混凝土主体结构设计软件常见问题解析

混凝土主体结构设计软件常见问题解析——2007年09月13日建研院免费培训内容（二）
本部分内容有一些将在07年底出的新版PKPM中得到改进，新版PKPM将增加若干新模块。挺长的，希望大家能有耐心看完。给点意见，谢谢大家。

第一章． 板柱体系的设计——SLABCAD
一． 计算原理
1． 整体计算时采用等待框架法，即在PMCAD建模时将楼板等代成宽扁的框架梁，并在SATWE软件中进行整体分析，得到在水平荷载作用下的内力值；
2． 楼板计算时将板带划分成柱上板带和跨中板带，采用有限元的方法计算竖向荷载的内力值；
3． 配筋计算时将水平和竖向荷载进行组合后，按照宽扁梁的方法进行配筋。
二． 等代梁宽度的取值
根据《钢筋混凝土升板技术规范》第6.2.5条的规定取值，或者按如下方法取值：
1． 等代梁两侧各取相邻房间跨度的1/4相加；
2． 当等代梁两端房间不等跨时，等代梁需按偏心布置。
三． SLAB程序关于柱上板带宽度的两种取值方法
1． 按PM中输入的等代梁宽度与位置划分板带。若在PMCAD中输入了等代框架梁，则建议选择此项。
2． 按升板规范自动划分板带。若在PMCAD中没有输入等代梁，而是输入的虚梁，则建议选择此项。多用于地下工程等只需要算竖向力而不需要算水平力时。
方法2注意事项：
（1） 《升板规范》第3.3.5-1条规定：垂直荷载作用下等代框架的计算宽度，可取垂直于计算跨度方向的两个相邻区格板中心线之间的距离。
按照规范要求，计算垂直荷载作用下的内力时，其等代框架的宽度似应取相邻房间的各1/2跨度方向的距离。但实际上程序是按照6.2.5条提供的方法划分的。
（2） 当选择此项时，程序并没有完全按照《升板规范》的要求计算柱上板带宽度。其宽度计算方法实际上仅取了等代梁两边各1/4板跨方向，既没有考虑柱帽有效宽度的影响，也没有取两个公式的较小值。但程序允许设计人员人为调整柱上板带两边宽度的比例，设计人员可以根据工程实际情况对板带宽度进行适当代换。默认值为0.25。
四． 弹性楼板的定义
《高规》第5.3.3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。
在PMCAD中输入的是虚梁则在此需选择弹性板6（在SATWE或者SLABCAD中），如果在PMCAD中输入等代扁梁，则不需选择弹性板6。
五． 竖向荷载的输入
1．由于PMCAD软件不能扣除梁板重叠部分的荷载值，这样在计算水平地震力时其地震作用下的重力荷载代表值将被重复计算。因此对于采用板柱体系的房间，应将恒载标准值输入0，以保证SATWE软件计算的地震力没有问题。
2．进入到SLABCAD软件里，在“修改楼板”里的“板厚修改”中，输入均布恒载标准值（注意，07年6月份以后的光盘，该值应是扣除楼板自重的标准值）。
3．SLABCAD程序规定当等代梁高度不大于板厚10mm时，不计算等代梁自重，这样可以避免等代梁与板重复部分重叠计算问题。
六． 水平荷载作用下内力的计算
1．柱上板带的水平内力计算有SATWE软件按照等代梁的方式完成。而跨中板带由于其在水平力作用下的内力很小，因此忽略不计。
2．由于等代梁在水平力作用下的计算跨度，程序取的是梁两端节点之间的距离，这对于梁梁端有柱帽的情况下其计算结果有偏差。
3．若不算水平力或水平荷载较小，则可以不选择“读取SATWE选项”。
七． 竖向荷载作用下内力的计算
SLABCAD程序可以进行恒载、活载、人防荷载、竖向地震作用以及预应力荷载作用下的内力分析，可以完成板裂缝宽度和长期挠度的计算。
八． 内力组合计算
程序可以把SATWE软件计算的水平力和SLABCAD软件计算的竖向力按规范的要求进行组合，从这些组合中取最大值进行配筋计算。

