PKPM讲义赵兵我国建筑科学研究院省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

PKPMPKPM系列软件在结构设计中应用与探讨赵 兵中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所第1页第一章第一章 PKPMPKPM软件建模常见问题软件建模常见问题第一节第一节 利用变形图判断模型正确性利用变形图判断模型正确性一、一、怎样看变形图怎样看变形图1、地震和风荷载等引发水平向变形图应X、Y两个方向都看；2、假如采取模拟施工计算，则竖向荷载变形图只看活载，若采取一次性加载计算，则恒、活载产生变形图看哪一个都能够；3、变形图不但要看整体变形是否合理，还要每一层都看，尤其是复杂工程，因为有些局部变形错误整体看有时极难看清楚。4、务必认真检验主力构件单工况内力是否合理。第2页变形图错误一图1第3页上图中，柱1竖向变形显著高于其它框架柱，说明此柱有悬空可能，经查，在PMCAD建模中将柱1下层框架柱丢失了。第4页图2第5页变形图错误二变形图错误二某框支剪力墙结构，框支梁1上托不在同一条直线上两道剪力墙，该框支梁1在恒载作用下变形图下列图所表示第6页图3第7页图4第8页上图红色线框显示，框支梁1上剪力墙出现一个端点悬空，此梁在PMCAD中建模情况以下列图所表示第9页图5第10页图6第11页经过修改后模型，其恒载作用下变形图以下列图所表示：图7第12页变形图错误三变形图错误三图8顶层此柱悬空第13页变形图错误四变形图错误四一些构件内力计算结果异常，往往是因为建模错误引发，所以当发觉内力计算结果奇异时宜首先经过变形图判断其建模正确性。比如某工程，梁在端部没有负弯矩（如图所表示）：第14页图9梁设计弯矩包络图第15页第16页图10恒载作用下梁竖向变形图第17页图11PMCAD建模中缺乏刚性梁第18页变形图错误五变形图错误五合理模型简化在工程设计中占有主要地位，有些设计人员在建模时刻意追求符合工程实际，而忽略了程序在应用中所存在不足，从而造成了计算结果错误。比如某体育馆工程，局部建模三维轴侧图以下：第19页图12梁1、梁2、梁3节点连接三维轴侧图第20页图13第二标准层梁2三维轴侧图第21页图14第一标准层梁1、梁3三维轴侧图第22页图15SATWE软件中梁1、梁2、梁3三维轴侧图第23页二、利用振动图判断模型正确性二、利用振动图判断模型正确性经过振动图查看模型正确性，是非常主要，尤其是高位振型。当结构存在大量局部振动时，有些局部振动很有可能是因为建模错误产生，所以要求每一阶振型都看。第24页工程实例一某工程，振型数为30，第30振型作用下第12层振动图以下：图16第25页上图显示圆弧梁变形异常，经查，在PMCAD中因为楼板丢失造成，以下列图所表示：图17第26页以梁1为例，丢失板后配筋计算结果以下：补上楼板后，正确计算结果以下：第27页第二节第二节 楼层底标高正确输入楼层底标高正确输入 对于08版软件，一定要充分重视楼层底标高在结构设计中作用，因为一旦层底标高不对，后面计算结果也不可能正确。现对此参数产生常见问题分别介绍以下：第28页一、楼层底标高对上部结构计算影响一、楼层底标高对上部结构计算影响1、楼层底标高错误引发结构构件关系混乱、楼层底标高错误引发结构构件关系混乱 工程实例一工程实例一某剪力墙结构，共23层，结构平面布局基本对称，结构三维轴侧图，第7和第8标准层平面图如图1、图2和图3所表示：第29页图1结构三维轴侧图第30页图2第7标准层结构平面图第31页图3第8标准层结构平面图第32页在采取SATWE软件计算后，其位移比计算结果以下：第33页第34页图4空间变形图原始构形第35页图5“楼层组装”对话框第36页图6修改后楼层底标高对话框第37页楼层底标高修更正确后计算结果以下：第38页以上计算结果显示，楼层底标高正确后，计算结果也趋于正常。所以提议设计人员，对于每层楼层底标高，尽可能人工复核一遍后再接后续软件进行设计。第39页二、楼层底标高对基础设计影响二、楼层底标高对基础设计影响08版JCCAD软件取消了05版“一层上部结构荷载作用点标高”选项，代之以PMCAD软件中“首层层底标高”，所以使用08版软件设计人员必须正确输入“首层层底标高”参数，不然JCCAD软件无法正确读取上部结构荷载作用点位置，尤其是剪力值，从而产生错误计算结果。