土木工程抗震計算實例

1、PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件在應用中的問題解析（2010.7）第一章 磚混底框的設(shè)計 （一）“按經(jīng)驗考慮墻梁上部作用的荷載折減”由于墻梁的反拱作用，使得一部分荷載直接傳給了豎向構(gòu)件，從而使墻梁的荷載降低。若選擇此項，則程序?qū)λ械耐袎α壕蹨p，而不判斷該梁是否為墻梁。（二）“按規(guī)范墻梁方法確定托梁上部荷載”若選擇此項，則則程序自動判斷托墻梁是否為墻梁，若是墻梁則自動按照規(guī)范要求計算梁上的荷載，若不是墻梁則按均布荷載方式加到梁上。若同時選擇“按經(jīng)驗考慮墻梁上部作用的荷載折減”和“按規(guī)范墻梁方法確定托梁上部荷載”兩項，則程序?qū)τ趬α簞t執(zhí)行“按規(guī)范墻梁方法確定托梁上部荷載”，對于非墻梁則執(zhí)行“按經(jīng)

2、驗考慮墻梁上部作用的荷載折減”。（三）“底框結(jié)構(gòu)剪力墻側(cè)移剛度是否應該考慮邊框柱的作用”若選擇此項，則程序在計算側(cè)移剛度比時，與邊框柱相連的剪力墻將作為組合截面考慮。否則程序分別計算墻、柱側(cè)移剛度。一般而言，對混凝土抗震墻可選擇考慮邊框柱的作用，對磚抗震墻可選擇不考慮邊框柱的作用。（四）混凝土墻與磚墻彈性模量比的輸入適用范圍：混凝土墻與磚墻彈性模量比只有在該結(jié)構(gòu)在某一層既輸入了混凝土墻，又輸入了磚墻時才起作用。物理意義：混凝土墻與磚墻的彈性模量比。參數(shù)大小：該值缺省時為3，大小在36之間。如何填寫：一般而言，混凝土墻的彈性模量是磚墻的10倍以上。如果是同等墻厚，則混凝土墻的剛度就是磚墻的10倍

3、以上。但實際上，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一方面混凝土墻的厚度小于磚墻，從而使混凝土墻的剛度有所降低；另一方面，在實際地震力作用下混凝土墻所受的地震力是否就是磚墻的10倍以上還是未知數(shù)，因此我們不能將該值填得過高。（五）磚混底框結(jié)構(gòu)風荷載的計算TAT軟件可以直接計算風荷載。SATWE軟件不可以直接計算風荷載，需要設(shè)計人員在特殊風荷載定義中人為輸入。（六）磚混底框不計算地震力時該如何設(shè)計？目前的PMCAD軟件不能計算非抗震的磚混底框結(jié)構(gòu)。處理方法：設(shè)計人員可以按6度設(shè)防計算，磚混抗震驗算結(jié)果可以不看。磚混抗震驗算完成后執(zhí)行SATWE軟件進行底框部分內(nèi)力的計算。處理方法的基本原理：一般來說，磚混底框結(jié)構(gòu)，按6

4、度設(shè)防計算時地震力并非控制工況。對于構(gòu)件的彎矩值，基本上都是恒+活載控制；剪力值，有可能某些斷面由地震力控制，但該剪力值的大小與恒+活載作用下的剪力值相差也不會很大。直接用該值設(shè)計首先肯定安全，其次誤差很小。如果個別構(gòu)件出現(xiàn)其彎矩值和剪力值由地震力控制，這種情況一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的外圍構(gòu)件中。設(shè)計人員或者直接使用該值進行設(shè)計，誤差不大，或者作為個案單獨處理。（七）磚混底框結(jié)構(gòu)剛度比的計算與調(diào)整方法探討（A）規(guī)范要求建筑抗震設(shè)計規(guī)范第7.1.8條第3款明確規(guī)定：底層框架抗震墻房屋的縱橫兩個方向，第二層與底層側(cè)向剛度的比值，6、7度時不應大于2.5，8度時不應大于2.0，且均不應小于1.0。建筑抗震設(shè)

5、計規(guī)范第7.1.8條第4款明確規(guī)定：底部兩層框架抗震墻房屋的縱橫兩個方向，底部與底部第二層側(cè)向剛度應接近，第三層與底部第二層側(cè)向剛度的比值，6、7度時不應大于2.0，8度時不應大于1.5，且均不應小于1.0。（B）規(guī)范精神由于過渡層為磚房結(jié)構(gòu)，受力復雜，若作為薄弱層，則結(jié)構(gòu)位移反應不均勻，彈塑性變形集中，從而對抗震不利。充分發(fā)揮底部結(jié)構(gòu)的延性，提高其在地震力作用下的抗變形和耗能能力。（C）PMCAD對混凝土墻體剛度的計算對無洞口墻體的計算如果墻體高寬比M<1.0，則只計算剪切剛度，計算公式為(略)如果墻體高寬比M>1.0，則需計算剪彎剛度，計算公式為(略)對小洞口墻體的計算小洞口墻

6、體的判別標準 (略)0.4目前的PMCAD軟件，對于磚混底框結(jié)構(gòu)，只允許開設(shè)小洞口的剪力墻。對于0.6或洞口高度大于等于0.8倍墻高的大洞口剪力墻，則只能分片輸入。PMCAD軟件根據(jù)開洞率按照抗震規(guī)范表7.2.3乘以墻段洞口影響系數(shù)計算小洞口剪力墻的剛度。（D）工程算例：（例子還有圖形等，未錄入）本例通過不改變剪力墻布置而用剪力墻開豎縫的方法來滿足其剛度比的要求。第二章剪切、剪彎、地震力與地震層間位移比三種剛度比的計算與選擇（一）  地震力與地震層間位移比的理解與應用規(guī)范要求：抗震規(guī)范第3.4.2和3.4.3條及高規(guī)第4.4.2條均規(guī)定：其樓層側(cè)向剛度不宜小于上部相鄰樓層側(cè)

