PKPM砌体计算实例

PKPM（2010版）学习交流（砌体结构部分）砌体结构(masonry structure) 是由块材和砂浆砌筑而成的墙，柱作为建筑物主要受力构件的结构。

包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。

分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。

砌体结构在我国应用很广泛，砌体结构的有点是取材方便，有较好的稳定性及保温隔热性能，节约水泥和钢材。

缺点是自重大、体积大，砌筑工作繁重，原材料占用良田。

由于砖、石、砌块和砂浆间粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。

由于其组成的基本材料和连接方式，决定了它的脆性性质，从而使其遭受地震时破坏较重，抗震性能很差。

因此对多层砌体结构抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施以提高其延性和抗倒塌能力。

对于我们检测单位，常见的砌体结构分为两种，纯砌体结构、底框形式砌体结构。

计算砌体结构的承载力验算，我们一般采用PKPM来进行计算。

第1步：“轴线输入”利用作图工具绘制建筑物整体的平面定位轴线。

这些轴线可以是与墙、梁等长的线段也可以是一整条建筑轴线。

可为各标准层定义不同的轴线，即各层可有不同的轴线网格，拷贝某一标准层后，其轴线和构件布置同时被拷贝，用户可对某层轴线单独修改。

第2步：“网点生成”是程序自动将绘制的定位轴线分割为网格和节点。

凡是轴线相交处都会产生一个节点，轴线线段的起止点也做为节点。

这里用户可对程序自动分割所产生的网格和节点进行进一步的修改、审核和测试。

网格确定后即可以给轴线命名。

删除不无用的节点。

第3步：“构件定义”是用于定义全楼所用到的全部柱、梁、墙、墙上洞口及斜杆支撑的截面尺寸，以备下一步骤使用。

第4步：“楼层定义”是依照从下至上的次序进行各个结构标准层平面布置。

凡是结构布置相同的相邻楼层都应视为同一标准层，只需输入一次。

由于定位轴线和网点业已形成，布置构件时只需简单地指出哪些节点放置哪些柱；哪条网格上放置哪个墙、梁或洞口。

第5步：“荷载定义”是依照从下至上的次序定义荷载标准层。

PKPM砌体计算实例为了更好的说明PKPM砌体计算实例，我们将选取一个具体的案例进行分析。

假设我们要计算一个砌体墙的承载能力和变形情况。

1.基本信息我们假设要计算的是一面无加强的砌体墙，墙长为10米，墙高为3米，墙厚为0.4米。

砌体的强度等级为MU10。

2.材料属性根据砌体材料的具体参数，我们可以得到如下结果：-砌体单位体积重量：18kN/m³；-砌体抗压强度：5MPa；-砌体抗折强度：0.4MPa；-砌体与刚性材料的摩擦系数：0.63.荷载条件假设在砌体墙上施加的荷载包括自重、活载和风载。

具体的荷载参数如下：-砌体墙的自重：γG=18×0.4=7.2kN/m²；-活载荷载：q=2.5kN/m²；-风荷载：P=1.0kN/m²，计算地区的风荷载系数K2=1.24.承载能力计算根据PKPM砌体计算规范，我们可以按照以下步骤来计算砌体墙的承载能力：a.计算砌体的标准状态下的抗压强度：fstd = 0.6 × 5 = 3MPa；b.计算砌体的标准状态下的抗折强度：fbstd = 0.7 × 0.4 = 0.28MPa；c.计算砌体墙的承载力：承载力= (1 / γG + 1 / q + 1 / P) / Astd，其中Astd为砌体的面积；承载力=(1/7.2+1/2.5+1/1)/(10×3)=0.046kPa。