第40页工程实例三已某框架结构为例，分别将首层输入为0和-2.5m，采取独立柱基，基础底标高为-4m，首层结构平面图如图7所表示：第41页图7首层结构平面图第42页图7所表示柱1计算结果以下：柱1首层层底标高为0时计算结果LoadMx(kN-m)My(kN-m)N(kN)54875.1536.603532.56柱1首层层底标高为-2.5m时计算结果LoadMx(kN-m)My(kN-m)N(kN)54848.9920.793533.87第43页经过比较可知，不一样首层层底标高计算出来内力值并不一样，其原因在于在基础设计中，剪力值要乘以基础高度后转化为弯矩，以柱1为例，当首层层底标高为0时，由剪力值V引发基底弯矩M=4V；当首层层底标高为-2.5m时，由剪力值V引发基底弯矩M=（4-2.5）V=1.5V，所以首层层底标高为0时弯矩值大于首层层底标高为-2.5m时弯矩值。第44页第二章第二章 怎样采取怎样采取08版软件广义层建版软件广义层建立错层结构模型立错层结构模型过去05版软件建立错层结构模型时，在错层处必须将结构切开，按照镜面投影法建模，这种建模方法缺点是结构标准层会增加很多，同时竖向构件也会被切成数段，各种与层相关指标如层间位移角等都需要设计人员补充计算。为了处理这个问题，08版PKPM系列软件引用了广义层概念，即使能够很好地处理上述建模问题，但也存在着怎样与后续计算软件相结合，合理搭建模型问题。以下本文拟结合详细工程实例，对此问题做一些探讨。第45页一、广义层概念所谓广义层，就是经过在构件输入和楼层组装时为每一个构件或楼层增加一个“柱（墙）底标高”或“层底标高”参数来完成，这个标高是一个绝对值，对于一个工程来说全部构件或楼层底标高只能有一个惟一参考（比如0）。有了这个底标高后，此工程中每个构件或楼层在空间上位置已经完全确定，程序将不再需要依赖楼层组装次序去判断构件或楼层高低，而改为经过楼层绝对位置进行模型整体组装。第46页二、广义层应用时产生主要问题1、层信息混乱2、层刚度比、楼层受剪承载力、倾覆力矩计算异常3、风荷载计算结果偏小第47页第三章第三章 刚性梁处理刚性梁处理一、刚性梁截面大小一、刚性梁截面大小1、SATWE旧 1000mm2、SATWE mm3、PMSAP 自动取为刚域4、相关问题对于PM-SATWE软件，当梁柱截面面积比较大时，其刚性梁刚度会显著不足，其后果是一些情况下转换梁梁端没有负弯矩。如图2、3所表示第48页二、刚性梁识别二、刚性梁识别1、标准上讲，对于梁内和柱内梁，PM-SATWE和SPAS-SATWE均能自动识别为刚性梁，但提议设计人员在PMCAD中人为布置刚性梁。需要布置刚性梁地方如图所表示第49页图4单梁托双墙第50页图5局部错开梁第51页图6柱内托转角墙梁第52页2、PMSAP因为对偏心转换构件能够自动增加刚域，所以刚性梁布不布都能够。如图所表示图7第53页图8第54页三、单梁托双墙建模1、转换梁布置第55页图9第56页图10第57页2、对于框支梁上局部布置剪力墙结构，SATWE程序将剪力墙荷载传递到剪力墙两端节点上，中间没有均布荷载，所以当剪力墙比较长时，提议设计人员对应增加刚性梁。3、框支柱尽可能与转换梁布置在同一条轴线上，这么能够防止因为刚性梁悬挑而引发计算误差。第58页第四章第四章 斜墙模型建立与计算斜墙模型建立与计算一、模型建立一、模型建立第59页对于上图所表示斜剪力墙，其建模过程以下：1、剪力墙周围构件布置成框架梁或虚梁，墙体按照楼板布置，并经过降节点高形成斜板2、斜板厚度与斜剪力墙相同，即用斜板模拟斜剪力墙第60页图2第61页二、结构计算二、结构计算1、软件选择PMSAP软件PMSAP软件对斜剪力墙处理（1）在PMSAP软件中，假如不定义弹性楼板，程序自动将斜板定义为弹性膜，对于此工程，因为此斜板兼作斜剪力墙功效，所以需要定义为弹性板6。（2）PMSAP对斜剪力墙进行有限元划分，正确计算其刚度对结构影响。第62页图3第63页（3）对于斜梁和斜板，程序自动按照纯弯、压弯和拉弯进行截面设计，并按照最不利情况作为最终配筋面积图4第64页第五章 结构位移比调整 第一节 结构位移比调整方法结构位移比调整方法一、序言一、序言 因为结构位移比大小是控制结构扭转效应主要指标，所以不论是建筑抗震设计规范（GB50011-）【1】（以下简称抗震规范），还是高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-）【2】（以下简称高规），对位移比控制都有明确要求。第65页二、工程实例二、工程实例某高层框筒结构，地下5层，地上37层，其中地上18层存在较大面积裙房。