7、向剛度的70或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80。計算公式：Ki=Vi/ui應用范圍：可用于執(zhí)行抗震規(guī)范第3.4.2和3.4.3條及高規(guī)第4.4.2條規(guī)定的工程剛度比計算。可用于判斷地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。（二）剪切剛度的理解與應用規(guī)范要求：高規(guī)第E.0.1條規(guī)定：底部大空間為一層時，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，宜接近1，非抗震設(shè)計時不應大于3，抗震設(shè)計時不應大于2。計算公式見高規(guī)151頁?？拐鹨?guī)范第6.1.14條規(guī)定：當?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2。其側(cè)向剛度的計算方法按照

8、條文說明可以采用剪切剛度。計算公式見抗震規(guī)范253頁。SATWE軟件所提供的計算方法為抗震規(guī)范提供的方法。應用范圍：可用于執(zhí)行高規(guī)第E.0.1條和抗震規(guī)范第6.1.14條規(guī)定的工程的剛度比的計算。（三）剪彎剛度的理解與應用規(guī)范要求：高規(guī)第E.0.2條規(guī)定：底部大空間大于一層時，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比e可采用圖E所示的計算模型按公式（E.0.2）計算。e宜接近1，非抗震設(shè)計時e不應大于2，抗震設(shè)計時e不應大于1.3。計算公式見高規(guī)151頁。高規(guī)第E.0.2條還規(guī)定：當轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時，其樓層側(cè)向剛度比不應小于相鄰上部樓層的60。SATWE軟件所采用的計算方法：高位側(cè)移剛

9、度的簡化計算。應用范圍：可用于執(zhí)行高規(guī)第E.0.2條規(guī)定的工程的剛度比的計算。（四）上海規(guī)程對剛度比的規(guī)定上海規(guī)程中關(guān)于剛度比的適用范圍與國家規(guī)范的主要不同之處在于：上海規(guī)程第6.1.19條規(guī)定：地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，地下室的樓層側(cè)向剛度不宜小于上部樓層剛度的1.5倍。上海規(guī)程已將三種剛度比統(tǒng)一為采用剪切剛度比計算。（五）工程算例：工程概況：某工程為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，共27層（包括二層地下室），第六層為框支轉(zhuǎn)換層。結(jié)構(gòu)三維軸測圖、第六層及第七層平面圖如圖1所示（圖略）。該工程的地震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本加速度為0.3g。113層X向剛度比的計算結(jié)果：由于列表困難，下面每行數(shù)字的意義如下

10、：以“”分開三種剛度的計算方法，第一段為地震剪力與地震層間位移比的算法，第二段為剪切剛度，第三段為剪彎剛度。具體數(shù)據(jù)依次為：層號，RJX，Ratx1，薄弱層RJX，Ratx1，薄弱層RJX，Ratx1，薄弱層。其中RJX是結(jié)構(gòu)總體坐標系中塔的側(cè)移剛度（應乘以10的7次方）；Ratx1為本層塔側(cè)移剛度與上一層相應塔側(cè)移剛度70的比值或上三層平均剛度80的比值中的較小者。具體數(shù)據(jù)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3，1.7251，1.652

11、7，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

12、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軟件在進行“地震剪力與地震層間位移比”的計算時“地下室信息”中的“回填土對地下室約束相對剛度比”里的值填“0”；注2：在SATWE軟件中沒有單獨定義薄弱層層數(shù)及相應的層號

13、；注3：本算例主要用于說明三種剛度比在SATWE軟件中的實現(xiàn)過程，對結(jié)構(gòu)方案的合理性不做討論。計算結(jié)果分析按不同方法計算剛度比，其薄弱層的判斷結(jié)果不同。設(shè)計人員在SATWE軟件的“調(diào)整信息”中應指定轉(zhuǎn)換層第六層薄弱層層號。指定薄弱層層號并不影響程序?qū)ζ渌∪鯇拥淖詣优袛唷．斵D(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時，高規(guī)還規(guī)定其樓層側(cè)向剛度比不應小于相鄰上部樓層的60。這一項SATWE軟件并沒有直接輸出結(jié)果，需要設(shè)計人員根據(jù)程序輸出的每層剛度單獨計算。例如本工程計算結(jié)果如下：1.3433×107（1.4179×107）94.74>60滿足規(guī)范要求。地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端

14、的判斷：a)采用地震剪力與地震層間位移比4.7283×107（1.7251×107）2.742地下室頂板能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端b)采用剪切剛度比11.444×107（9.0995×107）1.252地下室頂板不能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端SATWE軟件計算剪彎剛度時，H1的取值范圍包括地下室的高度，H2則取等于小于H1的高度。這對于希望H1的值取自0.00以上的設(shè)計人員來說，或者將地下室去掉，重新計算剪彎剛度，或者根據(jù)程序輸出的剪彎剛度，人工計算剛度比。以本工程為例，H1從0.00算起，采用剛度串模型，計算結(jié)果如下：轉(zhuǎn)換層所在層號為6層（含地下室），轉(zhuǎn)換層

