多層工業建筑計算機設計探析

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近年來，計算機輔助技術在建筑行業中得到了廣泛應用，在設計規劃、進度管理、現場監管等方面都發揮了重要作用。本文結合某多層工業建筑工程，以中國建筑科學研究院開發的工程管理軟件PKPM為例，就該計算機輔助軟件在多層工業建筑設計中的具體應用方法展開了分析。引言：PKPM系列軟件功能強大，目前除了能夠完成基本的建筑框架結構、采暖、空調、電氣等基礎設計外，還能夠實現工程量計算、安全計算以及工程計價等多種功能。在國內建筑設計領域，PKPM的市場占有率達到了85%以上。此外，在建筑行業不斷發展的同時，PKPM系列軟件也在進行不斷的更新和完善，為我國建筑行業發展和幫助建筑企業盈利都發揮了重要作用。在這一背景下探究PKPM系列軟件在多層工業建筑設計中具體應用，對提高建筑整體質量也有一定幫助。

1、PKPM軟件

1.1基本功能

現階段PKPM已經逐漸發展成為面向建筑工程全生命周期的大型集合軟件系統，本文僅以建筑設計部分為例，就PKPM系列軟件的基本功能進行簡單概述。1)建模功能。基于計算機應用軟件的建筑模型，在建立是需要使用到大量的建筑參數。設計人員將這些參數轉化為電子數據，以DWG文件形式存儲到專門的文件夾中，方便在構建建筑模型時直接調用（汪偉平，詹萬金，李元萸等，CAD微機工作站繪制單層工業廠房結構施工圖：中國土木工程學會計算機應用學會學術報告會，2017年）。借助PKPM軟件建立的建筑模型，還支持在線修改和調整，這樣也有利于減輕設計壓力；2)建筑節能計算。工業廠房建筑門窗較多，需要參照《節能設計標準規范》中的相關要求，進行建筑窗墻比、體形系數等數據的計算，將這些參數輸入到PKPM軟件中，可以自動得出設計參數，提高節能設計的標準化程度；3)動態能耗計算。PKPM提供了動態能耗分析程序，對建筑物實現了不間斷的能耗分析。同時，將分析結果直接與《建筑節能設計標準》中的相關參數進行對比，為建筑節能設計提供必要的參考。

1.2應用特點

近年來“綠色建筑”理念得到了建筑行業的廣泛響應，PKPM軟件由于在節能、節材方面有突出優勢，也得到了廣泛的應用。總結來說，PKPM系列軟件的優點主要有：1)操作簡便，門檻較低。以往進行建筑設計時，設計人員不僅要掌握設計方面的知識，還要掌握熱學、力學等方面的內容。而使用PKPM軟件，則能夠提供輔助幫助，設計人員只需要使用特定的功能，就可以完成建筑設計；2)自動化和人性化。PKPM軟件提供了自動檢索和糾錯功能，能夠將現行的建筑設計與行業標準進行對照，如果參數不符合要求，會進行標注，方便設計人員進行重點檢查。3)智能化和連貫性。如果建筑設計中缺少某項參數，則PKPM系統會自動選擇缺省參數。這樣后期獲取詳細參數后，再重新填入模型中，實現了建筑模型的自動完善，減少了建筑模型二次修改的麻煩。

2、工程實例

某企業因為業務擴展需要，新建一處多層工業建筑。建筑整體采用框架結構，共計三層，其中一樓為生產車間，高度為3.2m；二樓為質檢實驗室和化驗實驗室，三樓為辦公場所，二樓和三樓高度均為2.7m。整個建筑由于使用功能的不同，加上業務開展需要，被劃分成多個區塊，平面布局復雜，柱截面尺寸存在較大的差異，給建筑設計增加了一定的難度。為了減輕設計壓力，同時也是加快工程進度，設計部門使用PKPM系列軟件進行該建筑的整體設計。具體的設計流程和技術要點如下。

3、多層工業建筑中計算機設計應用

3.1建筑模型的構建

3.1.1平面網格

劃分平面網格是利用PKPM系列軟件進行多層工業建筑設計的第一個環節，網格劃分是否合理，對后期建筑模型的構建與整體設計都會產生直接影響，需要引起設計人員的高度重視（劉歌青，石永久，王元清等，多層鋼結構工業廠房的輕型化設計與應用：工業建筑，2014年2期40-43頁）。結合該建筑的設計要求可知，該建筑由于功能區間較多，不能簡單的按照規則框架結構進行劃分。經過分析后，認為本工程可按層高劃分為5個結構標準層，即：基礎頂至標高3.300處為第一結構標準層，標高3.300至標高6.000處為第二結構標準層，標高6.000至標高7.500處為第三結構標準層，標高7.500至標高9.500處為第四結構標準層，標高9.500至標高13.200處為第五結構標準層。這種劃分的優勢在于盡可能的將各個模塊的設計參數進行了細化，對提高設計的精確性有很大幫助。完成基礎分層后，需要在每個平面層上分別建立軸線網格，并且在網格上標注出建筑的梁、柱、墻等結構，以及各個結構的坐標。完成整個軸線網格的制作后，復制生成備份文件，后期有修改需要，直接在備份文件上進行操作。

