km结构设计软件在应用中的问题解析

PAGEPAGE22PKPM结构设计软件在应用中的问题解析（2005.7）砖混底框的设计（一）“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”

⑴由于墙梁的反拱作用，使得一部分荷载直接传给了竖向构件，从而使墙梁的荷载降低。

⑵若选择此项，则程序对所有的托墙梁均折减，而不判断该梁是否为墙梁。（二）“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”

⑴若选择此项，则则程序自动判断托墙梁是否为墙梁，若是墙梁则自动按照规范要求计算梁上的荷载，若不是墙梁则按均布荷载方式加到梁上。

⑵若同时选择“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”和“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”两项，则程序对于墙梁则执行“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”，对于非墙梁则执行“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”。

（三）“底框结构剪力墙侧移刚度是否应该考虑边框柱的作用”

若选择此项，则程序在计算侧移刚度比时，与边框柱相连的剪力墙将作为组合截面考虑。否则程序分别计算墙、柱侧移刚度。

一般而言，对混凝土抗震墙可选择考虑边框柱的作用，对砖抗震墙可选择不考虑边框柱的作用。（四）混凝土墙与砖墙弹性模量比的输入

⑴适用范围：混凝土墙与砖墙弹性模量比只有在该结构在某一层既输入了混凝土墙，又输入了砖墙时才起作用。

⑵物理意义：混凝土墙与砖墙的弹性模量比。

⑶参数大小：该值缺省时为3，大小在3～6之间。

⑷如何填写：一般而言，混凝土墙的弹性模量是砖墙的10倍以上。如果是同等墙厚，则混凝土墙的刚度就是砖墙的10倍以上。但实际上，在结构设计时，一方面混凝土墙的厚度小于砖墙，从而使混凝土墙的刚度有所降低；另一方面，在实际地震力作用下混凝土墙所受的地震力是否就是砖墙的10倍以上还是未知数，因此我们不能将该值填得过高。

（五）砖混底框结构风荷载的计算

⑴TAT软件可以直接计算风荷载。

⑵SATWE软件不可以直接计算风荷载，需要设计人员在特殊风荷载定义中人为输入。

（六）砖混底框不计算地震力时该如何设计？

⑴目前的PMCAD软件不能计算非抗震的砖混底框结构。

⑵处理方法：

①设计人员可以按6度设防计算，砖混抗震验算结果可以不看。

②砖混抗震验算完成后执行SATWE软件进行底框部分内力的计算。

⑶处理方法的基本原理：

①一般来说，砖混底框结构，按6度设防计算时地震力并非控制工况。

②对于构件的弯矩值，基本上都是恒+活载控制；剪力值，有可能某些断面由地震力控制，但该剪力值的大小与恒+活载作用下的剪力值相差也不会很大。直接用该值设计首先肯定安全，其次误差很小。

③如果个别构件出现其弯矩值和剪力值由地震力控制，这种情况一般出现在结构的外围构件中。设计人员或者直接使用该值进行设计，误差不大，或者作为个案单独处理。有（衔七扑）透砖锹混冰底蚁框阔结昆构散刚南度敞比浴的敌计混算土与江调惭整包方誉法个探木讨

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⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。

⑵计算公式：Ki=Vi/Δui

⑶应用范围：

①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。

②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。

（二）剪切刚度的理解与应用

⑴规范要求：

①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2。计算公式见《高规》151页。

②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。

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《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：

⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。

⑵《上海规程》已将三种刚度比统一为采用剪切刚度比计算。

（五）工程算例：

⑴工程概况：某工程为框支剪力墙结构，共27层（包括二层地下室），第六层为框支转换层。结构三维轴测图、第六层及第七层平面图如图1所示（图略）。该工程的地震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.3g。

⑵1～13层X向刚度比的计算结果：

由于列表困难，下面每行数字的意义如下：以“／”分开三种刚度的计算方法，第一段为地震剪力与地震层间位移比的算法，第二段为剪切刚度，第三段为剪弯刚度。具体数据依次为：层号，RJX，Ratx1，薄弱层／RJX，Ratx1，薄弱层／RJX，Ratx1，薄弱层。

其中RJX是结构总体坐标系中塔的侧移刚度（应乘以10的7次方）；Ratx1为本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70％的比值或上三层平均刚度80％的比值中的较小者。具体数据如下：

1，7.8225，2.3367，否／13.204，1.6408，否／11.694，1.9251，否

2，4.7283，3.9602，否／11.444，1.5127，否／8.6776，1.6336，否

3，1.7251，1.6527，否／9.0995，1.2496，否／6.0967，1.2598，否

4，1.3407，1.2595，否／9.6348，1.0726，否／6.9007，1.1557，否

5，1.2304，1.2556，否／9.6348，0.9018，是／6.9221，0.9716，是

6，1.3433，1.3534，否／8.0373，0.6439，是／4.3251，0.4951，是

7，1.4179，2.2177，否／16.014，1.3146，否／11.145，1.3066，否

8，0.9138，1.9275，否／16.014，1.3542，否／11.247。1.3559，否

9，0.6770，1.7992，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

10，0.5375，1.7193，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

11，0.4466，1.6676，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

12，0.3812，1.6107，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

13，0.3310，1.5464，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

注1：SATWE软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；

注2：在SATWE软件中没有单独定义薄弱层层数及相应的层号；

注3：本算例主要用于说明三种刚度比在SATWE软件中的实现过程，对结构方案的合理性不做讨论。

⑶计算结果分析

①按不同方法计算刚度比，其薄弱层的判断结果不同。

②设计人员在SATWE软件的“调整信息”中应指定转换层第六层薄弱层层号。指定薄弱层层号并不影响程序对其它薄弱层的自动判断。

③当转换层设置在3层及3层以上时，《高规》还规定其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。这一项SATWE软件并没有直接输出结果，需要设计人员根据程序输出的每层刚度单独计算。例如本工程计算结果如下：

1.3433×107／（1.4179×107）＝94.74％>60％

满足规范要求。

④地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端的判断：

a)采用地震剪力与地震层间位移比

＝4.7283×107／（1.7251×107）＝2.74＞2

地下室顶板能够作为上部结构的嵌固端

b)采用剪切刚度比

＝11.444×107／（9.0995×107）＝1.25＜2

地下室顶板不能够作为上部结构的嵌固端

⑤SATWE软件计算剪弯刚度时，H1的取值范围包括地下室的高度，H2则取等于小于H1的高度。这对于希望H1的值取自0.00以上的设计人员来说，或者将地下室去掉，重新计算剪弯刚度，或者根据程序输出的剪弯刚度，人工计算刚度比。以本工程为例，H1从0.00算起，采用刚度串模型，计算结果如下：

转换层所在层号为6层（含地下室），转换层下部起止层号为3～6，H1=21.9m，转换层上部起止层号为7～13，H2=21.0m。

K1=[1/(1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251)]×107=1.4607×107

K2=[1/(1/11.145+1/11.247+1/10.369)×107=1.5132×107

Δ1=1/K1；Δ2=1/K2

则剪弯刚度比γe=(Δ1×H2)/(Δ2×H1)=0.9933

(六)关于三种刚度比性质的探讨

⑴地震剪力与地震层间位移比：是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移，还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。

