PKPM关于梁侧面水平荷载及活荷载最不利布置的计算结果分析与思考

马祥喜 刘明亮

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

试验研究

PKPM关于梁侧面水平荷载及活荷载最不利布置的计算结果分析与思考

马祥喜 刘明亮

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

这里根据实例，介绍PKPM与STAAD计算结果及对比分析、PKPM施工图对梁侧面水平力的考虑和PKPM对于悬挑结构活荷载的处理，供同行参考借鉴。

梁侧;水平荷载;PKPM计算;悬挑梁活荷载不利布置;平法配筋图

现通过一个简单的模型，使用PKPM软件及STAAD软件分别计算，通过比较及分析，使设计者在使用PKPM软件计算时能够准确考虑这些荷载的对结构的影响，并采用合理的方法处理PKPM软件未考虑的内容，确保结构安全。

1 结构概况

有一个简单四柱钢筋混凝土框架结构。长度6 m，宽度6m，层高6m，共1层，总高度6m。

柱底刚接。

梁跨中竖向恒荷载100kN，其中一根梁中部侧面有一个水平恒荷载100kN，垂直于梁布置。

次梁中部有竖向活荷载100kN，其中一根悬挑2.5m，端部竖向活荷载100kN。

柱截面600mm×600mm，梁300mm×500mm。为避免楼板对梁的影响，按无楼板建模计算。

混凝土标号C30，钢筋HRB400，箍筋HPB300。

不考虑风荷载及地震荷载。不考虑基础设计。

2 建模基本信息

建模基本信息见图1、图2。

3 PKPM与STAAD计算结果及对比分析

图1

从表1可以看出PKPM软件和STAAD软件在静力结构计算上差别不大。通过手工计算可知，两个软件都能准确地对梁侧面水平力进行力学计算。

4 PKPM施工图对梁侧面水平力的考虑

图3是梁的配筋面积及PKPM自动生成的梁平法施工图。对比KL-1和KL-2的配筋，这两根梁的配筋基本一致，也就是PKPM在处理KL-1配筋时，梁侧面水平力没有考虑，梁侧面水平力产生的弯矩和剪力没有反应到梁的配筋中。

从梁的静力结构计算结果来看，梁的水平弯矩83.2kN·m与梁的竖向弯矩91.6kN·m差不多。对于梁侧面来说，梁计算高度小，配筋需要多。应特别注意，需要手动计算侧面的配筋，以抗扭钢筋的形式加在梁的侧面，确保梁侧面受力时的结构安全。

对于无板梁,梁的侧面配筋必须认真核算。对于有楼板的梁,梁上水平力若能通过楼板传递到柱上，则梁侧面的配筋可以适当减小一些，但是楼板应通过合适的计算方法计算配筋，并考虑楼板是否需要双层双向配筋。

图2

表1 PKPM与STAAD计算结果及对比分析

图3 梁的配筋面积及PKPM自动生成的梁平法施工图

5 PKPM对于悬挑结构活荷载处理

对比L-1和L-2的配筋信息，可以看到这两根梁的配筋不一样，但是L-1在跨中的配筋要比L-2小30%。因为XL-1的悬挑端有100kN的活荷载，这个活荷载的存在使L-1的右端负弯矩变大，所以跨中弯矩变小了，配筋也就小了。但是对于活荷载来说，XL-1右端的活荷载有可能不存在，活荷载不存在的工况下，L-1的受力与L-2的受力完全一致，也就是L-1的跨中配筋应与L-2的跨中配筋一样大，结构才安全。所以需要人工检查悬挑结构根部对应梁的下部跨中配筋，确保配筋合理，结构安全。

若将L-1跨中的活荷载去掉，再计算就会发现，KL-3的跨中弯矩变小，但KL-4的梁扭矩变大。这些对于可能的工况，都需要仔细考虑。

通过这个算例我们看到，PKPM对于活荷载的计算，是对整个结构一次性加载的，活荷载并不会自动考虑不利布置。如果需要考虑活荷载的不利布置，应单独设置基本工况，单独与其他必要的荷载组合，才能计算出不利的状况。PKPM中活荷载只有一种工况,无法设置多个活荷载工况。当活荷载工况很多时，荷载组合的工况数会按照活荷载工况个数呈几何级数的倍数增加,非常不利于计算，所以在复杂的工业建筑设计中,对活荷载要进行分析。对于那些活荷载同时存在且对某些结构构件或者基础有利时，需要核算有利活荷载不存在时构件或基础的结构安全性。

设计工业建筑时,经常会遇到各种各样的荷载，采用很多悬挑结构,因此对结构所承受的各种荷载，务必了解荷载的特性，了解计算软件对一些特殊荷载的处理方法,检查软件计算的结果是否考虑到位。对于活荷载存在和不存在时对结构的影响需要特别重视，在使用PKPM软件计算时可以拷贝多个模型，分情况去掉一些有利活荷载，来核算各相关结构构件的安全性。

[1]GB50009-2012,建筑结构荷载规范[S].

[2]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].