PKPM结构设计软件在钢筋混凝土建筑中的高效建模与荷载分析实战教程

PKPM结构设计软件技术文档

1. 软件概述与核心功能

PKPM结构设计软件是由中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所开发的专业工程设计与分析工具，市场占有率超过90%。其核心功能覆盖建筑结构全生命周期设计，包括三维建模、结构分析、构件验算、施工图生成等模块，支持混凝土结构、钢结构、空间结构等多种工程类型。

软件采用模块化架构，集成SATWE、PMSAP、SLABCAD等核心分析引擎，支持从常规框架到复杂空间结构的计算需求。例如STS模块可完成门式刚架、钢桁架等100多种截面类型的二维/三维分析，并通过SATWE实现整体抗震验算。对于板柱体系，SLABCAD模块提供有限元分析及板带设计功能，支持预应力楼板与复杂洞口处理。

2. 主要应用场景

2.1 多高层建筑结构设计

软件支持标准层建模与空间结构混合建模，通过SATWE核心集成设计实现常规框架结构的快速分析，包括内力计算、位移控制、周期比校核等。对于带转换层的复杂结构，PMSAP模块采用壳单元与墙元结合的方式精确模拟剪力墙与楼板协同工作。

2.2 工业与特殊结构

STS模块专门针对钢结构设计，可处理门式刚架、桁架、支架等二维结构，支持冷弯薄壁型钢、钢管混凝土等特殊截面验算。针对大跨空间结构，Spas+PMSAP集成设计提供空间网格建模能力，适用于体育场馆、异形屋盖等工程。

2.3 混合结构与协同设计

软件支持钢-混凝土混合框架分析，通过弹性楼板模型（弹性膜/弹性楼板6）精确计算楼板面内外刚度。BIMBase模块实现建筑、结构、设备多专业协同，支持模型互导与碰撞检查。

3. 软件操作流程说明

3.1 建模与参数设置

用户可通过Ribbon界面完成交互式建模：

1. 网格生成：采用坐标定位或快速建模工具创建轴线，支持平行线、分割线段等操作。

2. 构件布置：定义100+截面类型，包括型钢库调用、组合截面自定义等功能，支持变截面杆件与加腋梁。

3. 荷载输入：内置恒载、活载、风载、地震作用组合，可定义吊车荷载、人防荷载等特殊工况。

3.2 分析模块选择

根据工程特点选择分析内核：

3.3 结果校核与输出

软件提供图形化后处理界面，输出内容包括：

4. 系统配置要求

4.1 硬件配置

4.2 软件环境

4.3 性能优化建议

5. 技术优势与创新点

5.1 规范集成化

软件内置《钢结构设计标准》（GB50017）、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022）等50+现行规范，自动匹配材料强度与验算公式。例如Q345钢材在不同板厚的强度设计值可自动调取。

5.2 智能化设计

STS模块提供截面优化功能，通过遗传算法迭代求解轻钢门架的经济截面。SLABCAD支持预应力等效荷载自动计算，实现楼板抗裂与挠度双控设计。

5.3 多维度协同

通过集成设计系统实现"建模-分析-施工图"数据贯通，SATWE计算结果可直接传递至JCCAD进行基础设计，减少重复输入。BIMBase平台支持IFC格式导出，满足工程全生命周期管理需求。

6. 应用案例与扩展方向

某高层综合体项目采用PKPM完成钢-混凝土混合结构设计：

1. 使用PMCAD建立带转换层标准模型

2. 通过PMSAP分析弹性楼板应力集中问题

3. 采用SLABCAD完成转换层厚板冲切验算

4. 输出节点详图与BIM模型交付施工

未来版本将强化AI辅助设计功能，包括自动缺陷诊断、智能配筋建议等。同时深化BIM应用，开发基于云计算的协同设计平台，提升大型工程处理效率。

本文综合引用了PKPM官方技术手册、用户实践案例及硬件配置指南等资料，全面阐述了软件的技术特性与应用方法。最新版本功能更新可通过构力科技官网查询。