5.变形计算根据PKPM砌体计算规范，我们可以按照以下步骤来计算砌体墙的变形情况：a.计算刚度系数：刚度系数=Σ(β×Eh×A×ΔP)/Δh，其中β为比例系数；假设β=1/3，A为砌体的面积，ΔP为施加的单位荷载，Δh为砌体的高度；刚度系数=(1/3×0.5×5×(10×3))/(3)=8.333kN/m；b.计算砌体墙的最大变形：最大变形=(承载力×L^4)/(384×E×I)，其中L为砌体的长度，E为弹性模量，I为矩形截面的惯性矩；弹性模量E=0.4×MU10=4MPa，矩形截面的惯性矩I=(0.4×(10×3)^3)/12=6m^4；最大变形= (0.046 × 10^4) / (384 × 4 × 6) = 0.04mm。

砌体地下室外墙（挡土墙）验算：
已知地下室370mm厚挡土墙，高2.5m墙背直立、光滑、填土面水平。

填土的物理力学指标如下：r=18kN/m³. 计算过程：
土压力为：q=Ko r H
Ko=0.5，r=18kN/m³,现在标高-1.090处加圈梁，所以H取两圈梁之间的高度1.5m，故q=0.5x18x1.5=13.5（kN/m）
上下有圈梁约束，墙体按固端考虑，则在三角形侧向土压力作用下：弯矩 Ma=rG1/20L²=1.2x1/20x13.5x1.5²=1.82（kN/m）剪力 Va= rG7/20L=1.2x7/20x13.5x1.5=8.5（kN）受弯、受剪承载力计算：墙体MU10烧结页岩实心砖，M10水泥砂浆，370mm墙厚 M≤ftmW， V≤fvbz
砌体沿齿缝弯曲抗拉强度设计值 ftm=0.8x0.33=0.264（Mpa）
抗剪强度设计值 fv=0.8x0.17=0.136（Mpa）
取1m宽墙体计算单元且按矩形截面计算：
截面抵抗距 W=bh²/6=1000x370²/6=22.82x1000000 （mm³）截面内力臂 z=2h/3=2x370/3=246（mm）
砌体受弯承载力 ftmW=0.264x22.82x1000000=6.0（kN/m）> Ma=1.82（kN/m）
砌体受剪承载力 fvbz=0.136x1000x246=33.45（kN）> Va=8.5（kN）综上所诉：370mm厚地下室外墙（挡土墙）受弯、受剪承载力均满足要求。

用pkpm对面层或板墙加固后砌体结构的抗震计算震动对建筑结构的破坏是地震的主要损害原因。

随着社会经济的发展，人们越来越重视建筑结构耐震性能的提高。

而墙体是建筑结构的重要部分，其耐震性能直接影响到建筑结构的抗震能力。

为了提高砌体结构抗震性能，我们可以采用外加固措施，可以是面层加固或板墙加固。

在建筑砌体结构中，只有一定程度的面层加固后，才能满足抗震设计要求。

面层加固是指在砌块结构的外部应用一定厚度的水泥石英砂浆，使其表面的砌体结构能够得到均匀的加固，具有一定的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度，从而提高砌体结构的耐震性能。

板墙加固是指将墙体的外表面安装有一定厚度的钢筋砼，使其具有较高的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度，从而提高砌体结构的抗震能力。

PKPM（Performance Based Design）是一种基于性能的设计技术，是由于它能够更好地模拟及优化建筑结构抗震性能并反映出结构性能及其破坏方式，而被实际应用于建筑抗震设计中。