⑵剪切刚度：其计算方法主要是剪切面积与相应层高的比，其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高密切相关。但剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响。

⑶剪弯刚度：实际上就是单位力作用下的层间位移角，其刚度比也就是层间位移角之比。它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，但没有考虑上下层对本层的约束。

三种刚度的性质完全不同，它们之间并没有什么必然的联系，也正因为如此，规范赋予了它们不同的适用范围。第三章短肢剪力墙结构的计算短肢剪力墙结构中底部倾覆力矩的计算

⑴规范要求：

《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.2条第2款规定：抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％。

⑵TAT与SATWE软件对短肢剪力墙的判断：

①TAT软件按双向判断；

②旧版SATWE软件按单向判断，新版SATWE软件按双向判断。

⑶工程算例

①工程概况

该工程为一层地下室，第六层（包括地下室）为框支转换层，转换层以上为短肢剪力墙结构，共31层。地震烈度为8度（设计基本地震加速度为0.2g），框支框架抗震等级为一级，剪力墙抗震等级为二级、转换层以上结构平面图如下图所示（图略）

②TAT和SATWE软件底部地震倾覆力矩计算结果：

用TAT计算，Mx短＝99548.0、Mx＝340276.0、Mx短/Mx＝22.63%；My短＝103067.2、My＝338728.8、My短/My＝23.33%。

用SATWE旧版计算，Mx短＝313757.7、Mx＝598817.6、Mx短/Mx＝52.40%；My短＝266632.3、My＝620842.5、My短/My＝42.95%。

用SATWE新版计算，Mx短＝320114.2、Mx＝173764.8、Mx短/Mx＝35.18%；My短＝128251.8、My＝353020.7、My短/My＝30.95%。（二）带框支结构短肢剪力墙的计算

⑴结构体系的选择：复杂高层结构还是短肢剪力墙结构？

⑵规范规定

①抗震等级：

a）复杂高层：当转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按表4.8.2和表4.8.3的规定提高一级采用，已经是特一级的不再提高。对于转换层的位置设置在3层及3层以下时，不要求提高抗震等级；

b）短肢剪力墙：其抗震等级，应比表4.8.2规定提高一级采用。注意，这里不含表4.8.3，这是因为B级高度的高层建筑和9度抗震设计的A级高度的高层建筑，不应采用短肢剪力墙结构。

②剪刀墙轴压比：

a）复杂高层：剪刀墙轴压比限值不要求降低；

b）短胶剪力墙：当抗震等级为一、二、三级时，分别不宜大于0.5、0.6、0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力培，其轴压比限值相应降低0.1。

③内力计算：

a）复杂高层：特一、一、二级落地剪力培底部加强部位的弯矩设计值，应按墙体底截面有地震组合的弯矩值乘以增大系数1.8、1.5、1.25；其剪力设计值，应按规程第7.2.10条的规定调整，特一级应来以增大系数1.9；

b）短肢剪力墙：除底部加强部位应按规程第7.2.10条的规定调整外，其他各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。

注意：短肢剪力墙并没有要求对底部加强部位的弯矩设计值按照复杂高层那样乘以放大系数。

④配筋率：

a）复杂高层：底部加强部位墙体水平和竖向分布筋最小配筋率，抗震设计时不应小于0.3％；

b）短肢剪力墙：其截面的全部纵向钢筋的配筋率，底剖加强部位不宜小于1.2％，其他部位不宜小于1.0％。

注意：对于配筋率，规范对“复杂高层”和“短肢剪力墙”这两种结构体系的要求是不一样的。前者强调的是水平和坚向分布筋的配筋率，而后者强调的是纵向钢筋的配筋率。

⑤底部加强部位高度：

a）复杂高层：剪力墙底部加强部位高度取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值；

b）短肢剪力墙：其底部加强部位高度并没有特殊要求，仅仅是墙胶总高度的1/8和底部二层两者的较大值。

⑶工程算例

①工程概况：某高层带短肢剪力墙的框支结构，共31层（包括一层地下室）。该工程的第6层（地下室为第1层）为框支转换层，转换层以上为短肢剪力墙结构。地震烈度为7度（设计基本地震加速度为0.15g），框支框架的抗震等级为一级，剪力墙抗震等级为二级。

（图略）

②计算结果分析：两种结构体系的计算结果如表1和表2所示：

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表1“短肢剪刀墙”结构体系计算分析结果

楼层/第3层/第3层/第7层/第7层/第11层/第11层/

剪力墙类别/短剪墙3/普剪墙3/短剪墙7/普剪墙7/短剪墙11/普剪墙11/

抗震等级/特一级/一级/一级/一级/一级/二级/

M1(kn-m)/-168(1)/160(1)/807(37)/402(1)/286(39)/121(1)/

N1(kn)/-3372(1)/-15677(1)/-949(37)/-15183(1)/-457(39)/-9136(1)/

As(mm2)/9898(1)/14700(1)/1600(37)/2875(1)/678(39)/1280(1)/

ρSV(%)/1.82/1.82/2.01/2.01/0.8/0.8/

V2(kn)/564(31)/-6401(39)/56(1)/140(1)/307(35)/9(1)/

N2(kn)/-3191(31)/-7209(39)/-4546(1)/-15183(1)/-1615(35)/-9136(1)/

Ash(mm2)/324.9(31)/547.1(39)/200(1)/125(1)/233.7(35)/100(1)/

N3(kn)/-2895/-13483/-3913/-13057/-1271/-7851/

Uc/0.48/0.32/0.43/0.34/0.45/0.45/

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表2“复杂高层”结构体系计算分析结果

楼层/第3层/第3层/第7层/第7层/第11层/第11层/

剪力墙类别/短剪墙3/普剪墙3/短剪墙7/普剪墙7/短剪墙11/普剪墙11/

抗震等级/一级/一级/二级/一级/二级/二级/

M1(kn-m)/-168(1)/26595(39)/840(37)/402(1)/238(39)/121(1)/

N1(kn)/-3372(1)/-7209(39)/-949(37)/-15183(1)/-457(39)/-9136(1)/

As(mm2)/9898(1)/15315(39)/1600(37)/2875(1)/2039(39)/1280(1)/

ρSV(%)/1.82/1.82/2.01/2.01/0.8/0.8/

V2(kn)/475(31)/-6401(39)/407(41)/140(1)/220(35)/9(1)/

N2(kn)/-3191(31)/-7209(39)/-1199(41)/-15183(1)/-1615(35)/-9136(1)/

Ash(mm2)/202.8(31)/547.1(39)/200(41)/125(1)/100(35)/100(1)/

N3(kn)/-2895/-13483/-3913/-13057/-1271/-7851/

Uc/0.48/0.32/0.43/0.34/0.45/0.45/

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表3荷载组合分项系数

组合号/VD/VL/WX/WY/EX/EY/EV/

1/1.35/0.98/0.00/0.00/0.00/0.00/0.00/

31/1.20/0.60/0.00/-0.28/0.00/-1.30/0.00/

35/1.20/0.60/0.00/-0.28/0.00/1.30/0.00/

37/1.00/0.50/-0.28/0.00/-1.30/0.00/0.00/

38/1.00/0.50/0.00/0.28/0.00/1.30/0.00/

39/1.00/0.50/0.00/-0.28/0.00/-1.30/0.00/

41/1.00/0.50/-0.28/0.00/1.30/0.00/0.00/

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

a）抗震等级：从表中看不一样。

b）内力分析：由表中看出，这两种体系的内力计算结果非常复杂，即使是同一片墙在不同的结构体系控制工况下其结果也不一样。按“使杂高层”计算阿“普剪墙3”的“M1”值，远远大于按“短肢剪力墙”计算的“普剪墙3”’的“M1”值。这主要是因为SATWE软件在进行工况组合时，当发现所有工况组合计算的配筋面积均小于构造配筋面积时，程序仅按第一种工况组合输出内力和工况号（即恒十活）；只有当发现控制工况组合计算的配筋面积大于构造配筋面积时，才按最大控制工况组合输出内力和工况号。

