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1、建筑结构CAD课程设计指导书1 设计任务1.1 实例概况某五层办公楼框架结构，层高3.6m，三级抗震，门厅部分二层中空，三层为井字形楼盖，结构平面图见附图。图中阴影位置为隔墙。梁、板、柱混凝土均采用C30混凝土。主次梁截面尺寸见平面图，柱截面尺寸为500mm500mm。板厚为100mm。楼面均布恒荷载为4.0kN/m2，活荷载为2.5 kN/m2。屋面恒荷载为6.0kN/m2，活荷载为0.5kN/m2。墙体面荷载为3.0 kN/m2，屋面女儿墙为5.0 kN/m。修正后基本风压值为0.35 kN/m2。抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组。场地土类别为类。1.2 设计步骤及要求（1） 用P
2、MCAD程序的主菜单一人机交互输入各楼层平面数据。（2） 检查数据文件后输入次梁楼板。（3） 输入荷载。（4） 画一个结构平面图（PM*.T）。（5） 形成某一轴线的PK文件。（6） 用PK程序计算进行框架计算。（7） 根据计算结果进行框架绘图（PK*.T）。（8） 用TAT（或TAT-8）程序对整体结构进行内力和配筋计算。（9） 绘制结构梁、柱平法施工图PL*.T和ZPM*.T。（10） 将PM*.T，PK*.T，PL*.T和ZPM*.T等T文件转换为DWG文件，并能在AutoCAD中编辑。2 具体设计过程2.1 用PMCAD程序的主菜单一人机交互输入各楼层平面数据首先建立一个新的文件夹，用
3、来存放设计过程中产生所有文件。打开PKPM软件，通过“改变目录”命令将新建的文件夹设为当前目录。打开PMCAD主菜单一，首先按照提示输入一个文件名（自己指定的工程名），再输入0，表示是新文件，回车确认后进入人机交互输入界面。人机交互输入部分的主要功能是建立建筑物的定位轴线，相互交织形成网格和节点，再在网格和节点上布置构件形成标准层的平面布局，各标准层配以不同的层高、荷载形成建筑物的竖向结构布置。整个操作过程的具体步骤如下：（1） 结构标准层一的建立（将给出的二层结构平面定义为结构标准层一）。a. 在“轴线输入”菜单中，通过两点直线、平行直线、输入节点、圆弧. 环等命令输入标准层的轴线。也可以采
4、用正交轴网的方法建立轴网中较规则的部分，再结合其他绘制轴线的命令完成标准层轴线的输入。 如果把次梁和主梁采用同样的方法在PMCAD主菜单一中输入，此时需把次梁的定位轴线也一并绘出。也可在主菜单二“输入次梁楼板”中输入次梁，则次梁定位轴线不需绘出。b. 在“网格形成”菜单中，首先用“形成网点”命令，使输入的几何线条形成结构布置所需要的红色网格和白色网点。在“网点编辑”子菜单中，可以通过平移网点，删除节点和网格，恢复节点和恢复网格等命令对网格和网点进行修改编辑。接下来通过“轴线命名”命令，对结构两个方向的轴线进行命名。然后通过节点距离和节点对齐命令来完成节点的归并，减少由于计算机精度问题带来的网点
5、混乱现象。c. 在“构件定义”菜单中对柱、梁（包括主梁和次梁）等构件的材料类型和截面尺寸进行定义。每种截面的构件定义一种型号。多定义的构件可以通过构件删除命令进行删除。d. 在“楼层定义”菜单中进行标准层一的平面布置。首先，通过 “构件布置”命令完成梁、柱等构件的布置。其中，柱布置在节点上，每节点上只能布置一根柱。梁布置在网格上，两节点之间的一段网格上仅能布置一根梁，梁长度即是两节点之间的距离。当布置构件时，选取构件截面后，屏幕上弹出偏心信息对话框。如构件不存在偏心和转角，即柱的形心位于指定网点上，且柱的方向为轴线方向，或是梁的形心轴位于指定网格上，则不需修改其窗口中隐含数值，直接在网格节点上