出地面建筑总高度为162m，结构抗震基本设防烈度为7度，设计基当地震加速度为0.10g，场地土类别为二类，设计时考虑偶然偏心和双向地震作用。结构三维轴侧图、首层平面图和第9层平面图分别如图1所表示。其中首层柱1、柱2、柱3截面尺寸为700700mm，轴线1其它柱子截面尺寸为10001000mm，柱4、柱5、柱6截面尺寸为15001500mm，梁1、梁2截面尺寸为500750mm。第66页图1-1结构三维轴侧图第67页图1-2首层结构平面图第68页图1-3第9层结构平面图第69页三、计算结果分析三、计算结果分析在进行方案调整前，首先要做好分析工作，切忌“跟着感觉走”。因为盲目调整经常是不但得不到合理计算结果，反而越调越乱，离规范限值越来越远，浪费了大量时间和精力。笔者认为，仅仅是为了一层位移比不满足要求而花费大量时间，实在是不值得。所以，科学、合理分析过程是提升工作效率首要条件。针对本工程，详细分析过程以下：第70页1、明确力作用方向，判断计算结果合理性、明确力作用方向，判断计算结果合理性2、结合规范，量化最大和最小位移比控制范围，做、结合规范，量化最大和最小位移比控制范围，做到心中有数到心中有数3、明确调整方向，确定调整方案、明确调整方向，确定调整方案第71页三、方案调整三、方案调整1“抓大放小抓大放小”四、方案调整四、方案调整22局部加剪力墙局部加剪力墙五、方案调整五、方案调整3 3增加框架部分侧向增加框架部分侧向刚度刚度第72页第二节“抓大放小法抓大放小法”在位移比调整中应用在位移比调整中应用一、工程实例一、工程实例某工程为框剪结构，共27层，含1层地下室，3层裙房，结构总高度为97m，地震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.2g，场地土类别为三类，设计时考虑偶然偏心和双向地震影响。结构三维轴侧图、首层结构平面图分别如图1、图2所表示。第73页图1结构三维轴侧图第74页图2首层结构平面图第75页二、计算结果分析二、计算结果分析在进行位移比计算时，采取刚性板假定，部分位移比和层间位移角计算结果以下：第76页第77页图3X向地震作用下15层变形图第78页图4a首层MP轴结构平面布置图第79页图4b首层AC轴结构平面布置图第80页第81页第82页第六章第六章 层间位移角调整层间位移角调整第一节第一节 扭转效应对结构层间位移角影响扭转效应对结构层间位移角影响 在结构工程设计中，层间位移角控制是一项非常主要指标，当层间位移角不满足要求时，设计人员采取方法通常是加大构件截面尺寸以提升结构整体刚度。但在详细操作中会发觉，增加结构刚度后，层间位移角改变并不显著，有时甚至会减小。是什么原因产生这种现象？是软件算错了吗？我们应该怎样正确地调整结构层间位移角？则是广大设计人员非常关心问题。为此，笔者拟结合详细工程实例，与大家共同探讨一下产生这种现象原因以及调整方法。第83页一、工程实例一、工程实例某工程为框架剪力墙结构，地下室2层，地上14层，结构总高度为42.95m，抗震设防烈度为8度，地震基本加速度为0.2g，场地土类别为三类，结构三维轴侧图、标准层平面图如图1、图2所表示：第84页图1结构三维轴侧图第85页图2结构标准层平面图第86页二、计算结果分析二、计算结果分析本工程在初步设计时，墙1和墙3墙厚取400mm，墙2和墙4墙厚取300mm，以Y向为例，在地震力作用下其层间位移角计算结果以下：第87页第88页第89页表1原方案前三个振型在X,Y方向平动系数、扭转系数表1可知，本工程第二振型平动系数为0.83，其中Y向为0.78，说明该振型为以Y向为主混合振型，其第二振型所对应振型图如图3所表示：第90页图3结构第二振型所对应振型图第91页第92页表2方案调整后结构前三个振型在X,Y方向平动系数、扭转系数其Y向最大层间位移角计算结果以下：第93页第94页三、小结三、小结总而言之，在最大层间位移角参数方案调整中，假如单纯考虑水平力产生变形而忽略扭转效应影响，则不但收效甚微，而且甚至还有可能适得其反。只有综合考虑二者之间相互影响，才能取得比很好计算结果。第95页第二节第二节 某框架结构层间位移角调整某框架结构层间位移角调整一、序言一、序言框架结构因为其结构形式偏柔，所以最大层间位移角往往不太轻易满足规范要求，尤其在高烈度地域。当不满足要求时怎样对其调整则是广大设计人员比较关心问题。在此，笔者拟结合详细工程实例和SATWE软件，与大家共同探讨一下层间位移角调整过程。