PKPM可以用来预测建筑结构对地震应力的反应，从而得出表面层加固或板墙加固结构的抗震计算结果。

使用PKPM进行面层加固或板墙加固后砌体结构的抗震计算，可以利用面层加固或板墙加固形式，计算出砌体结构在发生地震时的受力状况，从而得出砌体结构的抗震能力。

例如，在PKPM计算中，可以计算出砌体结构在发生地震时的抗剪性能、抗压性能，以及结构的受力状态等。

另外，PKPM还可以考虑到地震波的传播路径，以及地面涡度的影响，使砌体结构抗震能力得到更好的模拟。

使用PKPM预测面层加固或板墙加固后砌体结构的抗震能力时，需要结合实测地震动信息进行计算，以考虑地震波在发生时各地区呈现的不同特性。

同时，需要准确输入建筑物结构的几何参数，以及材料力学性能参数，以反映不同结构类型及材料性能的影响。

本文从建筑砌体结构的耐震性能的角度出发，针对面层加固或板墙加固后砌体结构的抗震性能，对使用PKPM计算抗震能力进行了简要介绍。

程序适用于12层以下任意平面布置的砌体结构及底框-抗震墙砌体结构的计算。

底框-抗震墙砌体结构层数为1或2。

一、砌体结构抗震验算（1）砌体结构抗震验算的计算过程用底部剪力法计算各层地震力——按楼面刚度和墙体侧向刚度分配地震剪力到每个墙段——导算楼面荷载和墙体自重计算墙体压应力——按墙体截面的抗震受剪承载力计算公式验算个墙段的受剪承载力。

（2）砌体结构抗震验算的计算内容验算每一大片墙体的抗震受剪承载力，计算对象包括门窗洞口在内的大片墙体，求出每一片墙体在抗震受剪时考虑压力影响的沿阶梯形截面坡坏的抗震抗剪强度。

计算结果是抗力与效应的比值。

验算各门窗间墙段的抗震受剪承载力，当墙段的抗震受剪承载力不满足时，将计算出墙段所需水平配筋的总截面面积。

（3）参数输入地下室结构嵌固高度（mm）<3层：当有地下室或者有半地下室时，输入地下室或半地下室至计算水平地震力的地平面的高度，该高度值小于房屋3层高度。

（当输入的嵌固高度大于0时，在计算基底总地震力时不计算地平面以下结构部分的重力荷载代表值，在计算各层的地震力和地震剪力时，结构总高度将减去高高度值）。

施工质量控制等级：1，2，3级对砌体的强度作相应的调整系数为1.05，1.00，0.89。

砂浆类型：选择水泥砂浆对砌体的抗压强度（*0.9）、抗剪强度（*0.8）。

（4）计算结果黄色数据：是个大片墙包括门窗洞口的抗震验算结果，数值结果是抗力与荷载效应的比值，标注方向与该片墙的轴线垂直。

计算结果小于一，不满足抗震强度要求，用红色显示。

兰色数据：是个门窗间墙段的验算结果。

标注方向与该墙段平行。

不满足用红色显示，旁边括号给出层间竖向截面中所需水平钢筋的总截面面积（mm*mm）。

白色数据：为混凝土剪力墙的剪力设计值（kn），可以根据次值对墙体进行配筋。

（5）墙体剪力设计值计算结果各大片墙剪力设计值垂直于该墙比标注，各墙段平行标注，都为白色。

二、底框-抗震墙结构的计算（1）底框-抗震墙结构的计算过程和内容1.计算底框-抗震墙的填充墙和其他各层砖墙的抗震承载力，以及底框结构中的混凝土剪力墙的剪力设计值。

砖混结构设计实例某三层砖混结构，标准层平面布置如下图所示：楼面荷载分别是：一层，恒活载是5kN/m2，３kN/m2；二层，恒活载是３kN/m2，2.5 kN/m2；屋面，恒活载是３kN/m2，2.5 kN/m2。

抗震设防烈度（0.10g），设计地震分组为第一组，场地类别Ⅱ类，风荷载标准值0.4 kN/m2，地面粗糙类别为B类，梁柱墙洞口的定义如上图所示。

楼板为130厚预制板，梁柱的混凝土强度为C25，其余值从略。

现要求对其进行结构设计，并进行抗震验算。

操作步骤如下：依次执行PMCAD主菜单1完成建筑模型与荷载输入。

（1）进入如下界面：（2）首先进行轴线的输入，对于规则的轴线网一般利用正交轴网来完成（3）在菜单“楼层的定义”中完成墙，梁，柱，洞口的布置，其中“本层信息”时必须设定的参数。

