结构设计常见问题分析及工程方案解析

结构设计常见问题分析及工程方案

解析

结构设计常见问题分析及结构设计常见问题分析及结构设计常见问题

分析及结构设计常见问题分析及工程方案解析工程方案解析工方案解

析工方案解析赵赵兵兵地震倾覆力矩的计算地震倾覆力矩的计算地震

倾覆力矩的计算地震倾覆力矩的计算高规框支框架承担的地震倾覆力

矩应小结•高规10.2.16-7：框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构

总倾覆力矩的50%•高规8.1.3：抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在

规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总

地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法……•高规7.1.8：当采用具有

较多短肢剪力墙的剪力墙结构时，应符合下列规定：1.在规定的水平

地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震

倾覆力矩的50%.…•高规&1.3条：抗震设计的框架-剪力墙结构，应根

据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结

构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法，并应符合下列要求:

•1.当框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%

时，按剪力墙结构设计，其中的框架部分应按框剪结构的框架进行设计。

•2.当框架部分承受的地震须覆力矩大于结构总地2.当框架部分承受的

地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时，按本

章框剪结构的规定设计结构的规定设计・3当框架部分承受的地震倾覆

力矩大于结构总地3.当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震

倾覆力矩的50%但不大于80%时，按框架结构进行设计，框架部分的

抗震等级和轴压比限值宜进行设计，框架部分的抗震等级和轴压比限值

宜按框架结构的规定采用「4当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构

总地・4.当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的

80%时，按框架结构进行设计，框架部分的抗震等级和轴压比限值应按

框架结构的架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用。

SATWESATWEPMSAP地震地震倾覆力矩的倾覆力矩的计算方法计算方

法一、地震一、地震倾覆力矩的倾覆力矩的计算方法干算方法规定水平

力抗规方法•规定水平力抗规方法（V*H求和方式）（VH求和方式）•

规定水平力轴力方式规定水平力轴力方式（力学标准方式）・CQC振型

叠加法旧版方法•第k层的框架倾覆力矩V*H求和方式nst

nchVMkiljijijckhVM-《抗规》6.13的条文说明中规定框架

部分地震倾覆力矩的《抗规》6.1.3的条文说明中规定框架部分地震倾

覆力矩的计算公式为：nmijiijchVMll力学标准方式

力学标准方式ncljkjOkkjkj*ck］）（［MxxNM第k层取矩参考

点位置确定jiixNxkkiNxkkO•一般而言，对于对称布置的框剪、

框筒结构，力学方式的框架倾覆力矩要远大于V*H方式的倾覆力矩力

矩2倍！•而对于偏置布置的框剪、框筒结构，力学方式的框架倾覆力

矩与V*H方式的倾覆力矩比较接近考察向考察X向力学方式只是略大

一点架剪墙合紧密间传•总之，总框架与总剪力墙配合得越紧密，二

者之间的传力越显著，两种方法统计的框架倾覆力矩差异越大。•反过

来，对于独立工作的框架和剪力墙，两种方法是一致的的。对于框筒结

构力学方式的框架倾覆力矩方面可以反映•对于框筒结构，力学方式的

框架倾覆力矩一方面可以反映框架的数量；另一方面可以反映框架的空

间布置；是更为合理的衡量”框架在整个抗侧力体系中的作用"的指标。

合理的衡量框架在整个抗恻力体系中作用的指标。•对于非框筒结构，

可以考虑采用抗规法。对于非框筒结构，可以考虑采用抗规法。•规定

水平力下的倾覆力矩百分比与老办法相规定水平力下的倾覆力矩百分

比与老办法相差很小层号塔号框架弯矩短肢墙弯矩墙及支撑弯矩总弯

矩层号塔号框架弯矩短肢墙弯矩墙及支撑弯矩总弯矩11

10153.(21.3%)0.(0.0%)37423.(78.7%)47576.219537.(23.1%)

0.(0.0%)31678.(76.9%)41215.318870.(25.5%)0.(0.0%)

25869.(74.5%)34738.417981(280%)0(00%)20477(72

0%)28458CQC振型叠力口法417981.(28.0%)0.(0.0%)20477.(72.0%)

28458.516957.(30.9%)0.(0.0%)15542.(69.1%)22499.61

5844.(34.4%)0.(0.0%)11125.(65.6%)16969.714685.(39.1%)

0.(0.0%)7287.(60.9%)11972.813518(461%)0(00%)4108(53

9%)7626CQC振型叠加法813518.(46.1%)0.(0.0%)4108.(53.9%)

7626.912366.(58.3%)0.(0.0%)1694.(41.7%)4060.1011290.(83.8%)

0.(0.0%)249.(16.2%)1539.层号塔号框架弯矩短肢墙弯矩墙及支撑弯

矩总弯矩层号塔号框架弯矩短肢墙弯矩墙及支撑弯矩总弯矩11

9915.(21.3%)0.(0.0%)36584.(78.7%)46498.219324.(23.1%)

0.(0.0%)31001.(76.9%)40325.318678.(25.5%)0.(0.0%)

25386.(74.5%)34063.417813(279%)0(00%)20178(721%)27991

规定水平力417813.(27.9%)0.(0.0%)20178.(72.1%)27991.51

6812.(30.7%)0.(0.0%)15396.(69.3%)22208.615720.(34.0%)

0.(0.0%)11089.(66.0%)16809.714582.(38.5%)0.(0.0%)

7316.(61.5%)11898.813437(452%)0(00%)4161(548%)7597规定

水平力813437.(45.2%)0.(0.0%)4161.(54.8%)7597.912309.(57.0%)

0.(0.0%)1743.(43.0%)4051.1011258.(82.2%)0.(0.0%)272.(17.8%)

