2005新版PKPM结构软件专题研讨会之砼结构部分

1、2005新版PKPM结构软件专题研讨会砼结构部分PKPM新规范软件特点1、计算参数增加，部分原有参数含义改变2、计算难度和运算量增大，必须看计算书3、墙、梁、板、柱配筋量不同程度增加地震计算剪重比新旧规范比较3层圆弧框架 13.01%7层框架 11.59%17层框支 8.43%18层框剪 10.45%21层框筒 8.26%28层框筒 5.49%31层框支 10.77%35层框支 3.79%36层剪力墙 6.06%平均增加 8.65% 地震最大层间平均位移新旧规范比较3层圆弧框架 13.04%7层框架 11.66%17层框支 10.74%18层框剪 13.60%21层框筒 13.58%28层框筒

2、 10.81%31层框支 13.33%35层框支 10.75%36层剪力墙 11.11%平均增加 12.35 % 梁腰筋从79公斤增加到258公斤，使总用钢量增加9%（2156公斤）新旧规范地震作用弯矩图(8度设防) 梁计算配筋新旧规范比较 主筋 箍筋7层框架 4.6% 17.7%17层框支 7.5% 2.2%18层框剪 14.8%21层框筒 16.5% 14.8%28层框筒 10.3% 3.4%31层框支 8.7%35层框支 7.3%36层剪力墙 6.0% 10.5% 平均： 9.46 % 柱计算配筋新旧规范比较 主筋 箍筋7层框架 27.5% 25.2% 17层框支 4.5% 2.0% 1

3、8层框剪 22.4% 7.4% 21层框筒 0.70% 2.9% 28层框筒 6.5% 7.8% 31层框支 6.3% 1.2%35层框支 5.5% 7.6% 平均： 10.49 % 7.7%新旧规范楼板配筋钢筋量比较（一、二级钢筋）剪切、剪弯、地震力与层间位移比三种刚度比的计算与选择地震力与地震层间位移比的理解与应用抗震规范第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%此参数可用于执行以上三条款刚度比的计算，也可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端注意：当用户采用此种方法判断地下室的顶板能否作

4、为上部结构的嵌固端时，应在SATWE软件的“地下室信息”中，将“回填土对地下室约束刚度比”里的值填0剪切刚度的理解与应用高规及抗震规范里面对剪切刚度比都有要求，SATWE执行的是抗震规范第6.1.14条的规定：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易小于2。此参数可用于执行以上两规范里面规定的工程的刚度比的计算剪弯刚度的理解与应用高规第E.0.1条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比e按公式e=1H2/2H1计算。e已接近于1，非抗震设计时e不应大于2，抗震设计时e不应大于1.3高规第E.0.2条中还规定：当转换层设置在

5、3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。注意，此项规定用地震力与地震层间位移比的方法确定SATWE软件采用的计算方法是高规侧移刚度的简化计算方法此方法可用于执行高规第E.0.1条规定的工程的刚度比的计算三种刚度比计算方法的比较按不同的方法计算刚度比，其薄弱层的判断结果是不同的当转换层设在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软件并没为直接输出结果，需要设计人员根据程序输出的每一层的刚度单独计算地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端的判断，不同的方法所得出来的结果不同SATWE软件计算剪弯刚度时，H1的取值范围包括地下室的刚

6、度，H2则取等于小于H1的高度。这对于希望将H1的值取自0.0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，人为计算刚度比三种刚度比性质的探讨地震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ui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弯矩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剪切刚度：此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剪力墙洞口高度变化时所产生的影响剪弯刚度：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

7、切变形和弯曲变形的影响，但没有考虑上下层对本层的影响三种刚度的性质完全不同，它们之间没有什么必然的联系，正因为如此，规范赋予了他们不同的使用范围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高规第7.1.2条和2款规定：抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一震型底部地震倾覆力矩不易小于结构总底部地震倾覆力矩的50%TAT软件对短肢剪力墙按双向判断，旧版的SATWE软件按单向判断，新版的SATWE按双向判断带框支结构短肢剪力墙结构的计算结构体系的选择：是按复杂高层结构还是短肢剪力墙结构？规范对两种结构体系在抗震等级、剪力墙轴压比、内力计算、配筋率、底部加强部位的高度等方面的要求均有不同工

