PKPM软件在建筑施工中的应用——以北京市西马供热厂工程为例

文/北京城建华宇建设工程有限公司 商 颖

商 颖，北京城建华宇建设工程有限公司技术质量部副部长，工程师

0 引言

PKPM系统涵盖规划、建筑、结构、设备、算量造价、施工管理及企业管理等方面[1]。PKPM在建筑施工方面文献较少，在工程实际中进行软件操作时，参考资料多为中国建筑科学研究院提供的操作说明及软件介绍，很少有结合工程实例的应用说明。本文以北京市西马供热厂为例，将三维建模与深基坑计算相结合，为该工程建立了电子数据库，由于用三维模型沟通更便捷，故将其应用于现场施工交底，对今后建筑施工工程在建模、工程量计算、深基坑计算等方面具有参考价值。PKPM软件在该工程中得到广泛应用，指导了工程实践，也通过工程实践验证了计算的准确性和适用性，具有实用价值和推广应用前景。

1 工程概况

本工程为西马供热厂清洁能源改造并接入城市集中供热管网工程，位于北京市丰台区马家堡路东侧西马场南里一区30号院内。该工程总建筑面积4662.21m2（其中地上建筑面积4471.71m2，地下建筑面积190.5m2）。主厂房工程占地面积2649.25m2，钢筋混凝土框排架结构，分成3个结构单元，分别为：1号锅炉间，单层，下弦高9.50m；2号锅炉间，单层，下弦高18.50m；东侧辅助楼，4层，屋面标高16.20m；南侧水泵间，单层，框架结构，局部地下水池，池底标高-4.50m。主厂房采用钢筋混凝土独立柱基；锅炉间采用钢筋混凝土厚板基础。烟囱外层为矩形钢筋混凝土筒壁，内部为2根R=1000mm的圆形钢烟囱，高60m；烟囱为钢筋混凝土基础。基坑开挖深度4.60m，局部开挖深度6.40m。

2 PKPM造价软件的工程应用

2.1 PKPM造价软件功能

PKPM造价软件提供PKPM成熟的三维图形设计技术，方便快速录入建筑、结构及基础模型，程序自动套取相应的定额或清单编码，完成各楼层、构件工程量和钢筋量计算，生成所需表格和数据。其包括以下子菜单：接结构模型、转dwg图、选择定额、衬图、轴线输入、本层布置、基础布置、构件信息、楼层布置、全楼模型、动态模型、工程量及钢筋输入。模型输入流程如图1所示。

2.2 3种建模方式

1）直接使用菜单提供的建模程序对照施工图输入建筑模型。

2）将AutoCAD格式的建筑平面图转成建筑模型。

3）直接读取PKPM结构设计软件的设计数据生成建筑模型。

2.3 西马供热厂三维模型

该工程采用直接建模方式，基本步骤如下。

1）选择定额 选择工程所在地区应采用的定额名称，并选择统计模式，即选择是按照定额统计方式还是工程量清单统计方式。

2）轴线输入 建立构件定位轴线、网格和结点。柱、独立基础、承台等按结点定位，梁墙等构件按网格定位，如图2所示。

3）本层布置 建立各建筑标准层，输入各层构件截面信息和位置信息。构件信息均相同的楼层可当作一个建筑标准层，这样可减少数据输入量和模型数据大小，如图3所示。

图1 模型输入流程

图2 轴线输入

图3 本层布置

4）基础布置 建立基础层，输入基础构件截面信息和位置信息，如图4所示。

5）楼层布置 指定各层所属标准层，由此将各标准层数据组合为1幢建筑物。

6）全楼模型 显示全楼组装后的三维模型，并检查各层之间的位置关系，如图5所示。

7）工程量或钢筋输入 进入工程量计算或钢筋统计模式。

2.4 利用模型交底

用PKPM造价软件建模，在计算工程量的同时，对建筑工程有更直观、立体的认识，也可利用模型进行交底。通过可视化模型提高各参与方的沟通效率和质量，降低由于信息不对称带来的变更、返工。

1）利用模型对现场施工人员进行整体建筑外观和厂房构成情况交底，使作业人员对本工程建筑结构有更直观的空间认识。

2）具体到各构件的交底，如基础类型、尺寸、布筋情况、保护层厚度等。

2.5 软件特点

1）自动套取定额 PKPM造价软件可智能自动套取定额，主体所有构件定义不需要指定定额，软件自动智能套取，包括弧形梁、圆形柱、梁板、平板等。

2）构件自动识别 梁钢筋自动识别区分框架梁和非框架梁、底框梁、屋面框架梁、中间层框架梁，并支持用户修改该构件属性；柱钢筋自动识别区分中柱、边柱、角柱；墙钢筋自动识别区分智能自动处理墙柱、墙梁以及复杂墙柱钢筋。