1530.二计算墙倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘二、计算墙倾覆力矩

时只考虑腹板和有效翼缘范在载力算中剪力墙的•《混凝土规范》9.4.3

在承载力计算中，剪力墙的翼缘计算宽度可取剪力墙的间距、门窗洞间

翼墙的宽度剪力墙度假侧各倍翼墙度剪力的宽度、剪力墙厚度加两

侧各6倍翼墙厚度，剪力墙墙肢总高度的1/10四者中的最小值。程序

的处则・SATWE程序的处理原则•在计算剪力墙配筋面积时，是按照单

肢考虑的，没有考虑翼缘的作用。•剪力墙所承担的倾覆力矩的计算，

以前的版本是剪力墙所承担的倾覆力矩的计算，以前的版本是取得所有

墙体的墙肢，没有按照规范的要求仅考虑有效翼缘的作用虑有效翼缘的

作用•新版软件增加了剪力墙倾覆力矩的计算仅考虑腹板和有效翼缘的

作用板和有效翼缘的作用6ATWE程序考虑有效翼缘的取值规则：

SATWE程序考虑有效翼缘的取值规则：•剪力墙有效翼缘的长度

=min{l/2Zhi,1/10H,6t}其中L为翼缘方向长度讣为同一翼缘所连

接，其中L为翼缘方向长度,Zhi为同一翼缘所连接的所有腹板长度，H

结构总高度，t为墙厚。两种算法对计算结果的影响•两种算法对计算结

果的影响•考虑腹板和有效翼缘的算法会使框架承担倾覆力增剪力墙

担得轻力减矩百分比增加，剪力墙承担的倾覆力矩减少。•对于由于

方案等诸多原因造成单向剪力墙过少或存在大量短肢剪力墙的情况，考

虑腹板和有效翼缘的算法会使计算结果更加合理。"规定水平力”下扭转

位移比的计算"规定水平力”下扭转位移比的计算〃规定水平力〃下扭转位

移比的计算“规定水平力”下扭转位移比的计算范求一、规范要求1、《抗

规》3.4.3规定："在规定水平力下楼层的最大弹性水平位移或（层间位

移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍〃（）2、

《高规》3.4.5规定：……在考虑偶然偏心影响的规定水平的震力作用下，

楼层竖向构件最大的的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水

平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,

不应大于该楼层平均值于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均

值的1.5倍……o《抗规》和《高规》倾覆力矩的计算采用规3、《抗规》

6.1.3和《高规》8.1.3倾覆力矩的计算采用规定水平力，其中《抗规》

条文：设置少量抗震墙的框架结构在规定的水平力作用下底部框架所承

担的地震倾覆构，在规定的水平力作用下，底部框架所承担的地震倾覆

力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级仍应按框架

结构确定，抗震墙的抗震等级可与框架的抗级仍应按框架结构确定，抗

震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同。4、《高规》7.1.8-1在规定

的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部

总地震倾覆力矩的50%高支架担的地倾力5、《高规》10.2.16-7框支

框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震倾覆力矩的50%6、《高规》

条文说明3.11.4规定：……当采用弹塑性静力分析时，在计算分析中采

用的侧向作用力分布形式宜适当考虑高振型的影响,可采用本规程3.4.5

条提出的“规定水平力"。•由此可见，当计算结构的扭转位移比、框架剪

力墙结构中框架部分承担的地震倾覆力矩、对结构进行性能化设计时,

并应用弹塑性静力分析方法时，需要采用规定水平力的计算结果。定水

力的算方二、规定水平力的计算方法《高规》3.4.5的条文说明规定:

扭转位移比计算时，楼层的位移可取“规定水平力”计算，由此得到的位

移比与楼层扭转效应之间存在明确的相关性。"规定的水平力”般可采用

振型组合后的楼层地震剪力换算的水平地震一般可采用振型组合后的

楼层地震剪力换算的水平地震作用力，并考虑偶然偏心。水平作用力的

换算原则：每一楼层处水平作用力，取该楼面上下两个楼层地震作用力

差的楼层处水平作用力，取该楼面上下两个楼层地震剪力差的绝对值。

连体下一层的总水平作用力可按该层各塔楼的地震剪力大小分配，计算

出各塔楼在该层的水平作用力。扭转位移比计算时采用规定水平力计算

方法的三、扭转位移比计算时采用规定水平力计算方法的原因・《抗规》

3.4.3在规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移或（层间位移）

楼层的最大弹性水平位移或（层间位移），大于该楼层两端弹性水平位

移（或层间位移）平均值的12倍时属于扭转不规则位移）平均值的1.2

倍时，属于扭转不规则。建筑结构平面的扭转不规则示例建筑结构平面

的扭转不规则示例•为了便于对规范的理解，现以某具体工程为例，对

旧规范采用各振型位移的CQC组合计算扭转位移比和新规范采用规定

水平力法计算扭转位移比二者之间的区别做比较详细的阐述。四位移比

的计算还需要强制执行刚性板假定吗？四、位移比的讦算还需要强制执

行刚性板假定吗？抗条文说中出•《抗规》343-2条文说明（p272）中

指出，所谓刚性楼盖，并不是刚度无限大，计算扭转位移比时，楼盖刚

度可按实际情况确定而不限于刚度无限大假定。五、"规定水平力”在新

规范2010版PKPM软件中五、规定水平力在新规范2010版PKPM软

件中的应用•新规范2010版SATWE和PMSAP软件均按照《抗•新规范

2010版SATWE和PMSAP软件均按照《抗规》和《高规》的要求增加

了"规定水平力"的计算（如图6图7所示）其中SATWE软件在计算（如

图6、图7所示）。其中SATWE软件在"规定水平力”的选项中提供了两

种方法，一种是"楼层剪力差方法（规范方法）"另一种是是楼层剪力差

方法（规范方法），另种是"节点地震作用CQC组合方法〃，前一种即

《抗规》要求的"规定水平力法"后一种是SATWE规》要求的规定水平

力法，后种是SATWE软件提供的方法。从软件应用的角度，前者主要

用于结构布局比较规则楼层概念清晰的结构用于结构布局比较规则，楼

层概念清晰的结构。而当结构布局复杂，较难划分出明显的楼层时，则

可以采用后者则可以采用后者。图6SATWE软件计算"规定水平力〃的选

择项图6SATWE软件计算规定水平力的选择项•图7PMSAP软件计算

"规定水平力”的选择项•图7PMSAP软件计算规定水平力的选择项范定

水力算位移的差六、02规范和规定水平力计算位移比的差异•对于比较

规则的结构，新《抗规》采用规定水平力计算的扭转位移比与02规范

相比差别不大，一般在5%以内。例如某剪力墙结构，结构三维轴测图

如图8所示。图8某剪力墙结构三维轴测图图8某剪力墙结构三维轴

测图・08版采用02规范计算位移比和10版采用规定水平力计算位移比

的结果如表1所示表1第17~24层的位移比计算结果例二某框剪结构:

三维透视图例二某框剪结构：三维透视图例二某框剪结构：位移比对比

例二某框剪结构：位移比对比例三某框架双筒结构三维透视图例三某框

架双筒结构：三维透视图例三某框架双筒结构位移比对比例三某框架双

筒结构：位移比对比最小剪重比的调整最小剪重比的调整最小剪重比的

调整最小剪重比的调整一、《抗震规范》对最小剪重比的规定、《抗震

规范》对最小剪重比的规定•根据《抗震规范》525条文说明的要求：

当结构底部的总剪力略小于本条规定而中上部楼层均底部的总剪力略

小于本条规定而中、上部楼层均满足最小值时，可采用下列方法调整:

若结构基本周期位于设计反应谱的加速度控制段时则各本周期位于设

计反应谱的加速度控制段时，则各楼层均需乘以同样大小的增大系数;

若结构基本周期位于设计反应谱的位移控制段时则各楼层i周期位于设

计反应谱的位移控制段时，则各楼层i均需按底部的剪力系数的差值

△入0增加该层的地震剪力AF二A入G；剪力一AFEki二AM）Gei；•若结构基

本周期位于设计反应谱的速度控制段时，则增加值应大于二A入OGei,顶

部增加值可取动位移作用和加速度作用二者的平均值，中间各层的增加

值可近似按线性分布。按述方案整的前•按上述方案调整的前提•《建

筑抗震设计规范统一培训教材》（P57）指出，入骰较多楼层的剪力系

数不满足最小剪力系数要求（例如15%以上的楼层）、或底部楼层剪力

系数小于最小剪力系数太多（例如85%）,说明结构整体刚度偏弱（或

哦结构太重），应调整结构体系，正确结构刚度（或减小结构重量），

而不能简单采用放大楼层剪力系数的办法。二、加速度控制段、速度控

制段和位移控制段三者之间的关系一般而言，当结构基本周期T<Tg时,

属于加速度控制段，Tg<T<5Tg时，属于速度控制段，T>5Tg时'属于

位移控制段位移控制段。三SATWE软件的处理三、SATWE软件的处理

•所谓强、弱轴主要是通过结构周期的长短来判断，弱轴指长周期方向，

强轴只短周期方向。该参数的值范该时间数的取值范围在(0-1)之

间。1、当输入0时，相当于加速度控制段，程序缺省状输时度控制段

序缺省态下为加速度控制段。2、输入1时，相当于位移控制段，程序

按照《中规2、输入1时，相当于位移控制段，程序按照《抗规》提供

的公式进行最小剪重比的计算。3输入0~1之间的小数时程序按照速度

控制段计算3、输入0~1之间的小数时，程序按照速度控制段计算，且

放大系数与设计人员输入的比例系数有关。动位移例的含•动位移比

例因子的含义•设方向地震作用下某层某塔的两个边界调整系数为Ca

和Cd［分别为〃按加速度段控制算出的直接放大比例”和〃按位移段控制

换算出的放大比例〃］,］那么程序实际采用的放大系数取

C)1(CC•daC)l(CC£a=(T-Tg)/(5Tg-Tg)是方向

的动位移比例因子Wag(gg)三个特例：某塔块放大系数C与周期的关系

CCC(O)某塔块放大系数C与周期的关系

C)l(CCC(O)da2/)CC()5.O(CC)l(CdadTg5TgT对于多塔结构则需

要手工填写各塔最小剪重比对于多塔结构，则需要手工填写各塔最小剪

重比•工程实例实例•某工程为框筒结构，结构总高度为253.2m,地上

共57层，抗震设防烈度为6度，场地土类别为D共57层，抗震设防

烈度为6度，场地土类别为II类，结构三维轴侧图如下图所示。现以Y

向为例，分别按加速度、位移和速度三种控制段进行计,分别按加速度、

位移和速度三种控制段进行计算，剪重比计算结果如下：结构三维轴测

图1、加速度控制段右边计算结果显右边计算结果显示，在加速度控制

段，每一层的剪重比调整系数均相等调整系数均相等。2、位移控制段

速度控制3、速度控制段地下室强制采用刚性板假定对计算结地下室强

制采用刚性板假定对计算结果的影响果的影响•一般而言，地下室顶板

较一般楼板厚，尤其是将结构在地下室顶板嵌固时，其厚度不小于

180mm,且楼板不宜开大洞，因此对于能够在地下室顶板处嵌固的工

程，强制刚性板假定有一定的合理性性。一、地下室刚性板假定与回填

土对地下室约束的关、地下室刚性板假定与回填土对地下室约束的关系

•以前的SATWE软件在考虑回填土对地下室的约束•以前的SATWE软件

在考虑回填土对地下室的约束时，是将地下室土的约束放在刚性板的质

心上，如果不按强制按照刚性板考虑就无法施加约束如果不按强制按照

刚性板考虑就无法施加约束。所以以前的SATWE软件，总是假定地下

室楼板为刚性板即便定义了弹性板也不起作用刚性板，即便定义了弹性

板也不起作用。•但这样计算也会带来一些问题，在某些情况下会导致

计算结果的奇异比如地下层剪力墙剪压导致计算结果的奇异。比如地

下一层剪力墙剪压比或施工缝验算不过等。为此程序进行了改进，允许

设计人员定义弹性板并在定义弹性板后允许设计人员定义弹性板，并在

定义弹性板后，将回填土对地下室的约束分配到外节点处。工程实例工

