KPM講義趙兵中國(guó)建筑科學(xué)研究院

PKPM系列軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 的應(yīng)用與探討 趙 兵 中國(guó)建筑科學(xué)研究院 建筑工程軟件研究所 第一章 PKPM軟件建模常見(jiàn)問(wèn)題 第一節(jié) 利用變形圖判斷模型的正確性 一、 如何看變形圖 1、地震和風(fēng)荷載等引起的水平向變形圖應(yīng) X、 Y兩 個(gè)方向都看； 2、如果采用模擬施工計(jì)算，則豎向荷載變形圖只看 活載的，若采用一次性加載計(jì)算，則恒、活載產(chǎn) 生的變形圖看哪一個(gè)都可以； 3、變形圖不僅要看整體變形是否合理，還要每一層 都看，尤其是復(fù)雜工程，因?yàn)橛行┚植孔冃五e(cuò)誤 整體看有時(shí)很難看清楚。 4、務(wù)必認(rèn)真檢查主力構(gòu)件的單工況內(nèi)力是否合理。 變形圖錯(cuò)誤一 圖 1 上圖中，柱 1豎向變形明顯高于其它框架柱， 說(shuō)明此柱有懸空的可能，經(jīng)查，在 PMCAD 建模中將柱 1下層的框架柱丟失了。 圖 2 變形圖錯(cuò)誤二 某框支剪力墻結(jié)構(gòu)，框支梁 1上托不在同一條直線上 的兩道剪力墻，該框支梁 1在恒載作用下的變形圖 下圖所示 圖 3 圖 4 上圖紅色線框顯示，框支梁 1上剪力墻出現(xiàn)一個(gè)端 點(diǎn)懸空，此梁在 PMCAD中的建模情況如下圖所示 圖 5 圖 6 經(jīng)過(guò)修改后的模型，其恒載作用下的變形圖如下 圖所示： 圖 7 變形圖錯(cuò)誤三 圖 8 頂層此柱懸空 變形圖錯(cuò)誤四 某些構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算結(jié)果異常，往往是由于建模錯(cuò) 誤引起的，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果奇異時(shí)宜首 先通過(guò)變形圖判斷其建模的正確性。 比如某工程，梁在端部沒(méi)有負(fù)彎矩（如圖所示）： 圖 9 梁設(shè)計(jì)彎矩包絡(luò)圖 圖 10 恒載作用下梁的豎向變形圖 圖 11 PMCAD建模中缺少剛性梁 變形圖錯(cuò)誤五 合理的模型簡(jiǎn)化在工程設(shè)計(jì)中占有重要的地位， 有些設(shè)計(jì)人員在建模時(shí)刻意追求符合工程實(shí)際， 而忽略了程序在應(yīng)用中所存在的局限性，從而造 成了計(jì)算結(jié)果的錯(cuò)誤。 例如某體育館工程，局部建模三維軸側(cè)圖如下： 圖 12 梁 1、梁 2、梁 3節(jié)點(diǎn)連接三維軸側(cè)圖 圖 13 第二標(biāo)準(zhǔn)層梁 2三維軸側(cè)圖 圖 14 第一標(biāo)準(zhǔn)層梁 1、梁 3三維軸側(cè)圖 圖 15 SATWE軟件中梁 1、梁 2、梁 3的三維軸側(cè)圖 二、利用振動(dòng)圖判斷模型的正確性 通過(guò)振動(dòng)圖查看模型的正確性，是非常重要 的，尤其是高位振型。當(dāng)結(jié)構(gòu)存在大量局部振動(dòng) 時(shí)，有些局部振動(dòng)很有可能是由于建模錯(cuò)誤產(chǎn)生 的，因此要求每一階振型都看。 工程實(shí)例一 某工程，振型數(shù)為 30，第 30振型作用下的第 12層 的振動(dòng)圖如下： 圖 16 上圖顯示圓弧梁變形異常，經(jīng)查，在 PMCAD中由于樓板丟失導(dǎo)致，如下圖所示： 圖 17 以梁 1為例，丟失板后的配筋計(jì)算結(jié)果如下： 補(bǔ)上樓板后，正確的計(jì)算結(jié)果如下： 第二節(jié) 樓層底標(biāo)高的正確輸入 對(duì)于 08版軟件，一定要充分重視樓層底標(biāo)高 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用，因?yàn)橐坏拥讟?biāo)高不對(duì)， 后面的計(jì)算結(jié)果也不可能正確?，F(xiàn)對(duì)此參數(shù)產(chǎn)生 的常見(jiàn)問(wèn)題分別介紹如下： 一、樓層底標(biāo)高對(duì)上部結(jié)構(gòu)計(jì)算的影響 1、樓層底標(biāo)高錯(cuò)誤引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件關(guān)系混亂 工程實(shí)例一 某剪力墻結(jié)構(gòu)，共 23層，結(jié)構(gòu)平面布局基本對(duì)稱， 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖，第 7和第 8標(biāo)準(zhǔn)層平面圖如圖 1、 圖 2和圖 3所示： 圖 1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖 2 第 7標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖 圖 3 第 8標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖 在采用 SATWE軟件計(jì)算后，其位移比計(jì)算結(jié)果如 下： 圖 4 空間變形圖原始構(gòu)形 圖 5 “樓層組裝”對(duì)話框 圖 6 修改后的樓層底標(biāo)高對(duì)話框 樓層底標(biāo)高修改正確后的計(jì)算結(jié)果如下： 以上計(jì)算結(jié)果顯示，樓層底標(biāo)高正確后，計(jì)算結(jié) 果也趨于正常。因此建議設(shè)計(jì)人員，對(duì)于每層的 樓層底標(biāo)高，盡量人工復(fù)核一遍后再接后續(xù)軟件 進(jìn)行設(shè)計(jì)。 二、樓層底標(biāo)高對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響 08版 JCCAD軟件取消了 05版的“一層上部結(jié) 構(gòu)荷載作用點(diǎn)標(biāo)高”選項(xiàng)，代之以 PMCAD軟件中 的“首層層底標(biāo)高”，因此使用 08版軟件的設(shè)計(jì) 人員必須正確輸入“首層層底標(biāo)高”參數(shù)，否則 JCCAD軟件無(wú)法正確讀取上部結(jié)構(gòu)荷載作用點(diǎn)位 置，尤其是剪力值，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。 工程實(shí)例三 已某框架結(jié)構(gòu)為例，分別將首層輸入為 0和 -2.5m， 采用獨(dú)立柱基，基礎(chǔ)底標(biāo)高為 -4m，首層結(jié)構(gòu)平 面圖如圖 7所示： 圖 7 首層結(jié)構(gòu)平面圖 圖 7所示柱 1的計(jì)算結(jié)果如下： 柱 1首層層底標(biāo)高為 0時(shí)的計(jì)算結(jié)果 Load Mx(kN-m) My(kN-m) N(kN) 548 75.15 36.60 3532.56 柱 1首層層底標(biāo)高為 -2.5m時(shí)的計(jì)算結(jié)果 Load Mx(kN-m) My(kN-m) N(kN) 548 48.99 20.79 3533.87 通過(guò)比較可知，不同的首層層底標(biāo)高計(jì)算出來(lái) 的內(nèi)力值并不一樣，其原因在于在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中， 剪力值要乘以基礎(chǔ)高度后轉(zhuǎn)化為彎矩，以柱 1為例， 當(dāng)首層層底標(biāo)高為 0時(shí)，由剪力值 V引起的基底彎 矩 M=4 V；當(dāng)首層層底標(biāo)高為 -2.5m時(shí)，由剪力 值 V引起的基底彎矩 M=（ 4-2.5） V=1.5 V， 所以首層層底標(biāo)高為 0時(shí)的彎矩值大于首層層底標(biāo) 高為 -2.5m時(shí)的彎矩值。 第二章 如何采用 08版軟件的廣義層 建立錯(cuò)層結(jié)構(gòu)模型 過(guò)去 05版軟件建立錯(cuò)層結(jié)構(gòu)模型時(shí)，在錯(cuò)層處必 須將結(jié)構(gòu)切開(kāi)，按照鏡面投影法建模，這種建模方法 的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)層會(huì)增加很多，同時(shí)豎向構(gòu)件也 會(huì)被切成數(shù)段，各種與層有關(guān)的指標(biāo)如層間位移角等 都需要設(shè)計(jì)人員補(bǔ)充計(jì)算。