《导则》根据构件功能、作用、位置及重要性将上部结构构件区分为关键构件，普通竖向构件，重要水平构件和普通水平构件。

关键构件是指构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重破坏，可由结构工程师根据工程实际情况分析确定。

普通竖向构件是指关键构件之外的竖向构件；

重要水平构件是指关键构件之外不宜提早屈服的水平构件，包括对结构整体性有较大影响的水平构件、承受较大集中荷载的楼面梁（框架梁、抗震墙连梁）、承受竖向地震的悬臂梁，以及消能减震结构中消能子结构的框架梁等。

普通水平构件包括一般的框架梁、抗震墙连梁。

对于不同的构件类型，要按《导则》4.2节进行抗震承载力验算。具体验算方法为：

关键构件：中震正截面+斜截面弹性；

普通竖向砼+重要水平砼构件：中震正截面不屈服；斜截面弹性；

普通竖向钢+重要水平钢构件：中震正截面+斜截面不屈服；

普通水平砼构件：正截面不屈服（考虑材料超强系数）；斜截面不屈服；

普通水平钢构件：正截面不屈服（考虑材料超强系数）；斜截面不屈服（考虑材料超强系数）；

《导则》对于基础设计，要求是中震计算，由于地基基础的沉降计算是基于准永久组合，不含地震，故《导则》对于地基基础的验算内容相比之前不会涉及到沉降计算的变化，因而地基基础计算增加内容主要是三个方面：地基承载力验算，抗剪+抗冲切验算，抗弯验算。

地基承载力验算：《导则》中地基承载力验算采用标准组合和地基承载力极限值，其中地基承载力极限值可取2倍地基承载力特征值（与《地基基础设计规范》GB50007-2011（以下简称《地规》）要求不同）；

抗剪+抗冲切验算：《导则》抗剪+抗冲切验算中采用基本组合和基础承载能力设计值（与《地规》要求相同）；

抗弯验算：基础构件的抗弯验算实际上就是基础的配筋设计，《导则》中抗弯验算采用标准组合和基础承载能力标准值（与《地规》要求不同）。

2.8 整体指标要求

《导则》对于地震时保持正常使用功能的建筑要求进行弹塑性时程分析，验算中震和大震下的结构层间位移和楼面水平加速度。

《导则》中分别规定了中震和大震下I类建筑和II类建筑的最大层间位移角限值。

《导则》中分别规定了中震和大震下I类建筑和II类建筑的最大楼面水平加速度限值，其中II类建筑在大震下最大楼面水平加速度无限值设定。

3 PKPM程序实现

为实现《条例》、《隔标》和《导则》的设计要求，PKPM结构设计系列软件开发了减隔震设计模块，同时联合SSG非线性分析软件，可以完美实现《条例》中对于中震正常使用设计目标的计算分析。

PKPM隔震设计软件由PKPM与《隔标》主编单位广州大学合作研发，全面深入实现了《隔标》中的一体化直接设计方法，支持基于复模态分析的振型分解反应谱法，支持迭代确定支座等效刚度和等效阻尼比，支持考虑支座局部非线性的快速时程分析方法，天然能够满足《条例》和《导则》的中震正常使用的设计目标。

SATWE分析模块提供了非常方便的性能包络设计功能，支持构件中震不屈服设计考虑材料超强系数，实现常规抗震结构也可按《导则》进行上部结构构件分析设计，JCCAD分析模块亦可通过参数调整间接实现《导则》中对于地基基础的设计要求。

PKPM减震设计软件提供震时正常使用导则设计方法参数，可以自动按照《导则》进行各类构件的性能设计，实现减震结构按《导则》进行构件设计。

接下来以PKPM减震设计软件为例，介绍《导则》在程序中的实现。

图1

减震结构按《导则》进行设计，主要是与《导则》要求有关的参数设置及特殊构件类型的指定，PKPM减震设计软件自动按照《导则》执行相关的性能设计要求。

3.1 上部结构构件设计

第一步：正常建立减震结构模型，根据结构基本信息填写常规SATWE参数，地震信息页按小震输入相关参数，如项目处于发震断层两侧10km以内的结构，需按《导则》4.1.1-5条考虑近场效应，即对水平地震影响系数最大值进行放大1.15或者1.25倍；