第二章． 错层结构的计算
一． 错层结构的模型输入
1．错层高度不大于框架梁梁高时，合并为一个标准层输入。
2．错层高度大于框架梁梁高的单塔错层结构，分开两个标准层输入，看到什么就输入什么，不要加虚梁等。
3．错层高度大于框架梁梁高的多塔错层结构，在PMCAD建模时不按错层输入，在SATWE里通过修改层高实现错层计算。
4．局部楼板错层的，指有夹层的情况。当夹层很小时不输入，只记夹层荷载；当夹层面积很大时，则以新建标准层输入。
5．错层洞口的输入。目前PKPM版本做法为：剪力墙梁端加节点，连梁按普通梁输入。年底新版PKPM将有所变化。
二． 错层结构的计算（5、6、7、8、9条可改善错层结构的刚度和扭转）
1．错层结构属于复杂多高层结构，抗震设计时宜计入“双向地震作用”，若为高层则应考虑“偶然偏心”的影响，复杂高层结构，双向地震必算。
2．由于错层结构易形成狭长板带，因此在进行结构的内力和配筋设计时宜将楼板定义为弹性膜，同时宜相应增加振型数，以保证结构有效质量系数大于0.9。
3．错层结构的层间位移角需要手工计算。取错层上下节点位移相减后除以错层高。
4．非刚性板假定下，SATWE程序能够自动识别错层柱的计算长度系数。但若强制执行刚性板假定，则SATWE程序计算柱计算长度系数时取楼层层高。
5．剪力墙在错层处最好不开洞，或开到错层以上。
6．错层结构中宜布置贯穿全楼的剪力墙核心筒，且核心筒的位置宜尽可能布置在错层处。如电梯井尽量布置在偏置于有错层的位置，靠近错层处。
7．错层处剪力墙宜布置成L形、T形、工字形、槽形等，即剪力墙尽量带翼缘或有翼墙。
8．错层结构不宜层层错，宜每隔3~4层设置一贯通层。贯通层楼板应按加强层楼板设计，板厚不宜小于150mm，双层双向配筋。
9．错层柱轴压比控制应适当从严，柱箍筋应全长加密。
10．SATWE软件在计算错层结构时，会在错层的柱和墙处施加水平力。
11．错层结构的楼层承载力和薄弱层判断都有问题，因此建议所有错层的楼层都定义为薄弱层，乘以1.15的增大系数。错层的层间刚度比是没有意义的。
12．对于由于错层引起的短柱或矮墙，则应特别予以加强，如果条件允许则宜进行弹塑性时程分析，以保证这些薄弱构件在大震作用下不会严重破坏。

第三章． 异形柱结构的设计
一． “梁柱节点重叠作为刚域”
异形柱结构要选择该选项，选择此项后，程序对梁进行如下的力学模型简化：
1．梁的自重按扣除刚域后的梁长计算；
2．梁上的外荷载按梁两端节点间长度计算；
3．截面设计按扣除后的梁长计算。
二． 异形柱单双偏压的选择及计算
1．不管用户如何选择，程序异形柱的配筋计算都按双偏压计算；
2．软件计算方法与《异形柱规程》规定的计算方法并不相同。软件采用《混凝土规范》进行计算，和《异形柱规程》不一致，建研院认为《异形柱规程》此处不合理。
三． 异形柱最小配筋率的控制
软件算配筋率时把分布筋也计算在内，是全部钢筋的配筋率。与《混凝土异形柱结构技术规程》第6.2.5条的规定不一致，需要注意。
1．《异形柱规程》中规定的最小配筋率是不包括竖向分布筋的，仅指端部受力钢筋。而程序在配筋计算时所有的钢筋都是受力钢筋，因此其最小配筋率包含固定钢筋和分布钢筋。
2．程序目前暂没有执行“柱肢各肢端纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于0.2的要求”。
四． 薄弱层的定义
薄弱层需人工指定，程序不自动定义。
《异形柱规程》第3.2.5-2规定：当楼层承载力突变时，其薄弱层地震剪力应乘以1.2的增大系数；楼层受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%；
采用SATWE程序设计时需针对此层在“全楼地震作用放大系数”中认为放大1.04倍，其计算结果也仅用于此层。TAT程序则在选择了“考虑附加薄弱层地震力的人工调整”选项后，直接在弹出的放大系数表中填写。
五． 地震力作用方向
《异形柱规程》第4.2.4条规定：一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震力作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7度（0.15g）和8度（0.2g）时尚应对主轴45°方向进行补充验算。
当采用SATWE软件进行异形柱框架设计时，应输入“斜交抗侧力构件方向附加地震作用数”和相应的角度。需要手工输入，程序不自动执行设置。作用数为1，角度为45°。
六． 异形柱轴压比的计算
异形柱轴压比的限值与截面形式有关；目前程序还不能根据不同的截面形式判断轴压比是否超限，需要设计人员人工判断。