8、程算例某高层为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（地下室为第一层）为框支转换层，转换层以上为短肢剪力墙结构。地震烈度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。两种体系结构的计算结构如表所示“短肢剪力墙”结构体系计算分析结果楼层第3层第7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一级M1-168160807402286121N1-3372-15677-949-15183-457-9136AS989814700160028756781280SV1.821.822

9、.012.010.80.8V2564-6401561403079N2-3191-7209-4546-15183-1615-9136ASH324.9547.1200125223.7100N3-2895-13483-3913-13057-1271-7851UC*0.480.32*0.430.34*0.450.45“复杂高层”结构体系计算分析结果楼层第3层第7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M1-168-26595840402238121N1-3372-7209-949-15183-457-9136AS9898153151600

10、287520391280SV1.821.822.012.010.80.8V2475-64014071402209N2-3191-7209-1199-15183-1615-9136ASH202.8547.1200125100100N3-2895-134833913-13057-1271-7851UC0.480.320.430.340.450.45计算结果分析抗震等级：从上两表可以看出，不同的结构体系，短肢剪力墙和普通剪力墙其抗震等级是不同的内力分析：由表中可以看出，这两种体系的内力分析非常复杂，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“复杂高层”计算的“普剪墙3”的“M1”值，

11、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+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配筋率：只有定义了“短肢剪力墙”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、筒

12、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v不宜小于1.0。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其他注意事项设计人员在“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，不再自动提高对于非框支框架，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，程序不能自动判断高规第10.2.13条的各项规定，程序目前没有执行总 结通过以上分析可以看出，对于带框支结构短肢剪力墙的计算，由于两种结构体系的侧重点不同，单纯的

13、采用任何一种结构体系计算都可能产生安全隐患。设计人员因根据工程的具体情况，分别采用这两种结构体系进行设计，并取最不利的结果作为设计依据多塔结构的计算带变形缝结构的计算带变形缝结构的特点：通过变形缝将结构分成几块独立的结构若忽略基础变形的影响，各单元之间完全独立缝隙面不是迎风面带变形缝结构的计算方法整体计算方法：在SATWE软件中将结构定义为多塔结构所给的震型数要足够多，以保证有效质量系数大于90%定义为多塔后，对于老版本软件，程序将每一个缝隙面都计算迎风面，因此风荷载计算偏大；新版本增加了一项新功能，可以人为定义遮挡面，从而有效解决了这一问题周期比计算有待商讨分开计算方法旧版本软件除风荷载计算

14、有些偏大外，其余结果都没有问题，新版软件定义了遮挡面后，风荷载计算也没有问题了一般而言，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带变形缝结构的计算方法大底盘多塔结构的计算结构特点：各塔楼拥有独立的迎风面各塔楼之间的变形没有直接的影响，但都通过大底盘间接影响其他塔楼塔楼与刚性板之间没有一一对应的关系，一个塔楼可能只有一块刚性板，也可能有几块刚性板大底盘顶板应有足够的刚度以协调各塔楼之间的内力、变形和位移计算方法在SATWE软件中将结构定义为多塔结构位移比、大底盘以上的各塔楼的刚度比均正确周期比、转换部位的刚度比计算有待商讨大底盘多塔结构刚度比的计

15、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，但也不是没有要求。SATWE软件仅仅输出了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“*”予以表示整体计算：根据建筑抗震设计手册要求在计算大底盘多塔结构的地下室楼层间剪切刚度比时，大地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应小于1.5分开计算：上海规程条文中有建议的方法；在各塔楼周边引45度线，45度线范围内的竖向构件作为上部结构共同作用的构件总刚计算模型不过的主要原因多塔定义不对同一构件同时属于两个塔某些构件不在塔内定义为空塔悬

16、空构件用户输入斜梁、层间梁或不与楼面等高的梁时，如果不仔细检查，可能出现梁在两端不与任何构件相连的情况，即梁被悬空注意：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节点处有柱时，与同一柱相连的梁，如果标高差小于500mm时，标高较低的节点会被合并到较高的节点处，大于500mm则不会合并，但最多只允许3种不同的标高 梁1 梁1 梁2 梁2 柱 柱铰接构件定义不对设计人员在定义铰接构件时，是结构成为可变体系，尤其是与同一节点相连的各个杆件，不能都定义为铰接，程序不允许这样的节点钢支撑在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