程实例一原版本地下室施加约束方式原版本地下室施加约束方式

KxzKy,Kxy新版本地下室施加约束方式新版本地下室施加约束方式

imKxlXylzKxylyiyixixiKmKKMmKxyixyiyyiKMmKMKxi,Kyi,Kxyi

地下室强制刚性楼板假定时位移地下室强制刚性楼板假定时位移地下

室定义弹性板后位移地下室定义弹性板后位移两种计算模型下柱底地

震剪力对比两种计算模型下柱底地震剪力对比柱底剪力柱底剪力

-500KN/-97KN柱底剪力-556KN/-996KN弹性板与梁变形协调弹性板

与梁变形协调弹性板与梁变形协调弹性板与梁变形协调新软件消制刚

板假定时保•新版SATWE软件取消了〃强制刚性板假定时保留弹性板面

外刚度〃的选项，代之以“弹性板与梁变协选变形协调〃选项。一、对结构

计算结果的影响1、对板柱体系的影响对于地下室顶板需要采用无梁楼

盖的工程，按照对于地下室顶板需要采用无梁楼盖的工程，按照规范要

求需要定义弹性板6,如果强制按刚性板假定处理，从而忽略了无梁楼

盖平面外刚度对结构定处理，从而忽略了无梁楼盖平面外刚度对结构的

影响，使计算结果产生异常。定义弹性板6后计算结果会大为改善如若

再定义弹性板6后，计算结果会大为改善，如若再考虑弹性板与梁变形

协调，则使计算结果更加合理理。2对斜板结构的影响2、对斜板结构

的影响对于屋面斜板，此参数对斜梁内力影响很大。恒载作用下弯矩图

（协调）恒载作用下弯矩图（协调）恒载作用下弯矩图（不协调）恒载

作用下弯矩图（不协调）水楼板的影响3、对水平楼板的影响一般情

况下，当定义了弹性板，并考虑梁板变形协调影响时，会使楼板承担较

多弯矩，从而使梁的弯矩减小，使梁的安全储备降低。这与传统经验体

系中梁全部承担所有弯矩相悖，因此不建议采用。4对地下室顶板转换

结构的影响4、对地下室顶板转换结构的影响当地下室顶板为转换结果

时，不考虑板的弹性变形会使计算结果产生较大差异变形会使计算结果

产生较大差异。〃横风向风振"和"扭转风振〃的选择"横风向风振"和"扭转

风振〃的选择"横风向风振"和"扭转风振"的选择"横风向风振"和"扭转风

振〃的选择范横向振扭转振影响的定一、规范对横风向风振和扭转风振

影响的规定1、横风向风振《荷载规范》8.5.1对于横风向风振作用效

应明显的高层建筑及细长圆形截面构筑物，宜考虑横风向高层建筑及细

长圆形截面构筑物，宜考虑横风向风振的影响；•横风向风振作用效应

明显的概念：建筑高度超过•横风向风振作用效应明显的概念：建筑高

度超过150m或高宽比大于5的高层建筑；细长圆形截面构筑物一般指

高度超过30m或高宽比大于4的构筑构筑物般指高度超过30m或高

宽比大于4的构筑物。•横风向风振等效风荷载的确定方法：横风向风

振等效风荷载的确定方法：•《荷载规范》8.5.2对于平面或立面体型比

较复杂的高层建筑和高耸结构横风向风振的等效风荷的高层建筑和高

耸结构，横风向风振的等效风荷载wLk宜通过风洞试验确定；也可比照

有关资料确定定。•对于圆形截面高层建筑及构筑物，其由跨界强风共

振（漩涡脱落）引起的横风向风振等效风荷载共振（漩涡脱落）引起的

横风向风振等效风荷载wLk可按本规范附录H.1确定。•对于矩形截面

及凹角或削角矩形截面的高层建筑,其横风向风振等效风荷载wLk可按

本规范附录确定H.2确定。•《荷载规范》H.2.1矩形截面高层建筑当满

足下列条件时，可按本节的规定确定其横风向风振等效风荷载：1建筑

的平面形状和质量在整个高度范围内基本相同；2高宽比H/B在4~8

之间，深宽比D/B在0.5~2之间；其中为结构的迎风面宽度为结构平面

的进深(顺风行B为结构的迎风面宽度，D为结构平面的进深(顺风行

尺寸)；3T为结构横风向第1阶自振周期10/BDT3,TL1为结构横风

向第1阶自振周期，vH为结构顶部风速。10/1BDTvLH说明：对于第

一条，体型收进的结构、带裙房的建筑以及相邻层的质量比相差15倍

的建筑应不能按横风向等及相邻层的质量比相差1.5倍的建筑应不能按

横风向等效风荷载进行计算。2扭转风振2、扭转风振•《荷载规范》8.5.4

对于扭转风振作用效应明显的高层建筑及高耸结构宜考虑扭转风振的

影响高层建筑及高耸结构，宜考虑扭转风振的影响。•扭转风振作用效

应明显的概念：1)高度超过150m；2)3H)3)D/B>15DB3)D/B>1.5vT4)

4.01BDvTHT•扭转风振等效风荷载的确定方法•扭转风振等效风荷载

的确定方法：•《荷载规范》8.5.5对于体型较复杂以及质量或刚度有显

著偏心的高层建筑扭转风振等效风荷刚度有显著偏心的高层建筑，扭转

风振等效风荷载wTk宜通过风洞试验确定；也可比照有关资料确定定。

•对于质量和刚度较对称的矩形截面高层建筑，其扭转风振等效风荷载

wTk可按附录H.3确定・H.3扭转风振计算适用范围H.3扭转风振计算适

用范围1)矩形截面2)建筑的平面形状在整个高度范围内基本相同3)