第96页二、工程实例二、工程实例某四层框架结构，结构总高度为16.5m。地震设防烈度为8度，基本加速度为0.2g，场地土类别为三类。结构三维轴侧图和第4层结构平面图如图1、图2所表示。第97页图1结构三维轴侧图第98页图2第4层结构平面图第99页本工程各层即使布局并不相同，但基本对称，采取SATWE软件进行计算，其X、Y向最大层间位移角计算结果以下：第100页第101页计算结果显示，X、Y向最大层间位移角均不满足要求。第102页三、计算结果分析三、计算结果分析本工程计算结果分析步骤以下：1、合理选取计算参数第103页第104页2、查看变形图，确定调整方案SATWE软件显示Y向地震作用下变形图如图3所表示：图3Y向地震作用下变形图第105页计算结果显示，即使Y向最大层间位移角有所降低，但对应Y向最大层间位移比却由1.04增大至1.22，此时结构Y向地震作用下变形图如图4所表示：第106页图4两侧对称增加柱截面后Y向地震作用下变形图第107页（1）将第11轴所对应框架柱仍采取原来截面尺寸300500mm，其它轴线框架柱调整方案不变，其计算结果以下：第108页（2）框架柱仍采取对称增加柱截面尺寸方式不变，将结构两侧1轴、2轴、3轴和12轴、13轴框架梁截面尺寸由300600mm增加至300700mm，11轴框架梁仍维持300600mm不变，其计算结果以下：第109页由此可见，增加梁刚度后，Y向最大层间位移角深入减小到1/618，最大层间位移比为1.15min(V0，1.5Vmax)合理V框过高V框VT0，1.5VTmaxV框min(VT0，1.5VTmax)08版自动实现第131页(续)p调整系数默认上限为2，取消限制，起始层号前加负号p允许用户自定义5层1塔x、y向调整系数分别为3.5，1.5p自动计算前提：正确定义多塔或按广义层建模p默认不做任何调整，【调整信息】项中指定第132页(续)普通层模型广义层模型p自行指定每段层号p0.25Q0针对钢框架-支撑结构p其它相同第133页三、为何柱按双偏压计算后，进行双偏压验算三、为何柱按双偏压计算后，进行双偏压验算却显示不过？却显示不过？1、工程实例、工程实例某框架结构，采取双偏压计算时，框架柱1计算结果如图1所表示：图1某框架柱双偏压配筋计算结果第134页计算结果文本文件显示以下：图形和文本文件均显示，此柱采取双偏压计算时满足要求。现对此柱采取双偏压验算，其验算结果如图2所表示：第135页图2某框架柱双偏压配筋验算结果图2实配钢筋以粉红色显示，表明此框架柱没有经过双偏压验算。第136页2、计算结果分析、计算结果分析此框架柱计算配筋面积为Asx=1277mm2，Asy=1585mm2，角筋面积为Asc=425.7mm2，在双偏压验算中程序选取钢筋为：角筋1c25（“c”表示级钢），Asc1=490.9mm2Asc，x向配筋2c25+1c20=490.92+314.2=1296mm2Asx，y向配筋2c25+3c16=490.92+201.13=1585.1mm2Asy，均满足要求，那为何程序会显示红色呢？其原因在于x侧和Y侧角筋是共用，角筋和单侧配筋满足要求，并不等于全截面配筋满足要求。第137页四、四、SATWESATWE程序对于程序对于“剪力墙竖向分布筋配筋剪力墙竖向分布筋配筋率率”缺省为缺省为0.3%0.3%，而规范为，而规范为0.25%0.25%，是不是，是不是在任何情况下提升竖向分布筋配筋率都能在任何情况下提升竖向分布筋配筋率都能提升墙体抗弯承载力？提升墙体抗弯承载力？依据剪力墙抗弯承载力计算公式：M分布+M端部M设计 一个方程两个未知数，只有指定其中一个未知数，才能计算出另一个未知数。在设计中普通都是经过指定剪力墙分布筋最小配筋率，反算出剪力墙分布筋所在区域抗弯设计承载力，从而再计算出剪力墙端部配筋面积。第138页五、五、08版版SATWE软件中软件中“土层水平抗力土层水平抗力系数百分比系数（系数百分比系数（M值）值）”怎样填写？怎样填写？为了更真实地反应回填土对地下室约束作用，08版SATWE程序将原来05版程序“回填土对地下室相对刚度比”改成了“土层水平抗力系数百分比系数（M值）”详细输入数值请查阅建筑桩基技术规范（JGJ94-）表5.7.5。