15、下部起止層號為36，H1=21.9m，轉(zhuǎn)換層上部起止層號為713，H2=21.0m。K1=1/(1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251)×107=1.4607×107K2=1/(1/11.145+1/11.247+1/10.369)×107=1.5132×1071=1/K1 ； 2=1/K2則剪彎剛度比e=(1×H2)/(2×H1)=0.9933(六)關(guān)于三種剛度比性質(zhì)的探討地震剪力與地震層間位移比：是一種與外力有關(guān)的計算方法。規(guī)范中規(guī)定的ui不僅包括了地震力產(chǎn)生的位移，還包括了用于該樓層的傾覆力矩Mi

16、產(chǎn)生的位移和由于下一層的樓層轉(zhuǎn)動而引起的本層剛體轉(zhuǎn)動位移。剪切剛度：其計算方法主要是剪切面積與相應層高的比，其大小跟結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的剪切面積和層高密切相關(guān)。但剪切剛度沒有考慮帶支撐的結(jié)構(gòu)體系和剪力墻洞口高度變化時所產(chǎn)生的影響。剪彎剛度：實際上就是單位力作用下的層間位移角，其剛度比也就是層間位移角之比。它能同時考慮剪切變形和彎曲變形的影響，但沒有考慮上下層對本層的約束。三種剛度的性質(zhì)完全不同，它們之間并沒有什么必然的聯(lián)系，也正因為如此，規(guī)范賦予了它們不同的適用范圍。ds220 2006-6-6 02:41第三章短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的計算（一）  短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中底部傾覆力矩的計算規(guī)范要求：高層

17、建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第7.1.2條第2款規(guī)定：抗震設(shè)計時，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50。TAT與SATWE軟件對短肢剪力墻的判斷：TAT軟件按雙向判斷；舊版SATWE軟件按單向判斷，新版SATWE軟件按雙向判斷。工程算例工程概況該工程為一層地下室，第六層（包括地下室）為框支轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層以上為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，共31層。地震烈度為8度（設(shè)計基本地震加速度為0.2g），框支框架抗震等級為一級，剪力墻抗震等級為二級、轉(zhuǎn)換層以上結(jié)構(gòu)平面圖如下圖所示（圖略）TAT和SATWE軟件底部地震傾覆力矩計算結(jié)果：用TAT計算，Mx短99548.0、Mx34

18、0276.0、Mx短/Mx22.63%；My短103067.2、My338728.8、My短/My23.33%。用SATWE舊版計算，Mx短313757.7、Mx598817.6、Mx短/Mx52.40%；My短266632.3、My620842.5、My短/My42.95%。用SATWE新版計算，Mx短320114.2、Mx173764.8、Mx短/Mx35.18%；My短128251.8、My353020.7、My短/My30.95%。（二）帶框支結(jié)構(gòu)短肢剪力墻的計算結(jié)構(gòu)體系的選擇：復雜高層結(jié)構(gòu)還是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)？規(guī)范規(guī)定抗震等級：a）復雜高層：當轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層及3層以上時，其框支

19、柱、剪力墻底部加強部位的抗震等級宜按表4.8.2和表4.8.3的規(guī)定提高一級采用，已經(jīng)是特一級的不再提高。對于轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層及3層以下時，不要求提高抗震等級；b）短肢剪力墻：其抗震等級，應比表4.8.2規(guī)定提高一級采用。注意，這里不含表4.8.3，這是因為B級高度的高層建筑和9度抗震設(shè)計的A級高度的高層建筑，不應采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。剪刀墻軸壓比：a）復雜高層：剪刀墻軸壓比限值不要求降低；b）短膠剪力墻：當抗震等級為一、二、三級時，分別不宜大于0.5、0.6、0.7；對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力培，其軸壓比限值相應降低0.1。內(nèi)力計算：a）復雜高層：特一、一、二級落地剪力培底部加強部

20、位的彎矩設(shè)計值，應按墻體底截面有地震組合的彎矩值乘以增大系數(shù)1.8、1.5、1.25；其剪力設(shè)計值，應按規(guī)程第7.2.10條的規(guī)定調(diào)整，特一級應來以增大系數(shù)1.9；b）短肢剪力墻：除底部加強部位應按規(guī)程第7.2.10條的規(guī)定調(diào)整外，其他各層短肢剪力墻的剪力設(shè)計值，一、二級抗震等級應分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2。注意：短肢剪力墻并沒有要求對底部加強部位的彎矩設(shè)計值按照復雜高層那樣乘以放大系數(shù)。配筋率：a）復雜高層：底部加強部位墻體水平和豎向分布筋最小配筋率，抗震設(shè)計時不應小于0.3；b）短肢剪力墻：其截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底剖加強部位不宜小于1.2，其他部位不宜小于1.0。注意：對于配筋

21、率，規(guī)范對“復雜高層”和“短肢剪力墻”這兩種結(jié)構(gòu)體系的要求是不一樣的。前者強調(diào)的是水平和堅向分布筋的配筋率，而后者強調(diào)的是縱向鋼筋的配筋率。底部加強部位高度：a）復雜高層：剪力墻底部加強部位高度取框支層加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度的1/8二者的較大值；b）短肢剪力墻：其底部加強部位高度并沒有特殊要求，僅僅是墻膠總高度的1/8和底部二層兩者的較大值。工程算例工程概況：某高層帶短肢剪力墻的框支結(jié)構(gòu)，共31層（包括一層地下室）。該工程的第6層（地下室為第1層）為框支轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層以上為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。地震烈度為7度（設(shè)計基本地震加速度為0.15g），框支框架的抗震等級為一級，剪力墻抗震等級為

