摘要：多层工业建筑通常具有跨度大、杆件数量多、框架结构复杂等特点，为了降低后期施工难度、提高多层工业建筑整体质量，需要提前进行科学设计，确定施工方案。近年来，计算机辅助技术在建筑行业中得到了广泛应用，在设计规划、进度管理、现场监管等方面都发挥了重要作用。本文结合某多层工业建筑工程，以中国建筑科学研究院开发的工程管理软件PKPM为例，就该计算机辅助软件在多层工业建筑设计中的具体应用方法展开了分析。
关键词：计算机；PKPM；结构设计；多层工业建筑
引言
近年来，随着计算机技术的发展和建筑结构分析理论的日臻完善，计算机辅助设计（Computer-aidedDesign，CAD）系统得到越来越广泛的应用，它的广泛应用，大大缩短了设计周期，增加了设计工作的科学性、灵活性以及创造性，提高了工程的设计质量，对提升市场竞争力有着巨大的帮助。因此，该技术一经诞生，就在建筑结构设计领域中发挥着重要作用，已成为衡量一个建筑结构设计部门现代化技术水平和设计人员素质的重要标志之一。
1多层工业建筑基本特征
一方面，对于建筑的平面结构以及柱网布置而言，能够满足不同生产工艺的要求。多层工业建筑在平面结构布局方面具有不规整的特点，柱网布置也不规则，对于布梁的整齐性也没有过高要求。一些建筑甚至为了满足工艺上的要求，需要在主受力构件上进行开孔处理。同时，多层建筑的内部空间更大，柱距方面主要集中在6~12m之间，局部存在相应的抽柱设计，有的柱距甚至超过了18m。因而，建筑建筑在结构传力方面较为复杂，构件受力不明确。一旦设计不合理，将导致应力集中问题的出现。另一方面，在竖向结构布置以及层高方面，多层工业建筑有所提升，层高可以达到4~8m。对于竖向布置而言，经常存在错层、夹层以及楼板开洞等现象。这样一来，就会导致楼板不能满足平面内刚度的需求。地震作用下，建筑结构会出现“短柱效应”。因而，在进行竖向结构设计过程中，要用局部柱段水平剪力进行截面的控制。此外，多层工业建筑的荷载具有多样化。其中，建筑建筑的集中荷载包含内部设备的自重以及振动效应，同时还包含各种类型的悬挂荷载，比如管道荷载、吊车荷载等等。另外，楼面施工中多采用现浇钢筋混凝土的形式，受到生产工艺以及设备荷载的影响，楼板有时存在开洞的现象，也有一些楼面存在着局部厚度的变化。多层工业建筑的基础一般采用柱下独立基础的形式，也有用到柱下条形基础。如果工程的地基承载力较低，可以利用灰土密桩或者是砂桩进行处理，建筑的轻型围护结构大多不具有承重的作用，大多情况下会使用一些轻质的材料。对于建筑建筑的屋盖结构而言，主要采用钢桁架檩条体系，并且根据当地气候状况加铺一定的保温层。这样一来，就可以降低雨雪天气以及地震作用的影响。
2PKPM软件基本功能
1）建模功能。基于计算机应用软件的建筑模型，在建立是需要使用到大量的建筑参数。设计人员将这些参数转化为电子数据，以DWG文件形式存储到专门的文件夹中，方便在构建建筑模型时直接调用（汪伟平，詹万金，李元萸等，CAD微机工作站绘制单层工业厂房结构施工图：中国土木工程学会计算机应用学会学术报告会，2017年）。借助PKPM软件建立的建筑模型，还支持在线修改和调整，这样也有利于减轻设计压力；2）建筑节能计算。工业厂房建筑门窗较多，需要参照《节能设计标准规范》中的相关要求，进行建筑窗墙比、体形系数等数据的计算，将这些参数输入到PKPM软件中，可以自动得出设计参数，提高节能设计的标准化程度；3）动态能耗计算。PKPM提供了动态能耗分析程序，对建筑物实现了不间断的能耗分析。同时，将分析结果直接与《建筑节能设计标准》中的相关参数进行对比，为建筑节能设计提供必要的参考。
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3多层工业建筑中计算机设计应用
