技术支持资料
钻头图片-介质损耗
2023年3月16日发(作者：卖猪肉)与设计共进与规范同行
——前行中的PKPM只为更好的品质
一、紧跟新规范
1.针对《地震动区划图》新增检索和参数计算工具
《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）已实施，但新方法手算较为繁琐，工程师
要根据所查得的二类场地峰值加速度和特征周期，采用区划图规定的动力放大系数等参数及
相应方法计算当前场地类别下的Tg和αmax，填入程序。
为了减少设计人员查表和计算的工作量，程序增加了根据新的区划图进行检索和地震参
数计算的工具，可将所需的Tg和αmax等参数自动计算并回填。
2.针对新《高钢规》增加若干实用功能
钢号的扩展
根据《高钢规》扩展了钢号，增加了“钢材设计指标取值参考规范”的选项，方便用户
进行新旧规范的设计对比。
钢材、焊缝、螺栓强度调整
新《高钢规》对钢材、焊缝以及螺栓的强度均有所调整，比如Q235钢材调整如下：
旧规范新规范
增加基于平面回转半径的偶然偏心考虑方式
针对新《高钢规》增加相对于平面回转半径的偶然偏心考虑方式。
消能梁段的受弯承载力验算改进
程序严格按照新版《高钢规》执行了相应的更改。
改进结构整体稳定性验算方法
验算整体稳定性时，宜考虑重力荷载沿立面的不均匀分布。规范做了相应改进，下图所
示超高层钢结构为例，采用优化后的整体稳定计算方法与现有方法分别进行整体稳定性
验算，结果如下表：
新增二阶效应计算的内力放大系数法
对于高层钢结构，程序按照新《高钢规》（JGJ99-2015）7.3.2条1款的要求输出二阶效应系
数。
当结构需要进行二阶弹性分析时，PKPMV3.1程序根据《高钢规》7.3.2条2款的规定，提
供了内力放大系数法近似考虑结构的二阶效应，此时构件计算长度系数可指定为1.0。
二、提升设计效率---打造集成化界面、搭建友好平台
PKPMV3.1做了全新的改版，重新梳理了界面和菜单，旨在提供更友好的操作环境，适
应工程师的设计习惯，以提升建模和计算的效率，降低设计成本。
1.全新的界面、全“心”的设计流程
PKPM各模块，均采用更优势的Ribbon界面，按设计流程对菜单进行重新排布，方便工
程师查找各级菜单，易用性更强。如进行基础设计时，可在同一界面下完成地质模型、
刚重比（基于风荷载）
SATWE
改进前改进后
X向
1.221.46
Y向
1.061.27
基础模型的建立，基础的计算、结果查看及施工图绘制。
2.空间结构建模更简单
对于空间结构的建模，PKPM提供了两种解决方案，一种是没有层概念、完全空间的建
模；另一种是“平面层”加“空间层”的混搭建模，新版本引入“空间标准层”概念，
可以方便的建立空间桁架、网架、网壳等复杂结构，程序还提供了“围区网架”的功
能，可快速形成指定形状的平板网架。
基
础
模
型
地
质
模
型
计
算
结
果
和
施
工
图
3.摆脱斜杆建模的困扰
工程中，斜杆应用广泛，如斜柱、柱间支撑、加强层、转换层、桁架、复杂空间结构等
均用到斜杆，由此可见斜杆的便捷处理尤为重要，但以往建模多有不便之处，V3.1斜
杆建模做了很大创新，除了更新传统方式，还加入创新的“一点斜杆”，此方式可以不用
手动输入偏移值，直接通过交互捕捉确定斜杆的位置，且解决了传统建模中会出现的问
题，如斜杆自动打断、跃层斜杆导致标准层混乱的问题。
4.夹层问题的处理
增加“层间楼板”的功能，解决层间无法建立楼板的问题，同一层内可建多块层间板，
且层间板上可施加局部荷载，同时程序可以自动处理荷载倒算、指标统计等。
5.贴心小功能--自定义快捷菜单
模型窗口右侧悬挂快捷命令窗，可自己定制快捷命令，以便常用命令的随时调用。
6.模型建立提供DWG图纸参考功能--列表衬图
把DWG图纸作为模型建立的底图，放在模型窗口的指定位置，可以进行捕捉和定位，
方便建模时参考；对于需要多张衬图的工程，程序设立了列表衬图，只要图纸路径、名
称不改，可以随时调用更新后的DWG图。
旧版本处理方式
V3.1处理方式
7.对称结构处理更方便—优化后的镜像
V3.1对镜像功能做了全面的改进，对于异型柱、不对称荷载均能轻松实现镜像。
旧版本
V3.1版
可调整衬图位置
8.截面、荷载编辑的新方式---截面替换、荷载替换