6、布置构件。如果构件柱相对于节点有偏心或转角，则需在偏心信息对话框中输入正确的数值。其中，柱宽度方向与轴的夹角称为转角，沿柱宽方向的偏心称为沿轴偏心，向右偏为正，沿柱高方向的偏心称为偏轴偏心，以向上（柱高方向）为正。设梁或墙的偏心时，一般输入偏心的绝对值，布置梁墙时，光标偏向网格的哪一边，梁墙就也偏向哪一边。某些特殊的构件偏心情况可以先不考虑，按照不偏心布置，然后通过“偏心对齐”菜单来根据布置的要求自动完成偏心计算与偏心布置。构件布置可以通过“光标直接布置方式”、“沿轴线布置方式”、“按窗口布置方式”、“按围栏布置方式”四种方式进行。结构布置完成后，如发现有错误需要修改，则可以在“本层修改”菜单
7、中，通过“删除构件”、“构件替换”、“构件查改”命令进行修改。然后，在“本层信息”中对板厚、混凝土强度、板混凝土保护层厚度、梁柱钢筋类别等值进行修改。其中，板厚为在本层中大部分房间板的厚度值，少数的板厚不同的房间，其厚度值可以在PMCAD主菜单二中进行修改。最后可以通过“截面显示”命令，显示构件的截面尺寸和平面布置信息，对本标准层的结构布置进行认真地检查。（2） 结构标准层二的建立。按照从下到上的顺序，将给定的三层结构平面定义为结构标准层二。a. 采用“换标准层”的命令，添加一个新的结构标准层。结构标准层二在标准层一的基础上全部复制形成。b. 在新的结构标准层上，采用“轴线输入”命令增加新的轴
8、线，并形成网点。采用“网格生成”中的“网点编辑”命令删除多余的网格和网点。c. 采用和结构标准层一相同的方法，在新增加的网格和网点上布置构件，并采用“本层修改”菜单进行修改。填写“本层信息”，并对平面布置进行检查。（3） 采用同样的方法完成结构标准层三、四的建立。其中，四、五层结构平面为结构标准层三，屋顶平面为结构标准层四。（4） 定义荷载标准层。在“荷载定义”菜单中，定义两个荷载标准层。其中，楼面层均布横荷载标准值为4.0kN/m2，活荷载为2.5 kN/m2。屋面恒荷载为6.0kN/m2，活荷载为0.5kN/m2。个别荷载不同的房间，其均布恒、活荷载可以在PMCAD主菜单三中进行修改。（5
9、）楼层组装。 通过楼层组装命令，把已经定义的结构标准层和荷载标准层布置在从下至上的各楼层上，并输入层高，完成建筑的竖向布局。（6） 修改设计参数。对结构的总信息，材料信息，地震信息，风荷载信息以及绘图参数进行修改。（7）保存文件，退出程序。退出程序后，通过逐层显示各层平面和网格进行人工检查。此外，程序还会自动对模型进行数据检查。程序发现不合理的数据自动打出相应的错误信息，然后用屏幕显示的图形反映数据。若没有明显错误，数检通过，则退回到PMCAD主菜单。2.2 输入次梁楼板PMCAD主菜单二“输入次梁楼板”部分的主要功能是用人机交互方式输入有关楼板结构的信息，如布置次梁，楼板开洞，改楼板厚，设层
10、间梁，楼板错层等。这些操作在自下而上的各结构标准层中逐层进行。主要操作步骤如下：（1） 楼板开洞。在“楼板开洞”菜单中，采用“全房间洞”的命令，在结构标准层一的13和BD轴线间房间内开洞，而其余结构标准层中无楼板开洞。（2） 次梁布置。如果次梁没有在主菜单一中采用和主梁同样的方法布置，则需在“次梁布置”菜单中，根据提示输入次梁型号和距离来布置次梁。次梁型号指梁标准截面类别号，距离是该次梁距房间下边轴线（或左边）或上一根次梁轴线的距离，单位围米。进行二级次梁的输入时，若是竖次梁搭在横次梁上，则在提示输入次梁型号、距离时输入三个数据：-（负号）次梁类型、距离、竖次梁下端连接的横次梁顺序号。第三个数