22、二級。（圖略）計算結(jié)果分析：兩種結(jié)構(gòu)體系的計算結(jié)果如表1和表2所示：表1“短肢剪刀墻”結(jié)構(gòu)體系計算分析結(jié)果樓層/第3層/第3層/第7層/第7層/第11層/第11層/剪力墻類別/短剪墻3/普剪墻3/短剪墻7/普剪墻7/短剪墻11/普剪墻11/抗震等級/特一級/一級/一級/一級/一級/二級/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(

23、1)/678(39)/1280(1)/SV(%)/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/0.48/0.32/0.43/0.34/0.4

24、5/0.45/表2“復雜高層”結(jié)構(gòu)體系計算分析結(jié)果樓層/第3層/第3層/第7層/第7層/第11層/第11層/剪力墻類別/短剪墻3/普剪墻3/短剪墻7/普剪墻7/短剪墻11/普剪墻11/抗震等級/一級/一級/二級/一級/二級/二級/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)/SV(%)

25、/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 荷載組合分項系數(shù)組合號/

26、 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/

27、1.30/0.00/0.00/a）抗震等級：從表中看不一樣。b）內(nèi)力分析：由表中看出，這兩種體系的內(nèi)力計算結(jié)果非常復雜，即使是同一片墻在不同的結(jié)構(gòu)體系控制工況下其結(jié)果也不一樣。按“使雜高層”計算阿“普剪墻3”的“M1”值，遠遠大于按“短肢剪力墻”計算的“普剪墻3”的“M1”值。這主要是因為SATWE軟件在進行工況組合時，當發(fā)現(xiàn)所有工況組合計算的配筋面積均小于構(gòu)造配筋面積時，程序僅按第一種工況組合輸出內(nèi)力和工況號（即恒十活）；只有當發(fā)現(xiàn)控制工況組合計算的配筋面積大于構(gòu)造配筋面積時，才按最大控制工況組合輸出內(nèi)力和工況號。再從兩個表中“短剪墻3”的“V2”計算過程進行分析，規(guī)范規(guī)定，短膠剪力墻底部加

28、強部位的剪力應按規(guī)程第7.2,10條的規(guī)定調(diào)整，一級為1.6，特一級為1.9，我們結(jié)合上面的兩個計算表，驗證如下：475×（1.9/1.6）564 （kn）其計算結(jié)果正好為“短肢剪力墻計算表”中的“V2”值?？梢?，程序考慮了規(guī)范的規(guī)定。同樣，程序也考慮了“短肢剪力培”結(jié)構(gòu)體系非底部加強部位一、二級抗震等級應分別來以增大系數(shù)1.4和1.2的要求（“短肢剪力墻計算表”中第十一層的“短剪墻3”，其 V2220×1.4308（kn）。c）配筋率：只有定義了“短股剪力墻”結(jié)構(gòu)，SATWE程序才對自動判斷的短肢剪力墻，其截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2，其他部位不

29、宜小于1.0，而“復雜高層”卻無此功能。構(gòu)造邊緣構(gòu)件為何也輸出體積配箍率？根據(jù)高規(guī)7.2.17條規(guī)定：抗震設(shè)計時，對于復雜高層建筑結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)以及B級高度的剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻，其構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配箍特征值V不宜小于0.1。由于程序沒有判斷A級高度和B級高度的功能，所以程序不論約束邊緣構(gòu)件還是構(gòu)造邊緣構(gòu)件，均統(tǒng)一輸出體積配箍率。第四章多塔結(jié)構(gòu)的計算（一）帶變形縫結(jié)構(gòu)的計算帶變形縫結(jié)構(gòu)的特點：通過變形縫將結(jié)構(gòu)分成幾塊獨立的結(jié)構(gòu)。若忽略基礎(chǔ)變形的影響，各單元之間完全獨立?？p隙面不是迎風面。計算方法：整體計算的注意事項：a）在SATWE軟件中將結(jié)構(gòu)定義為多塔結(jié)構(gòu)；b）所給振

30、型數(shù)要足夠多，以保證有效質(zhì)量系數(shù)90；c）定義為多塔后，對于老版本軟件，程序?qū)γ恳粋€縫隙面都計算迎風面，因此風荷載計算偏大；新版本軟件增加了一項新的功能即可以人為定義遮擋面從而有效地解決了這一問題。d）周期比計算有待商討。分開計算的注意事項：a）舊版軟件除風荷載計算有些偏大外，其余結(jié)果都沒問題，新版軟件定義遮擋面后，風荷載計算也沒有問題了。b）一般而言，對于基礎(chǔ)連在一起的帶變形縫結(jié)構(gòu)，由于基礎(chǔ)對上部結(jié)構(gòu)整體的協(xié)調(diào)能力有限，所以建議采用分開計算。（二）大底盤多塔結(jié)構(gòu)的計算大底盤多塔結(jié)構(gòu)的特點：各塔樓擁有獨立的迎風面。各塔樓之間的變形沒有直接影響，但都通過大底盤間接影響其他塔樓。塔樓與剛性板之間