工程中对截面调整时，可能需要对某一规格截面，整层或统一调整，“截面替换功能”
完美处理此需求，能分标准层进行替换，也可以在模型中直接拾取替换，对于本层已使
用的截面在列表中以不同颜色显示，当前选中的截面在模型中自动加亮显示。
（需要截图，在图中标明亮显，不同颜色显示，分标准层替换，拾取截面，替换日志）
9.显示功能的细节处理，增加友好度
不同厚度的楼板按不同的颜色显示
不同荷载在列表中不同颜色显示，在模型窗口中高亮显示
模型显示使用到的截
面标为不同颜色
亮显选中的截面
拾取截面
分标准层替换拾
10.计算书的大改动
可以随意选择输出的格式（WORD、PDF、TXT）及内容，对于图纸，提供“切图”及字
体大小、颜色等调整功能，同时可单独指定纸张大小，以确保计算书的实用性、美观性。
11.针对不同指标要求，无需重复计算
强刚和非强刚：工程中对于不同的要求，需要设定不同的楼板假定，程序可以自动处理，
只要一个选项，就可以针对两种情况输出不同的结果，解决了以往需要计算两次的问题。
楼梯模型：不用选择“LT”目录，只要一个选项，决定楼梯是否参与整体计算。
自动确定振型数：程序在以往输入振型数的基础上，新增了由“质量参与系数之和”来
控制，从而由程序自动计算出合适的振型数。
刚重比掐头去尾模型：程序自动选择符合规范条件的计算模型，输出刚重比结果。
12.数据开放性
时程分析可导出地震波，供其他计算使用
实际模型
计算刚重比
模型
接口模块
目前双向接口有PKPM《=》MIDAS、PKPM《=》ETABS、PKPM《=》PDMS、PKPM
《=》PDS，单向接口有PKPM=》REVIT。
三、工程设计中的创新与优化
在设计中，我们常常会遇到各种问题，比如梁的剪压比超限，梁柱偏心过大，有效质量
系数不满足要求以及混合结构的阻尼比确定等等，现在PKPMV31可以为大家提供一些快捷
的处理方法。
1.结构方案的优化工具
面对新的工程，您是如何进行初步方案优化的呢？PKPMV3.1为您提供了一个方案优化
的辅助工具，采用了傅学怡大师提出的调平法，通过控制竖向构件的轴压比，对结构方案进
行合理的调整，选择更合适的截面，达到方案优化的目的。
2.引入梁加腋与板加腋
工程设计过程中经常会遇到梁柱偏心过大、梁端剪压比超限、剪扭验算超限、节点核心
区抗剪不足或配箍过大的问题，此时可以通过梁端加腋来改善。为了满足工程师的需求，程
序提供了竖向加腋和水平加腋的功能，并且在SATWE中给出整体计算结果及详细标注说明。
3.外包钢板墙
PKPM过去提供了内置钢板混凝土组合墙功能。本次新版本程序增加了另一种形式的钢
板组合剪力墙，即外包钢板，内填混凝土的外包钢板混凝土组合剪力墙，可在建模、分析和
配筋设计。
4.混合结构阻尼比的确定
工程设计中广泛存在由不同材料组成的“混合结构”，如上部钢结构、下部混凝土，钢
框架-核心筒结构等，而此类结构阻尼比的确定一直是个难题，V3.1依据《抗规》第10.2.8
条文说明提供的“振型阻尼比法”确定阻尼比；只需分别输入钢和混凝土两种材料的阻尼比，
程序便能够精确计算出每一振型下结构的阻尼比，更符合工程实际。
5.工程设计中移动荷载的实现
工业建筑中经常见到悬挂吊车、铲车等，这些荷载在工程设计中往往不能精细的模拟，
针对这些情况，PKPMV3.1新增移动荷载功能，方便工程师建模、计算。
6.有效解决质量参与系数不够的问题
在设计过程中，对于复杂的空间结构，经常出现质量参与系数和不满足90%的现象。为
了解决这一问题，新版程序增加了“多重里兹向量法”，该方法能够自动剔除无效振型，使
得在较少的振型下，就能满足规范要求。
7.调幅梁识别的新方法
实际工程中，刚度较大的梁有时也可作为刚度较小梁的支座，而旧版程序在调幅时仅以
竖向支座作为判断主梁跨度的标准。新版程序增加了“通过负弯矩判断调幅梁支座”的功能。
程序自动搜索恒载下主梁的负弯矩位置，也将其作为支座来进行分段调幅。
8.局部地下室回填土约束改进
PKPMV3.1改进了地下室回填土约束，一方面可以指定回填土的高度，不依赖于地下
室层数，实现局部地下室的回填土约束，另一方面可分方向指定回填土约束大小。
子空间迭代法多重里兹向量法
>1000阶仍不满足36阶满足
9.单向少墙结构体系的解决方案
