pkpm网架结构建模
软件: pkpm
PKPM网架结构建模全流程指南
一、建模前准备
在启动PKPM建模前，需明确网架结构的应用场景（如加油站门厅、大型展厅屋盖）及核心需求：必须采用整体建模与计算（而非单独计算网架后以集中力传递荷载）。这是因为网架的面内刚度大，单独计算无法反映其与下部主体结构的协同效应（如振动、变形一致性），也无法准确考虑竖向地震、上下部相互作用及大屋盖的整体效应，易导致计算结果偏差。
二、软件入口与基础设置
- 启动集成设计模块：打开PKPM 2023（21规范V1.4及上面版本），选择左侧PMSAP核心的集成设计产品线，进入结构建模模块（该模块整合了PMCAD与PMSAP功能，支持网架与下部结构的协同建模）。
- 建立下部主体结构：在PMCAD界面中，按常规框架/剪力墙结构建模流程，完成下部柱、梁、楼板的布置（包括轴线输入、网格生成、构件定义、楼层组装等），确保下部结构模型准确。
三、上部网架模型构建
1. 进入空间层建模
完成下部主体结构后，通过以下两种方式进入空间层：
- 路径一：点击顶部菜单栏【基本丨工具】【空间建模】，程序自动切换至空间建模模块；
- 路径二：点击【添加新标准层】【空间标准层】，新增一个专门用于网架建模的空间层。
2. 网架创建方式
网架模型可通过手动创建或外部导入两种方式生成：
- 手动创建（适用于规则网架）：使用【围区网架】功能，操作步骤如下：
a. 选择【围区网架】命令；
b. 沿逆时针方向依次点击节点，形成封闭围区（围区范围需覆盖网架投影区域）；
c. 右键确认后，选择与网架网格平行的两点（如网架角点），弹出参数设置对话框，输入网架网格尺寸（如纵向间距、横向间距）；
d. 设置完成后，程序自动生成网架网格，再根据设计要求布置网架杆件截面（如圆钢管、角钢等）。
- 外部导入（适用于复杂网架）：若网架已在其他软件（如MST、SAP2000）中完成设计，可通过以下步骤导入：
a. 在PMSAP中打开已建好的下部结构模型，进入空间标准层；
b. 点击【设基点】命令，选择网架中的某一特征点（如中心点）设置定位基准；
c. 返回PKPM主界面，打开下部结构模型，进入空间标准层；
d. 点击【导入子结构】，选择外部网架文件，根据之前设置的基点对位，完成网架导入。
3. 支座模拟与连接
网架与下部主体结构的连接需通过支座实现，模拟方法如下：
- 支座小短柱设置：在网架与下部结构的接触位置，添加短柱模拟支座（高度取300-600mm，截面宽度取300-400mm，长度根据实际支座尺寸调整）；
- 约束参数设置：将短柱层单独作为一个标准层（或合并至上部网架层），通过【约束刚度】参数定义支座类型：
- 铰接：三个平动方向刚度（K11、K22、K33）设为较小值（如1×10⁵kN/m），三个转动方向刚度（Kθ1、Kθ2、Kθ3）设为0；
- 滑动：平动方向刚度根据滑动面材料调整（如聚四氟乙烯板取1×10⁴kN/m），转动方向刚度设为0；
- 固定：所有刚度设为较大值（如1×10¹⁰kN/m）；
- 阻尼设置：对于一般支座（无附加阻尼），阻尼系数填
四、模型组装与整体计算
- 空间层组装：返回PMCAD界面，点击【楼层组装】【空间层组装】，选择已建好的空间标准层号（网架层）和对应的下部结构标准层号，点击“添加”完成组装。组装后模型需检查网架与下部结构的节点对齐情况，确保连接正确。
- 整体计算分析：完成模型组装后，设置计算参数（如结构体系选“网架-框架协同”、材料信息、地震信息等），运行整体计算。计算过程中需关注网架与下部结构的协同工作状态（如网架地震作用分配、上下部变形一致性），确保模型符合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第10.2.7条要求（屋盖与主体结构应协同工作，计入屋盖与下部的相互作用）。
五、关键注意事项
- 避免简化误区：严禁采用“单独计算网架+集中力传递”的简化方法，此类方法无法反映网架的真实刚度及与下部的协同效应，易导致结构安全隐患；
- 支座模拟准确性：支座小短柱的高度（不宜过长，避免刚度过大）、截面尺寸（需符合实际构造）及约束参数（需匹配工程实际连接形式）需合理设置，直接影响计算结果的真实性；
协同工作验证：计算完成后，需检查网架与下部结构的周期比、位移比、内力分配等指标，验证协同工作是否符合规范要求。
一、建模前准备
