PKPM软件的介绍与应用

PKPM系列软件是由中国建筑科学研究院研发，集建筑设计、结构设计、设备设计、工程量统计、概预算、鉴定加固及施工软件等于一体的大型建筑工程综合CAD系统，是目前国内建筑工程界应用最广、用户最多的一套计算机辅助设计系统。在PKPM系列软件开发之初，我国的建筑工程设计领域计算机应用水平相对较落后，仅用于结构分析，CAD技术应用还很少，其主要原因是缺乏适合我国国情的CAD软件。国外的一些较好的软件，如阿波罗、Inter graph等都是在工作站上实现的，不仅引进成本高，应用效果也很不理想，能在国内普及率较高的PC机上运行的软件几乎是空白。因此，开发一套计算机建筑工程CAD软件，对提高工程设计质量和效率是极为迫切的。针对上述情况，中国建筑科学研究院经过几年的努力，研制开发了PKPM系列CAD软件。该软件自1987年推广以来，历经了多次更新改版，目前已经发展成为一个集建筑、结构、设备、管理于一体的集成系统。

目前，PKPM结构软件常用模块有PMCAD、SATWE、TAT、STS、PK、JCCAD、PMSAP、墙梁柱施工图等，几乎覆盖了所有类型的结构设计，采用独特的人机交互输入方式，配有先进的结构分析软件包，吸取了国内外流行的各种计算方法，全部结构计算模块均按照最新的规范要求。该软件具有以下优点：①人机交互方式、操作简便、功能强大、汉化菜单易于使用；②可以进行整体建筑结构设计；③具有单机版和网络版两种形式；④软件之间接口方便，传输数据准确。

PMCAD模块：PMCAD是整个结构CAD的核心，通过人机交互方式建立结构设计模型，作为二维、三维结构计算软件的前期处理部分，是梁、柱、剪力墙、楼板等施工图设计软件和基础JCCAD的必备接口软件。该模块通过人机交互方式输入各层平面布置和外加荷载信息后，可自动计算结构自重并形成整栋建筑的荷载数据库，由此数据可自动给框架、空间杆系薄壁柱、砖混计算提供数据文件，后续可与SATWE、PMSAP、TAT、PK、STS、JCCAD等模块配合使用。PMCAD也可作砖混结构及底框上砖房结构的抗震分析验算，计算现浇楼板的内力和配筋并画出板配筋图，绘制出框架、框剪、剪力墙及砖混结构的结构平面图以及砖混结构的圈梁、构造柱节点大样图。

SATWE模块：SATWE通过接收PMCAD、STS、QITI等前导模块数据，采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等杆件，并采用在壳元的基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙。这是高层建筑结构空间有限元分析软件，对上部结构进行整楼三维空间有限元分析设计，用于进行多层和高层的钢筋混凝土框架、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、多高层钢结构、钢-混凝土组合结构的计算。墙元是专用于模拟高层建筑结构中剪力墙的，对于尺寸较大或带洞口的剪力墙，按照子结构的思路，由程序自动进行细分，然后用静力凝聚原理将由于墙元的细分而增加的内部自由度消去，从而保证墙元的精度和有限的出口自由度。墙元不仅具有平面内刚度，也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的实际受力状态。对于楼板，该程序给出了四种简化假定，即楼板整体平面内无限刚性、楼板分块平面内无限刚性、楼板分块平面内无限刚性连接板带和弹性楼板、平面外刚度均为零。在应用时，可根据结构的具体形式高效准确地考虑楼板刚度的影响。当结构布置较规则时，TAT甚至PK即可满足工程精度要求，因此采用相对简单的软件效率更高。但对于结构的荷载分布有较大不均匀、存在框支剪力墙、剪力墙布置变化较大、剪力墙墙肢间连接复杂、楼板局部开大洞及特殊楼板等各种复杂的结构，则应选用SATWE进行结构分析才能得到满意的结果。SATWE计算完成后，可经全楼归并接力PK绘制梁、柱施工图，接力JLQ绘制剪力墙施工图，并可为各类基础设计软件提供设计荷载。

