《建筑抗震设计标准》GB/T50011-2010（以下简称“24版抗标”）和《混凝土结构设计标准》GB/T50010-2010（以下简称“24版混标”）于8月1日即将执行，两本标准相比《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）（以下简称“抗规”）和《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010（2015年版）（以下简称“混规”）还是有一些较大的变化。

24版抗标与抗规相比，只列出了变化的内容；对于不变的内容，仍然按照抗规其他条文一并执行，如图1所示，但由于规范名称发生变化，24版抗标执行后，规范名称及编号变为《建筑抗震设计标准》GB/T50011-2010。

图1 24版抗标与抗规其他未变化条文一并实施

24版抗标相比抗规有新增的条文、有删除的条文也有修改的条文，由于2021系列通用规范已对抗规中的强条做了解除，24版抗标中已无强条。

（1）24版抗标新增内容。

a.新增抗震等级二级的框架梁、柱、节点核心区混凝土强度等级要求。

根据《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-2021（以下简称“抗通规”）、《混凝土结构通用规范》GB 55008-2021（以下简称“混通规”）的相关规定，24抗标补充了抗震等级二级的框架梁、柱、节点核心区混凝土强度等级要求。

图2 24版抗标对结构材料强度要求

b.新增对建筑抗震设防专篇的要求。

24版抗标3.1.3条为新增条文，对按照规定需要编制抗震设防专篇的建筑（注意：通常指的是两区三类的建筑），应在初步设计阶段编制抗震设防专篇，并在设计文件中明确。

图3 24版抗标3.1.3对抗震设防专篇的要求

c.新增对建筑结构震时正常使用的抗震性能化设计要求。

24版抗标，补充了预期地震(设防地震)下需保持正常使用的建筑的抗震性能化设计要求。借鉴我国超限高层建筑工程抗震性能化设计的实践与经验，综合考虑管理部门、研究机构、高等院校以及勘察设计等单位的意见和建议，对这类建筑中的竖向抗侧力构件，提出应按不低于性能2的相关规定进行设计的要求。至于抗侧力体系中水平构件的抗震性能要求，应与竖向抗侧力构件匹配、协调，一般不宜低于性能3的规定，同时，尚需满足“强柱弱梁、强竖弱平”等抗震概念设计的原则要求。

（2）24版抗标修改内容

a.对构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件混凝土强度等级提高，不应低于C25。

根据抗通规、混通规的相关规定，提高了砌体结构中构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件的混凝土强度等级下限值。

b.荷载效应组合对应的重力荷载、地震作用与风荷载分项系数提高。

为了与已发布的21系列通用规范及《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018保持一致，24版抗标对重力荷载分项系数做了提高，修改为1.3；对于地震作用的分项系数也提高，修改为1.4；对于风荷载分项系数也提高为1.5。

图4 24版抗标对荷载分项系数的修改

c.性能设计方面的要求做了一些表述方面的调整。

24版混标与混规相比，只列出了变化的内容；对于不变的内容，仍然按照混规其他条文一并执行，如图5所示，但由于规范名称发生变化，24版混标执行后，规范名称及编号变为《混凝土结构设计标准》GB/T50010-2010。

图5 24版混标与混规其他未变化条文一并实施

同样24版混标相比混规有新增的条文、有删除的条文也有修改的条文，同时由于2021系列通用规范已对混规中的强条做了解除，24版混标中也已无强条。

（1）24版混标新增内容。

a.新增对钢筋等强代换时挠度控制的要求。

根据混通规的相关规定，对钢筋进行等强代换时，新增对挠度控制的明确要求。

图6 24版混标4.2.8对钢筋等强代换的要求

b.新增普通钢筋HRB400E和HRB500E最大总延伸率的要求。

根据混通规相关规定，24版混标新增对普通钢筋HRB400E和HRB500E最大总延伸率的要求。

图7 24版混标表4.2.4对钢筋再最大力总延伸率限值的要求

c.新增抗震等级二级的混凝土构件及节点混凝土强度等级要求。

根据抗通规、混通规的相关规定，24版混标补充了抗震等级二级的框架梁、柱、节点核心区混凝土强度等级要求。该条的要求同24抗标3.9.2对混凝土材料强度等级的要求，如图8所示。

图8 24版混标对结构材料强度要求

（2）24版混标删除内容。

a.删除HRB335级牌号钢筋。

24版混标根据《钢筋混凝土用钢 第二部分 热轧带肋钢筋》GB/T 1499.2-2024的要求，对相关条文进行了调整，删除HRB335牌号钢筋，如图9所示。

注意：对既有建筑结构进行加固改造设计时，对HRB335热轧带肋钢筋的设计可按照02版混凝土规范取值。

图9 24版混标删除HRB335级钢筋

b.删除C15混凝土标号及相关要求。

根据抗通规、混通规相关规定，24版混标提高了各类构件混凝土的强度等级下限值，删除C15混凝土标号及相关要求，如图10所示。

同时注意：对既有建筑结构进行加固改造设计时，对C15混凝土的设计可按照02版混凝土规范取值。

图10 24版混标删除C15混凝土

c.删除对Ⅳ类场地上较高的高层建筑，柱纵筋最小配筋率提高的要求。

24版混标考虑到Ⅳ类场地上较高的高层建筑定义不明确(不好执行)，对高抗震等级柱的最小配筋率规定和国外有关规范相比已经不低，故删除了“最小配筋百分率应增加0.1”的规定，如图11所示。

图11 24版混标对框架柱最小配筋率的要求

（3）24版混标主要变化内容。

a.部分提高了混凝土结构中混凝土强度等级规定。

根据混通规的相关规定，24版混标提高了混凝土强度等级的最低要求。素混凝土结构的混凝土强度等级由“不应低于C15”改为“不应低于C20”，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级由“不应低于C20”改为“不应低于C25”。24版混标新增“采用强度等级500MPa及以上钢筋时，混凝土强度等级不应低于C30”条文；新增抗震等级不低于二级的钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C30的规定等。

图12 24版混标对混凝土强度等级的要求

b.适度提高四级抗震等级柱箍筋加密区的箍筋配置要求。

根据工程经验和地震震害经验，为了适度提高四级抗震等级柱箍筋加密区的箍筋配置要求，24版混标取四级抗震等级柱箍筋加密区的箍筋配置要求与三级相同。该条也是为了与混通规的要求相匹配，如图13所示。

图13 24版混标对柱端箍筋加密区构造的要求

c.提高板类构件的最小厚度要求，尤其是悬臂板影响较大。

24版混标为了进一步提高混凝土结构的可靠性(安全性、适用性、耐久性)，促进高质量发展，把混凝土实心楼板的最小厚度提高到80mm，悬臂板悬臂长度1200mm改为500mm~1000mm。表9.1.2 现浇钢筋混凝土板的最小厚度要求中，各类型混凝土板的最小厚度普遍提高，实心板的最小厚度由60mm提高到80mm。第9.5.2条叠合板的叠合层厚度由40mm提高到50mm，如图14所示。

图14 24版混标对现浇钢筋混凝土板最小厚度的要求

d.对混凝土各类构件的最小配筋率做了调整。

24版混标调整了对板类构件，采用高强钢筋时最小配筋率的要求，对除悬臂板、柱支承板之外的板类受弯构件的受拉钢筋，仅允许采用强度级别500 N/mm2的钢筋时，其最小配筋率应可采用0.15%和0.45ft/fy中的较大值。但是对混通规中增加了的柱支承板(例如无梁楼盖板)的情况，为适度提高安全度，不能降低板的最小配筋率。，如图15所示。

同时24版混标第9.4.5条，对于房屋高度不大于10m且不超过3层的墙的水平与竖向分布钢筋的配筋率由不宜小于0.15％，修改为不应小于0.15％，与混通规要求保持一致。

图15 24版混标对纵向受力钢筋最小配筋的要求

e.提高采用高强钢筋的深梁构件纵向受拉钢筋的最小配筋率。

24版混标为了提高深梁构件安全度，对采用 HRB500、HRBF500等高强牌号钢筋时，把深梁纵向受拉钢筋的最小配筋率由0.15%提高到0.20%，把竖向分布钢筋的最小配筋率由0.10%提高到0.15%，如图16所示。

图16 24版混标对深梁中钢筋最小配筋的要求

（4）24版混标删变化比较特殊的一条，对梁纵向受拉钢筋锚固长度的要求。

24版混标对受拉钢筋的锚固长度要求，其中锚固长度修正系数，从不应小于0.6，修改为不宜小于0.6，如图17所示，对受拉钢筋最小锚固长度的要求，仅仅要求不应小于200mm按强条处理，与混通规的要求保持一致，取消了对最小锚固长度0.6lab强条限值的要求。也就是说原来对梁梁刚接连接等情况下，由于充分利用钢筋抗拉强度，对锚固长度0.6lab要求的强条属性解除，这对设计中钢筋的选择、结构方案的确定等可能有一定的影响。24版混标条文说明，如图18所示，也明确强调，任何情况下受拉钢筋的锚固长度不应小于最低限度200mm。对强条的要求和混通规要求保持一致，如图19所示。

图17 24版混标对受拉钢筋锚固长度的要求

图18 24版混标条文说明对受拉钢筋锚固长度的要求

图19 混通用规范对纵向受力钢筋锚固长度的要求

由于24版抗标与24版混标的修改，主要是基于2021系列通用规范修改做出的，其中一些涉及通用规范强条的条文变化，已经在PKPM结构设计软件2021通用规范版本V1中实现。

另外自2022年1月1日系列通用规范执行以来，每年都会发布一些通用规范及配套标准，如《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005（2023 年版）（以下简称“23 版人防规范”）等，PKPM结构设计软件一直紧跟规范及标准更新，提前在软件中实现相关规范及标准条文，PKPM结构设计软件2025R1版已经执行所有已发布的通用规范及相关配套标准，同时全面支持24版抗标与24版混标修订涉及的条文。新版本软件的主要支持情况如下。

PKPM软件2025R1版已经按24版抗标的修订，对规范相关条文做了实现。具体的内容如下：

正常情况下，如果执行了系列通规，荷载分项系数自然就已经执行了24抗标的要求。如果设计师选择执行24版抗标，不执行2021系列通规，新版本软件对重力荷载分项系数默认修改为1.3、地震作用分项系数修改为1.4、活荷载及风荷载分项系数修改为1.5。

对需要做抗震设防专篇的结构，软件支持一键自动生成抗震设防专篇报告。包括工程基本情况、设防依据和标准、场地与地基基础的地震影响评价、建筑方案和构配件的设防对策与措施、结构抗震设计概要、附属机电工程的设防对策与措施、施工与安装的特殊要求、使用与维护的专门要求等基本内容。软件会自动从计算模型中读取抗震专篇需要的参数、结构构件主要材料及尺寸、定义的特殊荷载类型及特殊组合、单独特殊定义的构件级抗震等级、各项抗震计算结果、弹性时程分析结果等内容，并一键出抗震设防专篇，如图20所示。比如，软件会自动在抗震设防专篇输出主要的计算参数、全楼竖向柱、墙构件轴压比的分布情况图形文件及文本文件等，如图21、图22所示。

图20 PKPM软件后处理一键生成抗震专篇

图21 PKPM软件抗震专篇输出的主要的设计参数

图22 PKPM软件抗震专篇输出的竖向柱、墙构件轴压比散点图

另外对结构的各种不规则判断，软件也提供了对应的输出模板，如图23所示，设计师只需要根据计算结果给出判定结论，就可以直接把该项内容反应到抗震设防专篇中。

图23 PKPM软件抗震专篇输出的结构不规则判断的信息

特别一提的是，对设计中如果单独定义了个别大跨度梁构件的抗震等级不同于整体指定参数，或者某些大跨度、长悬臂构件做了竖向地震作用计算等，本次抗震设防专篇针对这种特殊处理，也会输出图形结果与文本结果给出专门特殊的提醒。

（1）按照24版抗标软件新增”一键按照抗震标准进行结构震时正常使用的性能设计“功能。

设计中对震时正常使用的建筑，采用性能设计，当选择“按照抗规”方法进行性能设计，软件会自动将竖向抗侧力构件的性能默认性能2，水平构件的抗震性能默认为性能3。

图24 24抗标竖向构件性能2对承载力的要求

图25 PKPM软件按抗标方法进行性能设计达到震时正常使用

（2）施工图审查模块可实现24抗标要求的混凝土最小标号的审查。

如果抗震等级二级的框架梁、柱混凝土强度等级低于C30，施工图审查软件会以强条方式给出提示，并给出审查意见。

PKPM软件2025R1版已经按24版抗标的修订，对规范相关条文做了实现。具体的内容如下：

（1）软件会自动执行取消“对Ⅳ类场地较高的建筑柱最小配筋率增加0.1”要求的控制。

（2）软件施工图中按24混标要求控制四级抗震等级柱箍筋加密区的最小直径。

如果混凝土柱截面大于400mm，施工图软件中对四级抗震等级的柱箍筋加密区箍筋自动选筋，柱根和非主根最小直径均取8mm，如图26所示；如果柱截面不大于400mm，自动成图可以选出6mm的箍筋直径，如图27所示。

图26 PKPM软件施工图自动生成四级抗震等级柱大于400mm的箍筋8mm

图27 PKPM软件施工图自动生成四级抗震等级柱不大于400mm的箍筋6mm

（3）施工图审查增加楼板审查功能。

楼板施工图审查软件可以实现24混标对混凝土楼板的最小板厚、楼板最小配筋率、楼板的挠度、裂缝等审查。

（4）软件按照24版混标控制深梁构件最小配筋率。

工具箱软件中的深梁构件及基础软件中两桩承台按照深梁进行设计时，如果选择HRB500、HRBF500牌号钢筋时，如图28所示，新版本软件按照24版混标要求，把深梁纵向受拉钢筋的最小配筋率由0.15%提高到0.20%，把竖向分布钢筋的最小配筋率由0.10%提高到0.15%。

图28 PKPM软件基础两桩承台按照深梁设计

（5）软件按24版混标要求修改梁端纵筋锚固长度的要求。

对于梁的纵筋锚固长度要求，按照通用规范及24混标要求最小的直锚段长度不小于200，这属于强条，同时按24混标及图集要求，还要控制直锚段长度不小于0.6Lab，当前对200mm的梁或者墙上的梁，如果无法达不到锚固长度，施工图软件中可以选择允许锚入板中。当然软件支持按照锚固长度的要求进行钢筋选择，如图29所示。