图2

第二步：减震信息页需要勾选减震结构设计方法按震时正常使用导则方法（中震）和构件设计时考虑超强系数，此时性能设计页会自动按照《导则》要求勾选中震不屈服和中震弹性，并开放相关性能设计参数，注意此处的中震地震影响系数最大值需要考虑是否需要执行《导则》4.1.1-5近场效应放大和4.1.3条超设防烈度调整；

图3

第三步：根据《导则》3.1.3条，对程序自动形成的构件类型进行补充分类，如消能子结构中的框架柱定义为关键构件，消能子结构中的框架梁定义为重要水平构件等；

图4

第四步：多模型-性能设计子模型查看调整程序自动生成的构件性能目标，程序自动根据《导则》中对不同的构件类型执行不同的性能目标，如前面定义关键构件，则此处显示未中震2/2，即表示正截面和斜截面均为弹性；

图5

第五步：执行生成多模型并进行生成数据+全部计算。

图6

第六步：查看计算结果，默认显示的构件设计结果为各个子模型包络得到的结果，通过交互包络菜单可以快速查看构件设计结果所采用的子模型序号，结合构件信息进行验证，如图所示，该柱交互包络显示为1,5，表示该柱设计结果为1（中震弹性+有阻尼器的模型）与5（小震弹性+有阻尼器的模型）计算结果的包络，构件信息中显示该柱为关键构件，输出各个子模型计算所采用的材料强度，荷载分项系数，是否考虑抗震等级有关的调整等重要信息，可与《导则》规定一一验证。

图7

3.2 整体指标控制

按《导则》进行减震工程上部结构的整体指标控制大部分与常规工程相同，只是增加了弹塑性层间位移角和楼面水平加速度限值的要求。由于SATWE分析模块是弹性算法，故需要用到SSG非线性分析软件进行弹塑性分析。

SSG减震设计软件可完美对接SATWE分析模型，包括消能器参数等信息，指标验证后筛选合适的地震波进行中震和大震弹塑性分析，设定相关地震动参数即可快速计算分析，给出减震结构弹塑性层间位移角和楼面水平加速度。

图8

3.3 地基基础设计

地基基础设计目前程序暂时还没有按《导则》执行，需要设计师手动按规范修改地基承载力、材料强度及组合信息等来间接实现，具体实现方法也比较简单。

《导则》中地基基础中震抗震验算要求主要有三个方面：①中震地基承载力验算；②中震抗剪+抗冲切验算；③中震抗弯验算。

由于《导则》对地基基础设计也同样是中震设计，所以需要从工程目录下提取中震（弹性或者不屈服）模型进行地基基础设计，可通过单工况地震力的数值大小判断读取的地震力是否为中震，注意校核过程中，SATWE分析模块中柱底轴力拉为正，压为负，而JCCAD模块中压为正，拉为负，N表示轴力，单位均为kN。

图9

《导则》3.3.4条要求中震地基承载力验算采用地震作用效应的标准组合和地基承载力极限值，地基承载力极限值可取2倍地基承载力特征值。

《地规》3.0.5条规定验算地基承载力采用标准组合与地基承载力特征值，JCCAD软件默认按照《地规》验算地基承载力，所以荷载组合无需修改，只需按地勘报告将原有的地基承载力特征值改成地基承载力极限值输入即可，即按2倍地基承载力特征值输入，此时，程序即可按标准组合与地基承载力极限值进行中震地基承载力验算。

图10

《导则》3.3.4条要求基础抗剪、抗冲切验算采用地震作用效应的基本组合和基础承载能力设计值。

《地规》3.0.5条规定基础抗剪、抗冲切验算采用基本组合和基础承载能力设计值，与《导则》要求相同，JCCAD软件按《地规》执行即可认为也按《导则》执行，故只需正确读取中震地震力即可，参数无需更改，设计结果同之前。