在启动PKPM建模前，需明确网架结构的应用场景（如加油站门厅、大型展厅屋盖）及核心需求：必须采用整体建模与计算（而非单独计算网架后以集中力传递荷载）。这是因为网架的面内刚度大，单独计算无法反映其与下部主体结构的协同效应（如振动、变形一致性），也无法准确考虑竖向地震、上下部相互作用及大屋盖的整体效应，易导致计算结果偏差。
二、软件入口与基础设置
- 启动集成设计模块：打开PKPM 2023（21规范V1.4及上面版本），选择左侧PMSAP核心的集成设计产品线，进入结构建模模块（该模块整合了PMCAD与PMSAP功能，支持网架与下部结构的协同建模）。
- 建立下部主体结构：在PMCAD界面中，按常规框架/剪力墙结构建模流程，完成下部柱、梁、楼板的布置（包括轴线输入、网格生成、构件定义、楼层组装等），确保下部结构模型准确。
三、上部网架模型构建
1. 进入空间层建模
完成下部主体结构后，通过以下两种方式进入空间层：
- 路径一：点击顶部菜单栏【基本丨工具】【空间建模】，程序自动切换至空间建模模块；
- 路径二：点击【添加新标准层】【空间标准层】，新增一个专门用于网架建模的空间层。
2. 网架创建方式
网架模型可通过手动创建或外部导入两种方式生成：
- 手动创建（适用于规则网架）：使用【围区网架】功能，操作步骤如下：
a. 选择【围区网架】命令；
b. 沿逆时针方向依次点击节点，形成封闭围区（围区范围需覆盖网架投影区域）；
c. 右键确认后，选择与网架网格平行的两点（如网架角点），弹出参数设置对话框，输入网架网格尺寸（如纵向间距、横向间距）；
d. 设置完成后，程序自动生成网架网格，再根据设计要求布置网架杆件截面（如圆钢管、角钢等）。
- 外部导入（适用于复杂网架）：若网架已在其他软件（如MST、SAP2000）中完成设计，可通过以下步骤导入：
a. 在PMSAP中打开已建好的下部结构模型，进入空间标准层；
b. 点击【设基点】命令，选择网架中的某一特征点（如中心点）设置定位基准；
c. 返回PKPM主界面，打开下部结构模型，进入空间标准层；
d. 点击【导入子结构】，选择外部网架文件，根据之前设置的基点对位，完成网架导入。
3. 支座模拟与连接
网架与下部主体结构的连接需通过支座实现，模拟方法如下：
- 支座小短柱设置：在网架与下部结构的接触位置，添加短柱模拟支座（高度取300-600mm，截面宽度取300-400mm，长度根据实际支座尺寸调整）；
- 约束参数设置：将短柱层单独作为一个标准层（或合并至上部网架层），通过【约束刚度】参数定义支座类型：
- 铰接：三个平动方向刚度（K11、K22、K33）设为较小值（如1×10⁵kN/m），三个转动方向刚度（Kθ1、Kθ2、Kθ3）设为0；
- 滑动：平动方向刚度根据滑动面材料调整（如聚四氟乙烯板取1×10⁴kN/m），转动方向刚度设为0；
- 固定：所有刚度设为较大值（如1×10¹⁰kN/m）；
- 阻尼设置：对于一般支座（无附加阻尼），阻尼系数填
四、模型组装与整体计算
- 空间层组装：返回PMCAD界面，点击【楼层组装】【空间层组装】，选择已建好的空间标准层号（网架层）和对应的下部结构标准层号，点击“添加”完成组装。组装后模型需检查网架与下部结构的节点对齐情况，确保连接正确。
- 整体计算分析：完成模型组装后，设置计算参数（如结构体系选“网架-框架协同”、材料信息、地震信息等），运行整体计算。计算过程中需关注网架与下部结构的协同工作状态（如网架地震作用分配、上下部变形一致性），确保模型符合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第10.2.7条要求（屋盖与主体结构应协同工作，计入屋盖与下部的相互作用）。
五、关键注意事项
- 避免简化误区：严禁采用“单独计算网架+集中力传递”的简化方法，此类方法无法反映网架的真实刚度及与下部的协同效应，易导致结构安全隐患；
- 支座模拟准确性：支座小短柱的高度（不宜过长，避免刚度过大）、截面尺寸（需符合实际构造）及约束参数（需匹配工程实际连接形式）需合理设置，直接影响计算结果的真实性；
协同工作验证：计算完成后，需检查网架与下部结构的周期比、位移比、内力分配等指标，验证协同工作是否符合规范要求。
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