再从两个表中“短剪墙3”的“V2”计算过程进行分析，规范规定，短胶剪力墙底部加强部位的剪力应按规程第7.2,10条的规定调整，一级为1.6，特一级为1.9，我们结合上面的两个计算表，验证如下：

475×（1.9/1.6）＝564（kn）

其计算结果正好为“短肢剪力墙计算表”中的“V2”值。可见，程序考虑了规范的规定。同样，程序也考虑了“短肢剪力培”结构体系非底部加强部位一、二级抗震等级应分别来以增大系数1.4和1.2的要求（“短肢剪力墙计算表”中第十一层的“短剪墙3”，其V2＝220×1.4＝308（kn）。

c）配筋率：

只有定义了“短股剪力墙”结构，SATWE程序才对自动判断的短肢剪力墙，其截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2％，其他部位不宜小于1.0％，而“复杂高层”却无此功能。

构造边缘构件为何也输出体积配箍率？

根据《高规》7.2.17条规定：抗震设计时，对于复杂高层建筑结构、混合结构、框架－剪力墙结构、简体结构以及B级高度的剪力墙结构中的剪力墙，其构造边缘构件的配箍特征值λV不宜小于0.1。由于程序没有判断A级高度和B级高度的功能，所以程序不论约束边缘构件还是构造边缘构件，均统一输出体积配箍率。

⑷其他注意事项：

a）设计人员在“特殊构件补充定义”里的【抗震等级】中定义了抗震等级后，程序将按设计人员定义的抗震等级进行设计，不再自动提高。

b）对于非框支框架的框架结构，可以按规范规定，将地下一层以下的竖向构件的抗震等级定义为三级或四级的结构，其抗震等级均需设计人员人为定义，程序不能自动判断。

c）《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.13条的各项规定，程序目前没有执行。第四章多塔结构的计算（一）带变形缝结构的计算

⑴带变形缝结构的特点：

①通过变形缝将结构分成几块独立的结构。

②若忽略基础变形的影响，各单元之间完全独立。

③缝隙面不是迎风面。

⑵计算方法：

①整体计算的注意事项：

a）在SATWE软件中将结构定义为多塔结构；

b）所给振型数要足够多，以保证有效质量系数＞90％；

c）定义为多塔后，对于老版本软件，程序将对每一个缝隙面都计算迎风面，因此风荷载计算偏大；新版本软件增加了一项新的功能．即可以人为定义遮挡面．从而有效地解决了这一问题。

d）周期比计算有待商讨。

②分开计算的注意事项：

a）旧版软件除风荷载计算有些偏大外，其余结果都没问题，新版软件定义遮挡面后，风荷载计算也没有问题了。

b）一般而言，对于基础连在一起的带变形缝结构，由于基础对上部结构整体的协调能力有限，所以建议采用分开计算。

（二）大底盘多塔结构的计算

⑴大底盘多塔结构的特点：

①各塔楼拥有独立的迎风面。

②各塔楼之间的变形没有直接影响，但都通过大底盘间接影响其他塔楼。

③塔楼与刚性板之间没有—一对应关系，一个塔楼可能只有一块刚性板，也可能有几块刚性板。

④大底盘顶板应有足够的刚度以协调各塔楼之间的内力、变形和位移。

⑵计算方法：

①在SATWE软件中将结构定义为多塔结构；

②位移比、大底盘以上的各塔楼的刚度比均正确；

③周期比、转换部位的刚度比计算有待商讨。

⑶大底盘多塔结构刚度比的计算方法：

大底盘多塔结构在大底盘与各主体之间的刚度比如何计算规范并没有说明，但也没有说不要求。SATWE软件仅仅输出1号塔的主体与大底盘相比较的结果，其它塔与大底盘相比的结果则用“＊”号表示。

①大底盘多塔结构刚度比的整体计算：根据龚思礼先生主编的《建筑抗震设计手册》提供的方法：要求在计算大底盘多塔结构的地下室楼层剪切刚度比时，大底盘地下室的整体刚度与所有塔楼的总体刚度比不应小于2，每栋塔楼范围内的地下室剪切刚度与相邻上部塔楼的剪切刚度比不宜小于1.5。

②大底盘多塔结构刚度比的分开计算：

a）根据《上海规程》第6.1.19条中条文说明中建议的方法：如遇到较大面积地下室而上部塔楼面积较小的情况，在计算地下室相对刚度时，只能考虑塔楼及其周围的抗侧力构件的贡献，塔楼周围的范围可以在两个水平方向分别取地下室层高的2倍左右。

b）在各塔楼周边引45度线，45度线范围内的竖向构件作为与上部结构共同作用的构件。第五章总刚计算模型不过的主要原因（一）多塔定义不对

⑴同一构件同时属于两个塔。（图略）

⑵定义为空塔。（图略）

⑶某些构件不在塔内。（图略）

（二）悬空构件

⑴用户输入斜梁、层间梁或不与楼面等高的梁时，如果不仔细检查，可能出现梁在梁端不与任何构件相连的情况，即梁被悬空。（图略）

注意：节点处如果有墙，则变节点高是不起作用的，与此节点相连的任一构件标高均与楼层相同。

⑵节点处有柱时，与同一柱相连的梁，如果标高差小于500时，标高较低的节点会被合并到较高的节点处，大于500则不合并，但最多只允许3种不同的标高。如下图所示（图略）。

（三）铰接构件定义不对

⑴设计人员在定义铰接构件时，使结构成为可变体系（如下图所示）。（图略）

该工程顶层为网架模型，各节点处梁均设为铰接，这样就出现了与同一节点相连的杆件均为铰接的情况，这在程序中是不允许的。

⑵钢支撑在SATWE中是默认为两端铰接的，对于越层钢支撑，用户常常忽略这一点，同样造成与同一节点相连的村件（这里为上下层的两段支撑）均为铰接的情况，为避免这种情况，用户应在SATWE前处理的“特殊构件补充定义”中将越层支撑设为两端固接（如下图所示）。（图略）第六章错层结构的计算（一）错层结构的模型输入

⑴错层高度不大于框架架高时的错层结构的处理；

⑵对于错层高度大于框架梁高的单塔错层结构的输入

⑶对于错层高度大于框架梁高的多塔错层结构的输入

⑷错层洞口的输入

（二）错层结构的计算

⑴规范要求

⑵错层结构设计中应注意的问题：SATWE软件在计算错层结构时，会在越层的柱和墙处施加水平力。由于在越层处水平力的存在，从而使越层构件上下端的配筋不一样，设计人员在出施工图时可以取二者的大值。