对于近年来逐渐出现的单向少墙结构体系，程序提供此类结构体系的倾覆力矩计算方法：
墙倾覆力矩计算时可选择是否考虑面外贡献，针对墙的计算提供面外设计方法。
10.复杂结构的二道防线计算
《高规》8.1.4条文说明指出对框架柱数量沿竖向变化更复杂的情况，设计时应专门研
究框架柱剪力的调整方法。对于复杂结构，如立面开大洞结构、布置大量斜柱的外立面收进
结构、斜网筒结构、连体结构等，PKPMV3.1给出了一种基于弹塑性内力重分布的二道防
线调整系数计算方法。
11.墙面外设计
梁墙搭接局部设计：工程设计中，经常会出现楼面梁与墙面外搭接的情况，这些墙体面
外弯矩不容忽视，但是工程师往往忽略，针对这种情况，PKPMV3.1程序推出了梁墙搭接
局部设计功能。
墙面外承载力设计：作为补充验算功能，以各段剪力墙为设计对象，面外弯矩和轴力
为设计内力，计算偏心受压状态下的配筋结果。
四、贴近工程的减隔震设计
随着减隔震技术的广泛应用，为方便工程师完成相应工程的建模、分析和设计验
算，PKPM结合实际工程，推出了减隔震设计功能。
隔震设计功能适用于基底隔震、层间隔震、悬臂柱隔震、大底盘多塔隔震等隔震
形式，主要特点有：
程序自带“隔震支座产品库”：对于常见的普通垫橡胶支座和铅芯垫橡胶支座，可以直
接从产品库中选择。
多模型计算：程序可以自动生成隔震层上下部结构、隔震验算所需的模型，工程师可以
选择是否计算“中震非隔震模型”、“中震大震模型”、“大震隔震模型”。
隔震层与隔震支座验算：验算功能比较全面，除了能给出常规的内力、应力结果，还可
验算罕遇地震下支座位移、隔震层的屈重比等。
隔震结构的弹性时程分析：可以接力弹性时程分析计算，时程分析时可以考虑隔震支座
的附加阻尼。
五、融于设计流程中的包络设计
V3.1提供了全新的多模型包络设计功能，包含楼梯、多塔、性能设计和灵活的定制包
络。
1.楼梯包络设计
程序提供了对于楼梯的自动包络功能，当勾选同时计算两种模型，在后续计算中程序会
自动进行模型的拆分，生成两个模型：有楼梯和无楼梯模型，并给出结果的包络。
2.多塔包络设计
《高规》5.1.14规定：对多塔楼结构，宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算，并
采用较不利的结果进行结构设计；《广高规》11.6.3-4大底盘多塔结构，宜按整体模型和各
塔楼分开的模型分别计算。
为了给工程师带来便利，PKPM提供了多塔自动包络的功能。
3.性能包络
PKPMV3.1增加了按《高规》进行性能包络设计的功能，工程师可根据需要
选择多个性能设计子模型，并指定各子模型相关参数，然后在前处理菜单中指定
构件性能目标，即可实现针对性能设计的多模型包络。
4.灵活的定制包络
PKPMV3.1提供了添加自定义模型命令，可实现外部模型和当前模型的包络。
六、实现任意截面的设计
针对工程中的组合墙肢、异形柱、型钢混凝土构件、任意截面构件的设计，传统设计采
用的平截面假定，往往存在很大安全隐患，为此PKPMV3.1推出了任意截面分析与配筋的
功能。
该功能基于一种能够考虑截面翘曲影响的广义翘曲理论，具备复杂通用截面的建模、承
载力分析和配筋设计能力。
七、楼板设计
1.空心楼板设计
PKPMV3.1增加了空心楼板设计功能，目前可以支持的空心楼板类型包括：箱芯、筒芯、
T形；
2.楼板加腋
3.楼板局部荷载
PKPMV3.1增加了板上线荷载、局部面荷载和点荷载的功能，并能够参与后续的计算与
施工图的绘制。
八、高效便捷的钢结构
1.清新的列表出图，大量减少图纸张数
PKPMV31新增了标准表格列表出图的方式，与传统的节点图相比，可以大大减少图纸
量，同时为设计人员节省了改图的工作量。
下图为某高层钢结构项目，地下2层，地上39层，分别生成全套节点图和列表图，使
用传统节点出图需要：377张，使用列表方式出图仅需：54张。
2.集成的吊车系统带来更高效的厂房设计
吊车梁同步设计的实现：新的吊车系统，在进行吊车荷载布置的同时，可以交互
布置吊车梁以及制动结构，同时也可以进行吊车梁自身的设计。
全套图纸“一键生成”：厂房系统施工图主要由主刚架施工图、吊车系统施工图、围护系统
施工图组成，以前版本出图分散，PKPMV31对厂房系统施工图进行了集成，实现“一键绘
图”。