為了解決這個(gè)問(wèn)題， 08 版 PKPM系列軟件引用了廣義層概念，雖然可以較好 地解決上述建模問(wèn)題，但也存在著如何與后續(xù)計(jì)算軟 件相結(jié)合，合理搭建模型的問(wèn)題。以下本文擬結(jié)合具 體的工程實(shí)例，對(duì)此問(wèn)題做一些探討。 一、廣義層的概念 所謂廣義層，就是通過(guò)在構(gòu)件輸入和樓層組裝時(shí) 為每一個(gè)構(gòu)件或樓層增加一個(gè)“柱（墻）底標(biāo)高” 或“層底標(biāo)高”參數(shù)來(lái)完成的，這個(gè)標(biāo)高是一個(gè) 絕對(duì)值，對(duì)于一個(gè)工程來(lái)說(shuō)所有的構(gòu)件或樓層的 底標(biāo)高只能有一個(gè)惟一的參照（比如 0）。有了 這個(gè)底標(biāo)高后，此工程中每個(gè)構(gòu)件或樓層在空間 上的位置已經(jīng)完全確定，程序?qū)⒉辉傩枰蕾嚇?層組裝的順序去判斷構(gòu)件或樓層的高低，而改為 通過(guò)樓層的絕對(duì)位置進(jìn)行模型的整體組裝。 二、廣義層應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的主要問(wèn)題 1、層信息混亂 2、層剛度比、樓層受剪承載力、傾覆力矩的計(jì)算異 常 3、風(fēng)荷載計(jì)算結(jié)果偏小 第三章 剛性梁的處理 一、剛性梁截面的大小 1、 SATWE舊 1000 2000mm 2、 SATWE 2000 2000mm 3、 PMSAP 自動(dòng)取為剛域 4、相關(guān)問(wèn)題 對(duì)于 PM-SATWE軟件，當(dāng)梁柱截面面積比較大時(shí)， 其剛性梁的剛度會(huì)明顯不足，其后果是某些情況 下轉(zhuǎn)換梁梁端沒(méi)有負(fù)彎矩。如圖 2、 3所示 二、剛性梁的識(shí)別 1、原則上講，對(duì)于梁內(nèi)和柱內(nèi)的梁， PM-SATWE 和 SPAS-SATWE均能自動(dòng)識(shí)別為剛性梁，但建議 設(shè)計(jì)人員在 PMCAD中人為布置剛性梁。 需要布置剛性梁的地方如圖所示 圖 4 單梁托雙墻 圖 5 局部錯(cuò)開(kāi)的梁 圖 6 柱內(nèi)托轉(zhuǎn)角墻的梁 2、 PMSAP由于對(duì)偏心轉(zhuǎn)換構(gòu)件可以自動(dòng)增加剛域， 因此剛性梁布不布都可以。如圖所示 圖 7 圖 8 三、單梁托雙墻的建模 1、轉(zhuǎn)換梁的布置 圖 9 圖 10 2、對(duì)于框支梁上局部布置剪力墻的結(jié)構(gòu)， SATWE 程序?qū)⒓袅Φ暮奢d傳遞到剪力墻兩端的節(jié)點(diǎn)上， 中間沒(méi)有均布荷載，因此當(dāng)剪力墻比較長(zhǎng)時(shí)，建 議設(shè)計(jì)人員相應(yīng)增加剛性梁。 3、框支柱盡量與轉(zhuǎn)換梁布置在同一條軸線上，這樣 可以避免由于剛性梁懸挑而引起的計(jì)算誤差。 第四章 斜墻模型的建立與計(jì)算 一、模型的建立 對(duì)于上圖所示的斜剪力墻，其建模過(guò)程如下： 1、剪力墻周邊構(gòu)件布置成框架梁或虛梁，墻體按照 樓板布置，并通過(guò)降節(jié)點(diǎn)高形成斜板 2、斜板厚度與斜剪力墻相同，即用斜板模擬斜剪力 墻 圖 2 二、結(jié)構(gòu)計(jì)算 1、軟件選擇 PMSAP軟件 PMSAP軟件對(duì)斜剪力墻的處理 （ 1）在 PMSAP軟件中，如果不定義彈性樓板，程 序自動(dòng)將斜板定義為彈性膜，對(duì)于此工程，由于 此斜板兼作斜剪力墻的功能，因此需要定義為彈 性板 6。 （ 2） PMSAP對(duì)斜剪力墻進(jìn)行有限元?jiǎng)澐?，正確計(jì) 算其剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。 圖 3 （ 3）對(duì)于斜梁和斜板，程序自動(dòng)按照純彎、壓彎和 拉彎進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，并按照最不利情況作為最終 配筋面積 圖 4 第五章 結(jié)構(gòu)位移比的調(diào)整 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)位移比的調(diào)整方法 一、前言 由于結(jié)構(gòu)位移比的大小是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 的重要指標(biāo)，因此無(wú)論是 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （ GB50011-2001） 【 1】 （以下簡(jiǎn)稱 抗震規(guī) 范 ），還是 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 （ JGJ3-2002） 【 2】 （以下簡(jiǎn)稱 高規(guī) ），對(duì) 位移比的控制都有明確的規(guī)定。 二、工程實(shí)例 某高層框筒結(jié)構(gòu)，地下 5層，地上 37層，其中 地上 18層存在較大面積的裙房。出地面建筑總 高度為 162m，結(jié)構(gòu)抗震基本設(shè)防烈度為 7度，設(shè) 計(jì)基本地震加速度為 0.10g，場(chǎng)地土類別為二類， 設(shè)計(jì)時(shí)考慮偶然偏心和雙向地震作用。結(jié)構(gòu)的三 維軸側(cè)圖、首層平面圖和第 9層平面圖分別如圖 1 所示。其中首層柱 1、柱 2、柱 3的截面尺寸為 700 700mm，軸線 1的其它柱子的截面尺寸為 1000 1000mm，柱 4、柱 5、柱 6的截面尺寸為 1500 1500mm，梁 1、梁 2的截面尺寸為 500 750mm。 圖 1-1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖 1-2 首層結(jié)構(gòu)平面圖 圖 1-3 第 9層結(jié)構(gòu)平面圖 三、計(jì)算結(jié)果分析 在進(jìn)行方案調(diào)整前，首先要做好分析工作，切 忌“跟著感覺(jué)走”。因?yàn)槊つ空{(diào)整經(jīng)常是不僅得 不到合理的計(jì)算結(jié)果，反而越調(diào)越亂，離規(guī)范的 限值越來(lái)越遠(yuǎn)，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和精力。筆者 以為，僅僅是為了一層的位移比不滿足要求而花 費(fèi)大量的時(shí)間，實(shí)在是不值得。因此，科學(xué)、合 理的分析過(guò)程是提高工作效率的首要條件。針對(duì) 本工程，具體的分析過(guò)程如下： 1、明確力的作用方向，判斷計(jì)算結(jié)果的合理性 2、結(jié)合規(guī)范，量化最大和最小位移比的控制范圍， 做到心中有數(shù) 3、明確調(diào)整方向，確定調(diào)整方案 三、方案調(diào)整 1“抓大放小” 四、方案調(diào)整 2 局部加剪力墻 五、方案調(diào)整 3 增加框架部分側(cè)向剛 度 第二節(jié) “抓大放小法”在位移比調(diào)整中的應(yīng)用 一、工程實(shí)例 某工程為框剪結(jié)構(gòu)，共 27層，含 1層地下室， 3層裙房，結(jié)構(gòu)總高度為 97m，地震設(shè)防烈度為 8 度，設(shè)計(jì)基本加速度為 0.2g，場(chǎng)地土類別為三類， 設(shè)計(jì)時(shí)考慮偶然偏心和雙向地震的影響。結(jié)構(gòu)三 維軸側(cè)圖、首層結(jié)構(gòu)平面圖分別如圖 1、圖 2所示。 圖 1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖 2 首層結(jié)構(gòu)平面圖 二、計(jì)算結(jié)果分析 在進(jìn)行位移比計(jì)算時(shí)， 采用剛性板假定， 部分位移比和層間位 移角計(jì)算結(jié)果如下： 圖 3 X向地震作用下 15層變形圖 圖 4a 首層 MP軸結(jié)構(gòu)平面布置圖 圖 4b 首層 AC軸結(jié)構(gòu)平面布置圖 第六章 層間位移角的調(diào)整 第一節(jié) 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)層間位移角的影響 在結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，層間位移角的控制是一項(xiàng) 非常重要的指標(biāo)，當(dāng)層間位移角不滿足要求時(shí)，設(shè) 計(jì)人員采用的方法通常是加大構(gòu)件截面尺寸以提高 結(jié)構(gòu)整體剛度。