（本章可能是讲课人员的提纲，没有具体内容。后面还有相类似的情况，只有标题）第七章PKPM软件关于混凝土柱计算长度系数的计算（一）规范要求

⑴《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）（以下简称《混凝土规范》）第7.3.11条第2款规定：一般多层房屋梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度系数可按表7.3.11-2取用。

⑵第7.3.11条第3款规定：当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75％以上时，框架柱的计算长度l0可按下列两个公式计算，并取其中的较小值：

l0＝［l＋0.15（Ψu＋Ψl)]H（7.3.11-1）

l0＝（2十0.2Ψmin）H（7.3.11-2）

式中：Ψu、Ψl——柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值；

Ψmin——比值Ψu、Ψl中的较小值；

H——柱的高度，按表7.3.11-2的注采用。

（二）工程算例

⑴工程概况：某工程为十层框架错层结构，首层层高2m，第二层层高4.5m。其第一、二层结构平面图、结构三维轴侧图如图1所示。（图略）

（三）SATWE软件的计算结果

⑴计算结果表：

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表1柱1、柱2、柱3按照表7.3.11-2直接取值的计算长度系数

柱1／3.25／3.25／1.44／1.44／

柱2／1.00／3.25／1.25／1.44／

柱3／1.00／1.00／1.25／1.25／

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表2柱1、柱2、柱3按公式7.3.11-1和7.3.11-2计算的计算长度系数

柱1／3.59／3.83／1.60／1.70／

柱2／1.33／3.83／1.42／1.70／

柱3／1.19／1.12／2.23／2.14／

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表中数据依次为：柱号／首层Cx／首层Cy／二层Cx／二层Cy／

柱1是边柱，首层无梁，二层与三根梁相连；柱2也是边柱，首层下向有一根梁，二层与三根梁相连；柱3是中柱，首层、二层均与四根梁相连。

⑵结果分析：

①表1中Cx、Cy的计算过程

②表2中Cx、Cy的计算过程

根据公式（7.3.11-1)和（7.3.11-2)，

Ψux=(ECIC下/LC1+ECIC上/LC2)/[(ECIb左/Lb1+ECIb右/Lb2)×2]

对于底层柱，由于柱底没有梁，所以程序自动取Ψlx＝0.1。

（四）注意事项

⑴采用公式（7.3.11-1）和（7.3.11-2）计算柱的计算长度系数时，程序采用以下原则计算梁、柱构件的刚度：

①没有按规范要求判断水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75％以上这个条件；

②对于混凝土梁，程序采用架的刚度放大系数值恒为2.0；对于钢梁，则采用设计人员输入的梁刚度放大系数；

③程序对于另一端不与柱（墙）相连的梁按远端梁铰接处理；

④当梁的两端与柱铰接时．不考虑梁的刚度；

⑤当梁的一端与柱刚接、另一端与柱铰接时．对于混凝土梁，梁的刚度折减50％，并不受有无侧限的限制；对于钢梁，有侧限时折减50％，无侧限时不折减；

⑥当柱一端铰接时．则相应端梁与柱的刚度比取0.1；

⑦斜柱（支撑）刚度不考虑在约束刚度比的计算中；

⑧单向墙托柱、柱托单向墙，面内按固端计算，刚度比取10，面外按实际情况计算；

⑨双向墙托柱、柱托双向墙，双向刚度比均取10（柱端已定义为铰接的不在此列）。

⑵斜柱（支撑）的计算长度取1.0。

⑶地下室的越层柱，程序不能自动搜索，而按层逐段计算柱的计算长度系数。

⑷所有边框柱，其计算长度系数内定为0.75。

⑸对于混凝土柱，其计算长度系数上限为2.5，钢柱的计算长度系数上限为6.0。

⑹程序只执行现浇楼盖的计算长度系数，没有执行装配式楼盖的计算长度系数。

⑺目前的SATWE软件对有吊车或无吊车的排架结构的柱计算长度系数仍按框架结构实行。

⑻对于SATWE软件，设计人员修改柱计算长度系数后，不要再进行“形成SAIWE数据”和“数据检查”等操作，而应该直接计算，否则程序仍然按照原来的计算长度系数进行计算。

（五）如何判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上”这个条件？

由于目前的SATWE软件没有直接判断“水平荷载产生的弯拒设计值占总弯矩设计值的75%以上”这个条件的功能，因此需要设计人员自己进行判断，具体判断过程我们可以遵循以下步骤：

⑴在新版的SATWE软件中首先按照不执行《混凝土规范》7.3.11-3条的方法进行计算，从而得到所有荷载产生的总弯矩设计值；

⑵点取SATWE软件“总信息”中“恒活载计算信息”里的“不计算恒活载”选项，然后进行计算，从而得到水平荷载产生的弯矩设计值；

⑶将头两步计算得到的弯矩设计值相比看是否满足《混凝土规范》7.3.11-3条中的条件；

⑷在选择弯矩设计值时要注意尽量选择同一工况荷载作用下的内力值。

（各位网友如发现或怀疑可能有的笔误，请发短消息给我。）第八章梁上架柱结构的荷载导算（一）工程概况

某工程为梁抬柱结构，共30层，含4层地下室，地震设防烈度为8度，地震基本加速度为0.2g，如图1(a)所示，第四层的节书点1处为梁1和梁2的交点，该节点抬了一根1200×1200的劲性混凝土柱1，该结构的第四层和第五层干面图如图1所示（图略）。

（二）内力分析

经计算，得到如下结果：

⑴柱1在恒载作用下的柱底轴力标准值为-586.5kn。

⑵结构总质量进行核核：

①PMCAD软件中“平面荷载显示校核”里计算出的结构总质量为84012.4吨。

②SATWE软件中质量文件WMASS.OUT中显示的结构总质量为84233.484吨。

⑶计算结果：

不同梁截面尺寸下的柱底轴力（单位：kn）

柱1／-586.5／-2110.5／-4692.8／-7033.9／

柱2／-9015.7／-8944.8／-8824.5／-8715.8／

柱3／-12176.2／-11701.1／-10895.3／-10164.5／

柱4／--9204.3／-9130.2／-9004.6／-8891.1／

柱5／-11251.7／-10999.0／-10570.8／-10182.5／

柱6／-10081.0／-10010.2／-9890.1／-9781.7／

柱7／-15007.5／-14555.5／-13789.1／-13094.6／

柱8／-9732.7／-9666.4／-9554.0／-9452.5／

柱9／-10731.8／-10487.2／-10072.3／-9692.2／

节点1位移(mm)／-86.06／-74.8／-55.695／-38.397／

表中后面四个数据依次为梁1和梁2截面尺寸为／250×600／300×900／200×1200／500×1500／时的数据。

柱3和柱7在节点1的左和右，柱5和柱9在节点1的上和下，柱2在节点1的左下角，柱8在节点1的右下角，柱4在节点1的左上角，柱6在节点1的右上角。

⑷结果分析：产生这种情况的主要原因是梁的刚度太小，节点位移太大，从而使内力转移到其他的竖向构件中。

第九章如何选择剪力墙连梁的两种刚度模型

在SATWE软件中，剪刀墙连梁刚度的计算有两种模型，第一种为杆元模型，即连梁按照普通梁的方式输入，另一种为壳元模型，即连梁以洞口的方式形成。在设计中这两种刚度模型如何选择是设计人员非常关心的问题。

