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技术周刊 | BIM楼板施工图常见问题(二)

结构先声  · 公众号  · 科技自媒体  · 2024-12-25 17:00

主要观点总结

本文总结了关于BIM楼板施工图常见问题的六个疑问,包括简支边支座负筋、楼板长向底筋与短向底筋的问题、小三角板挠度、相同跨度矩形楼板挠度差异、住宅结构中有限元计算楼板及无法修改计算方式的情况,以及是否可以强制指定单向板及其受力方向的问题。文章提供了对这些问题的详细解答,并附带了相关图示。

关键观点总结

关键观点1: Q1: 简支边支座负筋不满足最小配筋率要求

简支边支座负筋属于非受力钢筋,无需执行受力筋最小配筋率的要求。规范仅进行“构造要求”控制,通过设置最小钢筋要求来设置。

关键观点2: Q2: 楼板长向底筋与短向底筋的问题

BIM板图默认计算“双向挠度”取最不利值,且用户勾选了“根据挠度选筋”,导致长向的选筋大于短向底筋。从PKPM2025 R2.0版本开始,程序对此问题进行了改进。

关键观点3: Q3: 小三角板挠度大于周围矩形楼板

对于按有限元计算的异形板,程序会通过“外接矩形”方式等效为“矩形板”计算挠度,导致挠度结果变大。

关键观点4: Q4: 相同跨度、形状矩形楼板挠度差异大

如果楼板上存在板上线荷载,程序会强制按“有限元”进行计算,导致挠度计算中的Qk变大,挠度结果变大。

关键观点5: Q5: 住宅结构中大量有限元计算楼板且无法修改计算方式

程序会根据楼板的形状和边界条件判断是否强制进行有限元计算。一旦超出《静力手册》所设的范围,只能按有限元方式计算。

关键观点6: Q6: 是否可以强制指定单向板及其受力方向

从PKPM2025 R2.0版本开始,可以在PM建模阶段通过“对边导荷”进行单向板设置,并指定单向板的受力方向。


正文


技术周刊


BIM楼板施工图常见问题(二)

PKPM结构系列软件常见问题解析

二零二四年第四十一期


问题汇总:

Q1 简支边支座负筋,程序绘图为何不满足最小配筋率0.2%要求?

Q2 为何会出现楼板长向底筋>短向底筋的情况?单向板的长向底筋>短向底筋的情况?如图所示;

Q3 这种小三角板,为何比周围矩形楼板的挠度结果都大?

Q4: 为何相同跨度、相同形状的矩形楼板,挠度结果相差很大?

Q5 为什么在住宅结构中,出现大量的有限元计算楼板,且无法手工修改其计算方式?

Q6 BIM板图中,是否可以强制指定单向板?以及单向板受力方向?




从PKPM2023V2.1.1版本(2023年9月发布)开始,原楼板施工图模块正式替换使用“BIM楼板施工图”;经过一年的用户使用反馈、以及迭代更新,这里总结了一些常见问题:

点击查看第一期: BIM楼板施工图常见问题(一)


Q1 简支边支座负筋,程序绘图为何不满足最小配筋率0.2%要求?


A:

简支边支座负筋(计算值=0),属于非受力钢筋,无需执行《混通规》4.4.6受力筋最小配筋率的要求;

简支边支座负筋,规范仅进行“构造要求”控制,通过“直径/间距/顶底比例”来设置最小钢筋要求,详见《混标》9.1.6-1;

图Q7-1 《混标》9.1.6-1


但是考虑如160mm~250mm楼板较厚的情况(如地下室顶板),部分用户需加强简支边配筋构造要求;

所以从PKPM2025 R2.0版本(2024年9月发布)开始,BIM板图新增参数:,如图所示:

图Q7-2 新增参数:简支边按受力筋最小配筋率选筋







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Q2: 为何会出现楼板长向底筋>短向底筋的情况?单向板的长向底筋>短向底筋的情况?如图所示;

图Q8-1 楼板长向底筋>短向底筋


A:

BIM板图默认计算“双向挠度”取最不利值,且用户勾选了“根据挠度选筋”,在这种状态下一般长向的挠度会大于短向,所以导致一定几率长向的选筋大于短向底筋;