3.1.2樓層定義

將梁、柱等各構件定義后就可以進行樓層布置。第一結構標準層布置底層所有的柱，柱截面尺寸有兩種：400mm×600mm和400mm×400mm。布置時遵循“上偏為正、下偏為負，左偏為負、右偏為正”的原則。第二結構標準層可拷貝第一結構標準層的平面網格。主梁僅布置標高6.000樓層的梁，柱布置除了拷貝底層柱外，本層需在梁上布置支撐技術層的柱：柱截面尺寸為250mm×250mm。第三結構標準層可拷貝第二結構標準層進行修改。主梁僅布置標高7.500樓層的梁。第四結構標準層主梁僅布置標高9.500樓層的梁，柱布置取消第二結構標準層在梁上布置的支撐技術層的柱。第五結構標準層主梁僅布置標高13.200樓層的梁。

3.1.3荷載定義

根據每個房間使用功能的不同，地面做法的不同，統計出占主要比例的樓面恒荷載和活荷載，進行荷載定義。本工程的荷載標準層依照每層的使用功能不同，也劃分為五層，剛好與結構標準層相對應。此外，結合多層工業建筑自身的特點，在設計荷載時也必須要考慮恒荷載、活荷載相互之間的影響，避免荷載過于集中，導致多層工業建筑局部應力過大而出現質量問題。

3.1.4信息輸入

完成上述幾部分設計任務后，將獨立的設計模塊進行拼接、組裝，最終完成整個多層工業建筑的三維模型。在樓層組裝時需要注意的問題有：明確獨立設計模塊的組裝順序，通常來說需要按照有低到高的原則，但是同一層面上的不同模塊，也需要遵循由中心向兩側的順序進行組裝。完成多有獨立模塊組裝后，將與該建筑所有相關的數據信息，例如材料信息、風荷載信息等，全部輸入到PKPM軟件的數據庫中。輸入完畢后進行建筑模型的運行分析，確定不存在問題后打印圖紙。

3.2人工干預

3.2.1各樓層詳細布置

在多層工業建筑設計中，后期業主可能會提出一些新的要求，設計人員需要在現行建筑模型的基礎上，進行人工修改和調整。首先在PKPM軟件中打開建筑模型，獲取建筑各樓層詳細信息，包括墻面、底板厚度，梁柱布置等。然后通過人及操作界面完成修改。修改后要重新進行一遍模擬運算，計算完成且沒有發現問題，計算機自動生成新的文件，并進行備份、保存。

3.2.2檢驗計算結果

設計人員要對已經完成的建筑設計模型，進行參數檢驗。PKPM系列軟件提供了記憶功能，可以將以往建筑設計的實例作為檢驗的參照對象，為模型參數檢驗提供了方向。檢驗時需要重點關注的對象有：首先，建筑設計模型雖然保證了設計參數的精確性，但是與實際情況還是存在差距，在檢驗是允許存在一定誤差，但是需要將誤差控制在必要的范圍之內；其次，既要關注建筑設計圖紙的整體協調性，又要確保設計圖紙的各方面細節不違背現行的行業標準。這樣才能保證最終檢驗結果的參照價值。

3.2.3驗證設計的合理性與標準性

在完成上述一系列的建筑模型設計與結果檢驗后，設計人員還要進行最后一項檢查。將工業建筑的相關標準及其參數輸入到PKPM系統的數據庫中，運行系統軟件自動完成參數對比。設計人員可以人工設置誤差范圍，如果設計值與標準值的誤差超過了最大誤差范圍，則需要對個別參數進行調整，直到最后建筑模型各項參數均符合標準，方可打印圖紙，為施工部門提供參考。

4、結語

多層工業建筑由于自身的結構特性，決定了必須要重視前期設計，通過體現設計方案的科學性與可行性，為后期建筑施工建設和使用提供必要的保障。在設計階段，使用PKPM系列軟件能夠大幅度的降低設計難度，并且能夠顯示建筑各個模塊的詳細參數。另外，基于PKPM軟件的建筑模型還支持在線修改、自動檢驗等功能，這些都為提高多層工業建筑模型設計起到了幫助，也為下一步建筑施工質量的提升奠定了基礎。

作者:劉喆 單位:中影影院投資有限公司