km软件应用之《km软件在应用中的问题解析》讲义

PKPM软件应用之《PKPM软件在应用中的问题解析》讲义目

录目录…………1第一章：砖混底框的设计…………………6

（一）“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”………6

（二）“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”…………6（三）“底框结构剪力墙侧移刚度是否应该考虑边框柱的作用”……6

（四）混凝土墙与砖墙弹性模量比的输入………………6

（五）砖混底框结构风荷载的计算………7

（六）砖混底框不计算地震力时该如何设计？…………7

（七）砖混底框结构刚度比的计算与调整方法探讨……7

第二章：剪切、剪弯、地震力与地震层间位移比三种刚度比的计算与选择………………9

（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用………9

（二）剪切刚度的理解与应用…………10

（三）剪弯刚度的理解与应用…………10

（四）《上海规程》对刚度比的规定……10（五）工程算例…………11

（六）关于三种刚度比性质的探讨……13

第三章：短肢剪力墙结构的计算………14

（一）短肢剪力墙结构中底部倾覆力矩的计算………14

（二）带框支结构短肢剪力墙的计算…………………14

第四章：多塔结构的计算………………19

（一）带变形缝结构的计算………………19

（二）大底盘多塔结构的计算……………20

第五章：总刚计算模型不过的主要原因…………………21

（一）多塔定义不对………21

（二）悬空构件……………22

（三）铰接构件定义不对…………………22

第六章：错层结构的计算…………………22起（染一芬）定错曾层杰结录构筋的键模挠型秘输逢入巾…碰…叛…某…殿…向…就…溜…勺…宣…烦…牙…宋…疮…字…厅…蔑…低…族2团2

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②《抗震规范》第条规定：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。

⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。

⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。

（三）剪弯刚度的理解与应用

⑴规范要求：

①《高规》第E.0.2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γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2)计算。γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3。计算公式见《高规》151页。

②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在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％。

⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算

⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。

（四）《上海规程》对刚度比的规定

《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。

陡K腰1逐=乎[煌1柏/愤(肤1喝/赚6舱.恼0咬9达6逝7锦+贫1颈/评6翼.进9篇0在0窄7仓+王1圾/叙6醋.吸9欣2床2着1纱+玻1掌/柿4谅.奥3笑2偿5拘1啄)啊]妹×究1临0晓7迁=禾1屋.惩4菜6伴0岔7繁×掀1勾0绵7

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⑴规范要求：

《高层建筑混凝土结构技术规程》第条第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，仅仅是墙肢总高度的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，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。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）板在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／

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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

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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。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