但在具體的操作中會(huì)發(fā)現(xiàn)，增加結(jié) 構(gòu)剛度后，層間位移角變化并不明顯，有時(shí)甚至?xí)?減小。是什么原因產(chǎn)生這種現(xiàn)象？是軟件算錯(cuò)了嗎？ 我們應(yīng)該如何正確地調(diào)整結(jié)構(gòu)的層間位移角？則是 廣大設(shè)計(jì)人員非常關(guān)心的問(wèn)題。為此，筆者擬結(jié)合 具體的工程實(shí)例，與大家共同探討一下產(chǎn)生這種現(xiàn) 象的原因以及調(diào)整方法。 一、工程實(shí)例 某工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室 2層，地上 14層，結(jié)構(gòu)總高度為 42.95m，抗震設(shè)防烈度為 8 度，地震基本加速度為 0.2g，場(chǎng)地土類別為三類， 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖、標(biāo)準(zhǔn)層平面圖如圖 1、圖 2所示： 圖 1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖 2 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層平面圖 二、計(jì)算結(jié)果分析 本工程在初步設(shè)計(jì)時(shí)，墻 1和墻 3的墻厚取 400mm， 墻 2和墻 4的墻厚取 300mm，以 Y向?yàn)槔?，在地?力作用下其層間位移角的計(jì)算結(jié)果如下： 表 1 原方案前三個(gè)振型在 X,Y 方向的平動(dòng)系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù) 表 1可知，本工程第二振型平動(dòng)系數(shù)為 0.83，其中 Y向?yàn)?0.78，說(shuō)明該振型為以 Y向?yàn)橹鞯幕旌险裥?，其第二振?所對(duì)應(yīng)的振型圖如圖 3所示： 圖 3 結(jié)構(gòu)第二振型所對(duì)應(yīng)的振型圖 表 2 方案調(diào)整后結(jié)構(gòu)前三個(gè)振型在 X,Y 方向的平動(dòng)系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù) 其 Y向最大層間位移角計(jì)算結(jié)果如下： 三、小結(jié) 綜上所述，在最大層間位移角參數(shù)的方案調(diào)整中，如果單純考慮水平力產(chǎn)生的變形而忽略扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 的影響，則不僅收效甚微，而且甚至還有可能適 得其反。只有綜合考慮二者之間的相互影響，才 能取得比較好的計(jì)算結(jié)果。 第二節(jié) 某框架結(jié)構(gòu)層間位移角的調(diào)整 一、前言 框架結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)形式偏柔，因此最大層間位 移角往往不太容易滿足規(guī)范要求，尤其在高烈度 地區(qū)。當(dāng)不滿足要求時(shí)如何對(duì)其調(diào)整則是廣大設(shè) 計(jì)人員比較關(guān)心的問(wèn)題。在此，筆者擬結(jié)合具體 工程實(shí)例和 SATWE軟件，與大家共同探討一下層 間位移角的調(diào)整過(guò)程。 二、工程實(shí)例 某四層框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)總高度為 16.5m。地震設(shè) 防烈度為 8度，基本加速度為 0.2g，場(chǎng)地土類別為 三類。結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖和第 4層結(jié)構(gòu)平面圖如圖 1、 圖 2所示。 圖 1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖 2 第 4層結(jié)構(gòu)平面圖 本工程各層雖然布局并不相同，但基本對(duì)稱， 采用 SATWE軟件進(jìn)行計(jì)算，其 X、 Y向最大層間 位移角計(jì)算結(jié)果如下： 計(jì)算結(jié)果顯示， X、 Y向最大層間位移角均不滿足 要求。 三、計(jì)算結(jié)果分析 本工程計(jì)算結(jié)果分析步驟如下： 1、合理選取計(jì)算參數(shù) 2、查看變形圖，確定調(diào)整方案 SATWE軟件顯示的 Y向地震作用下的變形圖如圖 3所示： 圖 3 Y向地震作用下的變形圖 計(jì)算結(jié)果顯示，雖然 Y向最大層間位移角有所 減少，但相應(yīng)的 Y向最大層間位移比卻由 1.04增大 至 1.22，此時(shí)結(jié)構(gòu) Y向地震作用下的變形圖如圖 4 所示： 圖 4 兩側(cè)對(duì)稱增加柱截面后的 Y向地震作用下的變形圖 （ 1）將第 11軸所對(duì)應(yīng)的框架柱仍采用原來(lái)的截面 尺寸 300 500mm，其它軸線框架柱調(diào)整方案不 變，其計(jì)算結(jié)果如下： （ 2）框架柱仍采用對(duì)稱增加柱截面尺寸的方式不變， 將結(jié)構(gòu)兩側(cè)的 1軸、 2軸、 3軸和 12軸、 13軸的框 架梁截面尺寸由 300 600mm增加至 300 700mm， 11軸的框架梁仍維持 300 600mm不變，其計(jì)算結(jié)果如下： 由此可見(jiàn)，增加梁的剛度后， Y向最大層間位移 角進(jìn)一步減小到 1/618，最大層間位移比為 1.15min(V0， 1.5Vmax) 合理 V框 過(guò)高 V框 VT0， 1.5VTmax V框 min(VT0， 1.5VTmax) 08版自動(dòng)實(shí)現(xiàn) (續(xù) ) 調(diào)整系數(shù)默認(rèn)上限為 2，取消限制，起始層號(hào)前加負(fù)號(hào) 允許用戶自定義 5層 1塔 x、 y向調(diào)整系 數(shù)分別為 3.5， 1.5 自動(dòng)計(jì)算的前提：正確定義多塔或按廣義層建模 默認(rèn)不做任何調(diào)整， 【 調(diào)整信息 】 項(xiàng)中指定 (續(xù) ) 普通層模型 廣義層模型 自行指定每段層號(hào) 0.25Q0針對(duì)鋼框架 -支撐結(jié)構(gòu) 其它相同 三、為什么柱按雙偏壓計(jì)算后，進(jìn)行雙偏壓驗(yàn) 算卻顯示不過(guò)？ 1、工程實(shí)例 某框架結(jié)構(gòu)，采用雙偏壓計(jì)算時(shí)，框架柱 1計(jì)算結(jié)果如圖 1所 示： 圖 1 某框架柱雙偏壓配筋計(jì)算結(jié)果 計(jì)算結(jié)果文本文件顯示如下： 圖形和文本文件均顯示，此柱采用雙偏壓計(jì) 算時(shí)滿足要求。現(xiàn)對(duì)此柱采用雙偏壓驗(yàn)算，其驗(yàn) 算結(jié)果如圖 2所示： 圖 2某框架柱雙偏壓配筋驗(yàn)算結(jié)果 圖 2實(shí)配鋼筋以粉紅色顯示，表明此框架柱沒(méi)有 通過(guò)雙偏壓驗(yàn)算。 2、計(jì)算結(jié)果分析 此框架柱計(jì)算配筋面積為 Asx= 1277mm2， Asy =1585mm2，角筋面積為 Asc= 425.7mm2，在雙 偏壓驗(yàn)算中程序選取的鋼筋為：角筋 1c25（“ c” 表示 級(jí)鋼）， Asc1= 490.9 mm2Asc， x向配筋 2c25+1c20=490.9 2+314.2=1296mm2Asx， y 向配筋 2c25+3c16=490.9 2+201.1 3=1585.1 mm2Asy，均滿足要求，那為什么程序會(huì)顯示紅 色呢？其原因在于 x側(cè)和 Y側(cè)角筋是共用的，角筋 和單側(cè)配筋滿足要求，并不等于全截面配筋滿足 要求。 四、 SATWE程序?qū)τ凇凹袅ωQ向分布筋的配 筋率”缺省為 0.3%，而規(guī)范為 0.25%，是不 是在任何情況下提高豎向分布筋的配筋率 都能提高墻體的抗彎承載力？ 