TAT模块：TAT是多高层建筑结构三维分析与设计软件，为三维空间杆件薄壁柱程序，适用于分析、设计结构竖向质量和刚度变化不大，剪力墙平面和竖向变化不复杂，荷载基本均匀的框架、框剪、剪力墙及筒体结构（事实上大多数实际工程都在此范围内），它不但可以计算多种结构形式的钢筋混凝土高层建筑，还可以计算钢结构以及钢-混凝土混合结构。TAT程序采用空间杆-薄壁柱计算模型。该程序不仅可以计算钢筋混凝土结构，而且对钢结构中的水平支撑、垂直支撑、斜柱以及节点域的剪切变形等均予以考虑，可以对高层建筑结构进行动力时程分析和几何非线性分析。TAT和SATWE都可以与PKPM系列CAD系统连接，与该系统的各功能模块接力运行，可从PMCAD中生成数据文件，从而省略计算数据填表。程序运行后，可接力PK绘制梁、柱施工图，并可为各类基础设计软件提供柱、墙底的组合内力作为各类基础的设计荷载。

PMSAP模块：PMSAP是一个线弹性组合结构有限元分析程序，能够对结构做线弹性范围内的静力分析固有振动分析、时程反应分析和地震反应谱分析，并依据规范对混凝土构件、钢构件进行配筋设计或验算。对于多高层建筑中的剪力墙、楼板、厚板转换层等关键构件提出高精度分析方法，并可做施工模拟分析、温度应力分析、预应力分析、活荷载不利布置分析等，与一般通用的专业程序不同，PMSAP中提出“二次位移假定”的概念并加以实现，使得结构分析的精度与速度得到兼顾。(www.xing528.com)

STS模块：用于建立多高层钢框架、门式刚架、桁架、支架、排架、框排架等钢结构的二维和三维模型，绘制钢结构施工图纸，与PMCAD、PMSAP交叉运行，共享模型数据。通过前导模块SATWE、TAT导入分析数据，返回至STS进行节点计算，STS工具箱是其后续模块。

PK模块：该模块计算所需的数据文件可由PMCAD自动生成，也可通过交互方式直接输入，可进行平面框架、排架及框排架结构的内力分析和配筋计算（包括抗震验算及梁裂缝宽度计算），并完成施工图辅助设计工作。一般设计排架、门式刚架等以单向受力为主的结构体系时很常用，也用于桁架或接力多高层三维分析软件TAT、SATWE、PMSAP计算结果及砖混底框、框支梁计算结果进行计算。

墙梁柱施工图模块：前导模块为SATWE、TAT、PMSAP、STS，后续模块为图形编辑打印通过TCAD，把PKPM生成的T图形文件，转换成DWG格式的文件。绘图前可以进行重新归并，修改原有配筋数据。软件提供了以下几种绘图方法：梁立面、剖面施工图画法和梁平法施工图；柱立面、剖面施工图画法、柱平法施工图画法和柱剖面列表画法；整榀框架施工图画法；绘制剪力墙、梁、柱平法或立剖面表示的施工图。

JCCAD模块：用于创建各类基础设计模型，可完成柱下独立基础，砖混结构墙下条形基础，正交、非正交及弧形弹性地基梁式、梁板式、墙下筏板式、柱下平板式和梁式与梁板式混合形基础及与桩有关的各种基础的结构计算和施工图设计。其前导模块为SATWE、TAT、PMSAP、STS，后续模块为图形编辑打印TCAD。

LTCAD模块：LTCAD采用交互方式布置楼梯，或直接与APM或PMCAD接口读入数据，可用于进行单跑、两跑、三跑等梁式及板式楼梯和螺旋楼梯及悬挑等各种异形楼梯的结构计算、配筋设计和施工图绘制。