31、沒有一對應關(guān)系，一個塔樓可能只有一塊剛性板，也可能有幾塊剛性板。大底盤頂板應有足夠的剛度以協(xié)調(diào)各塔樓之間的內(nèi)力、變形和位移。計算方法：在SATWE軟件中將結(jié)構(gòu)定義為多塔結(jié)構(gòu)；位移比、大底盤以上的各塔樓的剛度比均正確；周期比、轉(zhuǎn)換部位的剛度比計算有待商討。大底盤多塔結(jié)構(gòu)剛度比的計算方法：大底盤多塔結(jié)構(gòu)在大底盤與各主體之間的剛度比如何計算規(guī)范并沒有說明，但也沒有說不要求。SATWE軟件僅僅輸出1號塔的主體與大底盤相比較的結(jié)果，其它塔與大底盤相比的結(jié)果則用“”號表示。大底盤多塔結(jié)構(gòu)剛度比的整體計算：根據(jù)龔思禮先生主編的建筑抗震設(shè)計手冊提供的方法：要求在計算大底盤多塔結(jié)構(gòu)的地下室樓層剪切剛度比時，大底

32、盤地下室的整體剛度與所有塔樓的總體剛度比不應小于2，每棟塔樓范圍內(nèi)的地下室剪切剛度與相鄰上部塔樓的剪切剛度比不宜小于1.5。大底盤多塔結(jié)構(gòu)剛度比的分開計算：a）根據(jù)上海規(guī)程第6.1.19條中條文說明中建議的方法：如遇到較大面積地下室而上部塔樓面積較小的情況，在計算地下室相對剛度時，只能考慮塔樓及其周圍的抗側(cè)力構(gòu)件的貢獻，塔樓周圍的范圍可以在兩個水平方向分別取地下室層高的2倍左右。b）在各塔樓周邊引45度線，45度線范圍內(nèi)的豎向構(gòu)件作為與上部結(jié)構(gòu)共同作用的構(gòu)件。第五章總剛計算模型不過的主要原因（一）多塔定義不對同一構(gòu)件同時屬于兩個塔。（圖略）定義為空塔。（圖略）某些構(gòu)件不在塔內(nèi)。（圖略）（二）懸

33、空構(gòu)件用戶輸入斜梁、層間梁或不與樓面等高的梁時，如果不仔細檢查，可能出現(xiàn)梁在梁端不與任何構(gòu)件相連的情況，即梁被懸空。（圖略）注意：節(jié)點處如果有墻，則變節(jié)點高是不起作用的，與此節(jié)點相連的任一構(gòu)件標高均與樓層相同。節(jié)點處有柱時，與同一柱相連的梁，如果標高差小于500時，標高較低的節(jié)點會被合并到較高的節(jié)點處，大于500則不合并，但最多只允許3種不同的標高。如下圖所示（圖略）。（三）鉸接構(gòu)件定義不對設(shè)計人員在定義鉸接構(gòu)件時，使結(jié)構(gòu)成為可變體系（如下圖所示）。（圖略）該工程頂層為網(wǎng)架模型，各節(jié)點處梁均設(shè)為鉸接，這樣就出現(xiàn)了與同一節(jié)點相連的桿件均為鉸接的情況，這在程序中是不允許的。鋼支撐在SATWE中是默

34、認為兩端鉸接的，對于越層鋼支撐，用戶常常忽略這一點，同樣造成與同一節(jié)點相連的村件（這里為上下層的兩段支撐）均為鉸接的情況，為避免這種情況，用戶應在SATWE前處理的“特殊構(gòu)件補充定義”中將越層支撐設(shè)為兩端固接（如下圖所示）。第六章錯層結(jié)構(gòu)的計算（一）錯層結(jié)構(gòu)的模型輸入錯層高度不大于框架架高時的錯層結(jié)構(gòu)的處理；對于錯層高度大于框架梁高的單塔錯層結(jié)構(gòu)的輸入對于錯層高度大于框架梁高的多塔錯層結(jié)構(gòu)的輸入錯層洞口的輸入（二）錯層結(jié)構(gòu)的計算規(guī)范要求錯層結(jié)構(gòu)設(shè)計中應注意的問題：SATWE軟件在計算錯層結(jié)構(gòu)時，會在越層的柱和墻處施加水平力。由于在越層處水平力的存在，從而使越層構(gòu)件上下端的配筋不一樣，設(shè)計人員在

35、出施工圖時可以取二者的大值。（本章可能是講課人員的提綱，沒有具體內(nèi)容。后面還有相類似的情況，只有標題）第七章如何選擇剪力墻連梁的兩種剛度模型 在SATWE軟件中，剪刀墻連梁剛度的計算有兩種模型，第一種為桿元模型，即連梁按照普通梁的方式輸入，另一種為殼元模型，即連梁以洞口的方式形成。在設(shè)計中這兩種剛度模型如何選擇是設(shè)計人員非常關(guān)心的問題。（一）剪力墻連梁變形的相對位移以雙肢墻為例，采用連續(xù)化算法推導剪切變形與相對位移比的計算公式。剪力墻連梁變形的計算通過公式推導，得出剪切變形與相對位移比的計算公式：1113×（2×ahp）×（2×ahp）-(1)根據(jù)式（1

36、），本文列出和連梁跨高比之間的相對關(guān)系，如表1所示：表1和連梁跨高比之間的相對關(guān)系跨高比/0.5/1.0/1.5/2.0/2.5/3.0/3.5/4.0/4.5/5.0/0.923/0.75/0.571/0.428/0.324/0.25/0.197/0.158/0.129/0.107/（二）結(jié)論連梁跨高比大干5.0時可按照普通梁輸入；連梁跨高比小于2.5時可以洞口方式形成；連梁跨高比大于2.5，但小于5.0時可視具體情況酌情處理。連梁形成方式的不同，對結(jié)構(gòu)的整體剛度、周期、位移以及連梁的內(nèi)力計算都會產(chǎn)生影響。第八章 板帶截面法計算板柱剪力墻結(jié)構(gòu)體系（一）板往剪力墻結(jié)構(gòu)體系的計算方法等代框架法有

