功能
PK软件主要用于平面杆系结构的计算及施工图绘制，其主要的基本功能如下：
1、适用于20层、20跨以内的工业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、排架结构、剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁的结构计算与施工图绘制。
可处理梁柱正交或斜交、梁错层、抽梁抽柱、底层柱不等高、铰接屋面梁等各种情况；可在任意位置设置挑梁、牛腿和次梁；可绘制十几种截面形式的梁，如折梁、加腋梁、变截面梁、矩形和工字形梁等。还可绘制圆形柱或排架柱，柱的箍筋可以采用多种形式。
2、按新规范要求作强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心区、柱轴压比、柱体积配箍率的计算与验算，还可进行罕遇地震下薄弱层的弹塑性位移计算、竖向地震力计算和框架梁裂缝宽度计算。
3、可按照梁柱整体画、梁柱分开画、梁柱钢筋平面图表示法和广东地区梁表柱表四种方式绘制施工图。
4、按新规范和构造手册自动完成构造钢筋的配置。
5、具有很强的自动选筋、层跨剖面归并、自动布图等功能，同时又给设计人员提供多种方式干预选钢筋、布图、构造筋等施工图绘制结果。
6、在中文菜单提示下，提供丰富的计算简图及结果图形，提供模板图及钢筋材料表。
7、可与“PMCAD”软件联接，自动导荷并生成结构计算所需的数据文件。
8、可与三维分析软件TAT、SATWE和PMSAP接口，绘制100层以下高层建筑的梁柱图。
第二节 PK的基本操作
选择主菜单中PK选项，显示图4-1所示PK主菜单。由图4-1可知，PK各项主菜单的操作可概括为3个部分：一是计算模型输入，二是结构计算，三是做施工图设计。下面对三个部分实现的基本功能进行简单介绍：
1、计算模型输入
执行PK时，首先要输入结构的计算模型。在PKPM软件中，有2种方式形成PK的计算模型文件。
一种是通过PK主菜单l数据交互输入和数检来实现结构模型的人机交互输入。进行模型输入时，可采用直接输入数据文件形式，也可采用人机交互输入方式。一般采用人机交互方式，由用户直接在屏幕上勾画框架、连梁的外形尺寸，布置相应的截面和荷载，填写相关计算参数后完成。人机交互建模后也生成描述该结构的文本式数据文件。
另一种是利用PMCAD软件，从已建立的整体空间模型直接生成任一轴线框架或任

图4-1 PK主菜单
一连续梁结构的结构计算数据文件，从而省略人工准备框架计算数据的大量工作。PMCAD生成数据文件后，还要利用PK主菜单1进一步补充绘图数据文件的内容，主要有柱对轴线的偏心、柱轴线号、框架梁上的次梁布置信息和连续梁的支座状况等信息。这时的绘图补充数据文件最好也采用人机交互方式生成。用这种方式可使用户操作大大

简化。
PMCAD还可生成底框上砖房结构中底层框架的计算数据文件，该文件中包含上部各层砖房传来的恒活荷载和整栋结构抗震分析后传递分配到该底框的水平地震力和垂直地震力。由PK再接力完成该底框的结构计算和绘图。
2、结构计算
计算模型输入完毕后，运行[计算],程序自动进行一般框架、排架、连续梁的结构计算。或者当计算剪力墙简化成的壁式框架结构或杆件节点较多时执行主菜单A壁式框架计算。
3、施工图设计
根据主菜单1的计算结果，就可以进行施工图绘制了，即施工图设计部分。在PK软件中，提供了多种方式来进行施工图设计，主要有：①PK主菜单2实现框架梁柱整体施工图绘制；②PK主菜单3实现排架柱施工图绘制；③PK主菜单4实现连续梁施工图绘制；④PK主菜单5、6适用于框架的梁和柱分开绘图情况；⑤PK主菜单7、8适用于按梁柱表画图方式。
第三节 由PMCAD主菜单4形成PK文件
对较规则的框架结构，其框架和连续梁的配筋计算及施工图绘制可用PK软件来完成，而PK计算所需的数据文件可直接通过PMCAD主菜单4生成。执行PMCAD主菜单4形成PK文件，如图4-2所示。选择“应用”后屏幕弹出图4-3所示“形成PK文件”启动界面。

图4-2 PMCAD形成PK文件 图4-3 形成PK文件
程序提供了三种由PMCAD形成PK数据文件的方式。
1、框架生成
如选择“框架生成”，屏幕首先显示PMCAD建模生成的结构布置图，如图4-4为接第三章算例形成PK文件时的底层结构平面图。