图29 PKPM施工图软件支持按照直锚段长度选筋并可允许锚入板中

（6）对于24版混标与混通规要求不一致的条文，施工图审查软件按照通规从严审查。

24版混规的要求与通用规范要求不完全相符的内容，虽然24版混规没有涉及到修改，但是PKPM结构软件执行过程，均按照通用规范的严格要求执行。比如，对框架柱截面最小尺寸的要求，混通规对矩形截面最小尺寸不应小于300mm，24版混规要求不宜小于300mm，并且该条文混通规中也没有废止，24版混标也没有变化，软件在施工图审查时，会按照混通规的强条提示，如图30所示。

图30 PKPM施工图审查软件对柱截面的审查按照混通规强条从严控制

从24版抗标和混标的主要条文变化来看，本次修订主要是为了应对《建设工程抗震管理条例》及系列通用规范而做出的改变，涉及到分项系数的变化、混凝土构件最小配筋率的控制等变化，已经在《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018及系列通用规范时做过对比，此文不再赘述。其中本次新国标的变化对设计影响比较大的主要有以下几点。

24版抗标新增的设防专篇，是按照《建设工程抗震管理条例》第二十条的要求提出的，对位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的下列建设工程，设计单位应当在初步设计阶段按照国家有关规定编制建设工程抗震设防专篇，并作为设计文件组成部分：

1.重大建设工程；

2.地震时可能发生严重次生灾害的建设工程；

3.地震时使用功能不能中断或者需要尽快恢复的建设工程。

推进和实施建设工程抗震设防专篇制度可以在建设初期对重大建设工程、地震时可能发生严重次生灾害的工程、地震时使用功能不能中断或者需要尽快恢复的工程等，进行有效的抗震性能评估，为工程抗震设计的安全性、合理性、可行性提供有效的技术支撑；同时抗震设防专篇制度适用于建设工程的全过程，对建设方、设计方、施工方、监理方都起到制度性的约束作用，对建设工程抗震安全起到积极的保障作用。

本条要求以法律法规的形式给出，24版抗标修订对该内容专门做了明确的要求，设计师遇到以“两区三类”工程，需要编制抗震设防专篇。软件有对应的设防专篇模板，但是设计中还需要设计师对地质情况等内容做一些补充完善，初步设计阶段将建设工程抗震设防专篇作为设计文件组成部分。

同时《建设工程抗震管理条例》要求，设计单位有下列行为之一的，责令改正，处10万元以上30万元以下的罚款；情节严重的，责令停业整顿，降低资质等级或者吊销资质证书；造成损失的，依法承担赔偿责任：

（一）未按照超限高层建筑工程抗震设防审批意见进行施工图设计；

（二）未在初步设计阶段将建设工程抗震设防专篇作为设计文件组成部分；

（三）未按照抗震设防强制性标准进行设计。

因此，设计中如果属于“两区三类”的建筑工程，需要重视设防专篇的撰写。

《建设工程抗震管理条例》第十六条要求，位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、幼儿园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场所、广播电视等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。国家鼓励在除前款规定以外的建设工程中采用隔震减震等技术，提高抗震性能。在24版抗标发布以前，对于“两区八类”建筑的设计，基本都采用减隔震技术，而实际对重点监视防御区为低烈度区的八类建筑，采用减隔震技术未必是好的，因为低烈度地震不控制，可能采用减隔震技术带来的效果没有那么明显。《建设工程抗震管理条例》强调采用“隔震减震等技术”，24版抗标明确了可以通过性能设计的方法达到建筑结构满足震时正常使用的要求。

设防地震下保持正常使用的建筑抗震性能要求，按照24版抗标包括三部分：①结构及其构件，②建筑非结构构件，③建筑附属机电设备以及专门仪器设备对其使用功能的影响；同时24版抗标中为明确正常使用的具体要求，对于①项，给出了结构竖向抗侧力构件不低于附录M.1中有关性能2的要求,条文说明中给出抗侧力体系中水平构件不宜低于性能3的要求；对于②和③项，给出非结构部分不低于附录M.2中有关性能2的规定。

《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》RISN-TG046-2023（以下简称“导则”）对结构震时正常使用给出了三个地震作用验算指标：（1）设防地震下的承载力设计及设防地震、罕遇地震作用下的结构变形和楼面水平加速度验算；（2）建筑非结构构件及建筑附属机电设备和功能性仪器设备应根据设防地震作用下的层间位移角；（3）楼面水平加速度。

对设计影响比较大的是，对重点监视防御区为低烈度区的八类建筑，可以按24版抗标的要求，通过性能设计的方法达到中震时正常使用的要求，而不是必须采用减隔震技术。对低烈度区的八类建筑，提出竖向抗侧力构件不低于性能2的要求，水平构件的抗震性能不宜低于性能3的要求，通过性能设计来达到中震时对承载力和变形的要求，当然同时尚需满足“强柱弱梁、强竖弱平”等抗震概念设计的原则要求。

对于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，在抗规5.1.6条文说明中表述为：较高的高层建筑，诸如高于40m的钢筋棍凝土框架、高于60m的其他钢筋混凝土民用房屋和类似的工业厂房，以及高层钢结构房屋。但是24版混标考虑到Ⅳ类场地上较高的高层建筑定义不明确，本次删除了该条文，这样对Ⅳ类场地上较高的高层建筑，最小配筋率的构造要求比以前要小0.1%，当然Ⅳ类场地土也比较少，对结构整体来讲影响不是很大。

但是另外需要注意的是，Ⅳ类场地上较高的高层建筑，24版抗标中对柱轴压比的要求依然是从严控制的，如图31所示，软件中是按照限值减小0.05来进行柱构件轴压比限值的控制。

图31 PKPM施工图审查软件对柱截面的审查按照混通规强条从严控制

按混通规及24版混标要求，梁的纵筋锚固长度要求，最小的直锚段长度不小于200mm，这属于强条。实际设计中很多设计师，仅按24版混标及图集要求，对梁纵筋锚固长度仅控制直锚段长度不小于0.6Lab。很多设计师对最小锚段长度不小于200mm的理解并不是直锚段，导致当前工程中，200mm宽的梁或者墙，如果存在上面有梁连接的情况，不管是铰接还是刚接，实际都无法达到混通规要求的最小锚固长度200mm的要求。当然对于中间位置的梁，如果无法达不到锚固长度，施工图中可以选择锚入板中，但是对边梁和边墙无法满足要求，导致违反强条。

另外有可能由于锚固长度的要求无法达到，引起结构的方案不合理。如图32所示的次梁Lg11，如果计算时考虑梁梁刚接，该梁搭在200mm×600mm的梁上，其受拉钢筋无论怎么选筋，也无法达到混通规的最小锚固长度200的要求，当然此时可以把该梁的钢筋锚固到楼板里。但是如果计算考虑刚接连接，充分利用钢筋的抗拉强度，直锚段长度需≥0.6lab，下侧支座梁，实配箍筋直径8mm，纵筋直径22mm，可供锚固长度=200-20-8-22=150mm，按照0.6×28d≤200mm计算，可以得到梁的纵筋d≤8.93mm，取计算dmax=8mm；而根据混规9.2.1-2条，梁高不小于300mm时，钢筋直径不应小于10mm，所以程序只能取dmax=10mm，这就造成纵筋直径构造要求和锚固长度对纵筋的要求矛盾。也就是说锚固长度可能会影响结构方案的布置，此时，可以通过调整结构方案，修改梁梁刚接连接为铰接，或者通过增加梁宽来实现锚固。

注意：支撑Lg11的梁宽为200mm，本身就不满足混通规强条最小锚固长度200mm的要求。

图32 PKPM施工图中选择考虑锚固长度选筋造成纵筋直径构造要求和锚固长度对直径要求矛盾

24版抗标与混标将于2024年8月1日执行，PKPM结构设计软件2025R1版已经全面支持24版抗标与24版混标修订涉及的条文修改。对新国标涉及到的新增内容抗震设防专篇、结构震时正常使用性能设计等内容，软件增加了一键功能，可非常便捷的实现。对新国标涉及到分项系数的变化、混凝土构件最小配筋率的控制等变化，软件也做了更新。软件也按新国标的要求，取消了“对Ⅳ类场地较高的建筑柱最小配筋率增加0.1”要求的控制。

另外在设计中需要注意对《建设工程抗震管理条例》要求的两区三类建筑需要进行抗震设防专篇的撰写；同时还需要注意混通规对纵向受力钢筋最小锚固长度200mm的强条要求，可能会对结构设计产生较大影响，有可能由于锚固长度的要求无法达到，引起结构的方案不合理，需要通过调整结构方案，增加梁宽或者修改梁梁刚接连接为铰接来实现满足纵筋的锚固长度要求。在设计及审查中要引起特别重视，避免违反强条。

参 考 文 献

[1] GB 55002-2021建筑与市政工程抗震通用规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2021.

[2] GB 55008-2021混凝土结构通用规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2022.

[3] GB 50011-2010建筑抗震设计规范（2016年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[4] GB 50010-2010混凝土结构设计规范（2015年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[5] GB/T 1499.2-2024钢筋混凝土用钢 第二部分 热轧带肋钢筋[S].北京：中国标准出版社，2024.

[6] GB50038-2005 人民防空地下室设计规范（2023 年版）[S].北京：中国计划出版社，2023.

[7] GB 50068-2018建筑结构可靠性设计统一标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2018.

[8] GB/T50011-2010建筑抗震设计标准[S]中国建筑工业出版社，2024.

[9] GB/T50010-2010混凝土结构设计标准[S]中国建筑工业出版社，2024.

基于结构新国标浅谈建筑正常使用与PKPM减隔震设计应用

黄林¹ 李远清¹ 苏欣² 杜娟²

广东省建筑设计研究院集团股份有限公司 广东 广州 510000

北京构力科技有限公司深圳分公司 广东 深圳 518000

[摘要]在《建设工程抗震管理条例》实施以来，“两区八类”建筑按文件规定需要采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求；今年，《建筑抗震设计规范》也发布了2024局部修订版，其修订的主要背景之一也是响应“条例”中预期地震动水准需保持正常使用建筑的要求。实现上述建筑正常使用的目标，目前主要存在两种不同的技术路线，减隔震技术及抗震性能化设计。本文主要从减隔震设计技术路线中的规范理解、软件功能更新、项目应用三个方面，为广大的PKPM用户对当前规范修订阶段中的热点问题进行了讨论，希望给设计师在类似项目应用及软件功能实操方面带来帮助。

[关键词]正常使用；减隔震设计；PKPM-GZ；

2021年9月1日，《建设工程抗震管理条例》（以下简称“条例”）正式实施，其中第十六条规定：位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、 幼儿园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场所、广播电视等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。

图1 建设工程抗震管理条例发布公告

2024年4月24日，住房城乡建设部发布了《建筑抗震设计规范》局部修订的公告，批准国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）局部修订的条文，自2024年8月1日起实施。标准名称修改为《建筑抗震设计标准》（以下简称“抗标”），标准编号修改为GB/T 50011-2010。

图2 建筑抗震设计标准发布公告

2024年6月25日，为更好地落实《建设工程抗震管理条例》及《建筑抗震设计规范》2024年修订版相关技术要求，广东省工程勘察设计行业协会组织广东地区专家召开“确保设防地震下重点设防类建筑正常使用技术交流会”。

图3 广东地区某技术交流会

PKPM依托中国建筑科学研究院有限公司标准主编单位专业背景，及时响应结构设计新国标修订内容，目前PKPM官网上于7月2日已发布了最新的PKPM结构系列软件2025R1.0版本，助力行业工程师在实际工程项目中落实8月1日正式执行的“抗标”。同时为帮助广大的PKPM用户在实际工程应用相关功能，本文将从建筑正常使用技术要求及减隔震技术路线出发，阐述PKPM软件的执行与应用。

“抗标”3.10建筑抗震性能化设计章节做了较大篇幅的修订，其中3.10.3-2条款规定如下图：

图4 “抗标”规范条文3.10.3

从上述修订内容可以看出，“抗标”建筑抗震设防目标主要包括两类：1）“抗标”中1.0.1条基本的抗震设防目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，一般的项目按本章节做抗震性能化设计时，其性能目标也不能低于基本的抗震设防目标；2）响应“条例”中需在设防地震下保持正常使用的建筑抗震性能要求，包括三部分：①结构及其构件，②建筑非结构构件，③建筑附属机电设备以及专门仪器设备对其使用功能的影响；同时“抗标”中为明确正常使用的具体邀请，对于①项，给出了结构竖向抗侧力构件不低于附录M.1中有关性能2的要求,条文说明中给出抗侧力体系中水平构件不宜低于性能3的要求；对于②和③项，给出非结构部分不低于附录M.2中有关性能2的规定。

图5 “抗标”规范条文说明

从“抗标”12.1.6条可以看到，在隔震与消能减震设计章节修订中，明确了减隔震设计也可以执行不同的设防目标，可以进行性能化设计；当设防目标高于“抗标”第1.0.1条的基本设防目标时，尚应符合相关专门标准的规定。这里的“高于“抗标”第1.0.1条的基本设防目标”，对于隔震设计来说，专门标准可以理解为《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2021（以下简称“隔标”）；而减震设计当前的行标《建筑消能减震技术规程》JGJ 297-2013抗震设防目标同“抗标”中的基本设防目标，因此进行减震设计时，可根据相应的性能目标按“抗标”3.10-2中2）设计。

图6 “抗标”规范条文12.1.6

“隔标”1.0.3条针对隔震建筑的基本设防目标给出明确规定，此基本设防目标相对于“抗标”中的基本设防目标明显提高。同时1.0.4条规定结构构件、非结构构件和附属设备的使用功能有专门要求时，在满足以上“提高”的基本设防目标外，尚应符合其抗震性能标准的规定。

图7 “隔标”规范条文1.0.3

“隔标”基于隔震技术本身的发展与应用，同时也有别于抗震技术的不同，基于以上基本设防目标，主要从设防地震、罕遇地震、极罕遇地震的结构和隔震层的承载力、变形分别给出了明确的规定。