（一）剪力墙连梁变形的相对位移

⑴以双肢墙为例，采用连续化算法推导剪切变形与相对位移比的计算公式。

⑵剪力墙连梁变形的计算

⑶通过公式推导，得出剪切变形与相对位移比的计算公式：

δν／δ＝1／［1＋1／3×（2×a／hp）×（2×a／hp）］(1)

⑷根据式（1），本文列出δν／δ和连梁跨高比之间的相对关系，如表1所示：

表1δν／δ和连梁跨高比之间的相对关系

跨高比/0.5/1.0/1.5/2.0/2.5/3.0/3.5/4.0/4.5/5.0/

δν／δ/0.923/0.75/0.571/0.428/0.324/0.25/0.197/0.158/0.129/0.107/

（二）结论

⑴连梁跨高比大干5.0时可按照普通梁输入；

⑵连梁跨高比小于2.5时可以洞口方式形成；

⑶连梁跨高比大于2.5，但小于5.0时可视具体情况酌情处理。

⑷连梁形成方式的不同，对结构的整体刚度、周期、位移以及连梁的内力计算都会产生影响。板带截面法计算板柱剪力墙结构体系（一）板往剪力墙结构体系的计算方法

⑴等代框架法

⑵有限元法

（二）有限元法计算的问题

⑴局部应力的大小与有限元划分的大小密切相关，不便于设计人员掌握；

⑵用SATWE软件的“复杂楼板有限元分杯”子菜单分析板柱剪力墙结构，其内力和配筋是以点值或极值的方式输出的。“点值”方式不利于确定配筋范围，“极值”方式又未免配筋太大，造成浪费。

（三）板带截面法的特点

⑴首先采用有限元法进行内力和配筋设计。

⑵根据设计人员已定义的骨架线（即相邻支座的连线，骨架线上有梁（包括虚梁）或剪力墙）划分板带。

⑶既能保证计算精度，又具备方便的后处理功能。

⑷目前的板带截面法，楼板荷载计算比较大。

参考文献：赵勇、李云贵、黄鼎业《基于有限元分析结果的混凝土板板带截面设计法》载《建筑结构》杂志2004年第8期。第十一章弹性楼板的计算和选择（一）什么是弹性楼板

在外力作用下能够产生弹性变形的楼板。

（二）弹性楼板的造择与判断

⑴楼饭局部大开洞（图略）

⑵板柱体系或板柱—抗震墙体系：

《高规》第5.3.3条规定：对于平板无梁楼盖，在计算中应考虑板的平面外刚度的影响，其平面外刚度可按有限元方法计算或近似将柱上板带等效为扁梁计算。

根据《高规》的此项规定，板—柱体系要考虑楼板的平面外刚度，因此板柱体系要定义弹

性楼板（如图2所示）。（图略）

⑶框支转换结构：研究表明，对于框支转换结构，转换梁不仅会产生弯矩和剪力，而且还会产生较大的轴力，这个轴力不能忽略。在SATWE软件中，只有定义弹性楼板才能产生转换梁的轴力。因此，对于框支转换结构，必须整层定义弹性楼板。

⑷厚板转换结构：对于厚板转换结构，由于其厚板的面内刚度很大，可以认为是平面内无限刚，其平面外的刚度是这类结构传力的关键。因此，此类结构的厚板转换层应定义为弹性楼板。

⑸多塔联体结构：多塔联体结构的连廊定义为弹性楼板。

（三）四种计算模式的意义和适用范围

⑴刚性板假定

假定楼板平面内无限刚，平面外刚度为零。

①梁刚度放大系数的应用

《高规》第5.2.2条规定：在结构内力与位移计算中，现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3～2.0。对于无现浇面层的装配式结构，可不考虑楼面翼缘的作用。

②适用范围：楼板形状比较规则的结构。

⑵弹性板6假定

①楼板的平面内刚度和平面外刚度均为有限刚。

②适用范围：板柱体系或板柱－剪力墙结构。

⑶弹性膜假定

①采用平面应力膜单元真实地反映楼板的平面内刚度，同时又忽略了平面外刚度，即假定楼板平面外刚度为零。

②适用范围：广泛应用于楼板厚度不大的弹性板结构中，比如体育场馆等空旷结构、楼板局部大开洞结构、楼板平面布置时产生的狭长板带（如图1（C）所示，图略）、框支转换结构中的转换层楼板、多塔联体结构中的弱连接板（如图3所示，图略）等结构。

⑷弹性板3假定

①楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为有限刚。程序采用中厚板弯曲学元来计算楼板平面外刚度。

②适用范围：厚板转换层结构和板厚比较大的板柱体系或板柱－抗震墙体系。

③注意事项：

a）要在PMCAD软件的人机交互式建模中输入100mm×100mm的虚粱。虚梁在结构设计中是一种无刚度、无自重的梁，不参与结构计算。它的主要作用有以下三点：

☆为SATWE或PMSAP软件提供板的边界条件；

☆传递上部结构的竖向荷载。

☆为弹性楼板单元的划分提供必要条件。

b）采用弹性板3模式进行设计时，与厚板相邻的上下层的层高应包含厚板厚度的一半。

（四）工程实例

⑴工程概况：某工程为框支剪力墙结构，共30层，带一层地下室，地面以上第4层为框支转换层，地震设防烈度为8度，地震基本加速度为0.2g，场地类别为三类场地土，中梁刚度放大系数取2.0，边梁刚度放大系数取1.5，转换层楼板厚度为180mm，结构体系按复杂高层计算，并考虑偶然偏心的影响。该结构的三维轴测图、框支转换层和框支转换层上一层的结构平面图如囹4所示。（图略）

⑵计算结果

将转换层楼板分别采用弹性板6、弹性膜和刚性板假定进行计算，该结构的周期、转换层处层间位移角和转换梁1的内力和配筋计算结果分别如表1、表2和表3所示。

表1周期计算表

T1（X向）／1.3627／1.3639／1.3572／

T2（Y向）／1.2143／1.2147／1.2060／

T3（扭转）／1.0468／1.0473／1.0323／

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表2转换层处层间位移角计算表

X向／1/2933／1/2899／1/3187／

Y向／1/3006／1/2995／1/3274／

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表3转换梁1的内力和配筋计算表

-M（kn-m)／-218（30）／-225（30）／-198（29）／

TopAst／2000／2000／2000／

+M（kn-m)／1060（30）／1071（30）／1015（30）／

BtmAst／4116／4156／2814／

Shear／-587（30）／-597（30）／-538（30）／

Asv／825／825／825／

Nmax（kn）／567（29）／572（29）／0／

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

以上三张表中的后面3个数值依次分别为楼板条件是（／弹性板6／弹性膜／刚性板／）时的数值。

表4相应工况下的荷载组合分项系数

Ncm／V-D／V-L／X-W／Y-W／X-E／Y-E／Z-E

29／1.20／0.60／-0.28／0.00／-1.30／0.00／0.00

30／1.20／0.60／0.00／0.28／0.00／1.30／0.00

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

⑶结果分析

①本工程刚性板假定下结构刚度大于弹性板6假定下结构的刚度。

②弹性膜假定下其结构的刚度最小，结构的位移和周期均最大。

③通过对表3的分析可以看出，三种计算模式下梁的负端弯矩和跨中弯矩相差并不大，但采用弹性板6和弹性膜假定下梁的跨中纵向钢筋的配筋面积明显大于采用刚性极假定下梁的配筋面积、这主要是由于框支梁按照拉弯构件设计造成的。在表3中，采用弹性板6和弹性膜计算模式时，框支梁会产生较大的轴力，而采用刚性板假定时，框支梁的轴力为0。