《导则》3.3.4条要求基础抗弯承载力验算采用地震作用效应的标准组合和基础承载能力标准值。对于基础来说，抗弯承载力验算即为基础配筋设计。

《地规》3.0.5条规定基础计算配筋采用基本组合与材料强度设计值，与《导则》要求不同，JCCAD软件按《地规》执行，现需手动通过参数调整实现采用标准组合和基础承载力标准值。

处理办法如下：

①　程序中基础配筋采用的是基本组合，按《导则》要实现标准组合进行配筋设计，只需讲基本组合的分项系数改为1即可实现；

图11

②　而基础承载力标准值需修改钢筋和混凝土强度等级来实现：

a.钢筋强度可在基础材料参数中将钢筋材料强度等强换算：如HTRB400标准值是fyk=400N/mm2，而CRB550的设计值为fy=400N/mm2，所以将HTRB400切换为CRB550即可；其他强度钢筋可以通过标准值与设计值之前的关系直接进行配筋面积等比例换算，因为根据《地规》8.2.12配筋计算公式AS=M/0.9/fy/h0可知，基础计算配筋面积只与控制弯矩、钢筋强度和基础有效高度有关，可直接按钢筋强度换算；

b.混凝土强度则需要等强换算为标准值对应等级：如基础中筏板混凝土强度采用C30，强度设计值为fc=14.3N/mm2，需换算为fck=20.1N/mm2，C40的fc=19.1N/mm2，C45的fc=21.1N/mm2，则C42.5的fc=20.1N/mm2，所以将基础中筏板强度改为C42.5，不过目前JCCAD程序不支持修改为C42.5，可等效为C40（此处等效对配筋计算不影响），从而计算筏板基础配筋。

图12

通过以上分析，地基基础设计可通过两个模型实现《导则》对于地基基础中震承载力的验算要求：

模型一：读取上部结构中震地震力，修改地基承载力特征值为极限值，修改钢筋和混凝土强度等级修改基本组合分项系数为1.0，查看地基承载力和配筋计算结果；

模型二：读取上部结构中震地震力，查看抗剪抗冲切验算结果。

4 《导则》报批稿与正式稿差异对比

《导则》报批稿于2022年通过审查，并于2023年5月发布正式稿，相比于《导则》报批稿，正式发布的《导则》在计算要求和指标控制等方面都有一些放松，PKPM 21规范V1.4版本开始执行《导则》报批稿的内容，实现了《导则》中正常使用的设计要求，PKPM 21规范V2.1版本按照《导则》正式稿执行，新旧版本程序在计算方面有不同之处。

4.1 《导则》报批稿与正式稿差异条文

4.2 《导则》程序执行情况

4）多遇地震下的层间位移角按抗规在SATWE中，程序自动判断是否超限；

图13

5）设防地震和罕遇地震下的层间位移角在EPDA和SSG中可以输出，目前没有按照规范自动判断是否超限，作出显红提示，需要设计师人为判断；

6）PKPM 21规范V1.4版本按导则报批稿执行，故地震效应的计算执行了抗震等级有关的内力调整，如强柱弱梁，强剪弱弯等；PKPM 21规范V2.1版本按导则正式版执行，故地震效应的计算未执行抗震等级有关的内力调整，如强柱弱梁，强剪弱弯等；

图14

4.3 《导则》报批稿与正式稿计算结果差异对比分析

经对比实际工程，7度（0.15g）的框架项目，减震设计，执行《导则》报批稿与正式稿，局部柱配筋相差30%-50%，总配筋量相差约40%，影响非常大。

图15

5 总结

本文重点解读了《导则》中满足正常使用功能的相关规定、如何应用PKPM结构系列软件实现《导则》中结构设计相关的计算要求以及《导则》报批稿与正式稿在规范条文上的差异分析，《导则》对于帮助工程师更好的贯彻和落实《条例》的相关要求，达到建筑工程中震正常使用的设计目标，有很好的指导意义。

一、《导则》明确规定了两区八类建筑中震正常使用设计的方法；

二、PKPM减隔震及SSG系列设计软件可以快速实现《导则》中上部结构的中震正常使用设计有关要求，支持不同构件按照小震弹性、中震弹性、中震不屈服等不同的性能目标进行包络设计，并且可以考虑构件材料的超强系数，支持上部结构承载力验算、层间位移角及楼层水平加速度的验算，出具详细设计计算书，满足审图需要；