11、据也可是0，表示二级次梁从房间下轴线梁（或墙）开始，伸至第一跟横次梁。次梁布置完全相同的房间，可以通过“次梁复制”菜单简化次梁的输入。“次梁删除”命令可用来删除布置错误的次梁。还可以通过“次梁显示”命令来显示次梁截面尺寸，便于检查。 （3） 修改板厚。通过“修改板厚”菜单，对个别房间的板厚进行修改。对于楼梯间，可以采用简化的输入方法，即将板厚取为0，忽略平台梁对框架的影响，但该部分楼面的均布荷载仍可传到框架上。此时，需将楼梯间的楼板厚改为0。（4） 其它楼板操作。由于本工程各标准层均没有悬挑板、层间梁以及楼板错层现象，因此其余楼板操作命令不需进行。2.3 输入荷载信息PMCAD主菜单三“输入荷
12、载信息”的主要功能是对均布楼面荷载进行局部修正，并输入非楼面传来的梁间荷载、柱间荷载、墙间荷载、节点荷载及次梁荷载。荷载输入的操作也是在自下而上的各结构标准层中逐层进行。（1） 楼面荷载。本菜单主要对个别房间的楼面均布恒载和活载进行修改。其中，由于楼梯间板较厚，恒载相应也较大，可采用8kN/m2，消防疏散楼梯均布活载改为3.5kN/m2。（2） 梁间荷载和次梁荷载。主梁和次梁上的荷载主要为填充墙自重产生的线荷载。本工程中，结构标准层一、二、三中填充墙下的梁上线荷载为3kN/m2乘以填充墙高度（层高-梁高），如果精确计算还需考虑扣除门窗洞口范围内墙重并考虑门窗自重。结构标准层四梁上荷载为屋面女儿
13、墙自重，即5.0kN/m。（3） 本工程不需输入柱间荷载、墙间荷载和节点荷载。荷载输入完毕后，生成各层传到基础的数据。2.4 画结构平面图利用PMCAD主菜单五，完成现浇楼板的配筋计算，并绘制平面图。每一层绘制在一张图纸上，图纸名称为PM*.T，*代表层号。具体操作步骤如下：（1） 首先根据提示输入要画的楼层号后，就可以进入绘结构平面图的前处理菜单修改计算楼板配筋和画结构平面图的有关参数。在“修改配筋参数”中，可按自己的选筋习惯对该表修改，若不修改则采用程序隐含值。（2） 选择继续，程序进行钢筋混凝土楼板内力和配筋计算并显示现浇楼板弯矩和计算钢筋图，可以对楼板的内力和配筋进行查看。（3） 选择
14、“进入绘图”，则开始交互式绘制结构平面图。首先可以采用“自动配筋”命令并根据提示选择“只在样板间内画板钢筋”。接下来可以对柱、梁等构件尺寸和字符，图名及中文说明进行标注，然后可以采用“自动标注”或“交互标注”等方式对轴线进行标注。完成交互式绘图后，存图退出，即形成一个图形文件，文件名为PM*.T。2.5 形成某一轴线的PK文件PMCAD主菜单四“形成PK文件”的主要功能是生成PK软件结构计算所需的数据文件。启动程序后，出现一个新界面，选择“框架生成”，则屏幕图形区显示出第一结构标准层。点击屏幕右侧的选项，修改风荷载信息内的一些参数，并给出形成的框架文件名。程序默认文件名为PK-轴线号。根据屏幕
15、下侧提示，输入要计算的框架轴号，也可按Tab键转换为节点方式点取。选择完毕退出此界面。2.6 用PK程序计算进行框架计算进入框排架计算机辅助计算软件PK，对刚刚选择的某一轴线的平面框架结构进行计算。主要步骤如下：（1） PK数据交互式输入和数检点击PK软件的主菜单一，选择“打开已有数据文件”，打开刚刚生成的框架文件PK-轴线号.sj，则进入人机交互式建模界面。通过屏幕图形对框架立面、恒载、活载、风载等进行检查，若与实际情况不符，则应检查PMCAD所建模型及荷载。还可以对总信息参数、地震计算参数等进行修改。检查完毕后退出程序。（2） 框架计算点击主菜单二“框排架计算”，根据提示修改数据文件名。若
