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摘要：撬装框架在吊装这一特殊工况下的设计计算必不可少，本文基于PKPM软件提出“倒模型”这一概念对其进行设计计算分析，并与STAAD三维计算软件的结果进行对比。计算结果表明，两者计算结果较吻合，误差在6%以内，故PKPM软件在撬装框架吊装工况下的设计计算是可行的，大大方便了设计人员的设计计算。
关键词：撬装；吊装；PKPM软件；“倒模型”
Abstract：The design calculation of skid-mounted frame with the special load case of hoisting is essential. Based on PKPM software，the concept of "inverted model" is designed and calculated，and it is compared with the result of STAAD 3D software. The calculation results show that the calculation results of the two are more consistent and the error is less than 6%，so PKPM software is feasible，used to be design calculation of skid-mounted frame with the special load case of hoisting，and it greatly facilitates the design calculation of the designer.
Keywords：skid-mounted；hoisting；PKPM software；inverted models
1.概述
撬裝作为工业设备、管线、仪表和电气设施等的集成体，具有质量高、建设周期短、投资少、适应性强、重复利用价值高、占地面积小、抗风险能力强等诸多优点[1][2]。因此，国内外建设者将撬装这一技术广泛应用于石油、天然气、化工、医药等行业。这就要求撬装框架的结构安全应得到可靠的设计计算，尤其是吊装这一特殊工况下的结构设计计算必不可少。这方面的研究已有相关文献介绍，但所采用的计算软件均是较为复杂的三维计算软件，并不能被大部分设计人员所理解和掌握。PKPM作为国内的一款常规软件，可以说是广大结构设计人员必须掌握的软件，然而该软件被用于撬装吊装工况的设计计算并未见报道。本文旨在基于PKPM软件建立计算模型，对撬装框架在吊装这一特殊工况进行设计计算，验证其可行性。
2.PKPM软件相关简介[3]
PKPM设计软件是一套集建筑、结构、设备（给排水、采暖、通风空调、电气）设计于一体的集成化CAD系统。它在国内设计行业占有绝对优势，拥有用户上万家，市场占有率达95%以上，现已成为国内应用最为普遍的建筑设计CAD系统。
PKPM系列CAD系统软件是中国建筑科学研究院研制开发的。该系统采用独特的人机交互输入方式，避免了填写繁琐的数据文件。输入时用鼠标或键盘在屏幕上勾画出整体建筑物。软件有详细的中文菜单指导用户操作，并提供了丰富的图形输入功能，有效第帮助输入。实践证明，这种方式设计人员容易操作，而且比传统的方法可提高效率十倍。
3.工程概况
万华化学集团股份有限公司攒料平台项目的撬装尺寸为10.6m×3.5m×4.4m（长×宽×高），上下共计三层，第一层紧贴地面，第二层高度2m，第三层高度2.4m。工艺设备主要布置于第二、三层，平台铺板第一层为花纹钢板，另外两层为钢格栅。结构体系为钢框架结构，框架柱、框架梁为HW150X150X7X10，设备梁为2[8。钢材材质均为Q235-B。吊耳位于撬装框架顶部，对应于框架柱位置。撬装总重约55吨。撬装整体三维视图详见图1。撬装在工厂内制作完成后通过水运方式运输到建设场地，期间需数次吊装，吊装安全不容忽视。
4.结构计算分析
4.1动力系数取值
文献[4]中指出考虑吊车在运行时的动力影响，悬挂吊车竖向荷载应乘以动力系数，取值1.05或1.1[4]。
文献[5]中指出自行式起重机的竖向荷载不仅要乘以动载系数1.1，还应乘以不均衡系数1.1[5]。
综合考虑各方面因素，保守起见本工程动力系数取值为两种：动载系数1.1和不均衡系数1.1。
4.2计算模型