第139页图1“土层水平抗力系数百分比系数（M值）”第140页表表5.7.5 5.7.5 地基土水平抗力系数百分比系数地基土水平抗力系数百分比系数m值值第141页注：1 当桩顶水平位移大于表列数值或灌注桩配筋率较高（0.65%）时，m值应适当降低；当预制桩水平向位移小于10mm时，m值可适当提升；2 当水平荷载为长久或经常出现荷载时，应将表列数值乘以0.4降低采取；3 当地基为液化土层时，应将表列数值乘以本规范表5.3.12中对应系数l。需要指出是，设计人员在查表5.7.5时请查灌注桩m值。第142页第九章第九章 08版特殊荷载在输入中应注意问题版特殊荷载在输入中应注意问题第一节第一节 吊车荷载输入吊车荷载输入一、吊车荷载在输入中应注意问题1、在要布置吊车荷载处添加一新标准层，并布置梁，不然程序在计算吊车荷载组合时会犯错（见工程实例）。2、SATWE程序在计算带吊车砼柱计算长度系数时，是按照框架柱进行计算。没有执行混凝土规范第7.3.11-1条要求排架柱计算长度系数，需要设计人员依据工程实际情况人为调整。但TAT软件则能够自动按排架柱计算柱计算长度系数。第143页二、二、05和和08版软件对吊车荷载输入区分版软件对吊车荷载输入区分1、05版软件输入吊车荷载特点2、0版软件输入吊车荷载特点三、抽柱排架结构计算三、抽柱排架结构计算四、基础设计接力吊车荷载第144页第二节第二节 风荷载在设计中应注意问题风荷载在设计中应注意问题一、迎风面计算一、迎风面计算 当前PKPM系列软件在计算风荷载迎风面时，采取是简化算法，即按照建筑物最外边轮廓线所围成面积在X、Y方向投影作为迎风面面积，背风面面积取值与迎风面面积相同。第145页二、体型系数计算二、体型系数计算 图1 风荷载作用简图 第146页图2 某工程结构平面图第147页148三、特殊风荷载特殊风荷载在输入中应注意问题。第148页第三节第三节0808版人防地下室结构设计版人防地下室结构设计一、人防荷载在输入时应注意问题1、在采取SATWE软件进行人防工程设计前，对于需要计算人防设计房间楼板，其上必须布置有活荷载均布面荷载值，不能为0。第149页2、人防荷载组合与效应3、人防荷载输入位置第150页二、材料强度调整材料强度综合调整系数材料动力系数调整（用于JCCAD软件中“公式法”计算人防等效动荷载）混凝土强度修正：钢筋砼构件纵向钢筋最小配筋率：第151页三、局部人防地下室计算程序在进行构件设计时，当该构件为人防荷载组合控制，则自动按人防规范相关规定进行设计；为非人防荷载控制，则自动按照对应荷载组合进行构件设计，材料强度综合调整系数也同时不考虑了。第152页四、人防地下室外墙和临空墙SATWE软件是怎样计算？SATWE给出配筋数值是否为最外侧最大配筋？其内侧钢筋是否为结构配置？1、当前SATWE程序只能考虑人防规范表4.8.8中“顶板荷载考虑上部建筑影响室内出入口”这一个临空墙荷载，而表中其它情况下临空墙荷载暂没考虑。2、当前SATWE软件无法对这三种人防构件进行设计，但设计人员能够在JCCAD软件中“工具箱”里进行构件设计。第153页3、地下室外墙平面外验算、配筋，其计算过程以下：（1）、程序首先按单向板计算墙板上中下弯矩，计算时分两种情况:（a）单向板上下端均嵌固在地下室顶、底板处；（b）上端简支于地下室顶板，下端嵌固于地下室底板;（c）计算结果取上述平均值进行设计；第154页（2）、在配筋计算时分别按两种方式进行计算：（a）按纯弯板设计;（b）按压弯构件设计；（c）配筋计算时二者取大；（3）、按人防要求，验算延性比。由此可见，地下室外墙既承受土侧压力，又承受上部结构传来荷载。经过以上分析可知：M固（两端固定）M固（一固一铰）M中（一固一铰）M中 所以配筋面积应该配在地下室外墙外侧。SATWE软件输出配筋面积是按照单向板计算每延米配筋面积。第155页五、怎样采取五、怎样采取PMSAPPMSAP软件按照整体有限元方法软件按照整体有限元方法计算人防地下室顶板和外墙内力和配筋？计算人防地下室顶板和外墙内力和配筋？上述方法是人防地下室结构外墙一个简化算法，因为采取是单向板，所以无法考虑剪力墙平面外翼墙或者扶壁柱等对其有利作用。如若想整体考虑各种构件对地下室顶部和外墙影响，设计人员能够采取PMSAP软件进行设计。第156页首先在此处定义人防参数及水土压力信息怎样应用PMSAP进行人防外墙和顶板整体有限元分析第157页如需设计人防顶板，则要在PMSAP补充建模菜单中交互定义人防板为弹性板6怎样应用PMSAP进行人防外墙和顶板整体有限元分析第158页做墙面外计算时（包含人防、水土压力），应选细分模型；墙侧节点按照出口处理；细分尺寸不宜太大，提议取为1M怎样应用PMSAP进行人防外墙和顶板整体有限元分析第159页用PMSAP进行人防外墙和顶板整体 有限元分析和配筋设计总结：1.