截面尺寸和质量沿高度基本相同的矩形截面高层建筑，其刚度及质量的

偏心率(偏心距/回转半径)小于0.24)6DBH5)D/B在1.5~5范围内

vT6)10/1BDvTHT荷载范条文说当偏率大•《荷载规范》8.5.5条文

说明当偏心率大于0.2,高层建筑的弯扭耦合风振效应显著，结构风振

响应规律复杂能采给出的算方算扭应规律复杂，不能采用H.3给出的

计算方法计算扭转等效风荷载，大量风洞试验结果表明，二者的合建耦

合作用易发生不稳定的气动弹性现象。建议在风洞试验的基础上，有针

对性地进行研究。二SATWE和PMSAP软件对横风向和扭转风振的处

理二、SATWE和PMSAP软件对横风向和扭转风振的处理（一）、SATWE

软件对横风向和扭转风振的处理（）、SATWE软件对横风向和扭转风

振的处理角修例为削角为角1、角沿修正比例（b/B）（+为削角，-为

凹角）•《风荷载规范》H.2.5规定：角沿修正系数Cm和mCsm可按下

列规定确定：1对于横截面为标准方形或矩形的高层建筑，Cm和1对

于横截面为标准方形或矩形的高层建筑，Cm和Csm取1.0；2对于图

H25所示的削角或凹角矩形截面横风向2对于图H.2.5所示的削角或凹

角矩形截面，横风向力系数沿修正因子可按Cm下式计算：2、计算条

件校核2、计算条件校核•由于附录H2和H3计算的等效横风向和扭转

风由于附录H.2和H3计算的等效横风向和扭转风荷载值有严格的条件

限制，因此程序提供计算条件校核功能，如果不满足条件，则计算结果

需慎重使校核功能，如果不满足条件，则计算结果需慎重使用，因为一

旦勾选考虑横风向风振或扭转风振，程序直接按照附录H.2和H.3计算

风振效应，而不再判序直接按照附录H.2和H.3计算风振效应，而不再

判断适用条件。•需要指出的是：当校核扭转风振效应时，程序在需要

指出的是：当校核扭转风振效应时，程序在校核结果中没有输出偏心率,

需要设计人员在WMASS.OUT文件中查找。WMASS.OUT文件中查找。

（二）、（二）、PMSAPPMSAP软件对横风向和扭转风振的处理顺向・

顺风向风工况：WX,WY,WX1,WYL…•横风向风工况：

VX,VY,VXLVY1,…•扭转风工况：TX,TY,TXLTYL…•承载力组合：（1）

l.OWd(2)0.6*Wd+1.0WI(3)l.OWt•变形控制：顺风向和横风向独立

输出控制“计算书”中核查顺风、横风、扭风的作用值独立的横风向和扭

转工况顺风、横风、扭风参与承载力组合三、计算校核在PMSAP和

SATWE软件中的应用三、计算校核在PMSAP和SATWE软件中的应用

•由于附录H.2和H.3计算的等效横风向和扭转风荷载值有严格的条件

限制，因此要特别重视软件提供的校核结果，这对SATWE软件尤其重

要。•不满足条件的风振加速度计算结果,SATWE软件不保证其合理性，

这一点PMSAP要好一些。保其合性这点要好四、结构基本周期在风振

计算中的作用四、结构基本周期在风振计算中的作用•在SATWE和

PMSAP软件中，都要求输入结构基本周期此基本周期的大小对计算结

果影响很大周期，此基本周期的大小，对计算结果影响很大。第一次计

算时程序给出缺省值，第二次计算时，一定要注意修改缺省值将真实的

结构基本周期输入定要注意修改缺省值，将真实的结构基本周期输入进

去，否则会使计算结果差异很大。五考虑风振时的预组合五、考虑风振

时的预组合工况顺风向横风向风振扭转风振工况顺风向风荷载横风向

风振等效风荷载扭转风振等效风荷载lFDk-20.6FDkFLk-3-TTk六风振

作用下的位移计算六、风振作用下的位移计算高考虑横向或扭转振

影响时•《高规》4.2.6考虑横风向分组或扭转风振影响时，结构顺风及

横风向的侧移应分别符合本规程第条的规定3.7.3条的规定。•《高规》

4.2.6条文说明解释，横风向效应与顺风向效应是同时发生的，因此必

须考虑两者的效应组合。对于结构侧向位移控制，仍可按同时考虑横风

向与顺风向影响后的计算方向位移确定，不必按矢量和的方向控制结构

的层间位移。•《高规征求意见稿》给出了具体的计算方法，即需满足

需满足•其中Ax,Ay为同时考虑横风向和顺风向影响的层间位移△△为

横风向风振引起的结构在间位移，AxC,AyC为横风向风振引起的结构

在x和y方向的位移，，AxA,AyA为顺风向风振引起的结构在和方向

的位移［A/h］为层间位移角限的结构在x和y方向的位移，於/h］为层间