④由于弹性板6模式考虑了楼板的平面外刚度，因此，框支梁计算的安全储备降低，从表3可以看出，采用弹性膜假定计算出的框支梁1的弯矩、剪刀和轴力均大于采用弹性板6假定下的计算结果。在本工程中，这两种模式的计算结果虽然不大，但这种计算结果的差

异与楼板厚度有关，板厚越大，计算结果的差异也越大。第十二章斜屋面结构的计算（一）斜屋面的建模

⑴通过设置“梁两端标高”或者“改上节点高”等方式形成屋面斜板。

⑵在PMCAD建模时，屋面斜梁不能直接落在下层柱的柱项，斜梁下应输入100mm高的短柱（如图1所示，图略）。短柱通常只传递荷载和内力，而没有设计意义。

⑶当采用TAT和SATWE软件计算时，顶部倾斜的剪力墙程序不能计算，PMSAP可以计算，但要在“复杂结构空间建模”冲将其定义为弹性板6。

（二）软件对屋面斜板的处理

⑴TAT和SATWE软件只能计算斜粱，对斜屋面的刚度不予考虑。

⑵PMSAP软件可以计算屋面斜板的刚度对整体结构的影响。

（三）斜屋面结构的计算

⑴简化模型1：忽略斜屋面刚度对整体结构的影响，将屋面斜板的荷载导到斜梁上，用TAT或SATWE软件计算。

⑵简化模型2：将斜屋面刚度用斜撑代替，屋面斜板的荷载导到斜梁上，用TAT或SATWE软件计算。斜撑的主要目的是为了模拟斜屋面的传力，其本身的内力计算没有意义，但在计算屋面荷载时，应适当考虑斜撑自重。

⑶真实模型：考虑斜屋面刚度对整体结构的影响，用PMSAP软件计算。

（四）工程实例

⑴工程概况：某工程为框架结构的仿古建筑，共4层，第二层的两端和第四层的中间部分布置了较多的斜屋面，该结构斜屋面组成比较复杂（如图1所示，图略），板厚为180mm，地震设防烈度为8度，地震基本加速度为0.2g，周期折减系数0.7，考虑偶然偏心的影响，并用总刚模型计算。该结构的三维轴测图、首层平面图和第四层斜梁线框图如图1所示（图略）。

⑵斜屋面结构的计算

为了能够有效地体现屋面斜板对结构设计的影响，现分别采用三种计算模型对结构进行计算，第一种模型为考虑斜屋面，按真实模型进行计算；第二种模型为忽略斜屋面，将斜屋面引起的荷载传递给斜梁，按简化模型1计算；第三种模型为将斜屋面用斜撑代替，斜屋面引起的荷载传递给斜梁，按简化模型2计算。这三种计算模型中结构周期和位移的计算如表1所示，某根构件的内力计算如表2、表3和表4所示。

表1三种计算模型中结构周期和位移的计算

周期／真实模型／简化模型1／简化模型2／

T1／0.997（Y）／1.119（Y）／1.027（Y）／

T2／0.964（X）／1.018（X）／0.981（X）／

T3／0.801（T）／0.891（T）／0.826（T）／

最大层间位移角（X向）／1/363／1/338／1/354／

最大层间位移角（Y向）／1/366／1/298／1/326／

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表2三种模型中梁1的弯矩计算

①恒载下真实模型的弯矩标准值：110(左端)／-77.3(跨中)／86.2(右端)

②恒载下简化模型1的弯矩标准值：106.5(左端)／-77.8(跨中)／89.8(右端)

③恒载下简化模型2的弯矩标准值：107.1(左端)／-77.9(跨中)／89.2(右端)

④X向地震下真实模型的弯矩标准值：-204(左端)／-42.7(跨中)／199.5(右端)

⑤X向地震下简化模型1的弯矩标准值：-178.9(左端)／-36.6(跨中)／174.5(右端)

⑥X向地震下简化模型2的弯矩标准值：-202(左端)／-42.2(跨中)／197.8(右端)

⑦真实模型的弯矩设计值：-399.5(左端)／193.9(跨中)／-366(右端)

⑧简化模型1的弯矩设计值：-403.6(左端)／193.2(跨中)／-376(右端)

⑨简化模型2的弯矩设计值：-394(左端)／185(跨中)／-367(右端)

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表3三种模型中梁2的弯矩计算

①恒载下真实模型的弯矩标准值：57.5(左端)／-43.4(跨中)／7.2(右端)

②恒载下简化模型1的弯矩标准值：126.9(左端)／-62(跨中)／109.7(右端)

③恒载下简化模型2的弯矩标准值：127.1(左端)／-62.0(跨中)／109.5(右端)

④X向地震下真实模型的弯矩标准值：-5.2(左端)／-0.5(跨中)／8.0(右端)

⑤X向地震下简化模型1的弯矩标准值：-7.6(左端)／-3.0(跨中)／-1.7(右端)

⑥X向地震下简化模型2的弯矩标准值：-6.0(左端)／-2.1(跨中)／1.7(右端)

⑦真实模型的弯矩设计值：-98(左端)／69.6(跨中)／-95(右端)

⑧简化模型1的弯矩设计值：-155.9(左端)／111.5(跨中)／-135.5(右端)

⑨简化模型2的弯矩设计值：-156(左端)／115(跨中)／-135(右端)

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表4三种模型中柱1的弯矩（My）计算

①恒载下真实模型的弯矩标准值：-9.7(上端)／3.5(下端)

②恒载下简化模型1的弯矩标准值：-10.9(上端)／4.7(下端)

③恒载下简化模型2的弯矩标准值：-11.0(上端)／4.7(下端)

④X向地震下真实模型的弯矩标准值：-296.8(上端)／334.4(下端)

⑤X向地震下简化模型1的弯矩标准值：-258.7(上端)／291.5(下端)

⑥X向地震下简化模型2的弯矩标准值：-292.8(上端)／330.1(下端)

⑦真实模型的弯矩设计值：456.7(上端)／528.7(下端)

⑧简化模型1的弯矩设计值：467.7(上端)／541.6(下端)

⑨简化模型2的弯矩设计值：423.2(上端)／528.4(下端)

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

梁1是一根首层的边框架梁；梁2是四层与柱1相连的斜梁；柱1是一根框架边柱，梁1一端与之相连。

⑶结果分析

①从表1可以看出，屋面斜板对结构的周期和位移均有一定影响。采用简化模型1计算，由于忽略了斜屋面的面内刚度和面外刚度，计算结果偏柔；采用简化模型2计算，由于斜撑起到了一定的楼板刚度的作用，因此其计算结果介于简化模型1和真实模型之间；