根據(jù) 剪力墻抗彎承載力的計(jì)算公式： M分布 +M端部 M設(shè)計(jì) 一個(gè)方程兩個(gè)未知數(shù)，只有指定其中的一個(gè) 未知數(shù)，才能計(jì)算出另一個(gè)未知數(shù)。在設(shè)計(jì)中一 般都是通過(guò)指定剪力墻分布筋的最小配筋率，反 算出剪力墻分布筋所在區(qū)域的抗彎設(shè)計(jì)承載力， 從而再計(jì)算出剪力墻端部的配筋面積。 五、 08版 SATWE軟件中“土層水平抗力 系數(shù)的比例系數(shù)（ M值）”如何填寫？ 為了更真實(shí)地反映回填土對(duì)地下室的約束作用， 08版 SATWE程序?qū)⒃瓉?lái) 05版程序的“回填土對(duì) 地下室的相對(duì)剛度比”改成了“土層水平抗力系 數(shù)的比例系數(shù)（ M值）”具體輸入數(shù)值請(qǐng)查閱 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 （ JGJ94-2008）表 5.7.5。 圖 1 “土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)（ M值）” 表 5.7.5 地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù) m值 序號(hào) 地 基 土 類 別 預(yù)制樁、 鋼樁 灌 注 樁 m （ MN/m 4 ） 相應(yīng)單樁在地 面處水平位移 （ mm ） m （ MN/m 4 ） 相應(yīng)單樁在地 面處水平位移 （ mm ） 1 淤泥、淤泥質(zhì) 土、 飽和 濕陷性黃土 2 4. 5 10 2.5 6 6 12 2 流 塑（ I L 1 ） 、軟塑 （ 0. 75 I L 1 ） 狀黏性土； e 0.9 粉土；松散細(xì)粉砂； 松散、稍密填土 4.5 6.0 10 6 14 4 8 3 可塑 （ 0. 2 5 I L 0.75 ） 狀黏性土 、 濕陷性黃土 ； e = 0.75 0.9 粉土； 中密填 土；稍密細(xì)砂 6.0 10 10 14 3 5 3 6 4 硬 塑 （ 0 I L 0.2 5 ） 、堅(jiān) 硬 0 I L ） 狀黏性土 、 濕 陷性黃土 ； e 0.7 5 粉土； 中密 的中粗砂 ； 密實(shí)老 填土 10 2 2 10 35 1 00 2 5 5 中密、 密實(shí)的礫砂、碎 石類土 100 300 1.5 3 注： 1 當(dāng)樁頂水平位移大于表列數(shù)值或灌注樁配 筋率較高（ 0.65%）時(shí)， m值應(yīng)適當(dāng)降低；當(dāng)預(yù) 制樁的水平向位移小于 10mm時(shí)， m值可適當(dāng)提高； 2 當(dāng)水平荷載為長(zhǎng)期或經(jīng)常出現(xiàn)的荷載時(shí)，應(yīng)將 表列數(shù)值乘以 0.4降低采用； 3 當(dāng)?shù)鼗鶠橐夯翆訒r(shí)，應(yīng)將表列數(shù)值乘以本規(guī) 范表 5.3.12中相應(yīng)的系數(shù) l。 需要指出的是， 設(shè)計(jì)人員在查表 5.7.5時(shí)請(qǐng)查灌 注樁的 m值。 第九章 08版特殊荷載在輸入中應(yīng)注意的問(wèn)題 第一節(jié) 吊車荷載的輸入 一、吊車荷載在輸入中應(yīng)注意的問(wèn)題 1、在要布置的吊車荷載處添加一新的標(biāo)準(zhǔn)層，并布 置梁，否則程序在計(jì)算吊車荷載組合時(shí)會(huì)出錯(cuò) （見(jiàn)工程實(shí)例）。 2、 SATWE程序在計(jì)算帶吊車的砼柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 時(shí)，是按照框架柱進(jìn)行計(jì)算的。沒(méi)有執(zhí)行 混 凝土規(guī)范 第 7.3.11-1條規(guī)定的排架柱的計(jì)算 長(zhǎng)度系數(shù)，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程實(shí)際情況人 為調(diào)整。但 TAT軟件則可以自動(dòng)按排架柱計(jì)算柱 的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。 二、 05和 08版軟件對(duì)吊車荷載輸入的區(qū)別 1、 05版軟件輸入吊車荷載的特點(diǎn) 2、 0版軟件輸入吊車荷載的特點(diǎn) 三、抽柱排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算 四、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)接力吊車荷載 第二節(jié) 風(fēng)荷載在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 一、迎風(fēng)面的計(jì)算 目前的 PKPM系列軟件在計(jì)算風(fēng)荷載的迎風(fēng)面時(shí)， 采用的是簡(jiǎn)化算法，即按照建筑物最外邊的輪廓 線所圍成的面積在 X、 Y方向的投影作為迎風(fēng)面的 面積，背風(fēng)面的面積取值與迎風(fēng)面的面積相同。 二、體型系數(shù)的計(jì)算 圖 1 風(fēng)荷載作用簡(jiǎn)圖 圖 2 某工程結(jié)構(gòu)平面圖 148 三、特殊風(fēng)荷載 特殊風(fēng)荷載在輸入中應(yīng)注意的問(wèn)題。 第三節(jié) 08版人防地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、人防荷載在輸入時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1、在采用 SATWE軟件進(jìn)行人防工程設(shè)計(jì)前，對(duì)于 需要計(jì)算人防設(shè)計(jì)的房間樓板， 其上必須布置有 活荷載的均布面荷載值，不能為 0。 2、人防荷載組合與效應(yīng) 3、人防荷載的輸入位置 二、材料強(qiáng)度的調(diào)整 材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù) 材料動(dòng)力系數(shù)的調(diào)整 （用于 JCCAD軟件中“公式 法”計(jì)算人防等效動(dòng)荷載） 混凝土強(qiáng)度的修正 ： 鋼筋砼構(gòu)件縱向鋼筋的最小配筋率 ： 三、局部人防地下室的計(jì)算 程序在進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)該構(gòu)件為人防荷載組 合控制，則自動(dòng)按 人防規(guī)范 的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行 設(shè)計(jì)；為非人防荷載控制，則自動(dòng)按照相應(yīng)荷載 組合進(jìn)行構(gòu)件的設(shè)計(jì)，材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)也 同時(shí)不考慮了。 四、人防地下室外墻和臨空墻 SATWE軟件是如 何計(jì)算的？ SATWE給出的配筋數(shù)值是否為最外 側(cè)最大配筋？其內(nèi)側(cè)鋼筋是否為構(gòu)造配置？ 1、目前 SATWE程序只能考慮 人防規(guī)范 表 4.8.8 中“頂板荷載考慮上部建筑影響的室內(nèi)出入口”這 一種臨空墻荷載，而表中其它情況下的臨空墻荷載 暫沒(méi)考慮。 2、 目前的 SATWE軟件無(wú)法對(duì)這三種人防構(gòu)件進(jìn)行設(shè) 計(jì)，但設(shè)計(jì)人員可以在 JCCAD軟件中的“工具箱” 里進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)。 3、地下室外墻的平面外驗(yàn)算、配筋，其計(jì)算過(guò)程如 下： （ 1）、程序首先按單向板計(jì)算墻板上中下的彎矩， 計(jì)算時(shí)分兩種情況 : （ a）單向板上下端均嵌固在地下室頂、底板處； （ b）上端簡(jiǎn)支于地下室頂板，下端嵌固于地下室底 板 ; （ c）計(jì)算結(jié)果取上述的平均值進(jìn)行設(shè)計(jì)； （ 2）、在配筋計(jì)算時(shí)分別按兩種方式進(jìn)行計(jì)算： （ a）按純彎板設(shè)計(jì) ; （ b）按壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)； （ c）配筋計(jì)算時(shí)兩者取大； （ 3）、按人防要求，驗(yàn)算延性比。 