另外,第二个单向板情况,经查看是有限元计算方式,而有限元计算不区分单双向板,所以长向挠度大,按长向挠度选筋更大;

图Q8-2根据挠度限值选筋


注意!从PKPM2025 R2.0版本(2024年9月发布)开始,BIM板图对此问题进行了改进;

因为挠度计算结果主要由刚度控制,而《混标》7.2.3的刚度Bs计算主要受(1)实配底筋As、(2)有效截面高度ho,这两个参数控制;

由于楼板长向的底筋As小、ho小,所以一般计算出的长向板带刚度小,挠度必然更小;

鉴于双向板短向板带对长向板带有支撑作用理论,且《静力手册》计算弹性板挠度的公式也并未区分方向;

图Q8-3 短向板带对长向板带有支撑作用


故,从PKPM2025 R2.0版本(2024年9月发布)开始,程序在“挠度平面简图”中仅输出“刚度较大方向”的挠度结果,用户可在“单板计算书”中自行查看“长向挠度结果”;

这样即便选择了“按挠度选筋”参数,也不会再出现“长向底筋>短向底筋”的情况了;

图Q8-4 挠度简图仅输出刚度较大方向的挠度结果







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Q3: 这种小三角板,为何比周围矩形楼板的挠度结果都大?

图Q9-1 小三角板挠度大于周围矩形板


A:

挠度简图中带“参考”标识的楼板,即为按有限元计算的楼板;

程序会根据一定比例判断该楼板是否为“异形板”,当判断为“异形板”后,程序会强制其按照有限元计算;

对于这类按有限元计算的异形板,没有公式计算挠度,所以程序将这类“异形板”通过“外接矩形”方式等效为“矩形板”,然后再按《静力手册》中的弹性矩形板计算挠度;

而这类“等效”后的楼板,等效的新增边界默认为“简支”,所以造成了挠度计算系数取值变大,挠度结果变大的现象,如图所示;

图Q9-2 挠度计算过程取值不同







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Q4: 为何相同跨度、相同形状的矩形楼板,挠度结果相差很大?

图Q10-1 局部楼板挠度偏大


A:

挠度简图中带“参考”标识的楼板,即为按有限元计算的楼板;

首先,经查发现是因为楼板上布置了“板上线荷载”,导致该块楼板程序强制按“有限元”进行计算,如图所示;

图Q10-2 板上线荷载


程序计算挠度时,按照弯矩等值法,将“板上线荷载”转化为“均布荷载”;

这样导致计算挠度中的Qk变大,所以挠度结果变大;

弯矩等值法:按照Qk均布布置得到的弯矩,与按有限元计算的楼板弯矩相等,即:M’=M;

图Q10-2 计算挠度所用的均布荷载大小不一样







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Q5: 为什么在住宅结构中,出现大量的有限元计算楼板,且无法手工修改其计算方式?

图Q11-1 默认的住宅结构楼板计算方法简图


A:

虽然均为矩形板,但是矩形板某一侧的边界条件不一致,导致该板被强制设为“有限元”计算;(如图所示)

弹性/塑性计算方法,其实就是《静力手册》计算方法,而《静力手册》给出的计算楼板情况比较简单,所以一旦超出其所设的范围后,便只能按照“有限元”方式进行计算;

通过Q9、Q10、Q11这三个问题可以发现,程序判断是否“强制有限元”计算的楼板情况:

(1)是否为异形板;

(2)是否板上存在:线荷载、局部荷载;

(3)楼板某一侧上的楼板边界条件是否相同;

图Q11-2 楼板一侧的边界条件不相同情况







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Q6:BIM板图中,是否可以强制指定单向板?以及单向板受力方向?


A:

从PKPM2025 R2.0版本(2024年9月发布)开始,可以在PM建模阶段,通过“对边导荷”进行单向板设置;

目前BIM板图,对于单向板判断方式有两种

(1)楼板长宽比例是否≥3或2;

(2)PM建模中是否设置了“对边导荷”

如图所示,当PM建模中设置了“对边导荷”,则该楼板在“BIM图”中强制设为“单向板”,且单向板计算方向为“对边导荷”方向;

图Q12-1 PM对边导荷对应BIM板图单向板

及计算方向;


供稿丨 刘骁健 审稿丨 刘孝国

编辑丨 王蕊 责编丨 张跃飞


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