值得关注的是，隔震结构构件承载力的验算就直接区分了不同构件的性能差异分别给出了不同的要求。

图8 “隔标”规范条文4.4.5

《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》（以下简称“导则”）编制的目的即为保持建筑正常使用功能提供设计依据。“导则”3.1.2及3.1.3条给出了地震时需保持正常使用功能两类建筑的总体性能目标及建筑各类构件的性能目标。

图9 “导则”规范条文

“导则”在抗震设计一般要求章节中给出了三个地震作用验算指标：进行设防地震下的承载力设计及设防地震、罕遇地震作用下的结构变形和楼面水平加速度验算，在第四章中分别给出了明确的限值；同时，“导则”明确建筑非结构构件及建筑附属机电设备和功能性仪器设备应根据设防地震作用下的层间位移角和楼面水平加速度选择合适的类型，附录A-D分别给出不同类型的推荐表。

通过以上规范条文的引用对比，可以看出三本规范有共性也有差异：

共性：

1）建筑正常使用是需求，相对于结构本身，正常使用需要从建筑整体把控，分别从结构及其构件、建筑非结构构件、建筑附属机电设备以及专门仪器设备三方面把控。

2）性能化设计是设计思想，是相对的性能化，是建筑全专业的性能化，可以基于抗震技术进行性能化设计，也可以基于隔减震技术或其它技术进行性能化设计，这样的性能化才能匹配建筑正常使用的需求。

3）“条例”是法律性文件，从我国近年来的工程建设标准化改革工作任务，逐步形成由法律、行政法规、部门规章中的技术性规定与全文强制性工程建设规范构成的“技术法规”体系，“抗标”和“导则”都是非强制性的。“条例”中“两区八类建筑”只要满足正常使用的需求性底线要求，采用“抗标”和“隔标/导则”不同的技术路径都是可以的。

差异：

“抗标”主要从抗震技术上匹配对建筑正常使用的需求；“隔标/导则”则从隔震减震等技术上匹配对建筑正常使用的需求。

对于共性1中的三方面，“抗标”虽然明确了结构竖向抗侧力构件和非结构部分均不低于本标准性能2的要求，但是相对于“隔标/导则”，其层间位移指标不够量化。

对于结构构件验算，“抗标/隔标”主要从承载力、层间位移、结构构造三方面提出不同的性能化要求；“导则”从结构构件承载力、层间变形、楼面水平加速度、结构抗震措施四方面提出不同的性能化要求。

PKPM隔减震软件作为结构工程设计的常用工具软件，主要解决结构专业分析计算等相关问题，因此从上述建筑正常使用需求的规范要求来看，解决的也是在结构及其构件层面的具体可量化问题，支持包括结构构件承载力、层间变形、楼面水平加速度、结构抗震措施四方面全部的内容。

引用周福霖院士在住建网络学院上的免费公开课“隔震减震技术应用视频教育课程”中对PKPM-GZ计算分析软件的评价：

图10 PKPM-GZ软件评价

基于第1部分对不同规范中不同抗震设防目标的要求，软件本次2025R1.0版本中也做出了相应的更新。

隔震模块之前的版本中，软件支持分别按“隔标”及“抗标”中的基本设防目标直接进行设计。

图11 隔震信息参数

本次更新中，当工程师需要执行“抗标”中3.10.3-2条款中的预期地震动水准下需保持正常使用建筑的性能目标时，隔震信息菜单中可以勾选执行“抗标”的同时，再勾选性能包络菜单中的“按《抗标》附录M进行构件的性能包络设计”,程序会按隔震模块中定义的构件重要性程度和前述“性能 2”的验算原则，默认生成一套构件的中震性能目标，当然设计师也可以根据构件具体情况适当修改。

图12 隔震性能设计参数

减震模块中类似，本次更新后当选择按抗标（导则）震时正常使用设计时，程序会按减震模块中定义的构件重要性程度和前述“性能 2”的验算原则，默认生成一套构件的中震性能目标，当然设计师可以根据构件具体情况适当修改。

图13 减震信息参数

项目概况：本工程项目建筑用地面积约9866.2m²，总建筑面积为10097.11m²，其中地上总建筑面积8816.18m²，地下总建筑面积1280.93m²。地上10层，主屋面结构高度55.5m；地下1层，底板面结构标高-5.5m，地上部分采用框架-剪力墙结构，本项目建筑特征见下表。

建筑特征表 表1

建筑效果如下图所示：

图14 建筑效果图

项目地点：广东省韶关市

设计单位及人员：广东省建筑设计研究院集团股份有限公司（隔震专项设计）：黄林 李远清

中国五洲工程设计集团有限公司（主体设计）：钟敏超 刘长乐 列楚威

抗震设防信息：本工程所在区域抗震设防烈度为6度（0.05g），设计地震分组第一组，场地土类别为Ⅱ类。根据《建筑工程抗震设防分类标准》，本工程属于重点设防类别（乙类），按照设防烈度6度（0.05g）计算地震作用，按照高一级地震烈度7度设置抗震措施。

隔震方案比选：方案初期针对本项目进行了基础隔震和地下室顶板隔震的对比，其隔震简图及对比指标分别如下图和表所示。

a. 基础隔震方案

b. 顶板隔震方案

图15 不同隔震方案简图

不同隔震方案对比 表2

由上表可知，基础隔震相比地下室顶板隔震的唯一的优势为对建筑的影响相对较小，但其会导致建造成本有较大幅度增加；经与建筑专业配合，地下室顶板隔震方案对建筑专业影响最大的电梯隔离坑问题可通过建筑平面的调整解决，故综合考虑确定采用造价更低的地下室顶板隔震方案。

隔震层结构布置：本项目地下室顶板标高为-1.8m，隔震层位于地下室顶板以上，其楼层高度范围为-1.8m~0.6m，隔震层主要范围净高为1.7m。地上剪力墙在隔震层顶板通过型钢混凝土梁完成转换，隔震层的立面布置和隔震支座平面布置如下图所示，支座参数如下表。框支转换梁主要为型钢混凝土梁，其混凝土等级同竖向构件为C55,主要截面为500x1200~750x1400。铅芯隔震支座型号为LRB600~LRB1000,橡胶支座型号为LNR900，另外为满足抗风承载力要求，隔震层还布置了9个WD-200的抗风装置。隔震层顶板和底板最小板厚均为160mm，隔离缝最小宽度为300mm。

图16 隔震层立面布置图

图17 隔震支座编号及型号对应图

隔震支座参数表 表3

分析内容 表4

上部结构变形：根据《隔标》第4.5.1 条和4.5.2条：设防烈度地震作用下的楼层层间最大位移角不宜大于1/500；罕遇地震作用下层间弹塑性位移角不大于1/200。

隔震支座拉压应力和变形：根据《隔标》4.6.3-1条，同一隔震层内各个橡胶隔震支座的竖向压应力宜均匀，乙类建筑在重力荷载代表值作用下各支座的竖向压应力不应超过的限值12Mpa。

根据《隔标》6.2.1-1条，乙类建筑在罕遇地震作用下，橡胶隔震支座的最大竖向压应力不应超过的限值25MPa。

根据《隔标》6.2.1-2条，乙类建筑在罕遇地震作用下，橡胶隔震支座的竖向拉应力不应超过的限值1Mpa，且出现拉应力的支座数比例限制在30%以内。

根据《隔标》第4.6.6-1条，罕遇地震作用下，隔震支座考虑扭转的水平位移应不大于支座直径的0.55倍和各层橡胶厚度之和的3倍二者的较小值。

隔震层偏心率和抗风承载力：根据《隔标》第4.6.2-4条，隔震层刚度中心与质量中心宜重合，设防烈度地震作用下偏心率不宜大于3%。

根据《隔标》第4.6.8条，由隔震层抗风装置和隔震支座屈服力设计值共同构成的隔震层抗风承载力设计值应不小于风荷载作用下隔震层水平剪力标准值的1.5倍。

结构抗倾覆能力：根据《隔标》第4.6.9-2条规定，隔震结构应进行罕遇地震作用下的抗倾覆验算，由上部结构重力代表值计算的抗倾覆力矩与罕遇地震下倾覆力矩之比不应小于1.1。

楼层加速度：根据《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》第4.4.1条规定，Ⅰ类建筑在设防地震作用下最大楼面加速度不宜大于0.25g，在罕遇地震下不宜大于0.45g。

结构周期：隔震前后的结构前三阶周期对比见下表，隔震支座等效刚度见下图。

隔震前后结构周期对比表 表5

a. LRB700支座等效刚度

b.LRB900支座等效刚度

图18 不同支座等效刚度

由图表可知，由于本项目所在区域的设防地震烈度较低，在设防地震作用下，铅芯支座均刚进入屈服段，导致隔震后结构周期增加幅度仅为50%左右。

隔震支座偏心率验算：隔震层偏心率是隔震结构计算的重要指标，要求宜控制在3%以内，本项目隔震层X向和Y向偏心率分别为2.7%和2.5%，均满足规范要求。

隔震层偏心率 表6

隔震支座长期面压验算：隔震支座的长期面压考虑的是结构重力荷载代表值作用下的平均压应力，乙类设防建筑隔震支座长期面压不超过12MPa 来控制。本项目26个支座的长期面压见下图，各支座面压分布较为均匀，基本均处于8.0Mpa~10Mpa之间，均小于规范限值。

图19 隔震支座长期面压分布图

风荷载承载力复核：由于隔震支座在风荷载作用下要求不屈服，故计算风振系数时应采用隔震支座屈服前结构对应的周期和振型系数。鉴于以上考虑，专门按照上述分析方法内容的要求建立了模型4--隔震支座的刚度均取为铅芯屈服前的刚度，以此模型确定计算风荷载时对应的周期及前两阶振型系数。下表分别给出了非隔震结构和模型4对应的前两阶结构周期，由表可知：隔震支座屈服前结构周期与非隔震结构相差较小，差距基本均在10%以内。

结构周期对比表 表7

同时根据结构前两阶振型的变形可知，结构前两阶振型变形均为典型的非隔震结构变形（呈整体弯剪变形为主），而非典型的隔震结构振型变形（为上部结构整体移动变形，变形沿高度方向呈矩形分布）。基于以上两点分析可知，由于隔震支座屈服前结构的周期和振型系数均与非隔震结构更为接近，故软件默认对隔震结构采用矩形分布振型系数去计算风振系数是不妥的，应仍按弯剪振型系数去计算风荷载。下表给出了两种计算方法的风振系数和底部剪力对比表。

风振系数及底部楼层剪力对比表 表8

减震系数及地震力对比：本项目两个方向的底部剪力比分别均为0.59，均大于0.5，因此根据《建筑隔震设计标准》中的6.1.3，结构构件抗震等级不能降低一级进行确认。

楼层剪力比 表9

楼层加速度验算：选了两组天然地震波和一组人工地震波进行设防地震时程分析，X、Y和Z三个方向的地震加速度峰值为别为50Gal、42.5Gal和32.5Gal。三条波顶层楼层加速度时程见下图，由图可知楼层的加速度峰值均在90Gal以内，远小于规范250Gal的限值，可满足设防地震正常使用的要求。

图20 天然波1顶层楼层加速度时程

图21 天然波2顶层楼层加速度时程

图22 人工波顶层楼层加速度时程

隔震支座拉压应力验算：罕遇地震下隔震支座的最大拉压应力分布图分别见下图，由图可知：1）支座均未出现拉应力； 2）支座最大压应力均在10~17Mpa之间，也远小于25Mpa的允许限值。

图23 隔震支座最大拉应力

图24 隔震支座最大压应力

抗倾覆验算：根据《建筑隔震设计标准》4.6.9的要求，隔震结构应进行罕遇地震作用下的抗倾覆验算，由上部结构重力代表值计算的抗倾覆力矩与罕遇地震下倾覆力矩之比不应小于1.1。上部结构重力代表值为16040kN,上部结构短边边长为20.2，罕遇地震作用下结构两个方向的倾覆力矩均为160000kN.m，故抗倾覆安全系数=106400*20.2*0.5/160000=6.71,满足规范要求。

层间位移角验算：大震下上部结构层间位移角详下图，两个方向最大层间位移角分别为1/749和1/694 ，均小于1/200的限值。

图25 上部结构层间位移角

楼层加速度验算：选了两组天然地震波和一组人工地震波进行设防地震时程分析，X、Y和Z三个方向的地震加速度峰值为别为125Gal、106.25Gal和81.25Gal。楼层加速度峰值分布如下图，由图可知楼层的加速度峰值均在0.15g以内，远小于规范0.45g的限值，可满足罕遇地震正常使用的要求。

图26 楼层加速度峰值分布图

抗震性能：隔震支座竖向刚度具有非线性特性，一般竖向抗拉刚度为竖向抗压刚度的1/10，考虑到反应谱法计算时无法考虑该非线性，在sausage软件中采用动力弹塑性时程分析方法对隔震支座罕遇地震下的短期面压进行验算。

选取五组天然地震波与两组人工地震波进行罕遇地震作用下的时程分析，X、Y和Z三个方向的加速度峰值分别为125Gal、106.25Gal、81.25Gal。七条波的地震影响系数谱曲线与隔标反应谱曲线的对比图如下。

图27 反应谱曲线对比图

参考《建筑结构抗倒塌设计规范》（CECS392：2014）5.4.4条，以钢筋和混凝土的应变来判断压弯破坏的钢筋混凝土结构构件的损坏程度。按照该标准对结构构件进行性能评价，结果如图28所示，从图中可以看出，罕遇地震作用下上部结构基本处于无损坏状态，仅屋架附近个别构件处于轻微损伤状态，上部结构抗震性能较为优异。

图28 构件性能水平

本文基于广大的PKPM用户对当前不同规范执行正常使用这一热点问题进行了讨论，目前主要存在两种不同的技术路线，减隔震技术及抗震性能化设计，之前一篇文章中主要介绍的抗震性能化技术路线，本文主要从减隔震技术路线出发。本文主要包括规范理解、减隔震模块基于“抗标”修订后的功能点更新、广东地区某隔震项目应用案例三方面进行了介绍，希望给设计师在类似项目应用及软件功能实操方面带来帮助。

参 考 文 献

[1] SATWE多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件用户手册.

[2] GB 50011-2010建筑抗震设计规范（2016年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[3] GB/T 50011-2010建筑抗震设计标准（2024年局部修订版）

[4] GB/T 51408-2021建筑隔震设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2021.

[5] RISN-TG046-2023基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则[S].北京：中国建筑工业出版社，2023.