由此可見(jiàn)，地下室外墻既承受土側(cè)壓力，又 承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載。通過(guò)以上分析可知： M固（兩端固定） M固（一固一鉸） M中（一固一鉸） M中 所以配筋面積應(yīng)該配在地下室外墻的外側(cè)。 SATWE軟件輸出的配筋面積是按照單向板計(jì)算的 每延米的配筋面積。 五、如何采用 PMSAP軟件按照整體有限元的方 法計(jì)算人防地下室頂板和外墻的內(nèi)力和配筋？ 上述方法是人防地下室結(jié)構(gòu)外墻的一種簡(jiǎn)化算法， 由于采用的是單向板，因此無(wú)法考慮剪力墻平面 外翼墻或者扶壁柱等對(duì)其的有利作用。 如若想整體考慮各種構(gòu)件對(duì)地下室頂部和外墻的 影響，設(shè)計(jì)人員可以采用 PMSAP軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 首先在此 處定義人 防參數(shù)及 水土壓力 信息 如何應(yīng)用 PMSAP進(jìn)行人防外墻和頂板的整體有限元分析 如需設(shè)計(jì)人防頂板，則要在 PMSAP的補(bǔ)充 建模菜單中交互定義人防板為彈性板 6 如何應(yīng)用 PMSAP進(jìn)行人防外墻和頂板的整體有限元分析 做墻的面 外計(jì)算時(shí) （包括人 防、水土 壓力）， 應(yīng)選細(xì)分 模型；墻 側(cè)節(jié)點(diǎn)按 照出口處 理；細(xì)分 尺寸不宜 太大，建 議取為 1M 如何應(yīng)用 PMSAP進(jìn)行人防外墻和頂板的整體有限元分析 用 PMSAP進(jìn)行人防外墻和頂板的整體 有限元分析和配筋設(shè)計(jì)總結(jié)： 1. 按照實(shí)際情況定義人防頂板為彈性板 6 2. 定義人防等級(jí)、層數(shù)、荷載等信息以及水土壓力信 息 3. 定義墻模型為細(xì)分模型，并選墻側(cè)節(jié)點(diǎn)做出口，同 時(shí)指定樓板與墻的細(xì)分尺寸（建議取為 1M） 4. 做完了前面三步， PMSAP即可對(duì)人防頂板和地下室 外墻進(jìn)行全自動(dòng)的網(wǎng)格剖分，做準(zhǔn)確的有限元分析。 5. 依據(jù)人防規(guī)范對(duì)人防層的梁、板、柱、墻給出配筋 設(shè)計(jì) PMSAP整 體有限元 法給出的 人防墻在 側(cè)向人防 荷載作用 下的變形 圖 PMSAP整體有限元法給出的人防墻 在側(cè)向人防荷載作用下的變形圖：局部 在這個(gè)菜 單查看人 防墻的面 外配筋 人防外墻的配筋簡(jiǎn)圖 人防外墻的配筋簡(jiǎn)圖：局部 H4.1:Sw范圍內(nèi)的水平鋼 筋雙側(cè)總面積 4.1cm2 V12: Sw范圍內(nèi)的豎向鋼 筋雙側(cè)總面積 12.0cm2 在文本文件 ADD_WREI.OUT中查看人防墻詳細(xì)的設(shè)計(jì)信息 ： 面外豎向筋設(shè)計(jì) (墻的頂?shù)捉孛嬖O(shè)計(jì) ) B,H= 6000. 300. NC,NGH=45 1 IEW= 3 DS= 32.5 WGUJM= 200. AS= 406. M,N= 34.3 1889.1 ICOM= 1 IERR=0 IGZ=1 面外水平筋設(shè)計(jì) (墻的左右截面設(shè)計(jì) ) B,H= 1200. 300. NC,NGH=45 1 IEW= 3 DS= 32.5 WGUJM= 200. AS= 404. M,N= 2.2 61.5 ICOM= 1 IERR=0 IGZ=1 在這個(gè)菜 單查看人 防頂板的 配筋結(jié)果 PMSAP給出人防頂板有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分圖 PMSAP給出的人防頂板有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分圖：局部 PMSAP給出的人防頂板撓度等值線圖 PMSAP給出的人防頂板彎矩 Mx等值線圖 PMSAP給出的人防頂板彎矩 My等值線圖 PMSAP給出的人防頂板“板頂”配筋 PMSAP給出的人防頂板“板底”配筋 頂板配筋圖局部（形心，邊界， cm2/m） 配筋面積（ cm2 /m） 配筋走向 (度 ) 可以在文本文件 POLY_REI.* 中查看各層 人防板和一 般樓板的 詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)力 和配筋情況 在這個(gè)菜 單查看人 防梁、柱 的配筋和 人防墻的 面內(nèi)配筋 人防梁、柱配筋及墻的面內(nèi)配筋在配筋簡(jiǎn)圖中查看 第一節(jié) 梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)超限的調(diào)整 一、前言 梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的計(jì)算，是抗震設(shè)計(jì)的一項(xiàng) 重要內(nèi)容，當(dāng)采用 SATWE軟件進(jìn)行此項(xiàng)的驗(yàn)算時(shí)， 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果不滿足要求，如何進(jìn)行調(diào)整 則是很多設(shè)計(jì)人員非常關(guān)心的問(wèn)題。在此，本節(jié) 擬結(jié)合規(guī)范和具體的工程實(shí)例，詳細(xì)闡述 SATWE 軟件是如何進(jìn)行節(jié)點(diǎn)核心區(qū)驗(yàn)算的以及調(diào)整過(guò)程。 第十章 關(guān)于鋼筋混凝土構(gòu)件的計(jì)算 二、規(guī)范要求 D.1.2 核芯區(qū)截面有效驗(yàn)算寬度，應(yīng)按下列規(guī)定 采用： 1 核芯區(qū)截面有效驗(yàn)算寬度，當(dāng)驗(yàn)算方向的 梁截面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度的 1/2時(shí)，可采 用該側(cè)柱截面寬度，當(dāng)小于柱截面寬度的 1/2時(shí)， 可采用下列二者的較小值： bj = bb + 0.5 hc (D.1.2-1) bj = bc (D.1.2-2) 式中 bj節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的截面有效驗(yàn)算寬度； bb 梁截面寬度； hc驗(yàn)算方向的柱截面高度； bc驗(yàn)算方向的柱截面寬度。 2 當(dāng)梁柱的中線不重合且偏心距不大于柱寬的 1/4時(shí)， 核芯區(qū)的截面有效驗(yàn)算寬度可采用上款和下式計(jì) 算結(jié)果的較小值。 bj = 0.5 ( bb + bc ) + 0.25 hc - e (D.1.2-3) 式中 e梁與柱中線偏心距。 此項(xiàng)規(guī)定目前程序并沒(méi)有執(zhí)行 D.1.3 節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)組合的剪力設(shè)計(jì)值，應(yīng)符合下列 要求： Vj ( 0.30 j fc bj hj ) / RE (D.1.3) 式中 j正交梁的約束影響系數(shù)，樓板為現(xiàn) 澆，梁柱中線重合，四側(cè)各梁截面寬度不小于該 側(cè)柱截面寬度的 1/2，且正交方向梁高度不小于框 架梁高度的 3/4時(shí)，可采用 1.5， 9度時(shí)宜采用 1.25， 其他情況均采用 1.0； hj節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的截面高度，可采用驗(yàn) 算方向的柱截面高度； RE 承載力抗震調(diào)整系數(shù)，可采用 0.85。 三、工程實(shí)例 某 7層框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為 8度，設(shè)計(jì) 基本加速度為 0.2g，場(chǎng)地土類別為二類，設(shè)計(jì)時(shí) 同時(shí)考慮偶然偏心和雙向地震作用，結(jié)構(gòu)三維軸 側(cè)圖和第二層結(jié)構(gòu)平面圖如圖 1和圖 2所示。初步 設(shè)計(jì)時(shí)，柱截面尺寸為 400 500mm，梁 1梁 4 均與柱 1中線重合，其中梁 1和梁 2截面尺寸為 250 500mm，梁 3和梁 4截面尺寸為 300 650mm。 