反算！解决几个结构超限项

作者：张利军

钢筋混凝土结构的设计计算过程一般是这样的：

1. 设定构件截面尺寸和材料强度等级；

2. 完成结构布置、荷载布置、楼层组装；

3. 选定计算参数、进行结构计算；

4. 查看计算结果，分析各项控制指标是否符合规范要求、有没有超限 （主要有周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力比、剪重比、刚重比、轴压比、剪压比、配筋率、变形等） 。

如果各项指标均符合规范要求，就可按配筋计算结果绘制施工图了。反之，则需返回到建模菜单，修改构件截面、或调整结构布置、或提高材料强度等，再次进行计算 …… 如此反复多次，直至各项指标均在规范允许范围内（此过程可叫做正算）。

久而久之，我们就会形成一种习惯：一看到有超限的情况，首先想到的就是返回到建模菜单 …… 但对于下面这四个指标超限的情况，则无需修改模型，可以人工修改配筋量后再进行验算，直至满足要求（可叫做反算）。因为程序对这四个指标的验算，是按构件承载力计算时得出的配筋量进行的，该配筋量对于构件承载力是合理的，但对于这四个指标不一定是合适的，所以需要人工修改后再验算。只要程序具备反算功能且构件未达到最大配筋率，则这四项超限是比较容易处理的，远不像位移比、周期比的调整那么耗时和费劲。所以层间受剪承载力的比值要调整到符合规范要求，没必要作为一项一般不规则，尤其是结构达到特别不规则时，可以排除该项。

一、 层间受剪承载力的比值超限

下面图1和图2分别是《抗规》和《高规》对层间受剪承载力比值的要求。

层间受剪承载力的比值是判断结构一般不规则的指标之一。层高的突变往往会引起该比值超限。多高层公共建筑的层高变化很普遍，比如底部设置高楼层或设置转换层、中部设置高大空间或设备夹层等；所以在多高层公共建筑结构计算中，层间受剪承载力比值超限是很常见的。

楼层受剪承载力计算公式（ 摘自《建筑抗震鉴定标准》 ）如下图3~图5：

由式（C.0.1~C.0.5）可见：

1. 楼层受剪承载力等于框架柱受剪承载力和剪力墙受剪承载力之和（式C.0.1）（ 根据《高规》，忽略式中填充墙项 ）；

2. 框架柱受剪承载力取柱弯剪平衡受剪承载力（式C.0.2-1）和柱截面受剪承载力（式C.0.2-2）的较小值。与柱纵筋和箍筋的配筋量有关（ 公式中带蓝框项 ）。

3. 剪力墙受剪承载力与水平筋配筋量有关（式C.0.5）（ 公式中带蓝框项 ）。

由此可见，可增大框架柱纵筋和箍筋的配筋量，或增大剪力墙水平筋配筋量，来提高楼层受剪承载力，从而调整层间受剪承载力的比值，直至符合规范要求。只要软件具备反算功能，则层间受剪承载力比值超限的问题就不难解决。

二、一级剪力墙水平施工缝抗滑移超限

《高规》对一级剪力墙水平施工缝抗滑移的验算公式见下图6：

程序是将剪力墙承载力计算时求得的边缘构件纵筋和预设的竖向分布筋的总面积代入公式（7.2.12）进行验算，如不满足则报告超限。由公式可见，该项超限可通过增加边缘构件纵筋和竖向分布筋配筋量，或采用附加插筋的办法解决（ 构造要求见图7 ）。附加插筋量按施工缝剪力设计值与抗滑移能力的差值计算。软件具备反算功能的话，则这项超限也不是个事儿。

三、剪力墙边缘构件纵筋配筋率超限

规范没有给出剪力墙边缘构件纵筋的最大配筋率限值。SATWE参照框架柱的最大配筋率来判断边缘构件纵筋是否超限。

边缘构件纵筋配筋量与竖向分布筋配筋率有关。如下图8中蓝框项即为竖向分布筋的贡献。SATWE可分段定义竖向分布筋配筋率。所以，不方便调整剪力墙的布置及其它指标时，可通过提高竖向分布筋配筋率从而降低边缘构件纵筋配筋率，以满足要求。

四、 裂缝宽度和挠度超限：

同样，程序对裂缝宽度和挠度的验算，也是按承载力计算时求得的配筋量进行的。从验算公式（ 见《混凝土规范》，这里从略 ）可见，裂缝宽度和挠度都与纵筋配筋量有关。这两项超限时，不一定非要修改截面高度或厚度。配筋率偏低时，可以修改配筋量后再进行验算，直到满足要求。PKPM的施工图模块早已有这个功能。

实际工程中，裂缝宽度超限时，可增大配筋量，但要在合理配筋率范围内；也可加大截面有效高度。挠度超限时，应优先增加截面有效高度，增大配筋可作为截面高度受限时的手段。