斜交抗侧力构件方向附加地震力作用参数详解

刘骁健

中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司 北京 100013

[摘要] 一般结构模型默认计算地震作用方向为整体坐标的x和y向，而实际地震波可能从建筑物的任意一个方向发生作用，尤其是抗侧力构件与正交方向存在一定角度，此时需要计算斜交抗侧力构件方向对应的附加地震，本文针对计算斜交抗侧力构件方向地震的相关问题进行一一解答。

[关键词] 斜交抗侧力构件方向附加地震力作用；斜交抗侧力构件；地震作用方向；

经常有设计师反应被审图老师提出“强条”：补充斜交抗侧力构件地震方向计算；

图1 审查结果：补充斜交抗侧力构件地震方向计算（强条）

规范原文：

《抗通规》4.1.2-1：当结构中存在与主轴交角大于15°的斜交抗侧力构件时，尚应计算斜交构件方向的水平地震作用；

《抗标》5.1.1-2、《高规》4.3.2-1：有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

对应上述规范条文的“设计参数”在PKPM软件中“位置很明显”且是“强条”，可能设计师遗忘的主要原因是：

（1）有些设计师不理解其规范条文的意义，不知道什么情况下使用，所以不够重视；

（2）有些设计师认为“填入了最不利地震作用方向”即可，无需对个别“斜交抗侧力构件”再附加地震方向计算；

图2 satwe设计参数：斜交抗侧力构件方向附加地震作用

以下通过几个常见问题，来了解下“斜交抗侧力构件方向附加地震作用”这个参数的意义和使用方法；

1 规范所述的“存在与主轴交角大于15°的斜交抗侧力构件”是指单构件？还是局部结构？

A：

这个问题在《抗通规》的条文说明中得到进一步明确，是指的“单构件”；

图3 《抗通规》条文说明

也就是说当结构中“仅存在1跨”与主轴交角大于15°的斜交抗侧力构件时，也应补充这个方向的地震作用计算！（如图所示）

注意：在程序里，默认地震作用主轴为“图中左下角所示的XY轴”，上述“与主轴较角”即为与程序中“XY轴”相对比的角度；

图4 有斜交抗侧力构件的结构

2 为什么要补充计算“斜交抗侧力构件方向”的地震作用，意义是什么?

A：

该意义是为了计算“斜交抗侧力构件”可能存在的“更大”内力；

也可看作是“该斜交抗侧力构件”的“最不利地震作用方向”；

理解这个问题，首先要了解地震作用的方向是任意的，也就是360°都有可能，但是一般我们仅假定两个方向为“主轴”来计算水平地震作用，这种情况下对于与“假定主轴”相同方向的抗侧力构件，一般可得到最大内力结果；

但对于“斜交抗侧力构件”，因为“地震作用具有矢量可分解特征”，所以仅考虑“主轴方向”计算的内力可能偏小存在安全隐患；

我们简单模拟一个有斜交抗侧力构件的模型，在其中建立一根45°斜交梁，并在参数中填入附加地震方向45°；

（注意：此时模型中会增加EX1与EY1一对互相垂直的附加地震作用工况）

图5 附加角度地震作用工况EX1、EY1

然后对比此“斜交抗侧力构件”在“主轴地震作用工况EX/EY”与“附加地震作用工况EX1/EY1”的内力，不难发现：

EX/EY工况下，斜交梁的内力是一样的，梁端负弯矩53.7；

EX1工况下，斜交梁没有内力，梁端负弯矩为0；

EY1工况下，斜交梁出现最大值，梁端负弯矩为76（增大1.4倍）；

图6 EX/EY工况下斜交梁的内力

图7 EX1/EY1工况下斜交梁的内力

综上可得出结论：斜交抗侧力构件在其相同方向的地震作用下会得到“更大”的内力；

本案例的结果也与《抗通规》的条文说明叙述一致（如图所示），也就是“该斜交抗侧力构件的最不利水平地震作用方向”，所以这也是其作为“强条”不可忽视的原因！

图8 《抗通规》条文说明

3 当结构中存在多个“斜交构件方向”时，如何填写“附加地震角度”参数？

A：

目前软件支持“最多填入5个”附加地震角度，因此可以考虑“均分0~90°为5个角度”，刚好每个角度间隔15°，来处理一些特殊情况：

（1）“平面布置复杂、外轮廓多变”的结构；

（2）平面为“圆形”的结构，其内部抗侧力构件角度是“任意”方向的；

如图所示：

图9 “布置复杂/轮廓多变”的结构

图10 平面为“圆形”的结构

根据规范要求，斜交抗侧力构件“相交角度大于15°时”，才需附加地震作用方向，那么逆向理解只要保证每个斜交抗侧力构件与所计算的地震作用方向夹角不大于15°即可。

之所以控制15°为界限，可以“简单”理解为EXθ=EX*cos15°=0.9659*EX，误差＜5%；

将0~90°进行15°均分，刚好得到5个角度：15、30、45、60、75；

也就是说在原先XY这组“主轴”基础上，又增加了5组地震作用方向，这时任意角度的抗侧力构件与这些地震作用角度相差均不会大于15°，如图所示；

图11 将0~90°进行15°均分

4 “斜交抗侧力构件附加地震方向”与“最不利地震方向”二者什么关系？

A：

二者相同点是都需要“附加地震作用方向计算”，但二者并无直接关系，不可混淆!

总有用户认为只要考虑了“最不地震作用方向”，就无需再考虑“斜交抗侧力构件”，其实这个理解是错误的；

因为“最不利地震方向”是经过整体计算得到的“变形能”最大方向，一般是基底剪力最大的方向，与“斜交抗侧力构件方向”没有直接的关系，二者可能一致也可能不一致；

具体可以参见《构力学堂》的视频课程：

https://edu.pkpm.cn/p/t_pc/course_pc_detail/video/v_6103c35ee4b0cce271b7fb9a

图12 斜交抗侧力构件方向与最不利地震方向是否一致?

注意，因为“最不利地震方向”计算的“基底剪力、变形位移”一般会大于“主轴XY”的计算结果，所以我们建议即使模型中不存在“斜交抗侧力构件”，设计师也应关注“最不利地震方向”的设计问题；

5 地下室存在斜交抗侧力构件时，是否也需要附加地震作用方向？

A：

主要看地下室部分是否为“抵抗水平地震作用为主”的结构构件；

1）根据《抗规》6.1.3-3条文说明，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地面以下的地震响应逐渐减小，地下一层需要计算地震作用，地下一层以下可以不计算地震作用，并降低抗震等级；

图13 《抗规》6.1.3-3条文说明

2)PKPM软件对于带地下室结构的计算原则：

地下室与上部结构一样计算地震作用，即全楼整体计算；

当结构有效质量系数满足＞90%时，由于振型数可能不是很多，尚未激发出地下室振动的振型，这时地下室的地震力一般由地上（基底剪力）传来；

软件将地下土层考虑为“等效弹簧”，利用其水平抗力抵消“地下室受到的水平作用”，通过“抵消”后的地下结构一般是以“非地震工况”为主控；

通过之前Q1~Q4问题的分析，可以看出“考虑斜交抗侧力构件附加地震作用方向”的“目的”是计算斜交抗侧力构件的“最不利情况”。

所以，如果是由地下结构构件而引起地上全楼附加地震作用方向，是与“斜交抗侧力构件”这条规范的“目的”不相符的；

实际工程中，也很少见到审图老师对地下室部分提出考虑“斜交抗侧力构件”的建议；

当然也不排除以抵抗水平地震作用为主的地下结构情况，如：半地下室；

6 带转角的“矩形柱”属于斜交抗侧力构件吗？

A：

属于，因为“力的作用具有矢量可分解特征”；

如图所示，建立简单模型，将一部分柱角度调整为45°；

图14 将一部分柱角度调整为45°

通过计算结果可知，当仅考虑“XY主轴地震作用”时，“转角柱”内力偏小；

图15 仅考虑“XY主轴地震作用”时

当附加了45°地震作用方向后，“转角柱”在附加地震方向工况X1得到最大内力，其值与XY主轴地震作用时的“无转角柱”结果相近；

图16 附加地震方向工况X1

综上可知，带转角的柱也应考虑其“斜交抗侧力构件附加地震作用”的问题，以免构件内力结果偏小，造成安全隐患；

还需注意，当柱设置转角后，相应其他工况内力也会发生改变（如：恒、活）；

7 当模型中附加地震作用方向后，是否还需控制这些方向的“整体指标”？

A：

目前程序中的“附加地震作用方向计算”主要是用于计算构件的“不利内力”，所以程序仅输出“X1/Y1或X&Y不利”这些附加地震方向的“位移变形结果”，供设计师及审图老师查看；（如图所示）

可参考规范要求：

《抗通规》4.1.2要求至少沿两个主轴方向分别计算水平地震作用；

《高规》4.3.2条文说明：某一方向水平地震作用主要由该方向抗侧力构件承担；

图17 “X1/Y1或XY不利”附加地震作用方向的位移计算结果

但是对于图Q7-2这种“斜交结构”情况，审图老师可能认为不能仅考虑一组XY主轴地震作用方向，要求再增加一组“斜交主轴”进行计算，并控制其相应整体指标取包络；

图18 斜交结构

这种情况，可以复制出一个模型，利用“水平力与整体坐标夹角”参数，调整原默认的正XY主轴方向，再重新计算，即可得到这组新的“斜交主轴”内力结果及整体指标；

注意：因为偶然偏心是作用于“默认主轴”作用方向的，未考虑附加地震作用方向，所以当调整了“水平力与整体坐标夹角”参数后，其偶然偏心作用方向也会改变，这时两组模型在偶然偏心下的内力及位移比会出现较大变化；

图19 调整水平力与整体坐标夹角

通过此案例可知“地震作用主轴方向”并非仅是程序中默认的“XY”，是需要根据结构情况进行确认，需设计师引起重视；

1)“斜交抗侧力构件附加地震作用方向”这条规范里指的是“单构件”；

2) 附加斜交抗侧力构件方向的地震作用，意义是为了计算该构件的“更大内力”；

3) 斜交抗侧力构件方向较多时，可考虑将0~90°均分5份，作为附加地震作用方向，使任意角度的抗侧力构件与所计算的地震作用方向，均相差在15°以内；

4)“斜交抗侧力构件附加地震作用方向”与“最不利地震方向”，二者并无直接关系；

5) 非抵抗水平地震作用为主的地下室，一般可不考虑“斜交抗侧力构件问题”；

6) 带转角的矩形柱，也属于“斜交抗侧力构件”；

7) 利用“水平力与整体坐标夹角”参数调整“地震主轴方向”，可以计算该“主轴方向”的结构整体指标；

参 考 文 献

[1] 建筑与市政工程抗震通用规范 GB 55002-2021［S］.北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2] 建筑抗震设计规范 GB 50011-2016［S］.北京：中国建筑工业出版社，2016.

[3] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010 [S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

基于结构新国标浅谈建筑正常使用与PKPM性能包络设计功能

苏欣¹ 杜娟¹ 邹扬² 邹利明³

1北京构力科技有限公司深圳分公司 广东 深圳 518000

2广州市设计院集团有限公司 广东 广州 510000

3广东省重工建筑设计院有限公司 广东 广州 510000

[摘要]在《建设工程抗震管理条例》实施以来，“两区八类”建筑按文件规定需要采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求；今年，《建筑抗震设计规范》也发布了2024局部修订版，其修订的主要背景之一也是响应“条例”中预期地震动水准需保持正常使用建筑的要求。实现上述建筑正常使用的目标，目前主要存在两种不同的技术路线，减隔震技术及抗震性能化设计。本文主要从抗震性能化设计技术路线中的规范理解、软件性能包络设计功能、项目应用三个方面，为广大的PKPM用户对当前规范修订阶段中的热点问题进行了讨论，希望给设计师在类似项目应用及软件功能实操方面带来帮助。

[关键词];正常使用；性能设计；SATWE；

2021年9月1日，《建设工程抗震管理条例》（以下简称“条例”）正式实施，其中第十六条规定：位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、 幼儿园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场所、广播电视等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。

图1 建设工程抗震管理条例发布公告

2024年4月24日，住房城乡建设部发布了《建筑抗震设计规范》局部修订的公告，批准国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）局部修订的条文，自2024年8月1日起实施。标准名称修改为《建筑抗震设计标准》（以下简称“抗标”），标准编号修改为GB/T 50011-2010。

图2 建筑抗震设计标准发布公告

2024年6月25日，为更好地落实《建设工程抗震管理条例》及《建筑抗震设计规范》2024年修订版相关技术要求，广东省工程勘察设计行业协会组织广东地区专家召开“确保设防地震下重点设防类建筑正常使用技术交流会”。

图3 广东地区某技术交流会

PKPM依托中国建筑科学研究院有限公司标准主编单位专业背景，及时响应结构设计新国标修订内容，目前PKPM官网上于7月2日已发布了最新的PKPM结构系列软件2025R1.0版本，助力行业工程师在实际工程项目中落实8月1日正式执行的“抗标”。同时为帮助广大的PKPM用户在实际工程应用相关功能，本文将从建筑正常使用技术要求及性能包络设计功能出发，阐述PKPM软件的执行与应用。

“抗标”3.10建筑抗震性能化设计章节做了较大篇幅的修订，其中3.10.3-2条款规定如下图：

图4 “抗标”规范条文

从上述修订内容可以看出，“抗标”建筑抗震设防目标主要包括两类：1）“抗标”中1.0.1条基本的抗震设防目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，一般的项目按本章节做抗震性能化设计时，其性能目标也不能低于基本的抗震设防目标；2）响应“条例”中需在设防地震下保持正常使用的建筑抗震性能要求，包括三部分：①结构及其构件，②建筑非结构构件，③建筑附属机电设备以及专门仪器设备对其使用功能的影响；同时“抗标”中为明确正常使用的具体邀请，对于①项，给出了结构竖向抗侧力构件不低于附录M.1中有关性能2的要求,条文说明中给出抗侧力体系中水平构件不宜低于性能3的要求；对于②和③项，给出非结构部分不低于附录M.2中有关性能2的规定。

图5 “抗标”规范条文说明

《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》（以下简称“导则”）编制的目的即为保持建筑正常使用功能提供设计依据。“导则”3.1.2及3.1.3条给出了地震时需保持正常使用功能两类建筑的总体性能目标及建筑各类构件的性能目标。