位移角限值。地震作用效应符号的确定地震作用效应符号的确定地震作

用效应符号的确定地震作用效应符号的确定按主振确定地内力符一、

按主振型确定地震内力符号•单振型计算的有符号性•地震作用效应的

无符号性mjmkkjjkSSSHEkjklll.不同的符号表示方

法对计算结果的影响（1）对地震作用下单工况内力的影响•通过比较可

知，此选项不改变单工况内力值，但会改变符号符号。不勾选勾选X地

震作用下梁弯矩图X地震作用下梁弯矩图架柱剪跨的影响（2）对框架

柱剪跨比的影响《混凝土规范》6.3.12-1对框架结构中的框架柱，当其

反弯点在层高范围内时，可取为Hn/（2h0）；《抗震规范》629反弯

点位于柱高中部的框架柱可《抗震规范》6.2.9反弯点位于柱高中部的

框架柱可按柱净高与2倍柱截面高度之比计算；PKPM软件计算剪跨比

是按照简化公式计算的PKPM软件计算剪跨比是按照简化公式计算的,

因此反弯点是否在柱高范围内对计算方法是否可行非常重要行非常重

要。（3）对p-8效应的影响（3）对p5效应的影响10混凝土规范

（6.2.3）N1M9.OAfNc9.021MM11234Mlc211234Mic以上表述

说明，当柱端弯矩异号或即便同号，但两端弯矩比小于09时，都可以

不考虑p-5效应。但两端弯矩比小于0.9时，都可以不考虑p-6效应。

构件设算结的影响（4）对构件设计计算结果的影响由于地震作用的

往复运动，符号改变了，会影响组合内力计算结果吗？高阶振控制时

构件内力符的续二、高阶振型控制时构件内力符号的不连续性•当结

构为高阶振型控制时，竖向构件沿高度方向计算的内力符号（如轴力和

弯矩）会出现不连续的现象。工程实例一实•某框剪结构，共31层（含

2层地下室），抗震设防烈度为6度结构三维轴侧图如下图所示防烈度

为6度，结构三维轴侧图如下图所示：・SATWE软件「算的各振型产生

的基底剪力结果如下：•通过上述计算结果可以判断，第11振型为主振

型。结构第十一振型图结构第十振型图工程实例二程实例•某双塔框剪

结构，1塔26层，2塔19层，结构三维轴侧图如下图所示轴侧图如下

图所示：1塔1塔2塔•前6阶结构振型图显示如下：前阶结构振型图

显示如下第1振型图（1塔y向）第1振型图（1塔y向）第2振型图

（1塔x向）第2振型图（1塔x向）第3振型图（1塔扭转）第4振

型图（2塔x向）第4振型图（2塔x向）第5振型图（2塔y向）第6

振型图（2塔扭转）第6振型图（2塔扭转）板作为梁的翼缘作用的影

响的考虑板作为梁的翼缘作用的影响的考虑板作为梁的翼缘作用的影

响的考虑板作为梁的翼缘作用的影响的考虑一、规范的规定•《混凝土

规范》和《高规》对于考虑板翼缘作用的梁刚度放大系数提出了具体的

调整方式，分别介绍如下：1、《新混凝土规范》第524条规定：对现

浇楼板、《新混凝土规范》第条规定对现浇楼板和装配整体式结构，宜

考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。梁受压区有效翼缘计算宽

度度和承载力的影响。梁受压区有效翼缘计算宽度可按表5.2.4所列情

况中的最小值取用；也可采用梁刚度增大系数法近似考虑，刚度增大系

数应根梁刚度增大系数法近似考虑，刚度增大系数应根据梁有效翼缘尺

寸与梁截面尺寸的相对比例确定。表524矩形组合截面受弯构件受压

区有效翼缘计算宽度（勘误前）情况T形、I形截面倒L形截面肋形梁（板）

独立梁肋形梁（板）1按计算跨度10考虑L0/3L0/3L0/62按梁（肋）

净距sn考虑b+sn—-b+sn/2按肋净考虑3按翼缘高度hF考虑

b+12hFbb+5hF表合截弯构件有翼算宽度勘情况T形、I形截面倒

L形截面表5.2.4矩形组合截面受弯构件受压区有效翼缘计算宽度（勘误

后）肋形梁（板）独立梁肋形梁（板）1按计算跨度10考虑L0/3L0/3L0/62

按梁（肋）净距sn考虑b+sn—b+sn/23按翼hf/h0>0.1—b+12hf,—

缘高度hF考虑

0.1>hf7h0>0.05b+12hfb+6hf,b+5hfhf7h0<0,05b+12hf,bb+5hfhf/h

00.05b12hfbb5hf新高第条定在结构内力与位移2、《新高规》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构高配式结构，可不考虑楼面翼缘的作