九、让网架设计触手可及
网架结构在设计中存在诸多问题，如难以快速、准确建模，无法整体分析，不易设计螺
栓球、焊接球节点，材料难于统计等等。针对以上问题，STWJ提供了一套完整的解决方案。
1.多样化建模----让复杂网架建模不再棘手
快速建模：STWJ可以快速建立3大类共24种网架，包括常见的13种双层平板网架、5中单
层柱面网壳、6种单层球面网壳。对平板网架，可自定义网格距离。
导入DXF：可以直接导入DXF格式的空间网格，若有其他软件建立的模型，可以通过此方法
导入。
生成角锥：STWJ有些特色命令，如“生成角锥”，可以在只有一个面的网格，通过输入网架
的高度，一次性生成带有角锥形式的网架结构。
2.实现杆件的截面优化
PKPM可以根据计算结果自动优选出较合适的截面。
3.网架与主体结构的整体分析
以往设计网架时，许多工程师会把网架单独取出来计算，这会人为改变网架的约束情况，
且无法考虑下部结构对网架的作用力，与实际情况不符，设计的网架存在一定的安全隐
患。为解决此问题，PKPM实现了网架与主体结构整体分析，尽可能真实的模拟了实际
工程。
4.节点的自动设计与交互修改
STWJ能自动设计焊接球、螺栓球节点和支座，并提供了节点修改功能，可以对自动生
成的节点进行各项参数修改，同时对新节点进行验算。
5.针对网架节点设计零件库不匹配的问题，提供了较为完整的解决方法
扩充了零件库，增加了徐州库。
优选截面时可根据零件库，只优选零件库能匹配的杆件。
节点设计能提供匹配信息，可自动修改杆件，重新进行节点设计。
6.自动绘图与材料清单统计
可自动绘制上弦杆、腹杆、下弦杆的平面图及节点图，并可针对大型网架增加分区出图
的功能。
十、鉴定加固
近年来，随着旧楼改造加固项目的逐渐增多，大家对鉴定加固的功能需求越来越迫切，PKPM
早在2008年就推出了鉴定加固模块，现依据新规范及用户需求做了全新的改版。
1.多种结构类型的鉴定加固
PKPM可解决砌体、混凝土、钢结构三种结构类型的鉴定加固。
2.丰富规范
混凝土构件加固依据《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013，它与GB50367-2006
相比，变化了79处，与软件相关的近40处，对此，PKPM重新梳理了加固设计程序。
对于后续使用年限为30年、40年、50年的建筑，提供了所需的多套设计规范。混凝土
结构增加了用2010系列设计规范验算承载力。
3.优化计算过程，计算结果更可靠；
4.简化结构加固设计流程，自动生成加固前路径。
对于已有结构的加固设计阶段，不需要复制鉴定数据作为加固的工作目录，PKPM能够
自动生成副本文件夹作为加固前路径。
十一、不断进步的基础设计
1.集中解决板元法计算问题
桩筏有限元计算中往往会因网格划分产生各种问题，如计算报错、配筋异常等，同时网
格划分质量也影响着计算结果的精度和准确性。
为此，PKPMV3.1对网格划分做了很大的改进，采用了Delaunay三角网生成算法，该算
法可生成以四边形为主含少量三角形的网格，同时也可以对网格进行自动加密及全局平
滑优化处理，确保划分出高质量的网格。
旧版：需要加固前工程路径
V3.1：自动生成，无需繁琐定义
为便于工程师更精细的分析刚度突变和受力复杂的区域，程序提供了几何约束点、线临
近区域的网格自动加密功能。
为改善筏板应力集中的问题，得到更合理的分析结果，PKPMV3.1中引入了“罚单元”，
在网格划分时，勾选“使用罚单元”后，程序会在网格划分时对竖向构件周边单元自动
加密。
2.优化基础布置：
PKPMV3.1在人机交互上做了多项改进，如柱墩的自动布置、筏板局部加厚、电梯井集
水坑、筏板开洞、自动布置柱墙下桩承台等。
3.筏板冲切反力的多样化选择
为了适应工程的多样性及复杂性，PKPMV3.1对冲切验算的基底净反力的取值提供了多
种形式，包括反力平均值、有限元的反力结果和人为输入的反力值。
筏板边角部位的柱墩，程序自动
进行切割处理
自动按冲切验算的要求确定柱墩
的尺寸
4.结果输出更符合工程师需求
后处理结构应工程师需求完善了多项功能，如导出dwg图、重心校核结果自动保存T图、
输出门刚的独基、基础短柱施工图等。
等值线图结果
导出DWG图
基础短柱图
重心校核结果自动保存T图