【摘要】：本文探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)PKPM計(jì)算軟件TAT，SATWE和PMSAP的新、舊規(guī)范版本、新舊規(guī)范條文的變化，在應(yīng)用SATWE軟件新規(guī)范版SATWE軟件計(jì)算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐中，基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)公式不同程度改變。由于軟件計(jì)算模型上存在著差異，因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果有所不同。
　　【關(guān)鍵詞】：PKPM，SATWE，軟件，設(shè)計(jì)計(jì)算，工程，探討
　　一、PKPM計(jì)算參數(shù)及結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算設(shè)計(jì)
　　1.計(jì)算參數(shù)
　　設(shè)計(jì)軟件可以自動(dòng)計(jì)算出最大地震力作用方向并在計(jì)算書中輸出嗎，設(shè)計(jì)人員如發(fā)現(xiàn)該角度絕對(duì)值大于15度時(shí)，應(yīng)將該數(shù)值回填(代入設(shè)計(jì)參數(shù)中)到軟件的“水平力與整體坐標(biāo)夾角”選項(xiàng)里并重新計(jì)算，以體現(xiàn)最不利地震作用方向的影響。結(jié)構(gòu)基本周期是計(jì)算風(fēng)荷載的重要指標(biāo)：設(shè)計(jì)人員如果不能事先知道其準(zhǔn)確值，可先按經(jīng)驗(yàn)公式:T1=0.25+0.35×10-3H2/3√B計(jì)算代入軟件，亦可以保留軟件的缺省值，待計(jì)算后從計(jì)算書中讀取其值，填入軟件的“結(jié)構(gòu)基本周期”選項(xiàng)，重新計(jì)算即可。
　　2.結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算
　　2.1柱軸壓比計(jì)算，新抗震規(guī)范6.3.7條、高規(guī)的6.4.2條和混凝土規(guī)范的11.4.16條，都規(guī)定了柱軸壓比的限值，并規(guī)定建造于IV類場(chǎng)地且較高的高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)降低。柱軸壓比指柱考慮地震作用組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比：可不進(jìn)行地震計(jì)算的結(jié)構(gòu)，取無地震作用組合的軸壓力設(shè)計(jì)值。
　　2.2剪力墻軸壓比計(jì)算：新抗震規(guī)范6.4.6條、高規(guī)的7.2.14條和混凝土規(guī)范的11.7.13條，都規(guī)定了剪力墻軸壓比的限值。目前新規(guī)范程序給出各個(gè)墻肢的軸壓比。
　　2.3剪力墻強(qiáng)區(qū)：底部加新抗震規(guī)范和新高規(guī)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的定義略有不同，分別定義如下：
　　新抗震規(guī)范6.1.10條規(guī)定，部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻，其底部加強(qiáng)部位的高度，可取框支層加上框支層以上兩層的高度及落地抗震墻總高度的l/8二者的較大值，且不大于15m，其它結(jié)構(gòu)的抗震墻，其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部二層高度二者的較大值，且不大于15m.，新高規(guī)的7.1.9條規(guī)定，一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的l/8和底部二層高度二者的較大值，當(dāng)剪力墻高度超過150m時(shí)，其底部加強(qiáng)部位的范圍可取墻肢總高度的1/10.新高規(guī)的10.2.5條規(guī)定，帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位可取框支層加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度的1/8二者的較大值。
　　3.剪力墻的約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件
　　新高規(guī)的7.2.15條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位及以上一層的墻肢設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，一、二級(jí)剪力墻的其它部位以及三、四級(jí)和非抗震設(shè)計(jì)的剪力墻墻肢均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。梁、柱軸壓比計(jì)算，構(gòu)件截面優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　軟件對(duì)混凝土梁計(jì)算顯示超筋信息有以下情況：（1）當(dāng)梁的彎矩設(shè)計(jì)值M大于梁的極限承載彎矩Mu時(shí)，提示超筋；（2）規(guī)范對(duì)混凝土受壓區(qū)高度限制：四級(jí)框架及非抗震框架：ξ≤ξb，二、三級(jí)框架：ξ≤0.35(計(jì)算時(shí)取AS’=0.3AS)，一級(jí)框架：ξ≤0.25(計(jì)算時(shí)取AS’=0.5AS)。