按照实际情况定义人防顶板为弹性板62.定义人防等级、层数、荷载等信息以及水土压力信息3.定义墙模型为细分模型，并选墙侧节点做出口，同时指定楼板与墙细分尺寸（提议取为1M）4.做完了前面三步，PMSAP即可对人防顶板和地下室外墙进行全自动网格剖分，做准确有限元分析。5.依据人防规范对人防层梁、板、柱、墙给出配筋设计第160页PMSAP整体有限元法给出人防墙在侧向人防荷载作用下变形图第161页PMSAP整体有限元法给出人防墙在侧向人防荷载作用下变形图：局部第162页在这个菜单查看人防墙面外配筋第163页人防外墙配筋简图第164页人防外墙配筋简图：局部H4.1:Sw范围内水平钢筋双侧总面积4.1cm2V12:Sw范围内竖向钢筋双侧总面积12.0cm2第165页在文本文件ADD_WREI.OUT中查看人防墙详细设计信息：面外竖向筋设计(墙顶底截面设计)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 面外水平筋设计(墙左右截面设计)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第166页在这个菜单查看人防顶板配筋结果第167页PMSAP给出人防顶板有限元网格自动剖分图第168页PMSAP给出人防顶板有限元网格自动剖分图：局部第169页PMSAP给出人防顶板挠度等值线图第170页PMSAP给出人防顶板弯矩Mx等值线图第171页PMSAP给出人防顶板弯矩My等值线图第172页PMSAP给出人防顶板“板顶”配筋第173页PMSAP给出人防顶板“板底”配筋第174页顶板配筋图局部（形心，边界，cm2/m）配筋面积（cm2/m）配筋走向(度)第175页能够在文本文件POLY_REI.*中查看各层人防板和一般楼板详细设计内力和配筋情况第176页在这个菜单查看人防梁、柱配筋和人防墙面内配筋第177页人防梁、柱配筋及墙面内配筋在配筋简图中查看第178页 第一节第一节 梁柱节点核芯区超限调整梁柱节点核芯区超限调整 一、序言一、序言 梁柱节点核芯区计算，是抗震设计一项主要内容，当采取SATWE软件进行此项验算时，经常会出现计算结果不满足要求，怎样进行调整则是很多设计人员非常关心问题。在此，本节拟结合规范和详细工程实例，详细阐述SATWE软件是怎样进行节点关键区验算以及调整过程。第十章第十章 关于钢筋混凝土构件计算关于钢筋混凝土构件计算第179页二、规范要求二、规范要求第180页第181页D.1.2核芯区截面有效验算宽度，应按以下要求采取：1核芯区截面有效验算宽度，当验算方向梁截面宽度大于该侧柱截面宽度1/2时，可采取该侧柱截面宽度，当小于柱截面宽度1/2时，可采取以下二者较小值：bj=bb+0.5hc(D.1.2-1)bj=bc(D.1.2-2)式中bj节点核芯区截面有效验算宽度；bb梁截面宽度；hc验算方向柱截面高度；bc验算方向柱截面宽度。第182页2当梁柱中线不重合且偏心距小于柱宽1/4时，核芯区截面有效验算宽度可采取上款和下式计算结果较小值。bj=0.5(bb+bc)+0.25hc-e(D.1.2-3)式中e梁与柱中线偏心距。此项要求当前途序并没有执行第183页D.1.3节点核芯区组合剪力设计值，应符合以下要求：Vj(0.30jfcbjhj)/RE(D.1.3)式中j正交梁约束影响系数，楼板为现浇，梁柱中线重合，四侧各梁截面宽度大于该侧柱截面宽度1/2，且正交方向梁高度大于框架梁高度3/4时，可采取1.5，9度时宜采取1.25，其它情况均采取1.0；hj节点核芯区截面高度，可采取验算方向柱截面高度；RE承载力抗震调整系数，可采取0.85。第184页三、工程实例三、工程实例某7层框架结构，抗震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.2g，场地土类别为二类，设计时同时考虑偶然偏心和双向地震作用，结构三维轴侧图和第二层结构平面图如图1和图2所表示。初步设计时，柱截面尺寸为400500mm，梁1梁4均与柱1中线重合，其中梁1和梁2截面尺寸为250500mm，梁3和梁4截面尺寸为300650mm。第185页图1结构三维轴侧图第186页图2第二层结构平面图第187页本工程采取SATWE软件计算，柱1节点核芯区计算结果以下：*节点域抗剪超限N-C=6(30)Vjy=2269.FFC=0.53*fc*H*B=1514.Vjy/FFC=1.50其中，括号内数字表示地震荷载组合工况号。