图6 “导则”规范条文

“导则”在抗震设计一般要求章节中给出了三个地震作用验算指标：进行设防地震下的承载力设计及设防地震、罕遇地震作用下的结构变形和楼面水平加速度验算，在第四章中分别给出了明确的限值；同时，“导则”明确建筑非结构构件及建筑附属机电设备和功能性仪器设备应根据设防地震作用下的层间位移角和楼面水平加速度选择合适的类型，附录A-D分别给出不同类型的推荐表。

通过以上规范条文的引用对比，可以看出两本规范有共性也有差异：

共性：

1）建筑正常使用是需求，相对于结构本身，正常使用需要从建筑整体把控，分别从结构及其构件、建筑非结构构件、建筑附属机电设备以及专门仪器设备三方面把控。

2）性能化设计是设计思想，是相对的性能化，是建筑全专业的性能化，这样的性能化才能匹配建筑正常使用的需求。

3）“条例”是法律性文件，从我国近年来的工程建设标准化改革工作任务，逐步形成由法律、行政法规、部门规章中的技术性规定与全文强制性工程建设规范构成的“技术法规”体系，“抗标”和“导则”都是非强制性的。“条例”中“两区八类建筑”只要满足正常使用的需求性底线要求，采用“抗标”和“导则”不同的技术路径都是可以的。

差异：

（1）“抗标”主要从抗震技术上匹配对建筑正常使用的需求；“导则”则从隔震减震等技术上匹配对建筑正常使用的需求。

（2）对于共性1中的三方面，“抗标”虽然明确了结构竖向抗侧力构件和非结构部分均不低于本标准性能2的要求，但是相对于“导则”，其层间位移指标不够量化。

（3）对于结构构件验算，“抗标”主要从承载力、层间位移、结构构造三方面提出不同的性能化要求；“导则”从结构构件承载力、层间变形、楼面水平加速度、结构抗震措施四方面提出不同的性能化要求。

PKPM软件作为结构工程设计的常用工具软件，主要解决结构专业分析计算等相关问题，因此从上述建筑正常使用需求的规范要求来看，解决的也是在结构及其构件层面的具体可量化问题，支持包括结构构件承载力、层间变形、楼面水平加速度、结构抗震措施四方面全部的内容。

本文篇幅原因，重点从承载力角度的性能包络设计功能视角出发，为广大的PKPM用户阐述软件便捷的功能操作，提高大家工作的效率。

相对于传统的设计，性能化设计除了做小震设计，还需要做中、大震下的构件性能目标指定及分析设计，但是PKPM中的SATWE模块属于线弹性本构模型，因此在SATWE中做的中、大震分析设计属于等效弹性设计。除了常规小震设计中的地震参数外，中、大震等效弹性设计一般需要基于概念设计考虑结构进入中、大震后的变化，比如地震影响系数最大值、特征周期、周期折减系数、连梁刚度折减系数、阻尼比等参数。

不同地震水准性能参数 表1

PKPM性能包络设计功能主要包括如下几步：

①根据项目实际情况，确定结构及构件性能目标，确定不同性能水准下的地震动参数。

②根据第一步的性能目标，在SATWE总参数中-性能设计包络参数，设置各子模型具体的参数。

图7 PKPM性能包络参数

③前处理中-多模型-性能设计子模型（高规），对于不同构件的不同性能水准下的正截面或斜截面性能目标，分别进行剪力墙、柱、梁等不同构件的性能目标指定。

图8 PKPM性能设计子模型参数

在第二步和第三步后，可以生成多模型，软件根据总参数中的子模型勾选项，自动形成不同地震水准下相应的子模型，其中第一个子模型为基本子模型。这种技术路径可以大大减少设计师维护不同设计模型的工作量，同时设计师还可以根据下图不同子模型中比如更新模型、更新参数等设置，灵活控制原始模型与子模型的差异。

图9 PKPM子模型控制信息

④计算完成后，软件自动完成多个子模型的同时计算，并将构件在不同地震水准下的配筋结果进行包络设计，包络之后的结果体现在主模型中。

图10 PKPM后处理界面

后处理结果中，为方便设计师理解与校核，软件在构件信息文本中，详细输出配筋包络结果中的子模型来源及各子模型对材料强度、分项系数等规范内容的执行情况。

图11 PKPM后处理构件信息

⑤实际项目方案过程中，构件的性能目标一般会做调整，为减少设计师维护不同子模型的时间成本，软件支持直接在后处理修改构件性能目标。这样不需要重新设定构件性能目标再计算，软件后处理提供多模型数据菜单，支持用户再次修改构件的性能目标并进行重新包络计算。

图12 PKPM后处理修改性能目标

⑥如果需要进一步考虑设防地震或者罕遇地震结构构件进行弹塑性分析，也可以直接将上述结果模型接力PKPM-SAUSG软件进行非线性分析。

图13 PKPM-SAUSG界面

项目概况：本工程项目为某新建小学，办学规模为72个小学教学班，学生人数3240人。项目使用功能包括公共教学用房、行政办公用房、生活服务用房、停车库以及室内外运动场地等，各单体在项目用地的分布及本案例单体如下图所示。

图14 单体分区示意图

图15 PKPM模型图

项目地点：广东省广州市黄埔区

设计单位：广州市设计院集团有限公司

抗震设防要求：根据《建筑抗震设计规范》及地质勘察报告，本工程所在区域抗震设防烈度为7度（0.1g），场地土类别为Ⅱ类。根据《建筑工程抗震设防分类标准》，本工程属于重点设防类别（乙类），按照设防烈度7度（0.1g）计算地震作用，按照高一级地震烈度8 度设置抗震措施。

另根据《建设工程抗震管理条例》，本项目为位于地震重点监视防御区的新建未成年学生就读学校，应保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。另按《广东省住房和城乡建设厅关于贯彻落实<建设工程抗震管理条例>加强房屋建筑和市政基础设施工程抗震管理的通知（2022年8月25日）》的第二点，广东省内的新建学校“应当按照国家有关规定采用隔震减震技术或提高抗震性能目标等措施”。按上述文件及规范要求，本项目在结构分析计算按中震进行性能化设计分析，设定结构抗震性能要求为性能2（依据《建筑抗震设计规范》附录M），要求设防地震（中震）作用下构件基本完好，承载力按不计抗震等级调整地震效应的设计值复核，层间位移变形略大于弹性位移限值。主要抗震设防参数列表如下：

主要抗震设防参数 表2

性能参数设置：多遇地震，amax值取值0.08，特征周期0.35，周期折减系数取0.70，结构重要性系数1.1，考虑偶然偏心，考虑双向地震，自动计算最不利地震作用方向。

另按照《建筑抗震设计规范》中的方法进行中震作用下的结构性能化设计分析。中震地震影响系数最大值为0.23，周期折减系数取1.0，结构阻尼比5%，考虑双向地震作用，竖向构件按性能2定为中震弹性，水平构件按性能3定为中震不屈服。

图16 PKPM性能包络参数

项目概况：本工程项目总用地面积约39741.52平方米。项目内设两层地下室，负二层地下室与预建二期地块联通，地上设6栋超高层住宅塔楼、2栋超高层办公楼；其中17#为144.95m住宅，16#18#、22#楼为144.95m住宅，20#21#为129.95m住宅（其中16#、18#、22#楼为相同户型；20#、21#为相同户型），14#、15#楼为133.6m办公楼。本案例单体模型如下图所示。

图17 PKPM模型图

项目地点：广东省东莞市虎门区

设计单位：广东省重工建筑设计院有限公司

抗震设防要求：本工程所在区域抗震设防烈度为7度（0.1g），特征周期0.35s，场地土类别为Ⅱ类。根据本工程的超限情况及结构特点，选定上部塔楼整体的抗震性能目标为广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ/T 15-92-2021中所规定的C级。

性能目标设置：详下表。

各性能水准结构构件验算要求 表3

表3 各性能水准结构构件验算要求

性能参数设置：广东高规2021版相对于全国高规差异较大，最早在PKPM5.2.4版本有非常完备的支持，在软件“结构所在地”参数中设置执行后，软件会自动执行规范中的特殊要求。这时相对于上述第2部分内容性能包络功能来说，需要设计师分别做不同水准下的模型计算后，利用软件的手动包络功能完成。比如对于上述性能目标中的设防地震水准，设置参数如下：

图18 PKPM广东高规参数

本文基于广大的PKPM用户对当前规范修订阶段中的热点问题进行了讨论，包括规范要求、性能包络功能介绍、项目应用，希望给设计师在类似项目应用及软件功能实操方面带来帮助。

参 考 文 献

[1] SATWE多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件用户手册.

[2] GB 50011-2010建筑抗震设计规范（2016年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[3] GB/T 50011-2010建筑抗震设计标准（2024年局部修订版）

[4] RISN-TG046-2023基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则[S].北京：中国建筑工业出版社，2023.

23版人防规范及设计审查强条与软件应对

刘孝国

中国建筑科学研究院 北京构力科技有限公司 北京100013

[摘要] 目前已执行的23版人防规范由于系列通用规范及2010系列规范的变化，相比05版人防规范在结构材料强度综合调整系数、混凝土保护层厚度、人防构件的最小配筋率、纵筋锚固长度等方面做了较大的修改。在人防设计及审查中，人防构件纵向受力构件的配筋率不满足规范要求，是触犯强条最多的情况。同时由于未考虑人防荷载、人防构件的承载力不满足要求、钢筋等强代换不满足要求、防水等级未考虑防水通规要求及人防后浇带设置不合理等情况，也往往触犯通用规范及相关规范强条，在设计中需要引起注意。PKPM结构软件在分析、设计、施工图及审查阶段等已全面支持23版人防规范局部修订，可实现对强条人防构件最小配筋率的控制及审查、对材人防构件材料强度综合调整系数的自动调整、对人防延性比的控制、对纵筋锚固长度的自动审查等。

[关键词] 23版人防规范；材料强度综合调整系数；人防构件最小配筋率；钢筋等强代换；人防后浇带设置；PKPM软件；纵筋锚固长度；

《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005（2023年版）（以下简称“23版人防规范”）已于2024年5月1日正式执行，本规范与《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005（以下简称“05版人防规范”）相比，变化并不是很大，但是由于其他规范的变化，也引起了一些强条及关键条文的变化，具体的变化情况如下。

05版人防规范已经执行近20年，到23版本人防规范局部修订，已经经历了2010系列规范的变化、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018、系列通用规范的变化等多本规范及标准的变。本次23版人防规范局部修订涉及结构方面变化的条文主要内容有：结构材料强度综合调整系数、永久荷载分项系数、混凝土保护层厚度、人防构件的最小配筋率、最大配筋率等。这些变化内容中大部分的改变实际上是2010系列规范的变化，比如对于普通钢筋取消了HPB235级、HRB335级钢筋；比如人防构件采用HRB500级钢筋最小配筋率的要求等。整个23版人防规范中涉及到真正改变的是增加了强度等级500Mpa钢筋的材料强度综合调整系数、增加了强度等级500Mpa钢筋受弯构件最大配筋率的控制等，分别如图1、图2所示。

图1 23人防规范材料强度综合调整系数

图2 23人防规范受拉构件最大配筋率

23人防规范变动前，已经有10系列规范及系列通用规范做了变化，其中《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015版）（后续简称“混凝土规范”）对混凝土构件最小配筋率的变化，做出了新的要求，人防规范自然也跟着变化，如图3所示，23版人防规范本质上是去匹配混凝土规范及混凝土通用规范的相关要求。图4为混凝土规范对混凝土构件纵向受力钢筋最小配筋率的要求。

图3 23版人防规范混凝土构件纵向受力钢筋最小配筋率要求

图4 混凝土规范对混凝土构件纵向受力钢筋最小配筋率要求

23版人防规范强条方面保持与05人防规范一致，都有5个强条，分别是第4.1.3条、4.1.7条、4.9.1条、4.11.7条以及4.11.17条。其中在设计中有可能出错，最容易触犯强条的是第4.1.3条、第4.11.7条。当然第4.11.7条纵向受力构件的配筋率不满足规范要求，应该是触犯强条最多的情况。

表面看起来人防构件最小配筋率的控制很简单，但是实际上从部分省市施工图抽查结果来看，人防审查方面与最小配筋率有关的违反强条也是比较多的。例如，北京地区2020年新建建筑工程图纸审查中，违反次数较多的规范及条文情况，如图5所示。

图5 北京地区施工抽查违反强制性质条文前10位涉及条文统

北京市地方标准《平战结合人民防空工程设计规范》DB11/994-2013第4.6.7条，如图6所示，对应的强条排名比较靠前，违反强条数12条。该条文在设计中很容易违反，造成强条，该规范的条文其实就是23版人防规范中的第4.11.7条，纵向受力构件的最小配筋率不满足规范要求。

图6 北京地标DB11/994-2013第4.6.7条

设计中，软件对人防规范的各项强条应该是全部执行了，如果自动出图，怎么还会违反规范强条呢？的确是这样的，如果在建模中输入了构件，对应人防控制构件，软件自然会执行人防规范的最小配筋率。但是设计中，如果人防构件没有建模输入，软件就无法考虑，比如人防工程中甲类和乙类防空地下室室内及室外主要出入口的楼梯、门框墙、主要出入口坡道板、楼梯板等，往往存在配筋率不满足规范最小值要求。

人防工程设计中，设计师经常未按照人防荷载取值进行结构构件设计，违反人防规范第4.1.3条、第4.9.1条。

（1）防护单元的战时主要出入口选用车辆口出入时，车辆口的整个结构（有顶盖段结构及无顶盖段两边侧墙）均未考虑人防荷载作用，在结构设计中按正常平时荷载设计，遗漏掉人防荷载。

（2）甲类和乙类防空地下室室内及室外主要出入口的楼梯，其所有构件均未考虑人防等效荷载作用，按平时荷载设计。次要出入口楼梯可不考虑人防等效荷载作用。另外还需要注意：人防主要出入口应提供结构设计图纸。有很多设计师在设计中造成遗漏，违反强条。