三、PKPM基础设计模块目前暂未实现按《导则》中的设计目标要求进行基础设计，需要设计师手工修改地基承载力特征值、分项系数及钢筋/混凝土强度等级等来间接实现；

四、PKPM 21规范V2.1版本是根据《导则》正式稿的条文进行设计，而PKPM 21规范V1.4版本是根据《导则》报批稿的条文进行设计，两者对于超设防烈度调整系数、层间位移和楼层水平加速度限值以及地震作用效应与抗震等级有关的调整有所区别；

五、是否执行与抗震等级有关的调整对于整体结构及构件的配筋结果影响很大，V2.1版本按正式稿不执行抗震等级的相关调整，钢筋用量相比V1.4版本按报批稿的计算结果少约30-40%。

参 考 文 献

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

[2] 《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2021［S］.北京：中国计划出版社，2021.

[3] 《隔震结构非线性设计分析软件 PKPM-GZ 用户手册》，北京构力科技有限公司，2022.

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

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

[6] 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

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] 承载力抗震调整；双向受弯；宽厚比等级；高强螺栓计算；坡度改变率；长细比；

1 二维钢框架设计模块中，如图1所示，计算钢框架梁下部受拉和上部受拉强度应力时用的最大弯矩为什么与弯矩包络结果对应不上？

图1 钢框架梁构件信息

A：

构件信息中计算钢框架梁下部受拉和上部受拉强度应力时用的最大弯矩与弯矩包络结果对不上是因为程序在进行构件验算时，自动考虑了承载力抗震调整系数；根据《抗规》5.4.2条（如图2），构件验算时如果采用的内力是有地震工况参与的组合，则程序会自动考虑承载力抗震调整系数，钢结构的梁、柱、撑强度验算时的承载力抗震调整系数为0.75，经查该梁的包络弯矩958.32和1443.23是83号有地震工况参与的组合，因此在构件验算时采用的弯矩就自动调整为958.32×0.75=718.32和1443.23×0.75=1082.43了。

图2 《抗规》5.4.2条

2 为什么钢结构二维设计时，梁构件的构件信息中输出的内力有时是13个截面，而有的是7个截面？如图3所示。

图3 钢梁构件信息

A：

程序为了使构件信息输出的内容看起来更美观，因此提供了结果文件输出格式为宽行和窄行两个选项，如图4所示；构件信息中有13个截面是在“参数输入”的“其他信息”中选择了结果文件“宽行”输出，而7个截面则是选择了“窄行”输出。宽行输出还是窄行输出只影响构件信息的格式，不影响构件验算。

图4 结果文件输出格式设置

3 、工具箱工字型吊车梁绘图工具中的边列节点、中列节点及连接件分别是什么意思？

A:

如下图5所示，边列节点就是指边柱牛腿上吊车梁的节点，仅柱一侧有吊车梁；中列节点则是中柱牛腿上吊车梁的节点，柱两侧都有吊车梁。而连接件则是指吊车梁与牛腿或者说支座连接的相关构件及节点。

图5 吊车梁边列节点和中列节点

4 钢结构二维设计模块能否考虑面外荷载？构件能否按照双向受弯考虑？

A：

目前二维模块都是不考虑面外荷载的，只能考虑面内荷载（抗风柱可以考虑面外风荷载，但抗风柱也只能考虑强轴受弯）；构件验算也只能考虑面内的弯矩，即只能按照单向受弯考虑。用PMSAP或SATWE进行三维建模计算时可以考虑双向受弯，PMSAP模块计算时钢梁默认按双向受弯验算，SATWE模块计算时需要在前处理的“特殊梁”中定义为双向受弯钢梁后才可以按双向受弯验算。

5 钢框架结构在SATWE模块计算完，如下图6所示，程序给出的框架梁的宽厚比、高厚比限值是怎么确定的？

图6 钢框架梁构件信息

A:

SATWE中除门式钢梁外，其他钢梁的宽厚比、高厚比限值的确定原则是：包络从严原则，即计算各规范（一般是抗规、钢标和高钢规）中构件宽厚比的限值，并输出较严值作为最终宽厚比限值。构件信息中也给出了相应的取值原则，注意规范细节即可准确复核。

该工字型框架梁的宽厚比等级为S3级，抗震等级为二级，钢号为Q355，因此按钢标计算的宽厚比和高厚比分别为13*√（235/355）=10.58和93*√（235/355）=75.67；按抗规算的宽厚比限值为9*√（235/355）=7.32，注意抗规中抗震等级为二级时，梁腹板高厚比的限值是考虑梁轴压比之后不能大于65，该梁轴力很小，所以高厚比限值为65*√（235/355）=52.89，因此最终输出限值为7.32和52.89。

6 SPAS+PMSAP计算的钢楼梯，如图7所示，左右两边的这两个梁荷载相同、截面相同，但计算结果相差很多，一个超限另一个不超限，是什么原因？

图7 钢梁计算结果

A:

这是建模不合理导致的问题，原模型中计算超限的钢梁连着竖向构件，而与之对应的另一个不超限的钢梁则没有与竖向构件相连，从而导致了内力计算有差异，进而导致一个钢梁超限另一个不超限；现将原模型中连接右边不超限梁的中间短梁改成按照刚性杆建模（如下图8所示），用来模拟右边钢梁与竖向构件相连，此时计算结果就比较合理了，如下图9所示。

图8 刚性杆模拟短梁

图9 重新建模后的计算结果

7 二维门刚结构设计中，门刚端板连接节点计算书中这个数值与手算结果相差很大，如下图10所示，计算书和手算结果哪个有问题？

图10 计算书和手算结果

A:

首先该端板连接节点中高强螺栓的计算假定是中和轴在受压翼缘中心，而采用该计算假定时，程序采用的公式是图11所示的计算简图和计算公式；端板连接节点示意图如图12所示，手算结果与计算书结果对应不上的原因是在手算yi时多算了一个，也就是把图11所示的受拉翼缘下面的两个螺栓也算进去了，实际上这个节点只有3个yi，最上面的4个螺栓（受拉翼缘两侧的4个螺栓）承担的拉力默认是一样的都是Ft。

图11 计算简图和计算公式

图12 端板连接节点详图

8 门式钢架二维设计模块中，如图13所示，这个斜梁的坡度改变率程序是如何计算的？

图13 斜梁坡度改变率

A:

门刚规范中规定斜梁的坡度改变率不得超过1/3，程序中斜梁的坡度改变率是根据斜梁变形前后的坡度来计算的，具体公式是：（斜梁坡度初始值-变形后斜梁坡度最小值）/斜梁坡度初始值，图13中钢梁的坡度改变率计算过程是（1/10-1/10.62）/（1/10）=（0.1-0.09416）/0.1=0.058<1/3。

9 用SATWE模块计算的钢框架结构，如下图14所示，计算书-指标汇总信息中的位移比限值为什么是1/550？

图14 指标汇总信息

A：

经查是这个工程在前处理中，虽然结构材料信息选择了“钢结构”，但结构体系选的却是“框架结构”，这样选择参数时程序会按混凝土框架结构的位移比限值来执行；正确的参数应该是如图15所示，结构材料信息选择“钢结构”，同时结构体系该选“钢框架结构”，此时程序才会按照抗规5.5.1条的1/250限值来控制。

图15 钢框架结构的参数输入

10 如图16所示，为什么抗风柱用C型截面计算时会有两个平面内长细比？这两个长细比是如何确定的？

图16 抗风柱计算结果

A：

根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》5.2.4条，单轴对称开口型截面计算轴心受压稳定系数时，其长细比应取薄钢规范5.2.3-2和5.2.4-1两个公式计算的较大值，如图17所示。因此在确定轴心受压稳定系数时输出的面内长细比108是按照5.2.4-1计算的弯扭屈曲的换算长细比，而在控制构件长细比时输出的面内长细比53是按照5.2.3-2计算的普通长细比。