计算结果显示，柱1节点核芯区Y向抗剪超限，此时若以M1表示梁1上端端弯矩，M2表示梁2下端端弯矩，则M1=-421Kn.m、M2=-471Kn.m。第188页四、计算结果分析与调整四、计算结果分析与调整现对柱1计算结果及调整方法分析以下：1、降低“中梁刚度放大系数”*节点域抗剪超限N-C=6(30)Vjy=.FFC=0.53*fc*H*B=1514.Vjy/FFC=1.33M1=-402Kn、M2=-438Kn。由此可见，经过降低梁刚度放大系数从而降低梁端弯矩，能够起到一定作用。第189页2、修改柱高或柱宽第190页以本工程为例，将原柱截面尺寸由400500mm分别改为400600mm和500500mm，其计算结果以下:（1）将柱截面尺寸由400500mm调整为400600mm*节点域抗剪超限N-C=6(30)Vjy=2192.FFC=0.35*fc*H*B=1211.Vjy/FFC=1.81（2）将柱截面尺寸由400500mm调整为500500mm*节点域抗剪超限N-C=6(30)Vjy=2080.FFC=0.53*fc*H*B=1893.Vjy/FFC=1.10第191页上述分析可知，本工程增加柱宽对提升节点域抗剪能力最有效，为此将柱宽深入增加至600mm，柱高不变，其计算结果以下：Vjy=2151Fv=0.18*fc*B*Ho=6051墙2：*(31)V=7315.Fv=0.18*fc*B*Ho=6051其中，括号内数字为组合工况号，其对应荷载组合分项系数见表1第217页表1荷载组合分项系数注：1、Ncm-组合号2、V-D,V-L-分别为恒载、活载分项系数3、X-W,Y-W-分别为X向、Y向水平风荷载分项系数4、X-E,Y-E-分别为X向、Y向水平地震荷载分项系数5、Z-E-为竖向地震荷载分项系数第218页以上计算结果能够看出，墙1和墙2砼抗剪验算不满足要求，程序在计算结果配筋文本文件中以“*”显示。第219页二、计算结果分析二、计算结果分析 方法一方法一 修改墙体厚度修改墙体厚度表2墙1不一样墙厚计算结果表3墙2不一样墙厚计算结果第220页方法二方法二 开设洞口开设洞口短墙1：*(30)V=1828.Fv=0.18*fc*B*Ho=764.短墙2：*(31)V=1915.Fv=0.18*fc*B*Ho=764.这种情况形成短墙几乎极难调整下来第221页方法三方法三 增加周围墙体刚度增加周围墙体刚度1、加强周围墙体刚度2、修改计算参数3、减弱2轴梁柱刚度，加强1轴边梁刚度第222页三、小结三、小结以上笔者主要讨论了墙体抗剪截面超限调整方法，即使方法三对结构改动比喻法一和方法二要多，但却不但处理了剪力墙抗剪截面超限问题，而且使结构抗扭转能力得到了加强，仍不失为一个比很好调整方案。第223页 第五节第五节 某剪力墙配筋人工计算与某剪力墙配筋人工计算与SATWE程序计算相差很大原因程序计算相差很大原因一、序言一、序言在PKPM计算咨询工作中，经常有设计人员反应SATWE程序计算结果偏大，某片墙体手工计算其边缘构件配筋仅是结构配筋，而采取SATWE软件计算却配筋面主动大，根本放不下。为此，笔者拟结合详细工程实例，与广大设计人员共同交流一下SATWE软件关于剪力墙配筋计算过程。第224页二、工程实例二、工程实例某高层建筑，结构总高度为237.4m，共48层。第3层结构平面图如图1所表示，其中剪力墙1基本信息显示以下：1.高度(m)DL=14.952.截面参数(m)B*H=0.200*6.0003.混凝土强度等级RC=60.04.主筋强度(N/mm2)FYI=360.05.分布筋强度(N/mm2)FYJ=360.06.抗震等级NF=1第225页图1第3层结构平面图第226页本工程采取SATWE软件进行计算，图1所表示剪力墙1配筋计算结果以下：(30)M=2148.V=66.剪跨比RMD=5.703*稳定验算超限(1)q=3097.Ec*(T*3)/(Lo*2)/10=368.N=-18581.Nu=-16006.Uc=0.49*Rs=211.38Rsmax=6.00(1)M=306.N=-18581.As=253659.