（3）人防主要出入口通道至室外地面疏散所经过的非人防区域，结构未考虑人防荷载作用。主要包含：经过非人防区域疏散路线的顶板、墙柱、地面一层的楼梯等。

人防构件最小配筋率不满足规范要求的情况，主要涉及到一些在软件计算分析时建模未输入的情况。具体情况如下：

（1）混凝土强度等级为C40及以上时人防构件，在设计中往往有人防区域顶板、地板、外墙、门框墙、临空墙、防护单元隔墙、主要出入口坡道板、楼梯板等存在配筋率不满足规范最小值要求。比如，受弯构件，C40以上人防受弯构件最小配筋率要到0.3%。

如图7所示为某人防工程对应的地下二层密闭门、防护密闭门框墙构件的配筋。

图7 某人防工程中密闭门、防护密闭门框墙构件配筋

上图8中，部分上下门框墙顶、底面纵筋不满足最小配筋率的要求（受弯构件）。如上门框墙宽度500，高度1450，底部纵筋5[三级钢]20，底部纵筋配筋率<最小配筋率0.25%；下门框墙顶部纵筋3[三级钢]16，不满足最小配筋率0.25%。门框墙构件最小配筋率不满足23人防规范要求，违反强条。

（2）人防顶板：常出现在顶板厚度变化较大处、集水井处、电梯和自动扶梯坑井处、现浇通风管道处等，存在构件配筋率不满足规范最小值要求。

如下图8所示，某人防工程中绘制的集水坑底板及侧壁施工图，集水坑底板及侧壁配筋率小于0.25%，不满足人防规范第4.11.7条的要求，违反强条。

图8 某人防工程集水坑底板及侧壁施工图

（3）车道封堵上挡梁：防护单元之间和直接对外车道封堵上挡梁未考虑水平人防荷载作用，箍筋按一般框架梁设计，箍筋配筋容易出现小于最小配筋率要求问题。存在构件配筋率不满足规范最小值要求。

如图9所示为某人防工程顶部有较大高差，其位置的框架梁箍筋应满足受弯构件单侧最小配筋率0.25%的要求。如-2层顶,轴(89)~(91)X(AB)~(AP)处400mm宽框架梁KLY129,左右两侧400mm的高差，跨中箍筋Ф8@200，不满足23人防规范最小配筋率，违反强条。

图9 某人防工程顶部较大高差处梁箍筋配筋

（4）底板：配筋由人防组合控制，按平时正常使用荷载设计配筋及底板厚度变化较大处，配筋经常出现小于规范最小配筋率要求的问题。

（5）人防顶板梁：顶板有错层且大于板厚，当框架梁兼做外墙时，箍筋（外墙竖筋）经常出现小于最小配筋率的要求。存在构件配筋率不满足规范最小值要求。

（6）人防墙体：水平分布筋按平时构造设置，在与墙柱交接部位配筋容易出现小于规范最小配筋率要求。

（7）主要出入口坡道板、楼梯板：分布筋按平时正常使用构造设置，在与墙交接部位配筋容易出现小于规范最小配筋率要求的问题。

23版人防规范第3.3.2条对构件承载力验算，虽然人防规范不属于强条，如图10所示，但是结构设计系列所有规范中，该条应该都属于强条，设计中人防构件实配钢筋要满足承载力要求。尤其要注意到更加隐蔽的强条，当施工图中梁柱构件的纵筋直径比较大（大于25mm）或者柱配筋采用了并筋模式后，由于截面有效高度减小，与计算假定不符，实际钢筋计算面比软件假定计算结果大，导致施工图中如果实配比计算大的不多的情况，造成不满足计算要求，违反强条。

图10 23版人防规范3.3.2条

正常构件配筋计算时，比如对梁、柱配筋而言，软件默认as取值：保护层厚度+10mm（计算时假定的箍筋直径)+25mm（假定的纵向钢筋直径），如果实配的钢筋直径大于假定过多，都可能存在实配钢筋偏小，造成违反承载力不够的强条。

图11 PKPM软件计算人防梁计算有效高度时h0的取值

《人民防空工程施工及验收规范》GB50134-2004（以下简称”人防施工规范“）中对钢筋等强代换以强条要求给出，并做了详细的要求，如图12所示。可能很多设计师根本都没有注意过该规范以及其中的强条，注意该规范目前没有废止，并且对应的条文也是现行混凝土通用规范的强条。尤其需要注意的是，对正常结构而言，等强代换问题就是按照承载力相等的原则直接换算，但是对人防构件而言，还需要注意材料强度调整系数的不同造成对等强代换的影响。

钢筋等强代换在混凝土通用规范2.0.11中也是按照强条给出的，如图13所示。因此，在进行人防构件钢筋等强代换时一定要注意，如果没有考虑材料强度调整的影响，可能会造成违反强条，设计说明应该注意该细节，尤其需要注意锚固长度的要求。

图12 人防施工规范对钢筋等强代换的要求

图13 混凝土通用规范对钢筋等强代换的要求

23版人防规范对纵向受力钢筋的锚固长度给出了要求，如图14所示，但不是强条。但是需要注意的是，混凝土通用规范4.4.5条，对纵向受力钢筋锚固长度按强条给出了要求，如图15所示，也就是说实际23人防规范的该条文也属于强条，在审查中需要注意锚固长度的问题。关于纵向钢筋锚固长度的尤其需要注意对通用规范最小值200mm的强条要求，该要求比较严格，可能会影响结构方案中梁、墙构件截面的选择。

图14 23人防规范对纵向受力钢筋锚固长度的要求

图15 混凝土通用规范对纵向受力钢筋锚固长度的要求

23版人防规范对防空地下室钢筋混凝土构件有防水要求时，对防水混凝土的抗渗等级按照工程埋置深度确定，如图16所示，该条文不属于强条。但是《建筑与市政工程防水通用规范》GB55030-2022（以下简称”防水通规“)按防水等级确定抗渗等级，如图17所示，这是强条。因此，在设计中需要注意，如果遇到一级防水的人防工程，需要注意的设计抗渗等级不是23版人防规范的P6，而是防水通规的P8，需要特别注意，否则违反通用规范的强条。

图16 23人防规范不同埋置深度引起的抗渗等级不同的强条

图17 防水通规对混凝土抗渗等级的要求

按照防水通规要求，对于有人员活动的民用建筑地下室，对渗敏感的建筑地下工程防水类别为甲类。工程防水使用环境划分，抗浮设防水位标高与地下结构板底标高高差H>0m，划分为I类；抗浮设防水位标高与地下结构板底标高高差H<0m，划分为Ⅱ类。如果地下工程防水类别为甲类，不论工程防水使用环境为I类，还是Ⅱ类，工程防水等级均为一级。23版人防的规范条文与防水通用规范相关，并且防水通规的要求更高，因此，设计及审查中对一级防水对应的防水混凝土的最低抗渗等级是P8，要注意该强条要求。如下图18为某工程施工图审查意见给出的防水等级不满足通用规范要求的强条。

图18 施工图审查强条防水等级不满足通用规范要求

人防施工规范中还有两个与设计相关的强条，如果设计中不注意，可能设计及审查中对该强条直接漏掉，如图19、图20所示。

图19 人防施工规范6.4.11条

图20 人防施工规范6.4.16条

人防施工规范要求，工程口部、防护密闭段、采光井、水库、水封井、防毒井、防爆井等有防护密闭要求的部位，应采用一次整体浇筑混凝土。人防设计中需要注意，在结构基础平面布置图及顶板平面布置图中，通常有施工后浇带的设置，后浇带设置经常会有穿过人防工程口部门框墙、防护密闭段、防爆波电缆井位置情况。后浇带位置设置不合理，导致违反强条。

人防施工规范要求，施工缝的位置，应符合下列规定：侧墙的水平施工缝应设在高出底板表面不小于500mm。人防设计中，在人防工程结构施工图设计说明水平施工缝大样图中或外墙配筋大样图中经常出现按平时施工缝要求设置，水平施工缝高度小于500mm的情况，导致违反强条。

PKPM结构软件2025R1版已支持23版人防规范局部修订，SATWE计算分析、钢结构、基础及工具箱都涉及到的与人防规范相关的变化。

PKPM软件对23人防规范的相关条文，具体的执行细节如下：

（1）23版人防规范增加HPB300和HRB500级钢筋的材料综合调整系数，PKPM结构软件一直对HPB300取1.4，HRB500取1.1，与规范要求一致。

（2）23版人防规范将人防组合下的永久荷载效应，对结构不利时由1.2增加到1.3，PKPM结构设计软件在“21通用规范”或“10规范+2018可靠度标准”体系下已经已经执行此项，与规范要求一致。。

（3）23版人防规范对钢筋混凝土梁的斜截面承载力公式，取消了箍筋项的系数1.25，和10版混凝土规范一致。PKPM结构设计软件一直按混规执行，与规范要求一致。

（4）23版人防规范将保护层取值位置改为与混凝土规范一致，PKPM结构设计软件已从最外层钢筋外边缘计算保护层厚度，与规范要求一致。

（5）23版人防规范对纵筋最小配筋率的控制，基本和10版混凝土规范要求一致。PKPM结构设计软件一直按混规执行，满足规范要求。

（6）23版人防规范增加了对HRB500级钢筋的受拉钢筋最大配筋率控制。PKPM结构设计软件之前对HRB500级钢筋不控制受拉钢筋最大配筋率，本次按新规范要求增加相应判断。这是唯一一条本次涉及到23人防规范变化的条文软件新增的内容。在计算分析、施工图及施工图审查软件中均执行该条文。

PKPM软件各模块对人防规范均做了相应的执行，具体实现情况，结合案例如下。

（1）计算软件中对人防控制构件材料强度的自动调整。

如下图21所示钢管混凝土构件，钢材牌号Q355，混凝土强度等级C30，计算完毕查看结果，软件在构件信息下会输出人防控制构件按照23版人防规范进行材料强度调整的系数，如图22所示。

图21 钢管混凝土构件的钢号及混凝土强度等级

图22 人防控制的钢管混凝土构件的钢号及混凝土强度综合调整系数

（2）计算软件中对人防控制构件最小配筋率的控制。

SATWE计算中对人防控制的构件，最小配筋率会执行23版人防规范的要求进行控制，该条也是强条，如图23为某混凝土梁构件输出的详细的配筋信息及最小配筋率，按照23人防规范的最小配筋率0.25%控制。

图23 人防控制的某混凝土梁的配筋详细结果

（3）工具箱软件中对人防控制构件材料强度的自动调整及最小配筋率控制。

工具箱中输入某人防构件进行配筋验算，从计算书中可以看到对人防控制组合按23版人防规范要求进行材料强度调整及最小配筋率的控制，500Mpa级钢筋，材料强度综合调整系数为1.1，结果如图24所示。

图24 工具箱按23版人防规范进行混凝土梁强度调整及最小配筋率控制

（4）施工图审查软件对人防规范条文的执行。

施工图审查软件可实现对人防构件最小配筋率强条的审查、实现对人防受弯构件最大配筋率的审查、对人防构件梁延性比的审查等，分别如图25、图26、图27所示。

图25人防梁最小配筋率强条的审查

图26人防梁最大配筋率的审查

图27人防梁延性比的审查

（5）楼板施工图软件对人防规范的执行及审查。

楼板施工图软件对人防板类受弯构件对最大配筋率的控制按照规范执行，不满足要求时输出校审结果，如图28所示。

图28 人防板类受弯构件最大配筋率控制

从本文中提出的人防设计及审查强条来看，很多都比较隐蔽的强条，并且往往也和通用规范及其他规范强条相关联，需要设计师引起注意。对由于通用规范变化引起的强条以及不太注意的人防施工规范的强条，不仅仅在计算分析中注意，还需对施工图绘制及设计说明中要重视，比如对人防设计时的钢筋等强代换、后浇带设置等强条引起重视。

对于建模输入的人防构件，PKPM设计及施工图审查软件对人防构件最小配筋率强条直接保证，并且可以进行审查，确保不会违反规范强条。未能输入到软件中计算的人防构件，在计算绘图时需要注意，不要违反本文中提出的若干强条。

人防工程设计中，每套结构图纸都可能会涉及到各种人防构件的最小配筋率、纵筋锚固长度、钢筋等强代换、地下室防水混凝土的抗渗等级、后浇带的设置等规范强条问题，设计师需要全面掌握23版人防规范及其他配套规范，在设计及审查中要引起特别重视，避免违反强条。

参 考 文 献

[1] GB50038-2005人民防空地下室设计规范（2023年版）[S].北京：中国计划出版社，2023.

[2] GB50038-2005人民防空地下室设计规范[S].北京：中国计划出版社，2005.

[3] GB 50010-2010混凝土结构设计规范（2015年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[4] GB 55008-2021混凝土结构通用规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2022.

