0 引言
當前,結構設計電算化越來越普遍,建筑行業中結構設計軟件層出不窮,大大提高了設計人員的工作效率。但使得工程設計人員越來越依賴于結構設計軟件。實際的工程構件多,結構復雜及其他多方面影響使得目前的結構設計軟件還沒有一個能完全做到精確計算。每個結構設計軟件都是通過對實際工程進行一定的假定基礎上,簡化計算,而假定的不同對計算結果的影響也不盡相同,有時其差異非常大,甚至出現錯誤的結果。結構設計人員在進行工程設計時候,不能過于迷信結構設計軟件,必須了解所使用的結構設計軟件的數學、力學模型及使用條件,以得到更精確的結果,本文就是受此啟發而開展工作的。在基礎設計中,結構軟件設計所起到的作用也是輔助的作用,這點在獨立基礎中也有較多的體現。
1 基礎結構設計中常運用的結構設計軟件
1.1 理正結構工具箱 對地基承載力、抗沖切及抗剪承載力等來驗算;可以對基礎的長寬比,按對稱或非對稱自動進行設計截面尺寸;最終拿出上部結構傳來的軸心或偏心荷載作用,直接出圖,再轉到 CAD 中。
1.2 PKPM 中 JCCAD 進行基礎設計時,先采用PMCAD 建立分析模型,并接力 SATWE,TAT 等模塊進行結構內力和配筋計算,生成 JCCAD 所需的數據文件(由柱子傳到基礎的軸力),最后進入 JCCAD 設計建筑基礎。設計柱下獨立基礎需要點的菜單為:地質資料、參數輸入、荷載輸入、上部構件,最后點柱下獨基中:自動生成柱下獨基。
1.3 算易結構設計工具箱 一款結構設計計算的軟件,對結構設計可以進行一些常用的計算,含有獨立基礎的結構設計的模塊,最后程序繪出計算書(圖文并茂)和施工圖。
1.4 計算書大師軟件 一款服務于結構設計人員、方案編制人員、現場施工技術人員的多方面的工程計算軟件,不僅具有結構設計的功能,還有施工相關計算功能,它包括了對混凝土柱自動配筋,設計柱獨立基礎,自動查詢部分規范中的參數,一些參數如下:砼彈性模量、抗拉設計強度、抗壓設計強度查表等,不用再去查詢相關規范和書籍,減少麻煩。計算書大師軟件強有力地支撐了結構設計人員的設計和施工技術人員快速化的決策。
2 比較基礎結構設計中常運用的幾款結構設計軟件
目前的結構設計軟件還沒有一個能完全做到精確計算。每個結構設計軟件都是通過對實際工程進行一定的假定基礎上,簡化計算,而假定的不同對計算結果的影響也不盡相同,有時其差異非常大,甚至出現錯誤的結果。結構設計人員在進行工程設計時候,不能過于迷信結構設計軟件,必須了解所使用的結構設計軟件的數學、力學模型及使用條件,以得到更精確的結果。
2.1 比較本文中提到的四種結構設計軟件 理正工具
箱雖然可以對獨立基礎對地基壓力、地基變形、地基持力層的強度以及地基軟弱下臥層的強度分別進行計算。但是,上部結構荷載需要從 PKPM 或廣廈等大型建模設計軟件中導出,它只是起到輔助的設計,小計算做得很全面,不用我們來手動計算。
PKPM 中的 JCCAD 是從上部結構中直接導入荷載到基礎中,這樣整個建筑模型就很完整,但是,就是因為考慮的是全面的計算,所以在地基壓力、地基變形、地基持力層的強度以及地基軟弱下臥層的強度這些計算還需要手動計算來輸入到 JCCAD 參數中。
算易結構設計工具箱比理正工具箱多了出計算書的功能以及可以導入到 CAD 中。這樣,結構設計人員的計算書,為后期的出圖工作節省了很多時間。
計算書大師軟件的亮點為施工相關計算功能,與施工現場需要的一些計算相接軌,這樣也減少了施工現場的工作人員的計算量和工作量。其次,它的規范查詢也是很方便的,一般地我們的結構設計軟件,參數都是要自己輸入,在輸入之前需要根據結構設計人員的經驗來翻規范取值。這一方面,如果設計人員出現失誤,后面的計算會出現很大的偏差。
2.2 從上述中的四種結構設計軟件中的特點來分析
在對柱下獨立基礎設計的各種軟件比較的過程中,重點也要研究各種結構設計軟件的不足,本文已經找出了各自的特點,各自的不足,也已經對各軟件的計算程序還有薄弱環節進行了詳細的探討,在對結構設計軟件的數學、力學模型及使用條件對比的同時,各結構設計軟件是都對柱下獨立基礎的計算過程進行簡化,來得到各軟件最終所需要的計算參數,最后來輔助結構設計的計算。