17、一节点相连的杆件（这里为上下层的两端支撑）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错层结构的计算错层结构的输入当错层高度不大于框架梁的截面高度时，可以归并为同一楼层参加计算，楼层标高取两部分楼面标高的平均值。当错层高度大于框架梁截面高度时，各部分楼板应作为独立楼层参加整体计算。错层洞口的输入，只能输入小洞口错层结构的计算在错层处设变形缝在错层处设剪力墙核心筒（可利用楼梯间实现）应该每隔34层设一个贯通层，贯通层楼板厚度不小于150mm，宜双层双向配筋。SATWE计算时各参数宜取大值，以增加结构整体安全储备SATWE软件在计算错层结构

18、时，会在越层柱和墙处施加水平力。由于在越层处水平力的存在，使越层构件上下端的配筋不一样，设计人员在出施工图的时候可以取二者的大值砼柱计算长度系数的计算砼柱计算长度系数的计算规范要求：混凝土结构设计规范第7.3.11条第2款及第3款对柱的计算长度系数都有规定工程算例：某工程为十层框架结构，首层层高2m，第二层层高4.5m柱1、柱2、柱3按照表7.3.11-2直接取值的计算长度系数首层第二层CxCyCxCy柱13.253.251.441.44柱21.003.251.251.44柱31.001.001.251.25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首层

19、第二层CxCyCxCy柱13.593.831.601.70柱21.333.831.421.70柱31.191.122.232.14结果分析一表中Cx、Cy的计算过程：以柱1为例，Cx=(2+4.5)/2=3.25；Cy=(2+4.5)/2=3.25二表中Cx、Cy的计算过程是根据公式（7.3.11-1）及（7.3.11-2）计算得出的注意事项采用公式（7.3.11-1）及（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：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%以上这个条件对于混凝土梁，程序采用梁的刚度放大系数恒为2.0；对于钢梁，则采用设

20、计人员输入的梁刚度放大系数程序对于另一端不与柱（墙）相连的梁按远端梁铰接处理当梁的两端与柱铰接时，不考虑梁的刚度当梁的一端与柱刚接、另一端铰接时，对于砼柱，梁的刚度折减50%，并不受有无侧移的限制；对于钢梁，有侧移时折减50%，无侧移时不折减当柱一端铰接时，则相应端梁与柱的刚度比取1.0斜柱（支撑）刚度不考虑在约束刚度比的计算中单向墙托柱、柱托单向墙，面内按嵌固端计算，刚度比取10，面外按实际情况计算双向墙托柱、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）注意事项斜柱（支撑）的计算长度系数取1.0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所有边框柱，其计算

21、长度系数内定为0.75对于砼柱，其计算长度系数上限为2.5，钢柱计算长度系数上限为6.0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目前的SATWE软件对于吊车或无吊车的排架结构的柱的计算长度系数仍按框架结构执行对于SATWE软件，设计人员修改柱计算长度系数后，不要再进行“形成SATWE数据”和“数据检查”等操作，而应该直接计算，否则程序仍按照原来的计算长度系数进行计算如何判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上”设个条件由于目前的SATWE软件没有直接判断“水平荷载产生的弯矩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，

22、具体判断过程如下：在新版的SATWE软件中首先按照不执行砼规范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点取SATWE软件“总信息”中“恒活信息”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将头两步计算得到的弯矩设计值相比看是否满足砼规范7.3.11-3条中的条件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梁上架柱结构的荷载导算梁上架柱结构的荷载导算如果梁的刚度太小，节点处会产生较大位移，从而使内力转移到其他的竖向构件中，造成梁柱内力重分布，柱底内力会因此减小。柱的内力会随梁截面增大而上升托柱梁的截面不能太小，应尽量增大剪力墙连梁的两种刚度模型连梁的计算模型在SATWE软件中，剪力墙连梁刚度的计算有两种模型，一种是杆元模型，即连梁按照普通梁的方式输入；另一种是壳元模型，即连梁以洞口的方式形成。连梁的计算常常由于单元的划分不细造