基础抗浮验算如何考虑不同荷载类型的抗浮力组合系数

肖艳玲

中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司 北京 100013

[摘要] 抗浮稳定一直是土木工程领域的重点和难点。现行标准《建筑工程抗浮技术标准》JGJ 476-2019表6.3.7规定抗浮稳定性验算时需根据荷载的类型采用不同的抗浮组合系数。本文将用一个小算例来介绍JCCAD模块如何实现新版抗浮规范的要求。
[关键词] 抗浮；组合系数；楼面抗浮恒载

1 规范要求

新版《建筑工程抗浮技术标准》JGJ 476-2019表6.3.7中规定（图1），抗浮稳定性验算时需根据荷载的类型采用不同的抗浮力组合系数。此条也明确指出是用于抗浮稳定性验算。后续的内力配筋不能按照该条进行折减。

图1

2 PKPM软件实现

V2.2.1.0之前的版本上部恒载(包括结构自重、板面恒载、隔墙等线恒载、其它荷载)导入基础后合并为一个上部恒载工况（图2）。基础里是无法区分荷载类型的。

图2 传给基础上部恒载

基础抗浮计算时设计师因考虑施工过程仅取楼面建筑做法的找平层用于抗浮验算、屋面仅取找坡找平层用于抗浮验算、水箱间取空水状态、车库顶板覆土考虑低容重折减覆土重、考虑后期建筑功能调整(例如楼面石材面板改为架空木地板等)等场景。针对上述情况以前需要设计师对于有抗浮要求的工程进行基础设计时通常需建两个上部模型，即常规模型与抗浮模型。常规模型同上部结构设计模型，用于承载力及变形沉降计算等常规的基础设。抗浮模型是对上部结构的恒载进行分类折减等处理，用于抗浮验算及设计。

为实现一个模型完成常规基础设计与抗浮验算，自V2.2.1.0版本PMCAD恒活设置里增加“布置楼面抗浮恒载”选项（图3），可以在板面布置恒载时可以同时布置抗浮恒载（图4）。注意板面抗浮恒载仅用于基础抗浮计算不影响上部计算。

图3 恒活设置

图4 板面恒载布置

PMCAD会把上部结构恒载工况拆分五类，详述如下：

（1）结构自重：包括上部结构柱、梁、墙、板、撑等所有结构构件自重；

（2）板面恒载：包括板(含层间板)面恒载；【注意：不包括板面局部恒载】

（3）板面抗浮恒载：仅用于基础的抗浮验算；

（4）线恒载：包括板上线荷载(含层间板上线荷载)、梁墙恒载、次梁恒载、墙洞恒载；

（5）其余恒载：包括以上恒载外的所有其余恒载

SATWE总信息—高级参数增加【生成抗浮恒载工况】选项来实现自动细化拆分上部恒载工况分别导入基础（图5），该参数不影响上部计算。

图5 SATWE参数生成抗浮恒载工况

SATWE模块计算完成后，可自动生成结构自重、板面恒载、板面抗浮恒载、线恒载、其他恒载五个抗浮恒载工况。基础模块接力上述五个抗浮恒载工况来完成抗浮验算。

图6 JCCAD读取上部传递的恒载五个工况

基础模块接力上部抗浮恒载工况生成抗浮验算组合（图7），在抗浮验算组合中可根据抗浮恒载类型结合《建筑工程抗浮技术标准 》JGJ 476-2019灵活设置各抗浮力的组合系数；标准组合与基本组合均放开抗浮恒载工况项，默认不生成组合系数，用户可添加组合用于抗拔设计。

图7 抗浮验算组合

抗浮验算组合中仍然保留【SATWE恒】，可保持旧工程的延续。因为【SATWE恒】=【SATWE 结构自重(抗浮)】+【SATWE 板面恒载(抗浮)】+【SATWE 抗浮线恒载(抗浮)】+【SATWE其他恒载(抗浮)】，即【SATWE 恒】与五类抗浮恒载工况天然互斥，前者与后者组合系数不应同时存在。【SATWE 板面恒载(抗浮)】与【SATWE 板面抗浮恒载(抗浮)】天然互斥，两者组合系数不应同时存在，虽然程序不限制，但用户需注意。

3 模型算例

下面以一个板凳模型为例说明软件计算过程（图8）。轴网尺寸3m×3m，柱子截面500mm×500mm，梁截面是250mm×500mm,板厚是100mm。

结构自重：柱重0.5×0.5×3.3×25×4+梁重0.25×0.5×3×4+板重3×3×0.1×25=82.5+37.5+22.5=142.5kN

图8 算例模型尺寸

PMCAD恒活设置里勾选“布置楼面恒荷载”。板面恒载输入3kN/m²，板面抗浮恒载输入2.5kN/m²（图9）。

图9 楼面恒载输入

SATWE板面恒载：3×3×3=27kN

SATWE板面抗浮恒载2.5×3×3=22.5kN

梁上布置均布荷载2kN/m²，板上布置局部线荷载10kN/m，作用长度为1.5m，柱上加节点荷载10kN（图10）。

图10 梁柱板上恒载布置

SATWE抗浮线恒载：2×3×4+10×1.5=39（梁上线荷载加板上线荷载）

SATWE其他恒载：4×10=40kN（柱顶荷载）

基础布置一个500mm厚的筏板，筏板面积为11.56m²（图11）。则筏板自重=0.5×11.56×25=144.5kN。筏板底标高是-1.5m，历史最高水位标高是0米，则水浮力=1.5×11.56×10=173.4kN。抗浮工程设计等级是乙级，抗浮稳定安全系数1.05。

图11 基础尺寸

抗浮工程设计等级是乙级，抗浮稳定安全系数1.05。根据新版抗浮技术标准，乙级抗浮组合系数如图12所示。

图12 抗浮组合系数

G=SATWE结构自重（抗浮）×1+SATWE板面荷载（抗浮）×0+SATWE板面抗浮恒载（抗浮）×1+SATWE抗浮线恒载（抗浮）×1+SATWE其他恒载（抗浮）×1+抗拔力×1+覆土×0.9+永久堆积物×0.95+基础自重×1

G=142.5×1+27×0+22.5×1+39×1+40×1+0×1+0×0.9+0×0.95+144.5×1=388.5kN

G/Nwk=388.5/173.4=2.24>=1.05,整体抗浮满足。点板抗浮计算，程序输出的抗浮结果与手算一致（图13）。

图13 基础板抗浮验算结果

4总结

PKPM V2.2.1.0 在不影响上部计算设计的前提下，可自动细化拆分上部恒载工况导入基础，基础模块可自由灵活控制各类恒载工况参与抗浮验算，并针对不同类型上部恒载采用对应抗浮组合系数。实现一个模型同时完成常规基础设计与抗浮验算，并高效满足《建筑工程抗浮技术标准 》JGJ 476-2019，针对荷载类型采用对应抗浮力组合系数的规定,大大提高了设计师的设计效率。

参 考 文 献

[1] GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] GB50007-2011 建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3] JGJ94-2008 建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[4] JGJ476-2019 建筑工程抗浮技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[5] PKPM-JCCAD 用户手册.北京：中国建筑科学研究院有限公司等，2021.8.

结构系列软件常见问题解析——上部结构

胡志超

中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司 北京 100013

[摘要] 在PKPM软件使用过程中，常常遇到操作或者程序处理方式上的疑问。如果不能准确把握程序的处理原则，或者不了解程序的操作方式，会直接导致计算上的错误。因此，本文对于上部结构和基础计算中遇到的多个常见的问题为例，解释程序的处理原则，引导软件使用者正确利用软件进行设计。

[关键词] 最大弯矩；计算长度系数；人防构件；

图1 待校核构件的构件信息中的弯矩和配筋

A：

程序在构件设计阶段为了避免钢筋过多，规定了截面的最大弯矩，即不考虑受压钢筋情况下，受压区高度取有效高度推导而得到，当超过最大弯矩时，会输出99999的配筋面积，即显示为超筋，本例中这两个构件的内力恰好在程序规定的限值附近，且恰好为一个大于一个小于，所以就出现了一个超限一个不超限的情况，但整体上来说即使不超限的构件，配筋面积也过大，构件截面尺寸不合理，需要调整截面。

11 为什么与混凝土柱连接的梁设置铰接与不设置铰接，柱计算长度系数不同？

图2 柱计算长度系数结果

A：

程序对于仅梁构件与柱相连时，当梁为铰接时，程序会将柱子判定为跃层柱，即长度系数按跃层柱输出。对于混凝土柱的长度系数，程序按混规表6.2.20-2确定，底层柱为1.0，其余层位1.25，并不会判断楼板是否为现浇，以及梁柱连接形式。

而对于跃层柱，程序计算分段柱的长度系数是用跃层总长度除以分段长度，再乘以跃层柱的长度系数，得到分段的长度系数。以下面为例，当梁与柱铰接时，判断为跃层柱，当前为首层，首层层高为6m，二层层高为3m，所以1.5=1.0*9/6，即对于跃层柱来说，用程序输出的分段实际长度，乘以程序输出的分段长度系数，得到的是整个跃层柱的计算长度。

另外，对于跃层柱的判断有个要点也需要注意，程序对于有楼板的情况，也认为是柱子被打断，即不会判断为跃层柱，所以本例中恰好为开洞，才会出现设不设置铰接的差异，如果是有楼板的情况，是不会体现这个问题的。

图3 柱计算长度系数结果

12 通过指定全楼统一的内力放大系数与分层指定放大系数，为什么计算得到的剪重比不同？

图4 地震作用放大系数

图5 剪重比调整系数输出

A：

主要影响原因是各向调整顺序不同导致，由于全楼地震作用是调整外力，所以最先调整，即进行此项调整完成以后才进行减重比的计算，而分层地震作用调整是对内力调整，是在减重比计算之后进行，所以两种设置会导致减重比计算不同。

目前程序的调整顺序依次是：

1）全楼地震作用；

2）减重比，包括用户定义的分层分塔的剪力系数；

3）二道防线调整；

4）用户定义的分层分塔地震作用放大；

5）薄弱层调整。

13 用PKPM实现地震作用下连梁刚度不折减的位移计算，为什么勾选参数前后结果一致，同时用友商软件校核，连梁刚度折减下结果接近，不折减模型下为什么差异大？

图6 地震位移连梁刚度不折减的参数定义

图7 连梁刚度折减结果

图8 勾选连梁刚度不折减参数计算位移结果

A：

本例题中由于连梁刚度折减下计算结果接近，同时周期相差不大，可以考虑受力分析接近，因此可直接围绕连梁刚度折减相关参数查找原因。

经过判断主要由程序执行逻辑导致的差异，本例题中连梁按框架梁建模，而用户在特殊梁中人为修改了刚度系数（或不同软件间转换导致数据形式发生变化），在PKPM中自定义的数值优先级最高（快速判断数值是否为自定义的方法是看字体是否为红色，红色即为自定义数值，灰色等其他颜色为默认数值），因此当勾选并指定地震作用计算位移连梁刚度系数时，其优先级低于自定义，所以此种条件下计算结果均为连梁刚度折减后结果，且折减系数均按自定义数值执行，也即勾选与不勾选在PKPM结果中看到的位移结果一致，同时也是与友商软件结果差异的原因，通过在特殊构件中将刚度系数恢复默认设置，即可实现由参数控制位移计算时连梁刚度的折减系数取值。

图9 特殊梁中的刚度系数定义

14 梁的跨中上部钢筋为什么校核不上？

图10 待校核构件的构件信息中的弯矩和配筋

A：

通过构件信息可以看得出，配筋结果为构造控制，对于梁的跨中上部钢筋构造配筋有两种情况，一种是作为下部钢筋的受压钢筋，另一种是按受拉钢筋最小配筋率控制，即执行高规表6.3.2-1中规定。本构件可以明显看出跨中配筋率多个截面为统一数值，即大概率执行受拉钢筋的最小配筋率，但对于0.13%这个数值无法校核上。

图11 矩形梁转T形（自动附加楼板翼缘）的参数定义

经过检查发现，模型勾选“矩形梁转T型梁”，由于混规8.5.1注释5中规定计算最小配筋率时，不考虑受压侧翼缘面积，因为程序在执行梁跨中上部钢筋最小配筋率时，配筋面积是按矩形截面得到，即由矩形截面乘以最小配筋率的到构造面积，然后由构造面积计算出T型截面的配筋率，最后在配筋率一行输出T型截面的配筋率。

下图是不勾选“矩形梁转T型”的构件信息，矩形梁截面尺寸为500*1100，可以明确得到最小配筋率执行规范高规表6.3.2-1中规定，0.31%=65*1.71/360（一级抗震，C40，HRB400），即由此最小配筋率得到构造面积1698.57mm2，当勾选“矩形梁转T型”时，由1698.57除以T型截面面积，得到构件的实际配筋率0.13%，与程序结果输出是一致的。

图12 计算截面的配筋面积和配筋率

通常情况下梁跨中上部受压，不需要按受拉钢筋进行构造，但是本例中由于存在人防荷载且受力较大，此时梁的跨中配筋又要满足人防规范4.11.9条要求，因此程序考虑跨中上部受压钢筋时，按照梁受拉钢筋最小配筋率决定的钢筋面积，所以会出现上述的情况，具体确定过程如下图所示。

图13 工具箱校核结果

参 考 文 献

[1] GB50010-2010 混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[3] GB55008-2021混凝土结构通用规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2021.

[4] GB50068-2018建筑结构可靠性设计统一标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

结构系列软件常见问题解析—钢结构

王建新

中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司 北京 100013

[摘要] 在PKPM软件使用过程中，常常遇到操作上或者程序处理方式上的疑问。如果不能准确把握程序的处理原则，或者不了解程序的操作方式，会直接导致计算上的错误。因此，本文对于钢结构模块中遇到的多个常见的问题为例，解释程序的处理原则，引导软件使用者正确利用软件进行设计。
[关键词] 模态分析；单拉杆；面外弯矩；连续檩条；用钢量统计；极限承载力；

1. 用SATWE模块计算钢框架支撑结构，计算至“模态分析”时弹出“读取数据失败”，是什么原因、如何解决？

图1 “读取数据失败”弹窗

A：

模态分析卡住可能的原因有：1、模型存在机构（不算地震可查看恒载变形确定机构位置，如果某处恒载变形异常则为机构位置）；2、勾选了自动确定振型数；3、模型太大导致运行内存不足；4、上次异常退出计算但求解器没退出占用文件（看任务管理器里有没有PkpmSolver64.exe）；5、数据异常（如果确定不是前四个原因则需要检查数据）。

该模型按照上述第一步进行机构检查，发现第2至第6层有部分区域的梁恒载下位移异常，模型出现机构，前处理中显示该区域内梁全部为两端铰接；将梁端约束改为两端刚接后再考虑计算地震作用，计算正常，不再弹出“读取数据失败”。

图2 第2层存在机构位置

2 使用SATWE模块计算一吊挂钢平台，计算完查看恒载内力时发现四个吊杆的轴力之和为1757.8KN，而四个立柱的轴力之和只有1002.1KN，吊杆轴力之和远大于立柱轴力之和是怎么回事？

图3 模型简图

图4 恒载轴力图

A：

用户计算时将四个吊杆定义了单拉杆，目前程序的单拉杆是近似处理的，对于成对出现的斜支撑(受力一拉一压)的受力基本是准的，这个模型中的吊杆是真实的单拉杆所以不适用，恒载下吊杆本身就是受拉的，因此不需要定义单拉杆；或者也可以将前处理-参数定义-总信息中的计算内核由“串行”改为“并行”再算，“并行”里是按真实的单拉杆处理的。取消单拉杆属性或改为“并行”后计算结果合理（如下图5）。

图5 调整后的计算结果

3 钢框梁上按节点荷载输入了水平方向的集中力100KN（面外集中荷载），SATWE计算完成后为何该框架梁上面外弯矩M3没有结果？

图6 按节点荷载施加面外水平力

图7 恒载下的面外弯矩M3

A：

经查该模型中布置100mm厚的楼板，且楼板未做特殊处理，因此程序按照刚性楼板考虑，而刚性楼板的计算假定是楼板面内刚度无限大，由于楼板面内刚度无限大导致钢框架梁面外无法变形故而无法产生面外弯矩M3，所以在查看内力时该框架梁上面外弯矩M3没有结果；如果将该梁周边的楼板设全房间洞、或设为弹性膜或弹性板6，此时程序是可以计算出面外弯矩M3的。