　　當(dāng)ξ不滿足以上要求時(shí)，程序提示超筋，《抗震規(guī)范》要求梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率2.5%，大于此值時(shí)，提示超筋；混凝土梁斜截面計(jì)算要滿足最小截面的要求,如不滿足則提示超筋。出現(xiàn)以上超筋信息時(shí)，設(shè)計(jì)人員可采用下列方法做以下調(diào)整：一是增大梁截面，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)。二是增大對(duì)雙筋梁受壓區(qū)鋼筋面積,受拉區(qū)鋼筋面積不變,使梁受壓區(qū)高度減小，從而使ξ減小。
　　柱軸壓比計(jì)算：柱軸壓比越小說明結(jié)構(gòu)的延性越好，柱軸壓比越大說明結(jié)構(gòu)的剛度越大，結(jié)構(gòu)的側(cè)移越大抗震性能越差。要確定合理的軸壓比必須滿足:N/fcA≤n(n=0.7、0.8、0.9)。
　　二、應(yīng)用SATWE軟件的幾點(diǎn)新規(guī)范版SATWE軟件計(jì)算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐探討
　　1.剪力墻配筋
　　SATWE根據(jù)新規(guī)范計(jì)算剪力墻配筋，增加了邊緣構(gòu)件計(jì)算，因此在其傳統(tǒng)的平面配筋簡(jiǎn)圖中表示的剪力墻墻柱（暗柱、端柱和翼墻）配筋不再作為配筋設(shè)計(jì)的直接依據(jù)，僅作為參考保留，設(shè)計(jì)墻柱配筋時(shí)應(yīng)根據(jù)邊緣構(gòu)件配筋簡(jiǎn)圖或剪力墻邊緣構(gòu)件輸出文件SatbInb.out進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是SATWE目前還未將平面配筋簡(jiǎn)圖和邊緣構(gòu)件配筋簡(jiǎn)圖的內(nèi)容結(jié)合在同一圖形內(nèi)統(tǒng)一表達(dá)，所以對(duì)墻體水平配筋值和超限信息依舊在平面配筋簡(jiǎn)圖中表示，邊緣構(gòu)件配筋簡(jiǎn)圖中僅表示墻柱設(shè)計(jì)配筋值及截面尺寸。因?yàn)槠矫媾浣詈?jiǎn)圖早為大家所熟知，而且比目前的邊緣構(gòu)件配筋簡(jiǎn)圖和文本文件都來得直觀，所以希望SATWE軟件在這方面進(jìn)行改進(jìn)，以方便設(shè)計(jì)者使用。
　　在目前的平面配筋簡(jiǎn)圖中表示的墻柱配筋值指的是計(jì)算值而非設(shè)計(jì)值，未考慮最小配筋率等構(gòu)造要求，當(dāng)某段墻肢墻柱配筋值顯示為0時(shí)，則表示該墻柱為構(gòu)造配筋。需要注意的是，在邊緣構(gòu)件配筋簡(jiǎn)圖中，雖然軟件自動(dòng)計(jì)算了墻柱的截面尺寸，但是出于某些原因該尺寸可能并不一定符合實(shí)際情況，需要設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)予以調(diào)整。另外，對(duì)頂部有小塔樓的結(jié)構(gòu)，SATWE在計(jì)算底部加強(qiáng)部位范圍時(shí)，對(duì)墻肢總高度的取值，是按首層樓面至小塔樓屋面的總高度計(jì)算的而不是按各墻肢自身總高度分別計(jì)算的，程序自動(dòng)將底部加強(qiáng)部位向上延伸一層計(jì)算約束邊緣構(gòu)件。
　　2.帶地下室結(jié)構(gòu)嵌固層的選取
　　《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第5.3.7條規(guī)定，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固層時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的2倍，而規(guī)范中設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整系數(shù)所對(duì)應(yīng)的底層即指嵌固層樓板。因此，正確選取嵌固層就成為結(jié)構(gòu)整體計(jì)算是否正確的關(guān)鍵。但是目前軟件尚無法自動(dòng)判斷嵌固層位置，而且工程實(shí)踐中情況千差萬別，要求軟件做到自動(dòng)判斷亦十分困難，仍然需要設(shè)計(jì)者進(jìn)行人工干預(yù)，軟件為此提供了必要的條件。首先可以按實(shí)際地下室層數(shù)進(jìn)行第一次計(jì)算，查文本文件中的“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總信息”。軟件自動(dòng)計(jì)算了樓層上下側(cè)向剛度，這是結(jié)構(gòu)自身的固有性質(zhì)，不會(huì)因地下室層數(shù)的變化而改變，據(jù)此可以判斷嵌固層的位置（當(dāng)然，對(duì)一般工程來說，也可以根據(jù)規(guī)范提供的公式手算樓層側(cè)向剛度比〉。然后根據(jù)嵌固層位置調(diào)整計(jì)算參數(shù)中的"地下室層數(shù)"進(jìn)行第二次計(jì)算，SATWE將設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整系數(shù)作用在地下室頂板上。但是對(duì)實(shí)際工程，地下室結(jié)構(gòu)一般都有側(cè)向土體約束，對(duì)帶有多層地下室的結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)叵率翼敯宀荒茏鳛榍豆虒訒r(shí)，單純將地下結(jié)構(gòu)加入到主體結(jié)構(gòu)中進(jìn)行計(jì)算，即認(rèn)為嵌固層位置在地下二層樓板處或更低，則可能造成結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移計(jì)算結(jié)果不符合實(shí)際情況，甚至導(dǎo)致薄弱層位置變化等等。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將兩種計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，取最不利結(jié)果作為設(shè)計(jì)依據(jù)。應(yīng)注意，SATWE允詐利用“地下室信息”里的“回填土對(duì)地下室約束剛度比”參數(shù)來控制地下室結(jié)構(gòu)的水平位移，但是這一參數(shù)并不影響設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整系數(shù)作用位置。另外，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于"位于地下室頂板的梁柱節(jié)點(diǎn)左右梁端截面實(shí)際受彎承載力之和不宜小于上下柱端實(shí)際受彎承載力之和"的規(guī)定，目前軟件還沒有考慮。