用。按照《高规》中附录说明的建议，中梁该系数可取2.0,边梁梁可

取1.5。二、楼板作为翼缘对梁刚度的影响・《新混凝土规范》对考虑板

的翼缘作用对梁刚度的影响是新增条文，老规范并没有涉及。此新增的

影响是新增条文，老规范并没有涉及此新增条文采用两种方法计算楼板

对梁刚度的影响。第一种是按照表5.2.4的要求直接将楼板作为梁的翼

种是按照表的要求接将楼板作为梁的翼缘按照T形梁参与到结构的整

体刚度中进行计算；第二种是采用梁刚度增大系数法近似考虑，刚度第

种是采用梁刚度增大系数法近似考虑，刚度增大系数应根据梁有效翼缘

尺寸与梁截面尺寸的相对比例确定。即按照T形梁的惯性矩与矩形梁的

确按惯与惯性矩比来确定刚度增大系数。三梁刚度放大系数法三、梁刚

度放大系数法•《新高规》对梁刚度放大系数的考虑与旧《高规》相同，

其确定方法也比较近似，中梁取2.0,边梁梁取1.5。・2010版SATWE

软件结合新的《混凝土规范》和《高规》的相关规定，在【调整信息】

中提供了两种选项，一种是按照《新高规》的原则由用户输入中梁和边

梁刚度放大系数，另一种是按照《新混凝土规范》的梁有效翼缘尺寸与

梁截面尺寸的相对比例确定梁刚度放大系数。如下图所示：

SATWESATWE两种方式：•指定全楼刚度放大系数按混凝土规范自动・

按混凝土规范自动计算PMSAP截自动附楼板缘四、T形截面法（自

动附加楼板翼缘）《硅规池》5.2.4:对现浇楼盖和装配整体式楼盖，宜

考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。•勾选此项后，程序自动

按T形截面输出截面信息，勾选此项后，程序自动按T形截面输出截面

信息，并给出配筋面积。范的定截腹部•根据《混凝土规范》6224的

规定，沿截面腹部均匀配置纵向普通钢筋的矩形、T形或I形截面钢筋

混凝土偏心受拉构件，其截面受拉承载力应符合本规范公式（6225-1）

的规定。•由此可见，对于T形梁，规范要求在受拉区按矩形梁配筋，

也就是说翼缘不能受拉。但目前程序并没有这样做，其配筋面积是考虑

受拉区翼缘的影响的。PMSAPPMSAP矩形截面刚度放大风弯矩（1.3）

T/L截面风弯矩（1.3）矩形截面刚度不放大风弯矩（1.0）五矩形碎梁翼

缘内力贡献折减系数五、矩形碎梁翼缘内力贡献折减系数设计信息中新

增矩形碎梁翼缘内力献折减（一）、"设计信息"中新增〃矩形碎梁翼缘

内力贡献折减系数”的含义1《新混凝土规范》第524条规定对现浇楼

板和装配整1、《新混凝土规范》第524条规定：对现浇楼板和装配

整体式结构，宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。梁受压区

有效翼缘计算宽度可按表524所列情况中的最。梁受压区有效翼缘计算

宽度可按表5.2.4所列情况中的最小值取用；也可采用梁刚度增大系数

法近似考虑，刚度增大系数应根据梁有效翼缘尺寸与梁截面尺寸的相对

比例确定。六"梁板顶面与柱顶对齐"在梁扭矩计算中的应用六、"梁板顶

面与柱顶对齐〃在梁扭矩计算中的应用问的出（一）、问题的提出一般

而言，在计算梁扭矩时，考虑到刚性板的有利作用，可将梁扭矩进行折

减，PKPM软件中缺省为0.4,但折减系数具体取多少在规范中并没有

明确的规定。根据相关文献【1】的研究可知，该系数跟梁截面大小、

板的厚度、荷载分布情况、梁所处位置（中梁还是边梁）等诸多因素有

关，因此该参数应该慎重取用，否则会使计算结果偏不安全。二〃梁板

顶面与柱顶对齐〃的含义二、梁板顶面与柱顶对齐的含义在传统的有限

元理论中，弹性板与梁是中心线在传统的有限元理论中，弹性板与梁是

中心线协调的，而实际上，弹性板与梁是在顶面协调的，这种协调位置

的改变，会对梁的扭矩计算结果，这种协调位置的改变，会对梁的扭矩

计算结果产生较大影响。梁板中线协调梁板顶面协调梁板中线协调梁柱

重叠部分简化为刚域的计算方法梁柱重叠部分简化为刚域的计算方法

梁柱重叠部分简化为刚域的计算方法梁柱重叠部分简化为刚域的计算

方法•《高规》5.3.4在结构整体计算中，宜考虑框架或壁式框架梁、柱

节点取的刚域(图5.3.4)影响，两端截面弯矩可取刚域端截面的弯矩

计算值。刚端截可端截算域的长度可按下列公式计算：Ibl=al-0.25hb

(53.4-1)lblalO.25hb(53.41)Ib2=a2-O.25hb(53.4-2)1025b(5343)

lcl=cl-0.25bc(53.4-3)Ic2=c2-O.25bc(53.4-4)当计算的刚域长度

为负值时，应取为零。剪力墙连梁的设计剪力墙连梁的设计剪力墙连梁

的设计剪力墙连梁的设计一、剪力墙连梁按梁输和按洞口形成两种输入

方法的区别二、剪力墙连梁超筋的处理方式1、墙梁跨中节点作为刚性

楼板从节点1、墙梁跨中节点作为刚性楼板从节点影响结构期•影响结

构周期•影响构件内力，尤其连梁内力，一定程度能缓解连梁超筋•勾选

时，墙梁内力平衡校核应考虑轴力勾选时，墙梁内力平衡校核应考虑轴

力•不勾选时，墙梁能满足弯矩、剪力平衡条件勾选不勾选勾选不勾选

勾选勾选不勾选不勾选勾选勾选不勾选勾选不勾选不勾选•不勾选时弯

矩剪力满足平衡条件不勾选时，弯矩、剪力满足平衡条件1153*2

1=242115.32.1=2421222+11942416122.2+119.4=241.62交叉斜筋

(红字表示交叉斜筋适用条件)叉斜筋字表示叉斜筋适用条件・《混凝

土规范》11.7.10对于一、二级抗震等级的连梁，当跨高比不大于2.5

时，除普通箍筋外宜另配置斜向交叉钢筋，其界面限制条件及斜截面受

剪承载力可按下列规定计算：当连梁截宽度时采交1、当洞口连梁截

面宽度不小于250mm时，可采用交叉斜筋配筋(图11.7.10-1)其截面

限制条件及斜截面受剪承载力符合下列规定承载力符合下列规定：1)