3）钢筋校核图支持即时打印 板钢筋的校核图画出钢筋实际铺设位置（见图6）；梁、柱钢筋的校核图画出梁钢筋实际大样图；梁、柱钢筋给出三维图形，画出钢筋在构件中的实际位置，如图7所示。

图4 基础布置

图5 三维模型

图6 单个板钢筋分布情况（黄色区域）

图7 梁钢筋分布情况

4）提供钢筋计算公式，并可查计算过程，如图8所示。

5）提供零星构件计算方式 该方式可统计对象包括：规律性不强、难以用参数描述的构件；数量不多、很少遇到的构件；不易计算与其他构件扣减或可忽略与其他构件扣减关系的构件等。本工程雨篷采用零星构件计算，如图9所示。

6）可计算不规则构件 应用该软件还可计算不规则构件的工程量，且较手算更为简便准确。如北京市朝阳区花家地供热厂烟囱为三角形变截面烟囱，基础为圆锥形基础，模型如图10所示。

3 PKPM施工系列软件的工程应用

3.1 PKPM施工系列软件功能

PKPM施工系列软件包括投标系列、工程资料系列、管理系列、施工技术系列、安全计算系列及岩土系列。本次深基坑支护计算主要应用安全计算系列中的基坑支护规范计算软件。

该软件可进行排桩、钢板桩、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙、放坡计算、SMW工法计算，可出施工详图、施工方案并存为dwg文件等功能。

该软件参数录入界面简洁、修改方便、图形直观、出计算书速度较快。

3.2 西马供热厂深基坑计算

3.2.1 基坑支护设计依据

设计计算根据JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》，结合专家论证及经验公式，采用PKPM基坑支护规范计算软件辅助计算。

图8 钢筋编辑与计算

图9 零星构件——雨篷

图10 北京市朝阳区花家地供热厂烟囱模型

3.2.2 基坑支护设计条件

该基坑安全等级为三级，根据工程要求、场地周围环境条件及岩土工程勘察报告，选取主要设计计算参数如下：①基坑深度4.60m、局部6.4m；②地面附加超载20kPa；③土层参数取值如表1所示。

3.2.3 方案选择

根据场地工程地质和水文地质条件及结合场地周围环境对位移要求，经研究论证，基坑东侧和北侧采用土钉墙支护、西侧和南侧采用锚杆护坡桩联合支护的设计方案。基坑周边建筑情况为：主厂房东侧距第十八中学教学楼28m、距燃气调压站围墙5m（围墙基础埋深-0.8m）；东侧场地宽阔，周边无建筑物及管线；距西侧老锅炉房（鼓风机房）5m，距鼓风机房基础1.2m；距南侧围墙4.7m（距地下现有燃气管、热力管2.5m，燃气管埋深1.4m）；距北侧围墙11m（距地下燃气、热力管6m，埋深1.5m）。基坑支护平面布置如图11所示。

表1 土层参数

图11 基坑支护平面布置

3.2.4 基坑支护设计参数

1）土钉墙设计 采用1∶0.4放坡，共布置3排土钉，竖向间距为1.4m，水平间距1.4m，按梅花形布置，钢筋为1φ16HRB335热轧带肋钢筋，土钉上每隔2m焊对中支架，土钉倾角为10°，孔径为110mm，孔内注水泥浆。边坡面层挂φ6.5@200×200钢筋网，外部设1φ14横向加强筋，加强筋与土钉主筋端部焊接牢固，然后喷射100mm厚素混凝土，混凝土配合比为水泥∶砂∶石=1∶2∶2。土钉墙在坡顶设1.0m宽的护顶，反向坡比5%，面层挂φ6.5@200×200钢筋网，并呈梅花状，间距3m垂直打入长1m的1φ16锚筋，外配1φ16横拉筋，喷射100mm厚素混凝土，在坡脚设置深度为20cm的护脚。土钉墙支护结构剖面如图12所示。

2）桩锚支护设计 在图13中，护坡桩桩长分别为9，11m，桩径600mm，桩距1.2m，桩主筋为8φ18、箍筋为φ6.5@200，固定圈筋为φ16@2000，混凝土保护层厚50mm；混凝土连梁尺寸为700mm×500mm，主筋：3φ18(侧面)＋2φ18(上、下)、箍筋为φ6.5@200，混凝土保护层厚度为35mm；护坡桩与连梁混凝土均采用C25。

图12 土钉墙支护结构剖面（1-1剖面）

图13 桩锚支护结构

4 结语

近年来，我国逐步推行BIM政策，将BIM技术确定为推广普及的建筑业信息技术，PKPM软件的应用符合将BIM技术应用到建筑施工的理念。和手算相比，使用PKPM工程造价软件及施工系列软件进行工程量计算及基坑支护结构的计算，可极大地提高工作效率。随着该软件的进一步开发，可靠性和准确性会得到进一步提高。目前三维建模主要应用在工程量计算上，希望通过建模技术的逐步成熟，能够达到快速、准确建模，并在工程现场交底中广泛应用，实现一模多用。