3.1楼层定义
将梁、柱等各构件定义后就可以进行楼层布置。第一结构标准层布置底层所有的柱，柱截面尺寸有两种：400mm×600mm和400mm×400mm。布置时遵循“上偏为正、下偏为负，左偏为负、右偏为正”的原则。注意主梁仅布置标高3。500楼层的梁，同样遵循“上偏为正、左偏为正”的原则。第二结构标准层可拷贝第一结构标准层的平面网格，然后进行修改。主梁仅布置标高6。000楼层的梁，柱布置除了拷贝底层柱外，本层需在梁上布置支撑技术层的柱：柱截面尺寸为250mm×250mm。第三结构标准层可拷贝第二结构标准层进行修改。主梁仅布置标高7。000楼层的梁，柱布置可拷贝第二结构标准层的柱网。第四结构标准层主梁仅布置标高9。000楼层的梁，柱布置取消第二结构标准层在梁上布置的支撑技术层的柱。第五结构标准层主梁仅布置标高13。200楼层的梁。这样，楼层定义完毕。
3.2荷载定义
根据每个房间使用功能的不同，地面做法的不同，统计出占主要比例的楼面恒荷载和活荷载，进行荷载定义。本工程的荷载标准层依照每层的使用功能不同，也划分为五层，刚好与结构标准层相对应。此外，结合多层工业建筑自身的特点，在设计荷载时也必须要考虑恒荷载、活荷载相互之间的影响，避免荷载过于集中，导致多层工业建筑局部应力过大而出现质量问题。
3.3层组装和信息输入
完成了楼层定义和荷载定义之后，就可以进行结构的竖向布置———楼层组装。根据上面的分析，可以确定第一楼层属于第一结构标准层、第一荷载标准层，层高3。5m；第二楼层属于第二结构标准层、第二荷载标准层，层高2。5m；第三楼层属于第三结构标准层、第三荷载标准层，层高1。0m；第四楼层属于第四结构标准层、第四荷载标准层，层高2。0m；第五楼层属于第五结构标准层、第五荷载标准层，层高4。2m。依次组装。然后输入有关的设计参数、材料信息、风荷信息和和抗震信息等。如该车间按7度设防、设计基本地震加速度为0。10g、第一组计算3个振型、场地土类别为二类等。输入完毕无误后，这个工程的整体描述即告完成，也就是说结构计算模型成功建立。至此，本工程结构设计关键的一步顺利完成，也为之后的计算、绘图提供了准确合理的平台。
3.4检验计算结果
设计人员要对已经完成的建筑设计模型，进行参数检验。PKPM系列软件提供了记忆功能，可以将以往建筑设计的实例作为检验的参照对象，为模型参数检验提供了方向。检验时需要重点关注的对象有：首先，建筑设计模型虽然保证了设计参数的精确性，但是与实际情况还是存在差距，在检验是允许存在一定误差，但是需要将误差控制在必要的范围之内；其次，既要关注建筑设计图纸的整体协调性，又要确保设计图纸的各方面细节不违背现行的行业标准。这样才能保证最终检验结果的参照价值。
结语
多层工业建筑由于自身的结构特性，决定了必须要重视前期设计，在设计阶段，使用PKPM系列软件能够大幅度的降低设计难度，并且能够显示建筑各个模块的详细参数。另外，基于PKPM软件的建筑模型还支持在线修改、自动检验等功能，这些都为提高多层工业建筑模型设计起到了帮助，也为下一步建筑施工质量的提升奠定了基础。
参考文献：
[1]康勇，宋磊，陈相宇.浅论多层工业厂房的结构设计[J].科技致富向导，2012（2）：45~46.
[2]魏志峰，郭玲玲.对现代工业厂房建筑设计的思考[J].科技信息，2011（1）：35~42.
[3]孙湘宁.现代工业厂房建筑设计探讨[J].江西建材，2009（8）：26~29.
论文作者:张媛媛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：荷载论文; 结构论文; 工业建筑论文; 多层论文; 标准论文; 建筑论文; 楼层论文; 《基层建设》2019年第8期论文;