②表2和表4主要反映的是屋面斜板对其他楼层的水平和竖向构件内力的影响。从中可以看出，在竖向荷载作用下（如恒载），三种计算模型算出的构件内力相差很小，几乎可以认为相等；在水平荷载作用下（如地震力），简化模型1与真实模型和简化模型2计算出的构件内力有一定差别，但差别也不是很大。真实模型和简化模型2计算出的构件内力则相差很小；

③表3主要反映的是屋面斜板对屋面斜梁内力的影响。从中可以看出，由于屋面斜板定义了弹性板6，从而使采用简化模型计算的梁内力值明显大于采用真实模型计算的梁内力值。第十三章次梁按主梁输和按次梁输的区别（一）导荷方式相同

这两种输入方式形成的次梁均可将楼板划分成双向或单向板，以双向或单向板的方式进行导荷。

（二）空间作用不同

⑴次梁按次梁输时，输入的次粱仅仅将其上所分配的荷载传递到主梁上，次梁本身的刚度不代入空间计算中，即对结构的刚度、周期、位移等均不产生影响。

⑵次梁按主梁输时，输入的次梁本身的刚度参与到空间计算中，即对结构的刚度、周期、位移等均会产生影响。

（三）内力计算不同

⑴次梁按次梁输时，次梁的内力按连续梁方式一次性计算完成，主梁是次梁的支座。

⑵次梁按主梁输时，程序不分主次梁，所有梁均为主梁。梁的内力计算按照空间交叉梁系方式进行分配。即根据节点的变形协调条件和各梁线刚度的大小进行计算。主梁和次梁之间没有严格的支座关系。

（四）工程实例

⑴本工程实例主要用于说明为什么有些悬挑梁在计算时没有按悬挑梁计算？

该工程局部悬挑梁的布置如图1所示（图略，图1显示的局部悬挑梁布置是平行的三道梁，上下两道为框架梁，中间为支承在另一方向上的框架梁上的连续梁，均有挑梁）。

⑵计算结果

如上图所示，从主框架梁中间悬挑出去的梁端负筋明显小于从柱悬挑出去的梁端负筋。

以下是这两种梁的内力计算结果：

表1图中中间悬挑梁内力值

截面号／I／1／2／3／4／5／6／7／J／

－M／-61.0／-52.2／-43.9／-36.3／-29.8／-24.3／-19.6／-15.6／-12.4／

TopAst／652／652／652／652／652／652／652／652／652／

＋M／0.0／0.8／1.5／1.9／2.1／1.9／1.5／0.8／0.0／

BtmAst／652／652／652／652／652／652／652／652／652／

Shear／40.0／38.2／35.6／32.2／27.9／23.7／20.2／17.6／15.9／

Asv／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

表2图中下部悬挑梁内力值

截面号／I／1／2／3／4／5／6／7／J／

－M／-61.0／-52.2／-43.9／-36.3／-29.8／-24.3／-19.6／-15.6／-12.4／

TopAst／652／652／652／652／652／652／652／652／652／

＋M／0.0／0.8／1.5／1.9／2.1／1.9／1.5／0.8／0.0／

BtmAst／652／652／652／652／652／652／652／652／652／

Shear／40.0／38.2／35.6／32.2／27.9／23.7／20.2／17.6／15.9／

Asv／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／61.4／

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

⑶内力分析

通过梁的内力文件可以看出，从主框架梁中间悬挑出去的梁端负弯矩明显小于从柱悬挑出去的梁端负弯矩。

这主要是因为当这两种悬桃梁都按主梁输时，梁的内力计算按照空间交叉梁系方式进行计算。由于柱的线刚度大，变形小，因此对悬挑梁的约束能力强，则相应的梁端负弯矩大。而主框架梁的平面外抗扭刚度小，变形大，因此对悬桃梁的约束能力低，则相应的梁端负弯矩就小。第十四章不规则结构方案调整的几种主要方法（一）工程算例１

⑴工程概况：某工程为一幢高层住宅建筑，纯剪力墙结构，结构外形呈对称Y形。一层地下室，地上共23层，层高2.8m。工程按8度抗震烈度设防，地震基本加速度为0.2g，建筑抗震等级为二级，计算中考虑偶然偏心的影响。其结构平面图如图1所示。（图略）

⑵这个工程的主要特点是：

①每一个楼层沿Y向对称。

②结构的角部布置了一定数量的角窗。

③结构平面沿Y向凹进的尺寸10.2m，Y向投影方向总尺寸为22.3m。开口率达45%，大于相应投影方向总尺寸的30%，属于平面布置不规则结构，对结构抗震性能不利。