图4-4 底层结构平面图 图4-5 风荷载信息对话框
右侧对应有“风荷载”和“文件名称”两个选项。

选择“风荷载”项，将弹出图4-5所示风荷载信息对话框，用于输入风荷载的有关信息，将风荷载计算标志设置为1后，图4-4中风荷载下的“红×”将变为“红√”。
选择“文件名称”项，可以输入指定的文件名称，缺省生成的数据文件名称为PK*,*表示轴线号。
在程序“输入要计算框架的轴线号”提示下，输入要生成框架所在的轴线号，如此处要生成第3号轴线框架的数据文件，输入“3"，程序自动返回图4-3所示菜单，单击结束按钮，屏幕上就会依次出现3号轴线框架的立面和恒、活荷载简图。也可按Tab键转换为节点方式选择要转换的框架。可连续生成多榀框架，全部生成完后，选择“结束”退出，进入PK数据检查。
实例4-1用PMCAD软件形成图4-4中3号轴线框架的PK计算数据文件。
①执行PMCAD主菜单4形成PK文件。
②在弹出的启动界面上，选择“框架生成”。
③在“输入要计算的轴线号”提示下，输入“3”后确认。
④按Esc键返回启动界面，选择“结束”，即形成了3号轴线的框架数据文件，名称为PK-3.SJ。
2、砖混底框
要生成上部砖房的底层框架数据，必须先执行PMCAD主菜单8，进行砖混结构抗震计算。在底层框架中若有剪力墙，可以选择将荷载不传给墙而加载到框架梁上，参加框架计算。若在“人机交互输入PM数据”时抗震等级取值为五级，则生成的PK数据中不再包括地震力作用信息，仅含有上层砖房对框架的垂直力作用。
3、连梁生成
如选择“连梁生成”，程序首先提示输入要计算连续梁所在的层号（当工程仅为一层时不提示），输入层号并确认后，屏幕显示PMCAD建模生成的结构布置图（图4-6)，同时右侧显示“抗震等级”、“当前层号”、“已选组数”等项。
选“抗震等级”可以设定连续梁箍筋加密区和梁上角筋连通是否需要，抗震等级取为五级时不设加密区及角筋连通。
选“已选组数”，可以输入连续梁数据文件的名称，默认文件名为：LL-生成连梁数据的顺序号，显示在其下方。
一个连梁数据文件中可以包含多根连续梁：用光标选择一根连续梁，输入该连梁的名称，再点下一根，点前还可切换层号选择，这些包含在一个数据文件中的连续梁一起计算，一起绘图。
选择一根连续梁后，程序自动判断生成支座（红色为支座，蓝色为连通点），判断的原则是：次梁与主梁的连节点必为支座点；次梁与次梁交点及主梁与主梁交点，当支撑梁高大于连梁高5Omm以上时为支座点；墙柱支撑一定为支座点。用户可根据需要重新定义支座情况，然后按Esc键退出。
生成连梁数据文件的梁一般应是次梁或非框架平面内的主梁，它们绘图时的纵筋锚固长度将按非抗震梁取。

图4-6 底层结构平面图 图4-7 PK主菜单1启动界面
第四节 PK数据交互式输入和计算
一、PK程序的启动
执行主菜单第1项，弹出如图4-7所示启动界面。进入PK前首先要选择启动方式，PK提供了新建文件、打开已有交互文件和打开已有数据文件三种方式。
1、新建文件
从零开始创建一个框、排架或连续梁结构模型，用户可以用鼠标和键盘采用和PMCAD绘制平面图相同的方式，

在屏幕上绘制出框排架立面图，再在立面网格上布置柱、梁截面，最后布置恒载、活载、风荷载等。
2、打开已有交互文件
在一个已有交互式文件的基础上，进行补充创建新文件的交互式文件。进入后屏幕上显示已有结构的立面图。
3、打开已有数据文件
如果是从PMCAD主菜单4生成框架、连续梁或底框的数据文件，或以前用手工填写的结构计算数据文件，选用此种打开方式。
无论采用哪种方式，屏幕都将弹出如图4-8所示的操作界面。本例采用“打开已有数据文件”。

图4-8 PK主菜单1的操作界面 图4-9 柱布置子菜单
二、PK数据交互输入
1、网格生成：利用[网格生成]菜单可以采用与PMCAD交互输入相同的方式绘制出框、排架的立面网格线，此处网格线为柱的轴线和梁的顶面。
2、柱布置：选择[柱布置]，其子菜单如图4-9所示。其操作与PMCAD中相同，此处不再详述。本例数据文件是由PMCAD主菜单第4项生成的，不需要布置柱。
3、梁布置：梁布置与柱布置操作相同。
4、恒载输入：选择[恒载输入]，其子菜单如图4-10所示。屏幕显示原有的恒载图，如图4-11所示。可以进行节点、梁间、柱间恒载的输入、删除和修改。本例不再修改。