16、不修改，则采用隐含文件名PK11.OUT。程序对框架进行内立及配筋计算，计算结果同时以数据文件（隐含文件名为PK11.OUT）和图形两种形式输出。对输出结果进行察看，如一切正常则推出程序。2.7 根据计算结果进行框架绘图（PK*.T）点击PK软件的主菜单三“框架绘图”，选择“人机交互方式建立绘图数据文件”，对归并放大系数、绘图参数、钢筋信息及补充输入等信息进行修改确认后，根据提示输入要建立的框架绘图数据文件名，注意该名称不要和前面的数据文件同名，否则会将数据文件覆盖掉。输入文件名后进入修改钢筋，罕遇地震计算及裂缝宽计算界面。查看框架梁裂缝宽度和挠度计算结果，如不满足则需修改梁纵筋。查看结构罕遇
17、地震下薄弱层的弹塑性位移，看是否满足规范要求。如不满足，则需对回到PMCAD中对结构梁、柱构件截面进行修改。若满足要求，点击“继续”，开始绘制框架梁柱配筋施工图。合理布置图面后绘制框架施工图。2.8 用TAT（或TAT-8）程序对整体结构进行计算（1） 接PM生成TAT数据进入该菜单后，选择生成荷载文件和计算风荷载，然后进入TAT前处理程序，将由PMCAD生成的本工程的几何信息和荷载信息转为TAT计算所需的文件DATA.TAT和LOAD.TAT。（2） 数据检查和图形检查a. 通过TAT前处理菜单中的“数据检查”选项，检查几何文件和荷载文件的正确性，若有错误则有提示。此选项中还可以计算柱、墙下
18、端水平刚域，找出调幅完整主梁和不调幅梁，并计算柱计算长度系数。b. 通过“参数修正”选项，对总信息、地震信息、调整信息、材料信息、设计信息及风载信息等参数进行修改和填写。c. 检查和修改各层柱计算长度系数。d. 检查和绘制各层几何平面图。各层几何平面图图形文件名分别为FP*.T，其中*为各层号。e. 检查和绘制各层荷载图。（3） 结构内力，配筋计算通过TAT软件主菜单三，进行结构内力和配筋计算。首先对计算选项进行选择，确定后结构开始计算。计算结束后自动退回到TAT主菜单。（4） PM砼次梁计算如果钢筋混凝土次梁在PMCAD主菜单二中输入，则此时需进行次梁的内力和配筋计算。对次梁的弯矩、剪力和配
19、筋进行查看后退回到TAT主菜单。（5） 分析结果图形和文本显示在此菜单中，可以显示并绘制结构各楼层振型图MODE.T，各层柱梁配筋图PJ*.T，各层梁柱标准内力图PS*.T，配筋包络图PB*.T，底层柱最大组合内力图等。其中*为层号。此外，还有多个计算文本文件可以查看。查看完毕后退出。（6） 梁归并此菜单的功能是把配筋相近、截面尺寸相同、跨度相同、总跨数相同的若干组梁配筋选大归并为一组，从而简化图形输出。输入梁归并的起始层号和终止层号，并给出归并系数，程序在归并范围内自动计算归并出有多少组须画图输出的梁。查看归并结果后选择退出。（7） 绘制梁平法施工图通过TAT主菜单A“梁平面图画法”，绘制梁
20、的平法施工图。首先根据提示输入要画的图层号，布置好图面后进入绘图界面。在此菜单中可以查看梁的裂缝宽度和挠度，可以对梁上、下部纵筋进行修改，并标注尺寸、轴线和中文图名及说明等。完成绘图后即可存图退出，并绘制其他各层梁施工图。梁平法施工图的图名为PL*.T。（8） 柱归并在全楼范围内进行柱的归并，归并条件为满足几何条件和归并系数，柱归并考虑的钢筋有每根柱两个方向的纵向受力筋和箍筋。（9） 绘制柱施工图通过TAT-8主菜单E“接PK绘制柱施工图”中“平面图柱大样画法”功能，绘制各层柱的平法施工图。各层柱施工图图名为ZPM*.T。2.9 T文件转换为DWG文件在PMCAD主菜单9“图形编辑、打印及转换”中，通过“T转DWG”文件将将PM*.T，PK*.T，PL*.T和ZPM*.T等T文件转换为DWG文件，并在AutoCAD中进行编辑。