中轻长沙利用门式刚架带夹层整体设计功能的项目实践

按照《建筑与市政工程抗震通用规范》4.1.2-2条规定：水平地震应计入扭转效应。《抗规》5.1.1-3要求质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。“门刚+夹层”类厂房项目应按照整体空间刚架模型计算分析，单纯依靠二维门刚模式计算分析提交图审设计成果，会面临违反强制性条文（即《抗通规》4.1.2-2条规定）的风险。利用PKPM最新的门刚刚架带夹层整体设计模块可解决上述问题。

建筑类型： 厂房

结构体系： 下部钢框架上部门刚厂房

项目名称： 某洗衣机厂房

软件版本： 2025版R2.2

本项目由于一层存在大面积的夹层，所以需要进行三维整体计算复核。

二维门刚建模----模型导入拼装----夹层建模----支撑系杆布置----真三维计算

1）二维门刚建模

和传统的门刚计算方法一致，先完成单榀的模型，荷载信息也可以在二维模型中输入。

已完成设计的二维门刚模型

2）模型导入拼装

输入轴网开间，并把已完成的二维门刚模型导入到对应轴网上。完全一致的二维门刚模型的轴网处，可设为标准榀。

3）夹层建模

选择夹层建模对应标高处的基面，按PMCAD的建模方式完成梁、柱、楼板等构件的建模和夹层荷载输入。

4）支撑系杆布置

生成墙面屋面后，可分别在【立面编辑】中完成墙面支撑系杆布置，在【屋面支撑系杆布置】中完成屋面的支撑系杆布置。当然，新版本也支持任意位置的系杆布置，可实现复杂屋面支撑系统的建模。

5）真三维计算

模型建立完成后，自动计算纵向导荷，完成纵向风、纵向刹车力和纵向地震力的计算。

纵向荷载导荷

生成数据，检查计算长度系数，门刚梁、柱的平面内计算长度和梁面外计算长度会自动读取二维模型的数据。

进行真三维整体计算分析。同时，也可以进行二维计算与三维计算的结果对比，不需要额外建立模型。

三维整体计算结果

对接基础设计

原钢框架模型

三维门刚模型

(1) 恒活作用下弯矩基本一致

恒活荷载作用下，夹层的弯矩差异在3%左右，在误差可接受的范围内。

钢框架夹层恒载弯矩

三维门刚夹层恒载弯矩（差异3%）

钢框架夹层活载弯矩

三维门刚夹层恒载弯矩（差异2%）

(2) 夹层配筋结果对比

钢框架建模与三维门刚建模的夹层配筋结果基本一致，其中柱和主梁的结果在钢框架中还会偏大一些，主要原因是钢框架中风荷载是按荷载规范计算，并且风荷载是作用在标准层的楼面处，风荷载偏大考虑了。也更加建议按门刚模块的生成方式添加风荷载。

钢框架夹层配筋简图

三维门刚夹层配筋简图

门刚的对比主要是对比门刚梁、门刚柱在二维门刚和三维门刚两个模块的结果差异。

(1) 门刚弯矩对比

二维门刚轴力包络

三维门刚轴力包络

二维门刚弯矩包络

三维门刚弯矩包络

(2) 门刚配筋对比

通过对比，门刚梁、柱在三维门刚和二维门刚的结果基本接近。目前使用的2025R2.3版本的三维门刚暂未计算门刚梁的平面内稳定，近期版本更新后加上门刚梁的平面内稳定验算。

二维门刚配筋结果