图17 《薄钢规范》5.2.4条

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] GB51022-2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2016

[3] GBJGJ99-2015高层民用建筑钢结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2016

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

[5] GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范[S].北京：中国计划出版社，2003

结构系列软件常见问题解析——钢结构（二）

冯发阳

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，本文对于钢结构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] 双片支撑；回转半径；网架；宽厚比；牛腿

1 等边角钢双片支撑，采用钢结构工具箱计算，分肢的回转半径ix、iy不一致，λy长细比与手算不一致，程序是如何计算的？

图1 双片支撑尺寸信息

图2 PKPM计算结果

A：

首先，分肢回转半径iy，程序实际输出为iy0，如图3，y0轴为最小回转半径；程序实际按换算长细比计算，依据《钢标》7.2.3-1公式。校核过程如下：λy=ly/iy=10/0.2294=43.59；λ1=(0.6-0.05)/0.0159=34.59；λy0=开根（43.59^2+34.59^2）=55.65；手核计算与程序输出结果一致。

图3 PKPM结果中对应的回转半径

图4 换算长细比计算公式

2 钢框架结构，指定钢梁的板件宽厚比为S4级，采用工具箱校核，一开始校核不上，最后考虑了塑性发展系数能对上，根据《钢标》6.1.2，为什么S4级还要考虑塑性发展系数？

图5 钢梁工具箱结果与SATWE结果对比

图6 《钢标》6.1.2条文

A：

根据《钢标》6.1.2-1：“对工字形和箱形截面，当截面板件宽厚比等级为S4或S5级时，截面塑性发展系数应取为1.0；当截面板件宽厚比等级为S1级、S2级及S3级时，截面塑性发展系数应按下列规定取值......”程序理解，规范这里的宽厚比等级并不是控制或限制的等级，而是构件本身尺寸对应的宽厚比所在的等级范围，如问题图所示，该梁构件的宽厚比为12.13，根据《钢标》3.5.1表中，满足S3等级（13），因此该梁本身即为S3级，需要考虑塑性发展系数。所以在程序参数中指定板件宽厚比等级不影响塑性发展系数的执行，仅与构件本身实际的宽厚比所在等级有关。

图7 《钢标》3.5.1表

3 框架结构，顶层为网架，网架施加温度荷载后，下部混凝土构件配筋超限，如第4标准层网架左下角混凝土梁，对比网架施加和不施加温度荷载的情况下，恒+活同一工况下，梁端弯矩差异巨大？

图8 网架未施加温度时第4层构件内力

图9 网架施加温度时第4层构件内力

A：

由于网架所在的标准层，在楼层组装表中修改了底标高进行的拼装，网架层底标高节点实际位置就到了第四层层中，当施加温度荷载时，节点关联属性被激活，因此导致第四层部分柱被归并入网架层，如图12、图13，当采用施工模拟加载3层层加载情况下，第四层该位置出现悬空导致恒活工况下内力异常。可将网架杆件在层内整体移动，降低杆件在层内的标高，如图13。修改后重新调整楼层组装表，使网架层层底节点组装在4层层顶即可，重新计算结果正常。

图10 原模型组装表

图11 施加温度后节点关联

图12 第4层有一段柱关联归并入网架层

图13 移动网架后的效果

图14 修改后施加与不施加温度荷载的恒载内力对比

4 PKPM桁架二维模型，同尺寸构件宽厚比容许值为什么不同？

图15 二维桁架模型宽厚比结果展示

A：

二维程序中，桁架杆件由柱构件模拟，通常为轴心受力构件。此时程序将考虑《钢标》7.3.2条：“当轴心受压构件的压力小于稳定承载力φAf时，可将其板件宽厚比限值由本标准第7.3.1条相关公式算得后乘以放大系数确定。”因此此处宽厚比限值结果已考虑该条后数值，也可在构件信息中找到相关放大系数的具体数值。