柱的截面类型如上图所示，选定截面后进行具体尺寸的定义，材料类别默认为混凝土当柱的截面为L型或T型时，除了进行沿轴偏心，偏轴偏心外，一般尚应需要进行轴转角的设置，可在相应的文本框内输入相应数值进行定义在进行洞口的布置是应注意底部标高的定义，只有门洞时0.00mm,窗洞口的底部标高应根据建筑设计进行定义。

万一疏忽错误时还可以对其进行重新修改，界面如下所示：点击“本层信息”定义层高，混凝土强度，钢筋的类别，保护层厚度等参数，在“荷载定义”中进行柱间荷载，梁间荷载，等等定义，其中楼面恒载和活载的定义，主要是定义标准层的荷载，对于个别房间的荷载还可以在后面菜单中进行修改，对于楼梯间的荷载可以先定义为楼面荷载，然后通过将楼板的厚度改为0，同时通过指定屈服方式，把荷载的传导至梯梁。

（4）在“设计参数”中定义：结构体系，结构主要材料，地震信息，风荷载信息，和绘图参数。

（5）对于含有多个标准层的结构模型，可以在参数设置前或后，进行多个标准层的定义，定义界面如下所示：（6）完成上面步骤后，可完成如此模型的定义（7）对上面各标准层定义无误后进行楼层的组装，如下所示：（8）最终模型如下所示（9）退出“主菜单一”（10）进入“主菜单二”结构楼面布置信息，利用“预制板”进行预制板的布置，在没有进行该菜单时，结构的楼面是现浇板，当执行此命令时，预制板自动完成替换；利用“修改板厚”来完成楼梯间，楼面板的修改，将板厚改成0；利用“砖混圈梁”完成圈梁的布置，（11）利用“悬挑楼板”进行，雨篷板的定义，根据提示依次完成各步骤：（12）对于楼梯荷载向梯梁，的传力方式采用，将板厚改为0，在后续菜单中进行“导荷方式”命令的修改：（13）利用菜单“砖混圈梁”完成圈梁的布置，在此定义圈梁的主筋，箍筋，箍筋间距，圈梁位置等等，同时也定义构造柱的配筋参数，砖混结构构造柱在建立模型时按普通框架柱输入，在完成“画结构平面图”后，通过主菜单“画砖混节点大样”中重新生成选项来完成普通框架柱向砖混构造柱的转化。