37、限元法（二）有限元法計算的問題局部應力的大小與有限元劃分的大小密切相關(guān)，不便于設(shè)計人員掌握；用SATWE軟件的“復雜樓板有限元分杯”子菜單分析板柱剪力墻結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力和配筋是以點值或極值的方式輸出的?！包c值”方式不利于確定配筋范圍，“極值”方式又未免配筋太大，造成浪費。（三）板帶截面法的特點首先采用有限元法進行內(nèi)力和配筋設(shè)計。根據(jù)設(shè)計人員已定義的骨架線（即相鄰支座的連線，骨架線上有梁（包括虛梁）或剪力墻）劃分板帶。既能保證計算精度，又具備方便的后處理功能。目前的板帶截面法，樓板荷載計算比較大。參考文獻：趙勇、李云貴、黃鼎業(yè)基于有限元分析結(jié)果的混凝土板板帶截面設(shè)計法載建筑結(jié)構(gòu)雜志2004年第8期。

38、 第9章 彈性樓板的計算和選擇（一）什么是彈性樓板在外力作用下能夠產(chǎn)生彈性變形的樓板。（二）彈性樓板的造擇與判斷樓飯局部大開洞（圖略）板柱體系或板柱抗震墻體系：高規(guī)第5.3.3條規(guī)定：對于平板無梁樓蓋，在計算中應考慮板的平面外剛度的影響，其平面外剛度可按有限元方法計算或近似將柱上板帶等效為扁梁計算。根據(jù)高規(guī)的此項規(guī)定，板柱體系要考慮樓板的平面外剛度，因此板柱體系要定義彈性樓板（如圖2所示）。（圖略）框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)：研究表明，對于框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換梁不僅會產(chǎn)生彎矩和剪力，而且還會產(chǎn)生較大的軸力，這個軸力不能忽略。在SATWE軟件中，只有定義彈性樓板才能產(chǎn)生轉(zhuǎn)換梁的軸力。因此，對于框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，必須

39、整層定義彈性樓板。厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)：對于厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，由于其厚板的面內(nèi)剛度很大，可以認為是平面內(nèi)無限剛，其平面外的剛度是這類結(jié)構(gòu)傳力的關(guān)鍵。因此，此類結(jié)構(gòu)的厚板轉(zhuǎn)換層應定義為彈性樓板。多塔聯(lián)體結(jié)構(gòu)：多塔聯(lián)體結(jié)構(gòu)的連廊定義為彈性樓板。（三）四種計算模式的意義和適用范圍剛性板假定假定樓板平面內(nèi)無限剛，平面外剛度為零。梁剛度放大系數(shù)的應用高規(guī)第5.2.2條規(guī)定：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算中，現(xiàn)澆樓面和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以放大。樓面梁剛度增大系數(shù)可根據(jù)翼緣情況取1.32.0。對于無現(xiàn)澆面層的裝配式結(jié)構(gòu)，可不考慮樓面翼緣的作用。適用范圍：樓板形狀比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)。彈性板6假定樓板的平面內(nèi)剛度

40、和平面外剛度均為有限剛。適用范圍：板柱體系或板柱剪力墻結(jié)構(gòu)。彈性膜假定采用平面應力膜單元真實地反映樓板的平面內(nèi)剛度，同時又忽略了平面外剛度，即假定樓板平面外剛度為零。適用范圍：廣泛應用于樓板厚度不大的彈性板結(jié)構(gòu)中，比如體育場館等空曠結(jié)構(gòu)、樓板局部大開洞結(jié)構(gòu)、樓板平面布置時產(chǎn)生的狹長板帶（如圖1（C）所示，圖略）、框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層樓板、多塔聯(lián)體結(jié)構(gòu)中的弱連接板（如圖3所示，圖略）等結(jié)構(gòu)。彈性板3假定樓板平面內(nèi)剛度無限大，平面外剛度為有限剛。程序采用中厚板彎曲學元來計算樓板平面外剛度。適用范圍：厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)和板厚比較大的板柱體系或板柱抗震墻體系。注意事項：a）要在PMCAD軟件的人機交互式

41、建模中輸入100mm×100mm的虛粱。虛梁在結(jié)構(gòu)設(shè)計中是一種無剛度、無自重的梁，不參與結(jié)構(gòu)計算。它的主要作用有以下三點：為SATWE或PMSAP軟件提供板的邊界條件；傳遞上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載。為彈性樓板單元的劃分提供必要條件。b）采用彈性板3模式進行設(shè)計時，與厚板相鄰的上下層的層高應包含厚板厚度的一半。（四）工程實例工程概況：某工程為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，共30層，帶一層地下室，地面以上第4層為框支轉(zhuǎn)換層，地震設(shè)防烈度為8度，地震基本加速度為 0.2g，場地類別為三類場地土，中梁剛度放大系數(shù)取2.0，邊梁剛度放大系數(shù)取1.5，轉(zhuǎn)換層樓板厚度為180mm，結(jié)構(gòu)體系按復雜高層計算，并考慮偶然偏

42、心的影響。該結(jié)構(gòu)的三維軸測圖、框支轉(zhuǎn)換層和框支轉(zhuǎn)換層上一層的結(jié)構(gòu)平面圖如囹4所示。（圖略）計算結(jié)果將轉(zhuǎn)換層樓板分別采用彈性板6、彈性膜和剛性板假定進行計算，該結(jié)構(gòu)的周期、轉(zhuǎn)換層處層間位移角和轉(zhuǎn)換梁1的內(nèi)力和配筋計算結(jié)果分別如表1、表2和表3所示。表1周期計算表T1（X向）1.36271.36391.3572T2（Y向）1.21431.21471.2060T3（扭轉(zhuǎn)）1.04681.04731.0323表2轉(zhuǎn)換層處層間位移角計算表X向1/29331/28991/3187Y向1/30061/29951/3274表3轉(zhuǎn)換梁1的內(nèi)力和配筋計算表-M（kn-m)-218（30）-225（30）-198（