(1)V=-1.N=-18581.Ash=75.0Rsh=0.25第227页其中，括号内数字为组合工况号，其对应荷载组合分项系数见表1表1荷载组合分项系数注：1、Ncm-组合号2、V-D,V-L-分别为恒载、活载分项系数3、X-W,Y-W-分别为X向、Y向水平风荷载分项系数4、X-E,Y-E-分别为X向、Y向水平地震荷载分项系数5、Z-E-为竖向地震荷载分项系数第228页三、计算结果分析三、计算结果分析第229页式中Asw-沿截面腹部均匀配置全部纵向钢筋截面面积；fyw-沿截面腹部均匀配置纵向钢筋强度设计值，按本规范表4.2.3-1采取；Nsw-沿截面腹部均匀配置纵向钢筋所负担轴向压力，当1时，取=1计算；Msw-沿截面腹部均匀配置纵向钢筋内力对As重心力矩，当1时，取=1计算；-均匀配置纵向钢筋区段高度hsw与截面有效高度h0比值，=hsw/h0,宜选取hsw=h0-as.受拉边或受压较小边钢筋As中应力s以及在计算中是否考虑受压钢筋和受压较小边翼缘受压部分作用，应按本规范第7.3.4条和第7.3.5条相关要求确定。注：本条适合用于截面腹部均匀配置纵向钢筋数量每侧不少于4根情况。第230页本墙段采用手工计算，分别取：（1）设计内力M=306Kn.m，N=-18581Kn，（2）墙体属性确定b=200mm，h=6000mm，l0=14950mm，fc=27.5N/mm2，fy=fy=fyw=360N/mm2，SATWE程序取钢筋合力作用点as=maxb、200、6000/20=300mm，as=as=300mm，则h0=h-as=5700mm，hsw=5700-as=5400，=hsw/h0=0.9474，bf=hf=0，b=0.499。第231页（3）1、1确实定依据混凝土规范第7.1.3条要求：受弯构件、偏心受力构件正截面受压区混凝土应力图形可简化为等效矩形应力图。矩形应力图受压区高度x可取等于按截面应变保持平面假定所确定中和轴高度乘以系数1。当混凝土强度等级不超出C50时，1取为0.8，当混凝土强度等级为C80时，1取为0.74，其间接线性内插法确定。矩形应力图应力值取为混凝土轴心抗压强度设计值fc乘以系数1。当混凝土强度等级不超出C50时，1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，1取为0.94，其间按线性内插法确定。取1=0.98，1=0.78第232页（4）计算偏心距e混凝土规范计算偏心距e公式7.3.4-3和7.3.4-4表示以下：e=ei+h/2-a(7.3.4-3)ei=e0+ea(7.3.4-4)第233页式中e-轴向压力作用点至纵向普通受拉钢筋和预应力受拉钢筋协力点距离；-偏心受压构件考虑二阶弯矩影响轴向压力偏心距增大系数，按本规范第7.3.10条要求计算；ei-初始偏心距；a-纵向普通受拉钢筋和预应力受拉钢筋协力点至截面近边缘距离；e0-轴向压力对截面重心偏心距：e0=M/N;ea-附加偏心距，按本规范第7.3.3条确定。第234页依据混凝土规范第7.3.10条要求：对矩形、T形、I形、环形和圆形截面偏心受压构件，其偏心距增大系数可按以下公式计算：第235页式中l0-构件计算长度，按本规范第7.3.11条确定；h-截面高度；其中，对环形截面，取外直径；对圆形截面，取直径；h0-截面有效高度；其中，对环形截面，取h0=r2+rs；对圆形截面，取h0=r+rs；此处，r、r2和rs按本规范第7.3.7条和第7.3.8条要求取用；1-偏心受压构件截面曲率修正系数，当11.0时，取1=1.0；A-构件截面面积；对T形、I形截面，均取A=bh+2(bf-b)hf;2-构件长细比对截面曲率影响系数，当l0/h15时，取2=1.0。注：当偏心受压构件长细比l0/i17.5时，可取=1.0。第236页所以取=1.0。e0=M/N=306106/18581000=16.47mm第237页依据混凝土规范第7.3.3条要求：在偏心受压构件正截面承载力计算中，应计入轴向压力在偏心方向存在附加偏心距ea,其值应取20mm和偏心方向截面最大尺寸1/30二者中较大值。ea=max20，h/30=200mmei=e0+ea=16.47+200=216.47mme=ei+h/2-a=216.47+6000/2-300=2916.47mm第238页第239页（6）计算As将上述各种参数代入7.3.6-27.3.6-4中，得As=-16380.49mm20说明按结构配筋即可满足要求。但程序计算结果为As=253659mm2，显著高于结构配筋。其原因在于对于剪力墙构件，程序是分别按照压弯和轴心受压计算其配筋，然后二者取大值作为最终计算结果。当进行轴心受压承载力计算时，依据混凝土规范第7.3.1条要求：钢筋混凝