受剪截面应符合下列要求：2)斜截面受剪承载力应符合下列要求：3、

对角暗撑（红字表示交叉斜筋适用条件）对角撑字表示叉斜筋适用条

件・《混凝土规范》11.7.10-2当连梁截面宽度不小于400mm时，可采

用集中对角斜筋配筋图11710-2400mm时，可采用集中对角斜筋配筋

图11.7.102）或对角暗撑配筋图11.7.10-3）,其截面限制条件及斜截面

受剪承载力应符合下列要求：件及斜截面受剪承载力应符合下列要求：

1）受剪截面应符合式（11710-1）的要求。2）斜截面受剪承载力应符

合下列要求2）斜截面受剪承载力应符合下列要求：

Vwb<2fydAsdsina/yRE-《高规》9.3.8跨高比不大于2的框筒梁和内筒

连梁宜增配对角斜向钢筋c跨高比不大于1的框筒梁和内筒连梁宜采用

交叉暗撑（图9.3.8）,且应符合斜梁规定：梁的截高度宜小1梁的

截面高度不宜小于400mm；2全部剪力应由暗撑承担，每根暗撑应由

不小于4根纵向钢筋组成纵筋直径不应小于14其总面积A应按向钢筋

组成，纵筋直径不应小于14mm,其总面积As应按下列公式计算：1）

持久短暂设计状况1）持久、短暂设计状况2）地震设计状况3、交叉

斜筋和对角暗撑在PKPM软件中的体现叉斜筋对角撑在软件体现•

SATWE软件在〃配筋信息"中增加参数”梁抗剪配筋采用交叉斜筋方式时,

箍筋与对角斜筋的配配筋采用交叉斜筋方式时，箍筋与对角斜筋的配筋

强度比〃•在"特殊构件定义"中•在特殊构件定义中设计人员能够对按"框

架梁〃输和按"洞口方式〃形成这两种方式定义交叉斜筋和对角暗撑。布置

交叉斜筋和对角暗撑布置交叉斜筋和对角喑撑未设置交叉斜筋和对角

暗撑的计算结果设置交叉斜筋和对角暗撑的计算结果4设缝连梁4、设

缝连梁•目前的SATWE程序只能对按普通梁输入的连梁设缝对按洞方

式形成的连梁还无此功能缝，对按洞口方式形成的连梁还无此功能。设

缝前的计算结果设缝后的计算结果设缝前的计算结果设缝后的计算结

果剪力墙边缘构件计算简图与边缘构件配筋结果相差很大的原因软件

说书第的解释剪♦根据《SATWE软件说明书》第92页的解释，剪力墙

阴影区的计算主筋的原则如下：•以上原则可以看出，SATWE软件计算

边缘构件阴影区面积时是按照单肢墙计算暗柱面积，并进行影区面积时

是按照单肢墙计算暗柱面积并进行叠加得到的。•但经常有设计院的朋

友提出，SATWE软件配筋简但经常有设计院的朋友提出，SATWE软件

配筋简图中显示的配筋面积相加后与边缘构件配筋简图中显示的配筋

面积相差甚远，边缘构件简图中显中显示的配筋面积相差甚远，边缘构

件简图中显示的配筋面积往往比配筋简图中经相加后得到的大很多，不

知为何？在此，本人拟结合具体工程大很多，不知为何？在此，本人拟

结合具体工程实例，与广大设计人员探讨一下剪力墙边缘构件配筋的计

算过程。配筋的计算过程。•工程实例一工程实例•某剪力墙结构，第二

层局部墙肢平面简图如下：此段墙体抗震等级为三级。由于其位处底部

加强区，根据《抗震规范》表6.4.5・3,得到抗震等级为三级的剪力墙结

构约束边缘构件最小配筋率为001A和60)14者之间的较大值配筋率为

O.OlAc和6①14二者之间的较大值。根据《高规》7.1.8注1可知，此

段L形墙体各肢截面高度与厚度之比均小于8,程序判断为短肢剪力墙

并以白色外边线显示由此根据墙体2为短肢剪力墙，并以白色外边线显

示。由此根据《高规》7.2.2-5的规定，短肢剪力墙的全部竖向钢筋的配

筋率，三级不宜小于1.0%。右图所示为SATWE软件讦算的此段剪力墙

右图所示为SATWE软件计算的此段剪力墙在配筋简图中的计算结果。

计算结果显示，墙体1一端暗柱配筋面积为14,墙体2为0。根据《SATWE

说明书》中的解释，。表示此段墙体构造墙体1《SATWE说明书》中的

解释，。表示此段墙体构造配筋。墙体1和2计算结果文本文件显示如

下：墙体1配筋计算结果墙体2配筋计算结果SATWE软件在边缘构件

•SATWE软件在边缘构件简图中显示，边缘构件1的配筋面积为

5471mm2的配筋面积为5471mm2,边缘构件2的配筋面积为

2381mm2边缘构件22381mm2。•查边缘构件1和2的文本文件计算

结果如下文件，计算结果如下：边缘构件1边缘构件1计算结果边缘构

件1计算结果边缘构件2计算结果边缘构件2计算结果•按照《SATWE

说明书》的解释，边缘构件1的配筋面积为：1350x2+1200（边缘构

件2构造配筋面积）=3900mm2,而程序计算结果为5470.5mm2；边

缘构件2为构造配筋，阴影区面积为120000mm2,根据《抗规》表6A5-3

的要求，0.01Ac=1200mm2,6①14=923.16mm2,二者取大值，其构

造纵筋配筋面积为1200mm2,程序输出的阴影区配筋面积为

2381.2mm2,由此可见二者相差很多。•原因分析原因分析1、墙体1

的配筋计算墙体1的截面尺寸为300x600墙体1的截面尺寸为

300x600,600<4x300=1200,其钢筋合力作用点取40（此为程序内部

规定主要是解决墙肢过短导致边缘为程序内部规定，主要是解决墙肢过

短导致边缘构件长度重合甚至不够的问题），程序计算的边缘构件配筋

面积为1350缘构件配筋面积为1350。•竖向分布筋的考虑竖向分布筋

的考虑•根据《混凝土规范》6219的规定，沿截面腹部均匀配置纵向

普通钢筋的矩形T形或I形截面钢均匀配置纵向普通钢筋的矩形、T形

或I形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其正截面受压承载力宜符合下列

规定：符合下列规定：•通过对公式(6219-1〜6219-4)的分析可以看

通过对公式(6219162194)的分析可以看出，程序在计算边缘构件配

筋面积时，是考虑竖向分布筋配筋率的，因此在墙体1的配筋面积统计

向分布筋配筋率的，因此在墙体1的配筋面积统计时忽略边缘构件配筋

面积是不合适的(可以理解为程序是按照带分布筋的柱子计算配筋面

积)。为程序是按照带分布筋的柱子计算配筋面积)。此段墙体总长为

600,按一半计算分布筋长度为300,则此段墙体边缘构件总配筋面积

为：300,则此段墙体边缘构件总配筋面积为:1350+(300-40)x300

x0.0025=1545此墙属于短肢剪力墙根据《高规》7225的规•此墙属于

短肢剪力墙，根据《高规》722-5的规定，短肢剪力墙的全部竖向钢筋

的配筋率，三级不宜小于10%此段墙体全截面配筋面积为300不宜小

于1.0%。此段墙体全截面配筋面积为300x600x0.01=1800,边缘构

件配筋面积为900,小于1545程序取1545小于1545,程序取1545。

2、墙体2的配筋计算墙体筋计算•墙体2的截面尺寸为300x1850,长

宽比1850/300=617>4,由于是按单肢计算配筋，因1850/3006.17>4,

由于是按单肢计算配筋，因此钢筋合力作用点程序取400/2=200,计算

的暗柱配筋面积为0,所以为构造配筋，配筋面积柱配筋面积为0,所

以为构造配筋，配筋面积=400x300x0.01=1200。•此墙属于短肢剪力

墙根据《高规》7225的规•此墙属于短肢剪力墙，根据《高规》7.2.2-5

的规定，短肢剪力墙的全部竖向钢筋的配筋率，三级不宜小于10%此段

墙体全截面配筋面积为300不宜小于1.0%。此段墙体全截面配筋面积

为300X185000xO.Ol=5550。竖向分布筋配筋面积为(1850400400)

x300•竖向分布筋配筋面积为(1850-400-400)x300x0.01=787.5*

5550-787.5=4762.5•边缘构件2的阴影区配筋面积为

4762.5/2=2381.25,与程序计算结果相符。边缘构件总筋的算3、边

缘构件1总配筋面积的计算•墙体2下部边缘构件配筋面积为

2381.25+1545=3925,•边缘构件构件1总配筋面积为边缘构件构件1

总配筋面积为3925+1545=5470mm2o•与程序计算结果相符•与程序计

算结果相符。程序输出的约束边缘构件计算过程程序输出的约束边缘构

件计算过程工程实例二工程实例二•某剪力墙结构，