43、29）TopAst200020002000+M（kn-m)1060（30）1071（30）1015（30）BtmAst411641562814Shear-587（30）-597（30）-538（30）Asv825825825Nmax（kn）567（29）572（29）0以上三張表中的后面3個數(shù)值依次分別為樓板條件是（彈性板6彈性膜剛性板）時的數(shù)值。表4相應工況下的荷載組合分項系數(shù)NcmV-DV-LX-WY-WX-EY-EZ-E291.200.60-0.280.00-1.300.000.00301.200.600.000.280.001.300.00結(jié)果分析本工程剛性板假定下結(jié)構(gòu)剛度大于彈性板6

44、假定下結(jié)構(gòu)的剛度。彈性膜假定下其結(jié)構(gòu)的剛度最小，結(jié)構(gòu)的位移和周期均最大。通過對表3的分析可以看出，三種計算模式下梁的負端彎矩和跨中彎矩相差并不大，但采用彈性板6和彈性膜假定下梁的跨中縱向鋼筋的配筋面積明顯大于采用剛性極假定下梁的配筋面積、這主要是由于框支梁按照拉彎構(gòu)件設(shè)計造成的。在表3中，采用彈性板6和彈性膜計算模式時，框支梁會產(chǎn)生較大的軸力，而采用剛性板假定時，框支梁的軸力為0。由于彈性板6模式考慮了樓板的平面外剛度，因此，框支梁計算的安全儲備降低，從表3可以看出，采用彈性膜假定計算出的框支梁1的彎矩、剪刀和軸力均大于采用彈性板6假定下的計算結(jié)果。在本工程中，這兩種模式的計算結(jié)果雖然不大，但

45、這種計算結(jié)果的差異與樓板厚度有關(guān)，板厚越大，計算結(jié)果的差異也越大。ds220 2006-6-6 02:44第十章斜屋面結(jié)構(gòu)的計算（一）斜屋面的建模通過設(shè)置“梁兩端標高”或者“改上節(jié)點高”等方式形成屋面斜板。在PMCAD建模時，屋面斜梁不能直接落在下層柱的柱項，斜梁下應輸入100mm高的短柱（如圖1所示，圖略）。短柱通常只傳遞荷載和內(nèi)力，而沒有設(shè)計意義。當采用TAT和SATWE軟件計算時，頂部傾斜的剪力墻程序不能計算，PMSAP可以計算，但要在“復雜結(jié)構(gòu)空間建?！睕_將其定義為彈性板6。（二）軟件對屋面斜板的處理TAT和SATWE軟件只能計算斜粱，對斜屋面的剛度不予考慮。PMSAP軟件可以計算屋面

46、斜板的剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響。（三）斜屋面結(jié)構(gòu)的計算簡化模型1：忽略斜屋面剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響，將屋面斜板的荷載導到斜梁上，用TAT或SATWE軟件計算。簡化模型2：將斜屋面剛度用斜撐代替，屋面斜板的荷載導到斜梁上，用TAT或SATWE軟件計算。斜撐的主要目的是為了模擬斜屋面的傳力，其本身的內(nèi)力計算沒有意義，但在計算屋面荷載時，應適當考慮斜撐自重。真實模型：考慮斜屋面剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響，用PMSAP軟件計算。（四）工程實例工程概況：某工程為框架結(jié)構(gòu)的仿古建筑，共4層，第二層的兩端和第四層的中間部分布置了較多的斜屋面，該結(jié)構(gòu)斜屋面組成比較復雜（如圖 1所示，圖略），板厚為 180mm，地震設(shè)防烈

47、度為8度，地震基本加速度為0.2g，周期折減系數(shù)0.7，考慮偶然偏心的影響，并用總剛模型計算。該結(jié)構(gòu)的三維軸測圖、首層平面圖和第四層斜梁線框圖如圖1所示（圖略）。斜屋面結(jié)構(gòu)的計算為了能夠有效地體現(xiàn)屋面斜板對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，現(xiàn)分別采用三種計算模型對結(jié)構(gòu)進行計算，第一種模型為考慮斜屋面，按真實模型進行計算；第二種模型為忽略斜屋面，將斜屋面引起的荷載傳遞給斜梁，按簡化模型1計算；第三種模型為將斜屋面用斜撐代替，斜屋面引起的荷載傳遞給斜梁，按簡化模型2計算。這三種計算模型中結(jié)構(gòu)周期和位移的計算如表1所示，某根構(gòu)件的內(nèi)力計算如表2、表3和表4所示。表1三種計算模型中結(jié)構(gòu)周期和位移的計算周期真實模型簡化模

48、型1簡化模型2T10.997（Y）1.119（Y）1.027（Y）T20.964（X）1.018（X）0.981（X）T30.801（T）0.891（T）0.826（T）最大層間位移角（X向）1/3631/3381/354最大層間位移角（Y向）1/3661/2981/326表2三種模型中梁1的彎矩計算恒載下真實模型的彎矩標準值：110(左端)-77.3(跨中)86.2(右端)恒載下簡化模型1的彎矩標準值：106.5(左端)-77.8(跨中)89.8(右端)恒載下簡化模型2的彎矩標準值：107.1(左端)-77.9(跨中)89.2(右端)X向地震下真實模型的彎矩標準值：-204(左端)-42.7