圖 1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖 2 第二層結(jié)構(gòu)平面圖 本工程采用 SATWE軟件計(jì)算，柱 1的節(jié)點(diǎn)核芯區(qū) 計(jì)算結(jié)果如下： * 節(jié)點(diǎn)域抗剪超限 N-C= 6 ( 30)Vjy= 2269. FFC=0.53*fc*H*B= 1514. Vjy/ FFC=1.50 其中，括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示地震荷載組合工況號(hào)。 計(jì)算結(jié)果顯示，柱 1節(jié)點(diǎn)核芯區(qū) Y向抗剪超限，此 時(shí)若以 M1表示梁 1上端的端彎矩， M2表示梁 2下端 的端彎矩，則 M1=-421Kn.m、 M2=-471Kn.m。 四、計(jì)算結(jié)果分析與調(diào)整 現(xiàn)對(duì)柱 1的計(jì)算結(jié)果及調(diào)整方法分析如下： 1、降低“中梁剛度放大系數(shù)” * 節(jié)點(diǎn)域抗剪超限 N-C= 6 ( 30)Vjy= 2011. FFC=0.53*fc*H*B= 1514. Vjy/ FFC=1.33 M1=-402Kn、 M2=-438Kn。 由此可見(jiàn)，通過(guò)降低梁剛度放大系數(shù)從而降低梁端彎 矩，可以起到一定的作用。 2、修改柱高或柱寬 以本工程為例，將原柱截面尺寸由 400 500mm 分別改為 400 600mm和 500 500mm，其計(jì)算 結(jié)果如下 : （ 1）將柱截面尺寸由 400 500mm調(diào)整為 400 600mm * 節(jié)點(diǎn)域抗剪超限 N-C= 6 ( 30)Vjy= 2192. FFC=0.35*fc*H*B= 1211. Vjy/ FFC=1.81 （ 2）將柱截面尺寸由 400 500mm調(diào)整為 500 500mm * 節(jié)點(diǎn)域抗剪超限 N-C= 6 ( 30)Vjy= 2080. FFC=0.53*fc*H*B= 1893. Vjy/ FFC=1.10 上述分析可知，本工程增加柱寬對(duì)提高節(jié)點(diǎn)域的 抗剪能力最有效，為此將柱寬進(jìn)一步增加至 600mm，柱高不變，其計(jì)算結(jié)果如下： Vjy= 2151 Fv=0.18*fc*B*Ho= 6051 墻 2： * ( 31)V= 7315. Fv=0.18*fc*B*Ho= 6051 其中，括號(hào)內(nèi)數(shù)字為組合工況號(hào)，其相應(yīng)的荷載 組合分項(xiàng)系數(shù)見(jiàn)表 1 表 1 荷載組合分項(xiàng)系數(shù) 注： 1、 Ncm - 組合號(hào) 2、 V-D,V-L - 分別為恒載、活載分項(xiàng)系數(shù) 3、 X-W,Y-W - 分別為 X向、 Y向水平風(fēng)荷載 分項(xiàng)系數(shù) 4、 X-E,Y-E - 分別為 X向、 Y向水平地震荷載 分項(xiàng)系數(shù) 5、 Z-E - 為豎向地震荷載分項(xiàng)系數(shù) 以上計(jì)算結(jié)果可以看出，墻 1和墻 2的砼抗剪驗(yàn)算 不滿足要求，程序在計(jì)算結(jié)果配筋文本文件中以 “ *”顯示。 二、計(jì)算結(jié)果分析 方法一 修改墻體厚度 表 2 墻 1不同墻厚計(jì)算結(jié)果 表 3 墻 2不同墻厚計(jì)算結(jié)果 方法二 開(kāi)設(shè)洞口 短墻 1： * ( 30)V= 1828. Fv=0.18*fc*B*Ho= 764. 短墻 2： * ( 31)V= 1915. Fv=0.18*fc*B*Ho= 764. 這種情況形成的短墻幾乎很難調(diào)整下來(lái) 方法三 增加周邊墻體剛度 1、加強(qiáng)周邊墻體剛度 2、修改計(jì)算參數(shù) 3、削弱 2軸梁柱剛度，加強(qiáng) 1軸邊梁剛度 三、小結(jié) 以上筆者主要討論了墻體抗剪截面超限的調(diào)整方 法，雖然方法三對(duì)結(jié)構(gòu)的改動(dòng)比方法一和方法二 要多，但卻不僅解決了剪力墻抗剪截面超限問(wèn)題， 而且使結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力得到了加強(qiáng)，仍不失為 一種比較好的調(diào)整方案。 第五節(jié) 某剪力墻配筋人工計(jì)算與 SATWE程序計(jì)算相差很大的原因 一、前言 在 PKPM的計(jì)算咨詢工作中，經(jīng)常有設(shè)計(jì)人員 反映 SATWE程序計(jì)算結(jié)果偏大，某片墻體手工計(jì) 算其邊緣構(gòu)件的配筋僅是構(gòu)造配筋，而采用 SATWE軟件計(jì)算卻配筋面積極大，根本放不下。 為此，筆者擬結(jié)合具體工程實(shí)例，與廣大設(shè)計(jì)人 員共同交流一下 SATWE軟件關(guān)于剪力墻配筋的計(jì) 算過(guò)程。 二、工程實(shí)例 某高層建筑，結(jié)構(gòu)總高度為 237.4m，共 48層。第 3層結(jié)構(gòu)平面圖如圖 1所示，其中剪力墻 1的基本 信息顯示如下： 1 .高度 (m) DL = 14.95 2. 截面參數(shù) (m) B*H = 0.200*6.000 3. 混凝土強(qiáng)度等級(jí) RC = 60.0 4. 主筋強(qiáng)度 (N/mm2) FYI = 360.0 5. 分布筋強(qiáng)度 (N/mm2) FYJ = 360.0 6. 抗震等級(jí) NF = 1 圖 1 第 3層結(jié)構(gòu)平面圖 本工程采用 SATWE軟件進(jìn)行計(jì)算，圖 1所示剪力 墻 1的配筋計(jì)算結(jié)果如下： ( 30)M= 2148. V= 66. 剪跨比 RMD= 5.703 * 穩(wěn)定驗(yàn)算超限 ( 1)q= 3097. Ec*(T*3)/(Lo*2)/10= 368. N=-18581. Nu= -16006. Uc= 0.49 * Rs=211.38 Rsmax= 6.00 ( 1)M= 306. N= -18581. As=253659. ( 1)V= -1. N= -18581. Ash= 75.0 Rsh= 0.25 其中，括號(hào)內(nèi)數(shù)字為組合工況號(hào)，其相應(yīng)的荷載 組合分項(xiàng)系數(shù)見(jiàn)表 1 表 1 荷載組合分項(xiàng)系數(shù) 注： 1、 Ncm - 組合號(hào) 2、 V-D,V-L - 分別為恒載、活載分項(xiàng)系數(shù) 3、 X-W,Y-W - 分別為 X向、 Y向水平風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù) 4、 X-E,Y-E - 分別為 X向、 Y向水平地震荷載分項(xiàng)系數(shù) 5、 Z-E - 為豎向地震荷載分項(xiàng)系數(shù) 三、計(jì)算結(jié)果分析 式中 Asw-沿截面腹部均勻配置的全部縱向鋼筋截面面積； fyw-沿截面腹部均勻配置的縱向鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按本規(guī) 范表 4.2.3-1采用； Nsw-沿截面腹部均勻配置的縱向鋼筋所承擔(dān)的軸向壓力， 當(dāng) 1時(shí)，取 =1計(jì)算； Msw-沿截面腹部均勻配置的縱向鋼筋的內(nèi)力對(duì) As重心的力 矩，當(dāng) 1時(shí)，取 =1計(jì)算； -均勻配置縱向鋼筋區(qū)段的高度 hsw與截面有效高度 h0的 比值， =hsw/h0,宜選取 hsw=h0-as. 受拉邊或受壓較小邊鋼筋 As中的應(yīng)力 s以及在計(jì)算中是否 考慮受壓鋼筋和受壓較小邊翼緣受壓部分的作用，應(yīng)按本規(guī) 范第 7.3.4條和第 7.3.5條的有關(guān)規(guī)定確定。 注：本條適用于截面腹部均勻配置縱向鋼筋的數(shù)量每側(cè)不 少于 4根的情況。 本墻段采用手工計(jì)算，分別取： （ 1）設(shè)計(jì)內(nèi)力 M=306Kn.m， N=-18581Kn， （ 2）墻體屬性的確定 b=200mm， h=6000mm， l0=14950mm， fc=27.5N/mm2， fy =fy= fyw =360 N/mm2， SATWE程序取鋼筋合力作用點(diǎn) as=maxb、 200、 6000/20=300mm， as = as=300mm，則 h0=h- as=5700mm， hsw=5700-as=5400， = hsw/h0=0.9474， bf=hf=0， b=0.499。 （ 3） 1、 1的確定 根據(jù) 混凝土規(guī)范 第 7.1.3條的規(guī)定：受彎構(gòu)件、 偏心受力構(gòu)件正截面受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形可 簡(jiǎn)化為等效的矩形應(yīng)力圖。 矩形應(yīng)力圖的受壓區(qū)高度 x可取等于按截面應(yīng)變 保持平面的假定所確定的中和軸高度乘以系數(shù) 1。 當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò) C50時(shí)， 1取為 0.8，當(dāng) 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C80時(shí)， 1取為 0.74，其間接 線性內(nèi)插法確定。 矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值取為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度 設(shè)計(jì)值 fc乘以系數(shù) 1。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò) C50時(shí)， 1取為 1.0，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C80時(shí)， 1取為 0.94，其間按線性內(nèi)插法確定。 取 1=0.98， 1=0.78 （ 4）計(jì)算偏心距 e 混凝土規(guī)范 計(jì)算偏心距 e的公式 7.3.4-3和 7.3.4-4表示如下： e=ei+h/2-a (7.3.4-3) ei=e0+ea (7.3.4-4) 式中 e-軸向壓力作用點(diǎn)至縱向普通受拉鋼筋和預(yù)應(yīng) 力受拉鋼筋的合力點(diǎn)的距離； -偏心受壓構(gòu)件考慮二階彎矩影響的軸向壓力 偏心距增大系數(shù)，按本規(guī)范第 7.3.10條的規(guī)定計(jì) 算； ei-初始偏心距； a-縱向普通受拉鋼筋和預(yù)應(yīng)力受拉鋼筋的合力 點(diǎn)至截面近邊緣的距離； e0-軸向壓力對(duì)截面重心的偏心距： e0=M/N; ea-附加偏心距，按本規(guī)范第 7.3.3條確定。 根據(jù) 混凝土規(guī)范 第 7.3.10條的規(guī)定：對(duì)矩形、 T形、 I形、環(huán)形和圓形截面偏心受壓構(gòu)件，其偏 心距增大系數(shù)可按下列公式計(jì)算： 式中 l0-構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，按本規(guī)范第 7.3.11條確定； h-截面高度；其中，對(duì)環(huán)形截面，取外直徑；對(duì)圓形截 面，取直徑； h0-截面有效高度；其中，對(duì)環(huán)形截面，取 h0=r2+rs；對(duì) 圓形截面，取 h0=r+rs；此處， r、 r2和 rs按本規(guī)范第 7.3.7條 和第 7.3.8條的規(guī)定取用； 1-偏心受壓構(gòu)件的截面曲率修正系數(shù)，當(dāng) 11.0時(shí)，取 1=1.0； A-構(gòu)件的截面面積；對(duì) T形、 I形截面，均取 A=bh+2(bf- b)hf; 2-構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng) l0/h15時(shí)，取 2=1.0。 注：當(dāng)偏心受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比 l0/i17.5時(shí)，可取 =1.0。 因此取 =1.0。 e0=M/N=306 106/18581000=16.47mm 根據(jù) 混凝土規(guī)范 第 7.3.3條的規(guī)定： 在偏心 受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算中，應(yīng)計(jì)入軸向壓 力在偏心方向存在的附加偏心距 ea,其值應(yīng)取 20mm和偏心方向截面最大尺寸的 1/30兩者中的 較大值。 ea=max20， h/30=200mm ei= e0+ ea=16.47+200=216.47mm e=ei+h/2-a=216.47+6000/2-300=2916.47mm （ 6）計(jì)算 As 將上述各種參數(shù)代入 7.3.6-27.3.6-4中，得 As=-16380.49mm20 說(shuō)明按構(gòu)造配筋即可滿足要求。但程序的計(jì)算結(jié) 果為 As=253659mm2，明顯高于構(gòu)造配筋。其原 因在于對(duì)于剪力墻構(gòu)件，程序是分別 按照壓彎和 軸心受壓計(jì)算其配筋 ，然后二者取大值作為最終 計(jì)算結(jié)果。當(dāng)進(jìn)行軸心受壓承載力計(jì)算時(shí)，根據(jù) 混凝土規(guī)范 第 7.3.1條的規(guī)定： 鋼筋混凝土軸 心受壓構(gòu)件，當(dāng)配置的箍筋符合本規(guī)范第 10.3節(jié) 的規(guī)定時(shí)，其正截面受壓承載力應(yīng)符合下列規(guī)定 (圖 7.3.1)： N0.9(fcA+fyAs) (7.3.1) 式中 N-軸向壓力設(shè)計(jì)值； -鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，按表 7.3.1采用； fc-混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按本規(guī)范表 4.1.4采用； A-構(gòu)件截面面積； As-全部縱向鋼筋的截面面積。 當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于 3%時(shí)，公式 (7.3.1)中 的 A應(yīng)改用 (A-As)代替。 四、結(jié)論 通過(guò)對(duì)以上計(jì)算過(guò)程的分析可知，設(shè)計(jì)人員 在人工復(fù)核剪力墻配筋值時(shí)，只按壓彎構(gòu)件計(jì)算， 而忽略了軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算，這顯然是不合理 的。上述計(jì)算結(jié)果墻端暗柱配筋過(guò)大，配筋率遠(yuǎn) 大于 3%，究其原因，主要是該段墻體太高，達(dá)到 了 14.95m，這么高的墻體計(jì)算出來(lái)的穩(wěn)定系數(shù) 必然很小，只有 0.1009，這是導(dǎo)致配筋計(jì)算結(jié)果 異常的主要原因。 第六節(jié) 08版軟件對(duì)斜桿的改進(jìn) 一、建模的改進(jìn) 1、允許布置層間支撐 2、當(dāng)支撐端部距柱端距離小于 500mm時(shí) SATWE程 序自動(dòng)將支撐端點(diǎn)與柱端點(diǎn)合并。 3、支撐跨越框架梁時(shí)的處理 4、 PMCAD荷載導(dǎo)算到 JCCAD軟件的處理方式 二、內(nèi)力計(jì)算的改進(jìn) 1、計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 2、軸壓比 3、 0.2Q0調(diào)整 三、樓層受剪承載力的改進(jìn) 1、混凝土（含鋼管 /型鋼混凝土）斜桿 ： 2、鋼斜桿 ： 第十一章 08版斜屋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、兩種形成斜梁方式的應(yīng)用范圍 1、“抬節(jié)點(diǎn)高”方式 這種方式不僅能夠形成斜梁，而且與斜梁梁 端節(jié)點(diǎn)相連的所有構(gòu)件（比如柱、墻、支撐）都 將被拖動(dòng)。一般主要應(yīng)用于斜屋面建模。 2、“修改梁兩端標(biāo)高”方式 這種方式一般僅改變梁兩端的高度，而不會(huì)改 變與之相連的其它構(gòu)件的高度。一般主要應(yīng)用于 錯(cuò)層梁，錯(cuò)層斜梁，層間梁等方式的建模。 08版軟件形成的錯(cuò)層梁，錯(cuò)層斜梁，層間梁可 以將與之相連的柱、墻等構(gòu)件打斷。 