图16 钢标7.3.2条文

图17 构件信息中关于宽厚比限值放大系数的展示

5 使用钢结构施工图模块时发现实际生成的施工图节点与参数选择的不一致，参数选择带短梁拼接的固接方式，程序实际设计的是带牛腿的铰接？

图18 节点施工图与参数选择不一致

A：

钢结构节点设计中有较多、较细致的参数需要用户认真合理填写，默认的初始参数适用于绝大多数的模型，但也应仔细核对。本模型中梁拼接参数“采用梁拼接的最小梁跨度”，如图19，原始默认最小跨度4500mm，而模型轴网距离2000mm，此时程序将不能执行带有短梁拼接的固接节点设计，按铰接节点设计以作保护。当修改为1800mm，满足条件程序可正常设计所选择的节点类型。

图19 “梁拼接最小跨度”参数位置

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] GB50017-2017钢结构设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2018.

[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.

[5] JGJ99-2015高层民用建筑钢结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

结构系列软件常见问题解析——砌体

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，本文对于砌体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] 底部剪力法；嵌固地面；刚性方案；水平剪力；

工程概述：某栋六层砌体结构住宅房屋，首层层高2.8米，二到六层层高3.0米，建筑高度17.8米。地震设防烈度7度0.1g，多遇地震影响系数最大值0.08。下图为建筑三维视图。

图1 某六层砌体结构房屋

1 使用砌体模块对该砌体结构工程计算完毕后如何查看振型、周期比等指标？

A：

程序在对单层或多层砌体房屋、底部框架房屋抗震计算时采用的是底部剪力法，结构的水平地震作用标准值计算公式详见《建筑抗震设计规范》第5.2.1条，此计算方法不同于振型分解反应谱法，是没有对振型、周期等信息输出的。

图2 《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）第5.2.1条

2 砌体工程有全地下室或半地下室时，如何建模且地震作用计算又是怎样处理的呢？

A：

对有地下室或半地下室的砌体结构房屋，模型中可把地下室作为一个标准层建立，楼层组装时将地下室底标高（或基础顶）设置为±0.000，同时根据实际情况正确填写如图参数“结构嵌固底面到基顶高度（mm）”的数值，注意，该数值应小于房屋底部 3 层的高度，嵌固底面一般取室外地面标高。

程序在计算结构总重力荷载代表值时将不计入室外嵌固地面以下部分的结构重力荷载，即嵌固端以下的地下室部分重力荷载不参与地震作用计算，该部分不产生水平地震作用，但会承担上部结构传导下来的地震剪力；在计算各层水平地震作用标准值时，楼层的计算高度为楼层相对室外嵌固地面高度。地下室的这种处理方法，一方面可保证正确计算结构的水平地震作用；另一方面，还可对地下室墙体进行受压承载力计算并正确地把上部荷载传给基础。注意，如果结构建模包括了地下室，程序在计算结构总层数时会计入地下室的层数。

图3 砌体参数界面

3 如下图为该工程计算后的整体计算书的部分计算结果，请问总重力荷载代表值与总水平地震作用标准值如何校验？

图4 整体计算结果计算书（局部）

A：

程序计算的各楼层的重力荷载代表值包括了本层楼面恒载及楼板自重、上下半层的墙体自重及50%楼面活荷载。计算书中输出的墙体总自重荷载包括了底层下半层的墙体自重，而此部分重量是不参与地震作用计算的。根据《抗规》第5.2.1条，单层房屋结构等效总重力荷载取总重力荷载代表值，多层房屋结构等效总重力荷载取总重力荷载代表值的85%。因此，结构等效总重力荷载代表值核验如下：

结构总水平地震作用标准值核验如下：

4 结构楼层的水平地震剪力是如何分配的呢？

A：

结构的楼层水平地震剪力分配原则依据《抗规》5.2.6条，首先在大片墙间分配，然后再分配到每个大片墙中的墙段。注，“大片墙”指的是包括门窗洞口的整片墙体。

图5 《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）第5.2.6条

图6 砌体参数界面

根据参数“楼面类型”设置的不同，大片墙间楼层水平地震剪力按如下规则分配：

①　现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼、屋盖建筑，即选择刚性楼面时，按大片墙等效刚度的比例分配。

②　木楼盖、木屋盖等柔性楼、屋盖建筑，即选择柔性楼面时，按大片墙的从属面积上重力荷载代表值的比例分配。

③　普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的建筑，即选择半刚性楼面时，取上述两种分配结果的平均值。