图4-10 恒载输入子菜单 图4-11 恒荷载图
5、活载输入
[活载输入]与[恒载输入]基本相同，如图4-12所示为活荷载图。本菜单中有[互斥活载]用于对互斥荷载的编辑。本例中不考虑。

图4-12 活荷载图 图4-13 左风输入子菜单
6、左风输入
选择[左风输入]，其子菜单如图4-13所示。本例采用自动布置，弹出如图4-14所示对话框，用户根据工程需要输入参数之后，按“确定”按钮，屏幕显示左风荷载图，如图4-15所示。
[右风输入]与[左风输入]基本相同，如图4-16所示为右风荷载图。

图4-14 风荷载参数对话框 图4-15 左风荷载图

图4-16 右风荷载图 图4-17 框架立面简图（KLM.T）
7、计算简图
应用该菜单可以显示框架立面计算简图和各种荷载作用下的计算简图，如图4-17、4-18、4-19、4-20、4-21所示。本例无吊车荷载。
8、参数输入
应用该菜单可以进行各种参数交互输入，如图4-22、4-23、4-24、4-25、4-26所示。本例采用程序默认值。
9、补充数据
[补充数据]下有[附加重量]和[基础参数]等相关选项，其中[附加重量]是未参加结构恒载、活载分析的重量，但应该在统计各振动质点重量时计入该重量。 [基础参数]用于输入设计柱下基础的参数，如图4-27所示。[底框

数据]用于输入底框每一节点处的地震力和梁轴向力。

图4-18 恒载简图（D-L.T） 图4-19 活载简图（L-L.T）

图4-20 左风简图（L-W.T） 图4-21 右风简图（R-W.T）

图4-22 总信息参数 图4-23 地震计算参数

图4-24 结构类型参数 图4-25 分项组合系数

图4-26 补充参数 图4-27 基础计算参数

图4-28 文件名输入框 图4-29 配筋包络图（mm2）
三、计算
选择[计算]，弹出如图4-28所示对话框，要求输入文件名。单击“OK”按钮后进入结构计算子菜单。在此用户可以查看各种荷载作用下的内力图和配筋图，或用记事本打开计算文件。屏幕最初显示的是配筋包络图，如图4-29所示，其余内力图如图4-30、4-31、4-32、4-33、4-34、4-35、4-36、4-37、4-38、4-39、4-40、4-41、4-42所示。

图4-30 弯矩包络图（KNm） 图4-31 轴力包络图（KN）

图4-32 剪力包络图（KN） 图4-33 恒载弯矩图（KNm）

图4-34 恒载轴力图（KN） 图4-35 恒载剪力图（KN）

图4-36 活载弯矩图（KNm） 图4-37 活载轴力图（KN）

图4-38 活载剪力图（KN） 图4-39 左风弯矩图（KNm）

图4-40 右风弯矩图（KNm） 图4-41 左地震弯矩图（KNm）

图4-42 右地震弯矩图（KNm） 图4-43 框架绘图主菜单
第五节 框架绘图
执行主菜单第2项“框架绘图”进行整体框架绘图。框架绘图的主菜单如图4-43所示。可以进行修改参数、查该梁柱及节点的纵筋和箍筋、裂缝和挠度计算、绘制施工图等操作。
一、参数修改
单击[参数修改]，其子菜单如图4-44所示，可以执行参数输入、定义钢筋库、修改梁顶标高、柱箍筋等数据。
1、参数输入
用于输入归并放大系数、绘图参数、钢筋信息、补充输入等操作，各项参数输入对话框如图4-45、4-46、4-47、4-48所示。本例采用默认值。

图4-44 参数修改子菜单 图4-45 归并放大系数

图4-46 绘图参数 图4-47 钢筋信息

图4-48 补充输入 图4-49 纵筋直径库
2、钢筋库
单击[钢筋库]，弹出如图4-49所示对话框，用户根据工程需要勾选钢筋直径，供程序选筋时使用。
二、钢筋的查看与修改
以柱纵筋和梁上配筋为例简要介绍其操作功能。
1、柱纵筋
选择主菜单中[柱纵筋]，其子菜单如图4-50所示，屏幕显示所选框架的柱纵筋配筋图，如图4-51所示，图示中轴线左侧为钢筋根数，右侧为相应的钢筋直径，图中一层右侧柱的配筋为2根直径为20的HRB335钢筋（钢筋等级在图4-22所示的总信息中输入）和1根直径为16的HRB335钢筋。用户可以根据工程需要和经验进行修改，干预程序进行配筋，修改时用户单击[修改钢筋]后命令行提示选择需要修改的柱，然后输入钢筋根数和直径即可。
2、梁上配筋
选择主菜单中[梁上配筋]，其子菜单如图4-52所示，屏幕显示所选框架的梁上部配筋（负弯筋）图，如图4-53所示，图示中轴线上侧为钢筋根数，下侧为相应的钢筋直径，图中顶层边跨两端的配筋为2根直径为16的HRB335钢筋（钢筋等级在图4-22所示的总信息中输入），跨中按构造要求配筋，中间跨两端、跨中均为2根直径为16的HRB335钢筋。用户可以根据工程需要和经验进行修改，干预程序进行配筋。