撬装框架吊装工况计算模型实际上为一个空间结构，吊点作为整个模型的支座位于模型上方，并通过吊索连接下部撬装框架，这类模型通常只能用三维软件进行设计计算。为此，借助STAAD软件建立空间结构的三维框架计算模型，用梁单元模拟框架的各构件。STAAD计算模型详见图2。
PKPM软件中模型支座只能位于模型底部，这与实际吊装模型中支座在上面是相反的，因此针对PKPM软件提出“倒模型”这一概念对撬装框架吊装工况进行设计计算。采用PKPM软件中STS程序建立钢框架计算模型，并用SATWE程序进行结构内力计算。PKPM计算模型详见图3。
4.3计算结果
通过PKPM和STAAD两种软件对撬装框架吊装工况的设计计算，主要构件的内力结果见表2～4。由表可知，撬装框架柱剪力差别较大，分析认为这是因为两种软件支座的不同导致的结果，但剪力对柱强度影响不大；柱的轴力和弯矩相差很小，差距分别在2%和4%以内。梁的各项内力均比较接近，轴力、剪力和弯矩差距分别在6%、1%和2%以内。
撬装框架构件应力比见图4、图5，由图可知两种软件所得计算结果差别很小，计算结果较为吻合。
综上，两种软件计算结果较为吻合，两者之间差距不大，柱差距在4%以内，梁差距在6%以内，因此，PKPM的“倒模型” 可以用于撬装框架吊装工况的设计计算。
5.结论
（1）PKPM软件所得计算结果与STAAD软件的差距在6%以内，计算结果比较吻合，这表明PKPM“倒模型”这一概念是可行的。
（2）PKPM作为一款国内设计市场占有率达95%以上的设计软件，设计效率高，操作简单，设计质量可靠。从而，撬装框架吊装工况设计计算的效率和质量得到大大提高，同时更多的设计人员可以参与这一设计计算。
（3）“倒模型”这一概念对其他工程设计计算有一定借鉴意义。
参考文献：
[1]杨得湖. 撬装式天然气脱水装置的技术研究与应用[D]. 西安：西安石油大学，2004.
[2]王伟，赵新杰，员晓辉，李贺松. 撬装化框架在吊装工况下的结构分析[J]. 机械设计与制造，2015（8）：182-185.
[3]杨星，PKPM结构软件设计从入门到精通[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2008.
[4]建筑结构荷载规范GB5009-2012[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2012.
[5]樊兆馥. 重型设备吊装手册[M]. 北京：冶金工业出版社，2001.
[6]钢结构设计规范GB50017-2003[S]. 北京：中国计划出版社，2003.
关键词：撬装；吊装；PKPM软件；“倒模型”
Abstract：The design calculation of skid-mounted frame with the special load case of hoisting is essential. Based on PKPM software，the concept of "inverted model" is designed and calculated，and it is compared with the result of STAAD 3D software. The calculation results show that the calculation results of the two are more consistent and the error is less than 6%，so PKPM software is feasible，used to be design calculation of skid-mounted frame with the special load case of hoisting，and it greatly facilitates the design calculation of the designer.
Keywords：skid-mounted；hoisting；PKPM software；inverted models
1.概述
撬裝作为工业设备、管线、仪表和电气设施等的集成体，具有质量高、建设周期短、投资少、适应性强、重复利用价值高、占地面积小、抗风险能力强等诸多优点[1][2]。因此，国内外建设者将撬装这一技术广泛应用于石油、天然气、化工、医药等行业。这就要求撬装框架的结构安全应得到可靠的设计计算，尤其是吊装这一特殊工况下的结构设计计算必不可少。这方面的研究已有相关文献介绍，但所采用的计算软件均是较为复杂的三维计算软件，并不能被大部分设计人员所理解和掌握。PKPM作为国内的一款常规软件，可以说是广大结构设计人员必须掌握的软件，然而该软件被用于撬装吊装工况的设计计算并未见报道。本文旨在基于PKPM软件建立计算模型，对撬装框架在吊装这一特殊工况进行设计计算，验证其可行性。