⑶本工程在初步设计时，结构外墙取250厚，内墙取200厚。经试算结果如下：

结构周期：

T1＝1.4995s，平动系数：0.21（X），扭转系数：0.79

T2＝1.0954s，平动系数：0.79（X），扭转系数：0.21

T3＝1.0768s，平动系数：1.00（Y），扭转系数：0.00

周期比：T1／T2＝1.37，T1／T3＝1.39

最大层间位移比：1.54

最大值层间位移角：1／1163

⑷通过对上述计算结果的分析可以看出，该结构不仅周期比大于规范规定的0.9限值，而且在偶然偏心作用下的最大层间位移比也超过1.5的最高限值。

经过分析我们得知，之所以产生这样的结果，主要是由于结构的抗扭转能力太差引起的。

⑸为了有效地提高结构的抗扭转能力，经与建筑协商，在该结构的深开口处前端每隔3层布置两道高lm的拉梁，拉梁间布置200mm厚的连接板（如图2所示）。（图略）

经过上述调整后，计算结果如下：

T1＝1.3383s，平动系数：0.22(X)，扭转系数：0.78

T2＝1.0775s，平动系数：0.78(X)，扭转系数：0.22

T3＝1.0488s，平动系数：1.00(Y)，扭转系数：0.00

周期比：T1／T2=1.24，T1／T3=1.28

最大层间位移比：1.48

最大值层间位移角：1／1250

⑹从上述结果中可以看出，由于设置了拉梁和连续板，使结构的整体性有所提高，抗扭转能力得到了一定的改善。结构的周期比和位移比有所降低，但仍不满足要求。

经过分析得知，一方面，必须进一步提高结构的抗扭转能力以控制周期比；另一方面，结构的最大位移值出现在角窗部位，因此，控制最大位移值就成为改善位移比的关键。

为此，对本工程采取如下措施：

①尽量加大周边混凝土构件的刚度。具体做法是将结构外围剪力墙厚增加到300以提高抗扭转的能力。

②将转角窗处的折梁按反梁设计，其断面尺寸由原来的200×310改为350×1000，从而控制其最大位移。

③将外墙洞口高度由2490mm降为2000mm，以增大周边构件连梁的刚度。

④加大结构内部剪力墙洞口的宽度和高度，以降低结构内部的刚度。

经过上述调整后，计算结果如下：

T1＝1.0250s，平动系数：1.00(X)，扭转系数：0.00

T2＝0.9963s，平动系数：1.00(Y)，扭转系数：0.00

T3＝0.8820s，平动系数：0.00，扭转系数：1.00

周期比：T3／T1＝0.86；T3／T2＝0.88

最大层间位移比：1.29

最大值层间位移角：1／1566

该工程最大层间位移比为1.29，根据《复杂高层建筑结构设计》建议的表7.2.3（如下表所示）可知，本工程在小震下最大水平层间位移角限值为1／1240，满足要求。

表7.2.3

扭转变形指标ξ＝Umax/U／1.2／1.3／1.4／1.5／1.6／1.7／1.8／

中震下最大水平层间位移角限值／2.8／2.26／1.81／1.4／1.05／0.74／

小震下最大水平层间位移角限值／1／1/1.24／1/1.55／1/2／1/2.67／1/3.78／1/6

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

⑺通过上述调整后，可以看出结构的整体抗扭转能力得到了很大的提高，周期比和位移比都能满足规范要求，设计合理。

⑻对于角窗结构，宜在角窗处的楼板内设置暗梁等措施以提高结构端部的整体性。

（二）工程算例2

⑴工程概况：某超高层商办楼，主楼41层，结构高度184.3m。地下室共5层，深19.5m，结构体系为钢筋混凝土筒体和框架组成的钢－混结构体系，框架由钢骨混凝土柱和钢柱组成。本工程按7度抗震烈度设防，建筑抗震等级按二级，因工程平面复杂，构造措施按提高一级。其结构平面图如图1所示。（图略，该结构总长35m，总宽42m，结构右上角和左下角均缺少14X16.8m的部分结构）

⑵工程特点：本工程筒体刚度较大，但延性较差，结构初算侧移很小，但平扭周期偏大，在地震作用下质心与其他角点以及边缘点的位移比亦不满足要求。究其原因，因筒体偏离整个平面较大，中部连接板带尺寸过小。

⑶调整方法

①剪力墙核心筒开计算洞以降低刚度；

②结构角部加水平隅撑以加强结构边缘节点的约束；

③薄弱层楼板加厚以提高楼板刚度，增加结构水平的协调能力。

④筒体内主要角部暗埋了竖向H型钢，在周边连梁内暗埋H型钢，以提高筒体的延性。

⑷计算结果

结构自振周期计算结果如下表所示：

ModeNoPeriodAngleMovementTorsion

14.810314.530.930.07

23.869797.380.850.15

33.1442136.60.230.77

周期比：T3／T1＝0.653：T3／T2＝0.813；

地震作用下的位移比均小于1.40。

地震作用下的最大层间相对位移：X向为1／1220，Y向为1／1328。第十五章用SATWE软件计算井字梁结构，为什么其计算结果与查井字梁结构计算表相差很大？（一）、计算假定不同

查表法假定梁瑞无论是固接还是铰接，均没有竖向位移。而SATWE软件采用空间交叉

梁系计算井字架结构，梁端位移的大小取决于结构的刚度。

（二）计算假定不同的结果

正是由于计算假定的不同，采用SATWE软件计算，当梁瑞为主框架梁时，由于框架梁刚度较小，位移较大，从而使内力按照节点位移进行分配，则其计算结果与查表法相差较大：

当梁端为剪力墙等竖向刚度较大的构件时，该节点的竖向位移很小，基本为0，则其计算结果与查表法相近。

（三）工程算例

现以梁端铰接为例，介绍一下在恒载标准值作用下两种方式的计算过程。

该工程算例并字梁间距为3m×3m，面荷载为5kn/m2。在采用SATWE软件计算时，将面荷载转化为作用在节点上的集中荷载，以便使荷载输入方式与《建筑结构静力计算手册》的简化方式一样。

同时将SATWE软件中混凝土容重改为0，这样可以不计梁自重。以边梁为例，当梁端为主框架架时，该梁的跨中最大弯矩为194.9kn-m；当梁瑞为剪力墙时，该梁的跨中最大弯矩为135.6kn-m。查《建筑结构静力计算手册》得该梁的跨中最大弯矩为：

M＝1.0641×5×3×3×3＝143.65kn-m

[（143.65－135.6）／143.65］×100%＝5.6％

由此可以看出，只要计算假定和各种计算条件相同，空间计算法和查表祛二者之间的计算误差是很小的。

（四）砖混结构，井字梁楼盖，如何计算？

目前的SAWE和TAT软件都不能计算砖墙，因此对于这种结构形式只能进行简化计算。

由上述分析可知，井字梁内力的大小与梁端构件的相对竖向刚度有关。这种结构形式梁端一般均铰接在砖墙上。我们在简化时可以将砖墙简化为混凝土墙，但要注意相对竖向刚度的正确性。比如某结构井字梁周边砖墙墙厚有370或240，则在将砖墙简化为混凝土墙时也应在相应位置布置墙厚为370或240的混凝土剪力墙。第十六章JCCAD软件应用中的主要问题（一）地质资料的输入

⑴±0相对于绝对标高是什么意思？

±0相对于绝对标高指大地坐标，设计人员只要根据地质勘探报告给出的大地坐标直接输入即可。

⑵孔点标高怎么输？

与上±0相对于绝对标高一样，可直接输入大地坐标，程序会根据设计人员输入的坐标值自动判断孔口高度。

⑶孔点坐标的单位是什么？

孔点坐标的单位是米，不是毫米。

（二）荷载的输入

⑴“一层上部结构荷载作用点标高”是什么意思？

该参数主要是用于求出基底剪力对基础底面产生的附加弯矩作用。在填写该参数时，应输入PMCAD中确定的柱底标高，即柱根部的位置。

注意：该参数只对柱下独基和桩承台基础有影响，对其他基础没有影响。

⑵自动计算覆土重对什么基础起作用？

“自动计算覆土重”主要是指自动计算基础和基础以上回填土的平均重度，主要用于独基和条形基础的计算，对筏板基础没有影响。

⑶筏板上覆土重如何输入？

筏板上覆土重在“筏板荷载”中输入（如下图所示，图略）

⑷读取荷载时需要将所有荷载都选上吗？如果都选上会怎么样？

读取荷载时不需要将所有荷载都选上。如果都选上，则只有独基和墙下条基会在计算时考虑所有组合并选最不利进行设计，其他基础只认一种软件传下来的荷载。

⑸什么叫当前组合？

屏幕上当前所显示的组合值就叫当前组合。

⑹当前组合是控制工况吗？

当前组合仅表示当前屏幕上所显示的值。并不是说基础的最终控制组合就一定是它。

⑺什么叫目标组合？

某一最大内力所对应的组合值，比如最大轴力或最大弯矩下所对应的组合值。

⑻目标组合能作为基础设计依据吗？

目标组合并不一定是最不利组合，比如最大轴力下所对应的组合值其弯矩值有可能很小，不一定是控制工况，所以目标组合不能作为基础设计依据。

⑼标准组合与基本组合程序能够自动识别吗？

程序能够按照规范的要求自动识别标准组合与基本组合。

（三）筏板基础的输入

⑴不等高筏板基础如何布置？（有张图，无说明，图略）

⑵不等厚筏板基础如何布置？（有张图，无说明，图略）

⑶程序在计算柱下筏板时，可以加柱墩吗