图4-50 柱纵筋子菜单 图4-51 柱纵筋配筋图 图4-52 梁上配筋子菜单 图4-53 梁上部纵筋配筋图
三、变形验算
1、裂缝计算
运行[裂缝计算]程序自动绘出框架的裂缝图，如图4-54所示，其中超过允许裂缝宽度的以红色显示，以示警告，便于用户修改，限制裂缝宽度。为避免此类现象的发生，在[参数输入]中的[补充输入]（图4-48所示）时勾选“是否根据裂缝宽度自动选筋”即可。
2、挠度计算
运行[挠度计算]程序弹出如图4-55所示对话框，提示用户输入活荷载的准永久系数，输入后按“OK”按钮，程序自动绘出框架的挠度图，如图4-56所示，其中超过允许挠度的以红色显示，以示警告，便于用户修改。

图4-55 裂缝宽度（mm） 图4-55 活载准永久系数输入框 图4-56 梁的挠度（mm）
四、施工图绘制
运行[施工图]，其子菜单如图4-57所示，屏幕弹出如图4-58所示对话框，提示用户是否将相同的层归并。选择：“归并”时，如果计算的配筋中两层（或多层）的配筋结构相同，只画一层，而标两个（或多个）标高值；选择“不归并”时，无论各层配筋如何，程序都将给出所有层的配筋图。本例选择“归并”。弹出对话框要求输入框架名称，本例输入KL6。

图4-57 施工图子菜单 图4-58 是否归并选择框
单击[画施工图]，程序自动绘出框架配筋图（并绘出图框），如图4-59所示，有截面图、整榀框架图、钢筋表。用户可以对生成的图块、标注进行移动等操作。

图4-59 框架结构施工图
第六节 排架、连梁施工图
一、排架柱绘图
1、执行主菜单第3项：排架柱绘图，进入排架柱绘图。给出绘图数据文件名，其文件名即排架柱配筋图的图名。进入菜单后，程序读取最后一次计算的“结构计算结果”，进入交互式输入绘图数据。

2、屏幕提示“作排架柱的吊装计算吗？”，可按需要选择排架的吊装计算。若计算根据提示输入吊装时的混凝土强度等级，指定吊点位置（用光标点取）,程序进行排架柱作翻身单点起吊的吊装验算；柱的最后配筋考虑结构计算与吊装计算截面配筋结果的较大值。
3、牛腿信息选项。进入此选项可修改牛腿设计的各种信息。牛腿信息对话框如图4-60所示。

图4-60 牛腿信息对话框
（1）顶面与节点的高差：牛腿顶面与柱上吊车布置节点的高差，向上为正。
（2）伸出长度：牛腿从柱边挑出长度。（3）根部截面高度：牛腿截面高度。
（4）外端截面高度：牛腿端部高度。（5）竖向荷载设计值：作用于牛腿顶部的竖向力设计值。
（6）竖向力的作用位置：竖向力离柱边的距离。（7）水平设计荷载：作用于牛腿顶部的水平力设计值。
（8）吊车梁截面高度：牛腿上吊车梁高。
4、改柱纵向钢筋及牛腿钢筋：可修改柱截面和牛腿纵向钢筋。
5、布置施工图图面。按菜单提示操作，根据需要调整图面。用[F8]键缩小画面，可看到图面外的图块。
6、生成排架柱施工图。生成排架柱的施工图，图名为绘图数据文件名.T,可进行图形编辑。也可转换为AutoCAD文件，用AutoCAD修改。
二、连续梁绘图
1、执行主菜单第4项：连续梁绘图，进行连续梁绘图。给出绘图数据文件名，程序进入菜单后，读取最后一次计算的“结构计算结果”，进入交互式输入绘图数据。
2、同框架整体绘图，进行交互输入。
3、程序提示选择连续梁组，选择后进入连续梁绘图。
4、生成连续梁施工图。生成连续梁的施工图，可进行图形编辑。也可转换为AutoCAD文件，用AutoCAD修改。
思考题：
1、形成的PK文件中，梁荷载是否含自重部分？风荷载自动计算是如何考虑迎风面面积的？
2、风荷载计算中考虑了哪些修正系数？
3、框架平面外的柱荷载、节点荷载对框架是否有影响？
4、形成的PK数据文件名称的规则？
5、生成PK框架数据时对没有命名轴线号的框架如何点取？

习题：
接第三章的办公楼设计，应用PK软件完成结构计算，并绘制梁柱结构施工图。

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