二、 08版軟件斜屋面建模時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1、 05版軟件屋面斜梁下必須在梁端布置短柱 （如圖 1所示），而 08版軟件可以直接將屋面斜 梁與下層構(gòu)件（梁、柱、墻）相連，而不需要布 置短柱，這一點(diǎn)與 05版軟件不同（如圖 2所示）。 圖 1 08版軟件斜屋面建模不需要布置短柱 圖 2 05版軟件斜屋面建模必須布置短柱 2、為保證斜屋面荷載傳遞的正確性，需要在斜屋面 的檐口處布置一道 100*100的虛梁。由于虛梁與 主梁的梁端標(biāo)高相同，因此這兩根梁截面重合。 SATWE軟件對(duì)于截面相重合的兩根梁，會(huì)自動(dòng)將 虛梁荷載傳遞給主框架梁。 需要說(shuō)明的是， 在布置虛梁時(shí)，虛梁與其下面 的主梁必須一一對(duì)應(yīng)，否則將導(dǎo)致荷載導(dǎo)算錯(cuò)誤 （詳見(jiàn)工程實(shí)例一）。 三、 SATWE軟件如何模擬屋面斜板的剛度？ （一） 軟件對(duì)屋面斜板的處理 1、 TAT和 SATWE軟件只能計(jì)算斜梁，對(duì)斜屋面的剛 度不予考慮。 2、 PMSAP軟件可以計(jì)算屋面斜板的剛度對(duì)整體結(jié) 構(gòu)的影響。 結(jié)合工程實(shí)例，介紹 SATWE軟件計(jì)算斜屋面結(jié)構(gòu)時(shí)如何模擬屋面斜板的剛度？ （二） 斜屋面結(jié)構(gòu)的計(jì)算 1、簡(jiǎn)化模型 1：忽略斜屋面剛度對(duì)整體結(jié)構(gòu)的 影響，將屋面斜板的荷載導(dǎo)到斜梁上，用 TAT 或 SATWE軟件計(jì)算。 2、簡(jiǎn)化模型 2：將斜屋面剛度用斜撐代替，屋 面斜板的荷載導(dǎo)到斜梁上，用 TAT或 SATWE 軟件計(jì)算。斜撐的主要目的是為了模擬斜屋面 的傳力，其本身的內(nèi)力計(jì)算沒(méi)有意義，但在計(jì) 算屋面荷載時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮斜撐自重。 3、真實(shí)模型：考慮斜屋面剛度對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影 響，用 PMSAP軟件計(jì)算。 在 PMSAP計(jì)算時(shí)，斜板可采用下列幾種計(jì)算方式 （在 “補(bǔ)充建?！?中指定）： 1）定義成彈性膜（忽略面外抗彎剛度，但可 以完成樓面荷載導(dǎo)算，此時(shí)程序主要考慮斜 板的類剪力墻作用） 2）定義成彈性板 6（同時(shí)考慮面內(nèi)抗剪及面外 抗彎剛度，并可給出斜板本身的配筋設(shè)計(jì)） 3）如果用戶不做任何彈性板指定， PMSAP將自 動(dòng)把斜板考慮為彈性膜。該處理使得用戶不 做任何額外的工作，即可對(duì)斜板結(jié)構(gòu)進(jìn)行合 理的分析和設(shè)計(jì) 應(yīng)用 PMSAP考慮斜板的方式 （二）用 PMSAP做斜板的配筋設(shè)計(jì) 首先要在“補(bǔ)充建模 ”模塊中，將需要整體有限 元分析和配筋設(shè)計(jì)的樓板定義成 彈性板六（不 能定義成彈性板 3或彈性膜） 接著在 PMSAP第三項(xiàng)菜單“ 參數(shù)補(bǔ)充及修改 ”中，指 定板分析、設(shè)計(jì) 的控制參數(shù) 自動(dòng)計(jì)算完畢查看板的分析設(shè)計(jì)結(jié)果 第十二章 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、 SATWE軟件計(jì)算箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)換梁 的兩種處理方式 1、 將轉(zhuǎn)換梁按墻輸，則除轉(zhuǎn)換梁外其它構(gòu)件的技算 結(jié)果皆可使用。 2、將轉(zhuǎn)換梁按梁輸，則其計(jì)算結(jié)果僅用于此轉(zhuǎn)換梁。 二、如何采用 PMSAP軟件進(jìn)行整體有限 元計(jì)算箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按照大梁輸入 (SATWE,PMSAP） 按照桿系輸入并計(jì)算； 轉(zhuǎn)換大梁與上下層柱、墻之間的連接關(guān)系模擬 地較粗略 ,計(jì)算誤差大； 不能考慮盒子效應(yīng)（上下表面的樓板看作轉(zhuǎn)換 梁的上下翼緣而形成的工形截面）； 可直接按照轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行內(nèi)力調(diào)節(jié)、并給出配筋 設(shè)計(jì)； 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)方法 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按照剪力墻輸入（ PMSAP） PMSAP中把“按照剪力墻輸入的水平轉(zhuǎn)換 構(gòu)件”稱作“ 轉(zhuǎn)換墻 ”。 PMSAP對(duì)轉(zhuǎn)換墻按照細(xì)分殼元作有限元分 析，可以準(zhǔn)確模擬上下層之間的連接關(guān)系及盒 子效應(yīng)。 不同于一般剪力墻（積分出頂?shù)捉孛鎯?nèi) 力），轉(zhuǎn)換墻在內(nèi)力積分時(shí)，則直接積分出左 右截面及中間各截面的“梁式內(nèi)力”，再按照 轉(zhuǎn)換梁的規(guī)范要求進(jìn)行內(nèi)力調(diào)節(jié)、最終給出配 筋設(shè)計(jì)。 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì) 箱 形 轉(zhuǎn) 換 按 梁 輸 入 箱形 轉(zhuǎn)換 按墻 輸入 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì) 箱形 轉(zhuǎn)換 按墻 輸入 箱 形 轉(zhuǎn) 換 按 梁 輸 入 兩種輸入模型幾何形態(tài)上無(wú)區(qū)別，但墻是二維單元， 梁是一維單元，連接和傳力都有較大區(qū)別 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按墻輸入并考慮彈性樓板后形成的“盒子”頂面和底面 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按墻輸入時(shí)， PMSAP自動(dòng)生成的轉(zhuǎn)換墻 和墻頂樓板的有限元網(wǎng)格 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)按墻輸入時(shí)，轉(zhuǎn)換墻和墻頂、墻底樓板的有限元網(wǎng)格 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì) 箱形轉(zhuǎn)換 按墻輸入 時(shí)，在這 里查看配 筋結(jié)果和 控制內(nèi)力 點(diǎn)開(kāi) 這個(gè) 文本 文件 查看 轉(zhuǎn)換 墻的 詳細(xì) 控制 內(nèi)力 和設(shè) 計(jì)結(jié) 果 轉(zhuǎn)換墻的 梁式彎矩 包絡(luò)圖 轉(zhuǎn)換 墻剪 力包 絡(luò)圖 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì) : 兩種模型比較 項(xiàng)目 轉(zhuǎn)換墻 轉(zhuǎn)換梁 誤差 第一周期 1.726 1.960 13.56 % 第二周期 1.647 1.706 3.58 % 第三周期 1.591 1.640 3.08 % X風(fēng)位移角 1/6643 1/6401 3.78 % Y風(fēng)位移角 1/6664 1/5135 29.78 % X地震位移角 1/1829 1/1792 2.06 % Y地震位移角 1/1752 1/1367 28.16 % X地震力 3.83% 3.74% -2.35% Y地震力 3.59% 3.49% -2.79% 左截面 中截面 右截面 恒載彎矩 墻 -2260 1433 -2314 梁 -4024 2411 -3555 78% 68% 53% 包絡(luò)彎矩 墻 -4318 2413 -4977 梁 -6121 4613 -6611 42% 91% 33% 恒載剪力 墻 2632 215 -3480 梁 1784 36 -3006 -32% -83% -14% 包絡(luò)剪力 墻 4802 911 8755 梁 3079 899 6862 -36% -1% -22% 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì) : 兩種模型比較