④　大片墙中各墙段承担的大片墙地震剪力按各墙段等效侧向刚度比例分配，墙段的等效侧向刚度依据下列原则确定：

⑤　刚度的计算计及高宽比的影响。高宽比小于1时，只计算剪切变形；高宽比不大于4且不小于1时，同时计算弯曲和剪切变形；高宽比大于4时，等效侧向刚度取0。

⑥　墙段按门窗洞口划分。

5 正交结构、有斜向布置的墙体时，结构楼层水平地震剪力是如何处理的？

A：

正交结构即工程中所有墙体横平竖直，要么平行于x轴要么平行于y轴，此类结构对x、y两个方向的地震进行抗震验算，x向地震作用产生的楼层剪力全部由x方向的墙体承担，y向地震作用产生的楼层剪力全部由y方向的墙体承担。

《建筑抗震设计规范》第5.1.2条规定，有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。砌体结构采用底部剪力法计算水平地震作用，任一方向地震产生的地震作用都是相同的，当结构沿某一墙体方向地震时，该方向墙体仅对本方向的地震作用进行抗震验算。

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

王宇

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，本文对于施工图设计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] 纵筋；支座；锚固长度；腰筋；

1 砼柱施工图中选筋库中直径最大28mm，但施工图自动选筋选出32mm的纵筋了，可能是什么原因？

A：

砼柱施工图V2版本中，如下图1所示，选筋库中设置直径最大28mm，但施工图自动选筋选出32mm的纵筋了，如图2所示。

图1 参数中选筋库最大28mm

图2 配出纵筋32mm

软件自动配出32mm的纵筋很大概率是由于”每侧纵筋放大1.1倍时，尽量与上层柱纵筋直径相同”这个参数导致的，如图3，上一层的32钢筋顺延下来了，把这个参数勾掉就可以了。

图3 不勾每侧纵筋放大1.1倍时，尽量与上层柱纵筋直径相同

2 梁施工图软件生成施工图时，次梁自动识别成为主梁的支座，且修改不了？

A：

如下图4所示，梁施工图生成时，次梁自动识别成为主梁的支座，且修改不了，这是什么原因？

图4 梁修改支座

图5 梁被分成3跨

检查模型发现，左右两侧的梁有5mm的高差，把这个高差调为0就可以了。另外施工图对于节点两侧截面不一样的梁也不能合成一跨的。

图6 梁有高差

3 梁施工图纵筋锚固长度限值是如何计算？

A：

梁施工图软件的钢筋锚固长度限值0.35La=201.7是如何计算的？

已知砼标号C35,钢筋3级,图中纵筋直径18mm，钢筋抗拉强度fy=360；砼ft=1.57。

按混规8.3.1-1条:

0.35Lab= 0.35 * 0.14 * (360 / 1.57) * 18 = 202

图7 梁施工图

图8 规范8.3.1

4 梁施工图软件中，框架梁在校审时，下部纵筋伸入支座的限值7.5d依据是什么？

A：

梁施工图软件中，框架梁在校审时，下部纵筋伸入支座的限值7.5d，依据是平法图集22G101-1第2-40页的规定，带肋钢筋大于等于7.5d,如图9所示。

图9 校审7.5d

图10 平法图集

5 梁施工图中，LL2的截面高度是400，却配置G2C12D的腰筋，为什么右边的KL3的截面也是400没有配腰筋？

图11

A：

LL2是连梁，按照剪力墙连梁标注配筋；KL3是框架梁，按照梁标注配筋。所以是腰筋的规则不一样。

KL3按照砼规9.2.13条规定，梁的腹板高度hw不小于450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋。

LL2是“按照高规7.2.27-4条，连梁高度范围内的墙肢水平分布钢筋应在连梁内拉通作为连梁的腰筋。连梁截面高度大于700mm时，间距不应大于200mm。”软件参照这一条，对腹板高度hw大于200的连梁都配置了腰筋。

参 考 文 献

[1] GB55001-2021工程结构通用规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2021

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

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