2.3 從上述中的四種結構設計軟件中找出柱下獨立
基礎設計的最優方案 通過針對各種結構設計軟件在柱下獨立基礎中的應用進行研究,可以在不同的結構設計軟件中找出計算最可靠,對結構設計人員起到輔助作用最大的結構設計軟件,那么在此之前,我們必須研究清楚:哪些計算過程是靠設計人員手工計算,哪些計算過程交給結構設計軟件來參與輔助計算來提高效率。通過提出如何更好地在基礎設計中運用結構設計軟件,對結構設計軟件的優化和改革起到重大的作用。
通過以上的一些比較,在國內還是以 PKPM 結構設計為主要結構計算軟件,所以,還是以 PKPM 中 PKCAD來上部結構建模,從而對基礎的受力配筋計算。以計算書大師軟件來進行柱下獨立基礎的設計,其他一些細節計算過程可以由理正工具箱來輔助,最后由計算書大師軟件來將圖導到 CAD 中,以 TSSD 探索者繪圖軟件打開,來做最后的修改布圖,符合現行的平法規則。
當然 TSSD 探索者結構繪圖軟件自帶的簡單的基礎設計,也可以對上述的結構設計中柱下獨立基礎中復雜的設計過程起到輔助的作用,可它的主打是繪圖,不建議來計算。各種結構設計軟件都必須根據我國現行的規范來將計算結果呈現給廣大客戶,對基礎結構計算起到輔助的作用。
當涉及到柱下獨立深基礎時,其他的設計軟件計算達不到時,可以用 PKPM 系統實現數據輸入、圖形編輯、施工圖輸出等,功能完善。鋼筋混凝土多層框架房屋采用較深柱下獨立基礎時,拉梁的配置應根據獨立基礎的埋置深度采用不同的計算模型。
3 基礎結構設計中結構設計軟件未來的發展
在眾多的結構計算軟件中,目前國內大多工程技術人員著重在某一項結構設計軟件的應用與研究中有較深層次的提煉?;蛘邔φ麄€結構設計的過程所運用到的結構設計軟件進行詳細的探討,在基礎設計這一重要領域有系統的研究與比較。但是在獨立基礎設計中也是分開進行研究。因此,筆者對獨立基礎設計中應用到的軟件,設計過程,優化設計進行整合,運用在結構工作當中基礎結構設計的體會領悟對這一領域提出自己見解。
期望以后的 PKPM 面向對象的實體單元建模,采用平面,立面和自定義視平面進行功能強大的 3D 建模,允許采用較大的單元而不需要在每個節點都進行劃分,并且具有強大的類似 CAD 的編輯特點,在一個統一的集成環境中進行建模,修改,分析,設計優化,并查看結果,進行交互式的混凝土框架結構設計,剪力墻設計,鋼結構設計,由屏幕直接顯示分析與設計結果,最后動畫顯示變形、振型、應力輪廓、時間關系曲線等結果,最后導入、導出模型到通用的繪圖軟件中。
4 總結
在設計時,我們要認真地考慮每一個環節, 要使工程實際在簡化的計算模型中得以體現,讓實際情況有所體現。并且要清楚各個結構設計軟件的適用條件和技術條件,簡單的分析下 PKPM 軟件的應用,采用 PKPM 軟件進行結構設計的質量要得到提高。并且合理地應用其他輔助的結構設計軟件來得當地解決現行 PKPM 中一些不足。
最終用 CAD 繪圖軟件(如探索者) 來保證準確的計算結果;在知識上,要加強學習規范,加強概念設計,使設計的結構滿足構造,建筑可以承受各種可能出現的作用,保證結構具有良好的工作性能和耐久性能。
參考文獻:
[1]丘科勝.淺談柱下鋼筋混凝土獨立基礎設計[J].現代企業文化,2009(21).
[2]袁泉,朱春明編著.PKPM 軟件地基礎設計入門[J].中國建筑工業出版社,2005.
[3]張宇峰.國內幾種結構設計軟件的計算模型比較與應用研究[J].華南農業大學工程學院,2005.
[4]陳志華,李君華.柱下鋼筋混凝土獨立基礎的優化設計[J].武漢化工學院學報,2006(08).
[5]陳志華,李君華.柱下獨立基礎計算機輔助設計系統[J].武漢化工學院學報,2006(02).
[6]張繼武.柱下獨立基礎埋置較深時結構計算模型[J].甘肅科技,2007,23(8).
[7]蘇俊國,康軍,劉濤.多層鋼筋混凝土框架柱下獨立基礎的設計施工[J].山西建筑,2007,33\\(8\\).