2.PKPM软件相关简介[3]
PKPM设计软件是一套集建筑、结构、设备（给排水、采暖、通风空调、电气）设计于一体的集成化CAD系统。它在国内设计行业占有绝对优势，拥有用户上万家，市场占有率达95%以上，现已成为国内应用最为普遍的建筑设计CAD系统。
PKPM系列CAD系统软件是中国建筑科学研究院研制开发的。该系统采用独特的人机交互输入方式，避免了填写繁琐的数据文件。输入时用鼠标或键盘在屏幕上勾画出整体建筑物。软件有详细的中文菜单指导用户操作，并提供了丰富的图形输入功能，有效第帮助输入。实践证明，这种方式设计人员容易操作，而且比传统的方法可提高效率十倍。
3.工程概况
万华化学集团股份有限公司攒料平台项目的撬装尺寸为10.6m×3.5m×4.4m（长×宽×高），上下共计三层，第一层紧贴地面，第二层高度2m，第三层高度2.4m。工艺设备主要布置于第二、三层，平台铺板第一层为花纹钢板，另外两层为钢格栅。结构体系为钢框架结构，框架柱、框架梁为HW150X150X7X10，设备梁为2[8。钢材材质均为Q235-B。吊耳位于撬装框架顶部，对应于框架柱位置。撬装总重约55吨。撬装整体三维视图详见图1。撬装在工厂内制作完成后通过水运方式运输到建设场地，期间需数次吊装，吊装安全不容忽视。
4.结构计算分析
4.1动力系数取值
文献[4]中指出考虑吊车在运行时的动力影响，悬挂吊车竖向荷载应乘以动力系数，取值1.05或1.1[4]。
文献[5]中指出自行式起重机的竖向荷载不仅要乘以动载系数1.1，还应乘以不均衡系数1.1[5]。
综合考虑各方面因素，保守起见本工程动力系数取值为两种：动载系数1.1和不均衡系数1.1。
4.2计算模型
撬装框架吊装工况计算模型实际上为一个空间结构，吊点作为整个模型的支座位于模型上方，并通过吊索连接下部撬装框架，这类模型通常只能用三维软件进行设计计算。为此，借助STAAD软件建立空间结构的三维框架计算模型，用梁单元模拟框架的各构件。STAAD计算模型详见图2。
PKPM软件中模型支座只能位于模型底部，这与实际吊装模型中支座在上面是相反的，因此针对PKPM软件提出“倒模型”这一概念对撬装框架吊装工况进行设计计算。采用PKPM软件中STS程序建立钢框架计算模型，并用SATWE程序进行结构内力计算。PKPM计算模型详见图3。
4.3计算结果
通过PKPM和STAAD两种软件对撬装框架吊装工况的设计计算，主要构件的内力结果见表2～4。由表可知，撬装框架柱剪力差别较大，分析认为这是因为两种软件支座的不同导致的结果，但剪力对柱强度影响不大；柱的轴力和弯矩相差很小，差距分别在2%和4%以内。梁的各项内力均比较接近，轴力、剪力和弯矩差距分别在6%、1%和2%以内。
撬装框架构件应力比见图4、图5，由图可知两种软件所得计算结果差别很小，计算结果较为吻合。
综上，两种软件计算结果较为吻合，两者之间差距不大，柱差距在4%以内，梁差距在6%以内，因此，PKPM的“倒模型” 可以用于撬装框架吊装工况的设计计算。
5.结论
（1）PKPM软件所得计算结果与STAAD软件的差距在6%以内，计算结果比较吻合，这表明PKPM“倒模型”这一概念是可行的。
（2）PKPM作为一款国内设计市场占有率达95%以上的设计软件，设计效率高，操作简单，设计质量可靠。从而，撬装框架吊装工况设计计算的效率和质量得到大大提高，同时更多的设计人员可以参与这一设计计算。
（3）“倒模型”这一概念对其他工程设计计算有一定借鉴意义。
参考文献：
[1]杨得湖. 撬装式天然气脱水装置的技术研究与应用[D]. 西安：西安石油大学，2004.
[2]王伟，赵新杰，员晓辉，李贺松. 撬装化框架在吊装工况下的结构分析[J]. 机械设计与制造，2015（8）：182-185.
[3]杨星，PKPM结构软件设计从入门到精通[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2008.
[4]建筑结构荷载规范GB5009-2012[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2012.
[5]樊兆馥. 重型设备吊装手册[M]. 北京：冶金工业出版社，2001.
[6]钢结构设计规范GB50017-2003[S]. 北京：中国计划出版社，2003.