pkpm砌体计算及结果PKPM砌体计算及结果砌体工程是建筑工程的重要组成部分，而PKPM砌体计算是砌体工程设计中的一项关键任务。

PKPM是指由中国建筑科学研究院开发的一套砌体结构计算软件，具有强大的计算功能和高效的处理速度。

本文将介绍PKPM砌体计算的基本原理和计算结果。

一、PKPM砌体计算的基本原理PKPM砌体计算是基于砌体结构力学理论进行的，通过对砌体结构的力学性能进行分析和计算，确定其受力状况和承载能力。

具体而言，PKPM砌体计算主要包括以下几个方面的内容：1. 砌体材料特性的输入：PKPM砌体计算需要输入砌体的材料参数，如砌块的弹性模量、泊松比、抗压强度等。

这些参数是砌体计算的基础，直接影响到计算结果的准确性。

2. 砌体结构的建模与分析：根据实际工程需要，将砌体结构进行建模，并对其进行分析。

通过输入墙体的几何尺寸、砌体的类型和厚度等参数，可以对砌体结构进行静力学分析，确定其受力状况。

3. 砌体结构的受力计算：基于建模和分析的结果，进行砌体结构的受力计算。

这包括对砌体结构的荷载计算、应力分析和变形计算等。

通过计算，可以得到砌体结构在不同荷载条件下的应力和变形情况。

4. 砌体结构的承载能力评估：根据受力计算的结果，对砌体结构的承载能力进行评估。

这包括对砌体结构的抗震性能、承载力和刚度等指标的评估。

通过评估，可以确定砌体结构是否满足设计要求。

二、PKPM砌体计算的结果通过PKPM砌体计算，可以得到砌体结构在不同荷载条件下的受力情况和承载能力。

根据计算结果，可以对砌体结构进行优化设计和合理布置，以确保其安全可靠。

1. 砌体结构的应力分布：PKPM砌体计算可以确定砌体结构在不同荷载条件下的应力分布情况。

这包括砌体结构的轴力、剪力和弯矩等应力参数。

通过分析应力分布，可以判断砌体结构的受力状况和承载能力。

2. 砌体结构的变形情况：PKPM砌体计算可以计算砌体结构在荷载作用下的变形情况。

这包括砌体结构的沉降、位移和变形等参数。

砌体地下室外墙（挡土墙）验算：
已知地下室370mm厚挡土墙，高2.5m墙背直立、光滑、填土面水平。

填土的物理力学指标如下：r=18kN/m³. 计算过程：
土压力为：q=Ko r H
Ko=0.5，r=18kN/m³,现在标高-1.090处加圈梁，所以H取两圈梁之间的高度1.5m，故q=0.5x18x1.5=13.5（kN/m）
上下有圈梁约束，墙体按固端考虑，则在三角形侧向土压力作用下：弯矩 Ma=rG1/20L²=1.2x1/20x13.5x1.5²=1.82（kN/m）剪力 Va= rG7/20L=1.2x7/20x13.5x1.5=8.5（kN）受弯、受剪承载力计算：墙体MU10烧结页岩实心砖，M10水泥砂浆，370mm墙厚 M≤ftmW， V≤fvbz
砌体沿齿缝弯曲抗拉强度设计值 ftm=0.8x0.33=0.264（Mpa）
抗剪强度设计值 fv=0.8x0.17=0.136（Mpa）
取1m宽墙体计算单元且按矩形截面计算：
截面抵抗距 W=bh²/6=1000x370²/6=22.82x1000000 （mm³）截面内力臂 z=2h/3=2x370/3=246（mm）
砌体受弯承载力 ftmW=0.264x22.82x1000000=6.0（kN/m）> Ma=1.82（kN/m）
砌体受剪承载力 fvbz=0.136x1000x246=33.45（kN）> Va=8.5（kN）综上所诉：370mm厚地下室外墙（挡土墙）受弯、受剪承载力均满足要求。

结构专业设计计算书项目名称：单位工程：1#单身宿舍设计阶段：施工图工程号：S1078-752.2-结第1本，共1本（由页至页）2011年12月28日本工程电算选用软件（√）一、荷载计算：1、楼面荷载：1.1 恒载：二至六层：卫生间、盥洗室、阳台，地面砖防水楼面，L06J002页45—楼17：100厚楼板恒载＝25×0.1+25×0.01+25×0.03+20×0.03＝4.1 kN/m2，取4.5 kN/m2。

二至六层：走廊、宿舍、楼梯间，地面砖楼面，L06J002页45—楼15：100厚楼板恒载＝25×0.1+25×0.01+20×0.03＝3.35 kN/m2，取4.0 kN/m2。

22、屋面荷载：水泥砂浆平屋面，L06J002—屋15，（保温层为80厚泡沫玻璃板，防水层为2道3厚高聚物改性沥青防水卷材）120厚砼楼板：25×0.12=3.0 kN/m21:8水泥珍珠岩找坡层：10×（0.04+20.39/2×2%+0.04）/2=1.5kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层：20×0.20=0.4 kN/m23厚高聚物改性沥青防水卷材：0.1 kN/m280厚泡沫玻璃板保温层：0.4 kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层20×0.20=0.4 kN/m23厚高聚物改性沥青防水卷材：0.1 kN/m220厚1：2.5水泥砂浆：20×0.025=0.5 kN/m2总计 6.4kN/m2----------------------------------------------------------------------------------------------------- 恒载7.0kN/m2活载0.5kN/m23、风压：W0=0.40 kN/m2（50年一遇）。