49、(跨中)199.5(右端)X向地震下簡化模型1的彎矩標準值：-178.9(左端)-36.6(跨中)174.5(右端)X向地震下簡化模型2的彎矩標準值：-202(左端)-42.2(跨中)197.8(右端)真實模型的彎矩設(shè)計值：-399.5(左端)193.9(跨中)-366(右端)簡化模型1的彎矩設(shè)計值：-403.6(左端)193.2(跨中)-376(右端)簡化模型2的彎矩設(shè)計值：-394(左端)185(跨中)-367(右端)表3三種模型中梁2的彎矩計算恒載下真實模型的彎矩標準值：57.5(左端)-43.4(跨中)7.2(右端)恒載下簡化模型1的彎矩標準值：126.9(左端)-62(跨中)109.

50、7(右端)恒載下簡化模型2的彎矩標準值：127.1(左端)-62.0(跨中)109.5(右端)X向地震下真實模型的彎矩標準值：-5.2(左端)-0.5(跨中)8.0(右端)X向地震下簡化模型1的彎矩標準值：-7.6(左端)-3.0(跨中)-1.7(右端)X向地震下簡化模型2的彎矩標準值：-6.0(左端)-2.1(跨中)1.7(右端)真實模型的彎矩設(shè)計值：-98(左端)69.6(跨中)-95(右端)簡化模型1的彎矩設(shè)計值：-155.9(左端)111.5(跨中)-135.5(右端)簡化模型2的彎矩設(shè)計值：-156(左端)115(跨中)-135(右端)表4三種模型中柱1的彎矩（My）計算恒載下真實模

51、型的彎矩標準值：-9.7(上端)3.5(下端)恒載下簡化模型1的彎矩標準值：-10.9(上端)4.7(下端)恒載下簡化模型2的彎矩標準值：-11.0(上端)4.7(下端)X向地震下真實模型的彎矩標準值：-296.8(上端)334.4(下端)X向地震下簡化模型1的彎矩標準值：-258.7(上端)291.5(下端)X向地震下簡化模型2的彎矩標準值：-292.8(上端)330.1(下端)真實模型的彎矩設(shè)計值：456.7(上端)528.7(下端)簡化模型1的彎矩設(shè)計值：467.7(上端)541.6(下端)簡化模型2的彎矩設(shè)計值：423.2(上端)528.4(下端)梁1是一根首層的邊框架梁；梁2是四層與

52、柱1相連的斜梁；柱1是一根框架邊柱，梁1一端與之相連。結(jié)果分析從表1可以看出，屋面斜板對結(jié)構(gòu)的周期和位移均有一定影響。采用簡化模型1計算，由于忽略了斜屋面的面內(nèi)剛度和面外剛度，計算結(jié)果偏柔；采用簡化模型2計算，由于斜撐起到了一定的樓板剛度的作用，因此其計算結(jié)果介于簡化模型1和真實模型之間；表2和表4主要反映的是屋面斜板對其他樓層的水平和豎向構(gòu)件內(nèi)力的影響。從中可以看出，在豎向荷載作用下（如恒載），三種計算模型算出的構(gòu)件內(nèi)力相差很小，幾乎可以認為相等；在水平荷載作用下（如地震力），簡化模型1與真實模型和簡化模型2計算出的構(gòu)件內(nèi)力有一定差別，但差別也不是很大。真實模型和簡化模型2計算出的構(gòu)件內(nèi)力則

53、相差很?。槐?主要反映的是屋面斜板對屋面斜梁內(nèi)力的影響。從中可以看出，由于屋面斜板定義了彈性板6，從而使采用簡化模型計算的梁內(nèi)力值明顯大于采用真實模型計算的梁內(nèi)力值。第十一章次梁按主梁輸和按次梁輸?shù)膮^(qū)別（一）導荷方式相同這兩種輸入方式形成的次梁均可將樓板劃分成雙向或單向板，以雙向或單向板的方式進行導荷。（二）空間作用不同次梁按次梁輸時，輸入的次粱僅僅將其上所分配的荷載傳遞到主梁上，次梁本身的剛度不代入空間計算中，即對結(jié)構(gòu)的剛度、周期、位移等均不產(chǎn)生影響。次梁按主梁輸時，輸入的次梁本身的剛度參與到空間計算中，即對結(jié)構(gòu)的剛度、周期、位移等均會產(chǎn)生影響。（三）內(nèi)力計算不同次梁按次梁輸時，次梁的內(nèi)力按連續(xù)梁方式一次性計算完成，主梁是次梁的支座。次梁按主梁輸時，程序不分主次梁，所有梁均為主梁。梁的內(nèi)力計算按照空間交叉梁系方式進行分配。即根據(jù)節(jié)點的變形協(xié)調(diào)條件和各梁線剛度的大小進行計算。主梁和次梁之間沒有嚴格的支座關(guān)系。（四）工程實例本工程實例主要用于說明為什么有些懸挑梁在計算時沒有按懸挑梁計算？該工程局部懸挑梁的布置如圖1所示（圖略，圖1顯示的局部懸挑梁布置是平行的三道梁，上下兩道為框架梁，中間為支承在另一方向上的框架梁上的連續(xù)梁，均有挑梁）。計算結(jié)果如上圖所示，從主框架梁中間懸挑出去的梁端負筋明顯小于從柱懸挑出去的梁端負筋。以下是這兩種梁的內(nèi)力