图8 房间开洞后恒载下的面外弯矩M3

4 二维门刚模块，圆钢管混凝土柱验算，构件信息中显示“整体承载力设计值（不考虑砼）”，程序出于什么原因不考虑砼的作用？

图9 圆钢管混凝土柱构件信息

A：

根据构件信息输出的内容“控制轴力（轴拉力）=-53430.59”可知，该柱的控制轴力为拉力，也就是该钢管混凝土柱是受拉的，由于混凝土抗拉强度很低，计算整体承载力设计值时程序直接按不考虑混凝土部分的条件计算抗拉承载力了，这种处理方式实际上是更加安全的。

5 PKPM程序中对于钢管混凝土截面的回转半径是如何计算的？

A：

程序根据《钢管混凝土结构技术规程》CECS28:2012的4.3.2条相关公式先得到钢管混凝土截面的压缩刚度EA和弯曲刚度EI，然后进行换算得到钢管混凝土截面的回转半径

图10 《钢管混凝土结构技术规程》CECS28:2012的4.3.2条

6 钢结构工具箱计算一连续檩条，输入的屋面恒载越大，计算的强度最大应力反而越小，这是什么原因？

图11 连续檩条计算书

A：

经检查发现该檩条计算书中强度验算用的组合是第4号组合:1.0恒+1.5风吸，也就是该檩条的强度验算是受风吸力控制，当风吸力控制檩条强度验算时屋面恒载对檩条强度验算而言是有利荷载，且屋面恒载越大，则恒载抵消的风吸力就越多，檩条强度最大应力就越小，构件验算就越容易通过。由此也表明结构工程师应时刻具备荷载组合意识，不能“唯恒载论设计”。

7 网架网壳管桁架模块建的管桁架模型，为什么不能生成蒙皮？

图12 生成蒙皮

A：

生成蒙皮前需要确定最大蒙皮边数，程序默认最大蒙皮边数是10，但该模型上弦生成蒙皮的边数为34个，所以按默认的参数就无法自动生成蒙皮，需要将最大蒙皮边数改成大于等于34（比如改成40）后即可生成蒙皮；除此之外该模型还有一个问题，就是左侧上弦屋脊处有个杆件未分层，因此改了最大蒙皮边数后左侧部分也没有生成蒙皮，将未分层的上弦杆做了分层处理后再重新生成蒙皮即可。

图13 未分层杆件显示

图14 最终效果

8 钢框架结构设计中，在防火计算书中输出的本结构所有构件类型统计的表面积为1459.84m2，然后在施工图的钢结构算量统计中也输出结构的总表面积为1973.17m2，但是这两处的总表面积相差较大，这是为什么？

图15 防火计算书中的总表面积统计

图16 钢施工图中的总表面积统计

A：

程序中给出的这两处表面积，其统计的原则是不一样的。

防火计算书中给出的总表面积是按照“构件”的外表面积来统计的，因为防火涂料是涂刷在构件的外表面上，对于任何构件截面类型都是统计其外轮廓的面积。

而钢结构算量统计中的表面积则是将部分构件（主要是焊接箱型截面等闭口截面）拆分成“板件”来计算表面积，如果是标准型钢则不用拆分，这是由于焊接截面是由板件焊接而成，材料组成也全部为钢板，因此按照钢板的表面积进行统计。

如果结构中使用了焊接箱型等闭口截面，将会出现两处表面积统计结果差异较大的情况，这个统计原则也是合理的，因为涂刷防火涂料时涂料就是刷在构件外表面上的，所以防火计算书中按这个原则统计；而钢构在加工焊接之前可能要涂刷防腐涂料及镀层，这个时候就需要知道构件拆分成板件的表面积，所以施工图中按“板件”统计了表面积。

9 用SATWE进行钢框架结构设计时，发现同一个模型在“楼层”菜单下统计的用钢量为1780吨，在“计算结果”的工程量统计中的用钢量为1390吨，而在“钢施工图”中的用钢量则是1899.6吨，为何这三处的用钢量有差异且差异如此之大？以哪个结果为准？

图17 PM“楼层”中的全楼统计

图18 SATWE后处理中的“工程量统计”

图19 钢施工图中的全楼统计

A：

程序中3处用钢量统计说明如下：

（1）PM模块“楼层”中钢构件统计的结构用钢量是1780吨，此用钢量是PM模型中所有构件的用钢量，包括按照“梁”、“柱”、“斜杆”及“次梁”等所有构件类型建模形成的模型的用钢量，构件的长度是节点间的长度，单纯看建模阶段模型的用钢量时此处是准确的；

（2）SATWE后处理中工程量统计的结构用钢量为1390吨，此用钢量统计的是按照“梁”、“柱”及“斜杆”布置的截面用钢量，未包括按照“次梁”菜单布置的截面（SATWE未计算“次梁”布置的构件），构件的长度也是节点间的长度，所以1390吨是仅柱、撑和主梁截面的用钢量，没有包含按“次梁”菜单建模的次梁的重量；

（3）施工图中的用钢量1899.6吨，这个是节点设计后的用钢量，包含“梁”、“柱”、“斜杆”、“次梁”等所有截面及连接板、加劲板、柱脚底板等附件的综合用钢量，构件长度为净长度，这个可以理解为项目的实际用钢量，可用来做下料、报价，附件重量占比（1899.6-1780）/1899.6*100%=6.3%较为合理。

10 钢框架三维设计模块，梁柱连接节点采用短梁拼接形式，设置的梁梁拼接参数相同，为什么第一跨中梁梁拼接节点计算了极限承载力，而第二跨的梁梁拼接节点却没有计算？

图20 节点及计算书

A：

首先程序中梁梁拼接节点验算极限承载力的前提是构件抗震等级至少在四级以上、拼接节点在塑性耗能区以内，两者缺一不可；对于上面两个节点，由于第一跨的拼接节点在塑性耗能区以内所以程序计算了极限承载力，而第二跨的拼接节点正好在塑性耗能区端部位置重合因此程序并未计算极限承载力。

图21 节点及计算书

正常情况下塑性耗能区端部和拼接位置是重合的，也就是拼接位置不计算极限承载力的；因为塑性耗能区端部位置程序写死了，取2倍梁高和0.1倍梁跨度的较大值；拼接位置默认也是取取2倍梁高和0.1倍梁跨度的较大值，但拼接位置可以人为修改和控制，见下图22。

图22 梁梁拼接参数

对于第一跨，塑性耗能区端部位置取2倍梁高和0.1倍梁跨度的较大值为1400mm，按拼接位置取2倍梁高和0.1倍梁跨度的较大值也为1400mm，但拼接位置又设置了最小距离500mm和最大距离1200mm，所以第一跨最终的拼接位置为1200mm，小于塑性耗能区端部位置1400mm，程序最终计算了该拼接节点的极限承载力；对于第二跨确定塑性耗能区和拼接位置均为1000mm，该拼接位置正好在最小500和最大距离1200中间，因此无需再调整，此时拼接节点与塑性耗能区端部位置重合故程序并未计算该节点的极限承载力。

参 考 文 献

[1] GB50017-2017 钢结构设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2018[2] 多层及高层建筑结构分析与设计软件SATWE技术手册，北京构力科技有限公司，2022.[3] 钢结构设计软件STS技术条件，北京构力科技有限公司，2022.[4] 网架网壳管桁架设计软件STWJ&STGHJ用户手册，北京构力科技有限公司，2022.[5] 但泽义 柴昶 李国强 童根树编著.钢结构设计手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2019

结构系列软件常见问题解析—鉴定加固

赵彦波

中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司 北京 100013

[摘要] 在PKPM软件使用过程中，常常遇到操作或者程序处理方式上的疑问。如果不能准确把握程序的处理原则，或者不了解程序的操作方式，会直接导致计算上的错误。因此，本文对于鉴定加固计算中遇到的多个常见的问题为例，解释程序的处理原则，引导软件使用者正确利用软件进行设计。

[关键词] 安全性鉴定；抗力与效应之比；应变滞后；二次受力

1安全性鉴定评级时抗力效应比明明大于1.0，为什么评级结果却是bu级？

图1 安全性评级结果

A：

《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB55021-2021第4.1.1条规定：“安全性符合本规范及现行规定与标准的要求，且能正常工作时评为au级”，程序针对此条要求做了相应处理，即当抗力效应比不小于au的评级要求且参数中设计规范选择的为“10系列设计规范”时该构件才会被评为au级，当参数中设计规范选择“10系列设计规范”以外的其他系列规范时，构件最高评级限定为bu级。

图2 既有建筑鉴定与加固通用规范第4.1.1条

图3 安全性鉴定参数设置

2.鉴定加固通规5.3.2条规定采用现行规范规定的方法进行抗震承载力验算的同时不应低于原建造的抗震设计要求相应值怎么实现？

A：

《既有建筑鉴定与加固通用规范》5.3.2条规定：“采用现行规范规定的方法进行抗震承载力验算时，A类建筑的水平地震影响系数最大值应不低于现行标准相应值的0.8 倍，或承载力抗震调整系数不低于现行标准值的0.85倍；B类建筑的水平地震影响系数最大值应不低于现行标准相应值的0.9倍。同时，上述参数不应低于原建造时抗震设计要求的相应值。”

图4 鉴定加固通规第5.3.2条

关于此条的执行，需要进行两次计算及包络设计，即：按现行规范计算时将地震影响系数最大值进行相应折减并进行第一次计算，再按原建造年代的规范进行第二次计算最后两者取包络。程序根据此条要求，也可以自动进行包络设计，具体操作方法如下：

选择设计规范为“2010系列规范”并勾选如图所示参数“与原设计自动进行包络设计”，并根据建筑类型（A类或B类）填写正确的水平地震影响系数最大值的折减系数及选择原设计规范系列，程序自动将模型在原设计与抗震鉴定时所选设计规范条件下做包络计算，生成对应子模型，并取其较大值作为包络结果，方便设计人员更准确地完成抗震鉴定，更加便捷地执行本条规范的规定。

图4 前处理中鉴定加固相关参数

3.软件在加固计算时可以考虑应变滞后的影响吗？

A：

不少设计师来电咨询程序在加固计算中是否考虑了二次受力的影响，当然，相关加固规范也有明确的规定，如下：

《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.1.3条、《混凝土结构加固设计规范》第3.2.2条规定：“验算结构、构件承载力时，应计入应变滞后的影响，以及加固部分与原结构共同工作程度”。

《建筑抗震加固技术规程》第3.0.3条规定：“结构构件承载力验算时，应计入实际荷载偏心、结构构件变形等造成的附加内力；并应计入加固后的实际受力程度、新增部分的应变滞后和新旧部分协同工作的程度对承载力的影响。”

PKPM鉴定加固模块提供了考虑加固前后二次受力的选项。具体操作方法如下：（1）加固中新增的抗震墙、支撑等构件在前处理中设置为“新增构件”；（2）在计算参数设置中选择“考虑恒载、活载加固前后二次受力”进行计算。

图5 考虑恒载、活载加固前后二次受力

4.JDJG模块可以支持圆柱的加固计算吗？

A：

支持。程序支持圆形截面柱的鉴定计算、加固计算及相应加固施工图的出具。软件不仅支持圆柱截面的鉴定与计算，还支持非对称加固柱截面的加固计算及选筋出图。

图6 圆柱的实配录入、计算结果及加固施工图

5.在鉴定加固模块中的加固施工图中绘图及柱选筋相关参数的含义是什么？

图5 混凝土结构加固施工图相关参数

A：

柱增大截面法选筋参数中增加选筋相关参数，部分参数解释如下：

（1）加密区与节点核心区箍筋面积是否取大

控制加密区与节点核心区箍筋是分别选筋还是包络选筋，当选择取大时，加密区与节点核心区包络取大配置相同的箍筋。

（2）计算值过大时是否超出选筋库范围选筋

解决配筋面积过大但设置的选筋库范围不足的问题，当选筋库中最大面积最大根数钢筋依然不满足配筋要求时超出选筋库选择合适的实配钢筋。

（3）角筋是否按照SATWE配筋结果选筋

控制柱角筋是否按照计算结果数值选择钢筋，当选择“否”时，仅控制柱两边纵筋面积（包含箍筋面积）满足计算值要求。

（4）抗震等级不低于二级时纵筋直径是否不小于20mm

控制抗震等级在二级及以上时，纵筋选筋直径是否不小于20mm的要求。

（5）选筋时是否考虑体积配箍率

控制加固选筋时是否控制体积配箍率。体积配箍率计算考虑原实配钢筋及新增箍筋面积满足规范相关体积配箍率的要求。

参 考 文 献

[1] GB50003-2011 砌体结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[3] GB55008-2021混凝土结构通用规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2021.

[4] GB50068-2018建筑结构可靠性设计统一标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

结构系列软件常见问题解析——施工图

刘骁健

中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司 北京 100013

[摘要] 目前从PKPMV2.1.1版本（2023年9月发布）开始，原楼板施工图模块正式替换使用“BIM楼板施工图”；经过一年的用户使用反馈、以及迭代更新，笔者这里总结了一些常见问题引导软件使用者正确利用软件进行设计。

[关键词] bim；；楼板施工图；

Q1.有些情况下进入“BIM板图”遇到“崩溃退出”问题，如何解决？

A：

一般这种情况可能由于当前软件版本较新，而读取的数据内容是较旧版本软件生成的，因为这一年软件版本内容更迭较快，可能导致部分旧数据不匹配；

图1 BIM板图崩溃提示

解决办法：删除“工程文件夹”下的“BIM施工图”文件夹，重新生成数据；

即：清除了之前所有的BIM板图相关信息，再次进入BIM板图重新读取PM模型信息，重新生成楼板施工图数据；

图2 BIM板图文件位置

一般这种方法可以解决90%的BIM板图崩溃退出问题，如仍无法解决，可联系我们：

技术客服400-8000-900（2）技术邮箱：pub@pkpm.cn

Q2：如何进入“旧的楼板施工图程序”（简称：旧板图）？SlabCad板、PMSAP板、SATWE板，这些模块板的计算结果是否已经接入新的BIM板图？

A：