　　3.結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期計(jì)算
　　計(jì)算扭轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)按剛性板假定進(jìn)行，而不應(yīng)設(shè)置彈性板，否則計(jì)算出來的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期和結(jié)構(gòu)位移是不真實(shí)的。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算中需要指定某些板塊為彈性板時(shí)，應(yīng)先按無彈性板模型考查結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)是否合格，配筋設(shè)計(jì)時(shí)取兩種模型計(jì)算的最不利結(jié)果作為設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　4.錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的輸入
　　SATWE軟件可以進(jìn)行錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的計(jì)算，方法是在PMCAD建模時(shí)按實(shí)際情況輸入錯(cuò)層平面，即對(duì)應(yīng)每個(gè)錯(cuò)層平面應(yīng)建立兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層，并將沒有樓板的部分設(shè)置為全房間洞，SATWE軟件會(huì)自動(dòng)搜索判斷錯(cuò)層并計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。在用PMCAD建模時(shí)，“輸入次梁樓板”菜單里的兩個(gè)參數(shù)“樓板錯(cuò)層”和“梁錯(cuò)層”，常引起設(shè)計(jì)者的誤會(huì)，以為這兩個(gè)參數(shù)就是用來計(jì)算錯(cuò)層的，其實(shí)這兩個(gè)參數(shù)只影響畫圖，而不能用來計(jì)算錯(cuò)層。建議PMCAD在這里做一個(gè)提示，以免設(shè)計(jì)者因誤會(huì)而造成錯(cuò)誤。工程中有時(shí)會(huì)遇到剪力墻上因錯(cuò)層而造成門窗洞口被分為上下兩部分的情況，此時(shí)應(yīng)在洞口兩側(cè)增加節(jié)點(diǎn)，使下部墻體成為相互獨(dú)立的兩段墻，并在上部按實(shí)際連梁高度輸入主梁。對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)，當(dāng)各塔層高不同時(shí)，有的設(shè)計(jì)者也將其按錯(cuò)層輸入，這是不正確的。對(duì)這種情況，可以在PMCAD建模時(shí)先按一種層高建模，然后在SATWE的“多塔樓定義”里，修改各塔層高。當(dāng)然，在修改層高之前別忘了按實(shí)際情況先設(shè)置多塔。
　　三、討論
　　當(dāng)某洞頂連梁（按洞口輸入而不是按主梁輸入）高度小于300m時(shí)，SATWE在計(jì)算內(nèi)力時(shí)將忽略該梁的存在，亦不計(jì)算其配筋。對(duì)某些連梁超限的情況，當(dāng)其破壞對(duì)承受豎向荷載無明顯影響時(shí)，可考慮在大震作用下該連梁不參與工作，按獨(dú)立墻肢進(jìn)行第二次多遇地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。為此，可以調(diào)整結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中的洞口高度，使洞頂連梁高度小于300，從而實(shí)現(xiàn)這一目的，避免了增加節(jié)點(diǎn)設(shè)置主梁的麻煩。配筋設(shè)計(jì)時(shí)，墻肢應(yīng)按兩次計(jì)算所得的較大內(nèi)力進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，連梁按實(shí)際截面計(jì)算，縱筋可按2.0%~2.5%的配筋率配置，并按實(shí)際配筋面積反算連梁彎矩來計(jì)算所需的箍筋面積，做到“強(qiáng)剪弱彎”。
　　在SATWE“分析與設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義”中，對(duì)考慮了雙向地震力作用的結(jié)構(gòu)，不應(yīng)同時(shí)考慮按雙偏壓方法計(jì)算一般框架柱配筋。一般來說，對(duì)異型枉、角枉，應(yīng)采用雙偏壓計(jì)算，對(duì)一般框架柱，則可以采用單偏壓計(jì)算。需要指出的是，目前SATWE雖然要求設(shè)計(jì)者在“特殊構(gòu)件補(bǔ)充定義”里定義角柱，但在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，如果設(shè)計(jì)者沒有選擇“按雙偏壓計(jì)算柱”，則軟件并不按雙偏壓方法計(jì)算設(shè)計(jì)者定義的角柱。所以，對(duì)框架角柱來說，應(yīng)進(jìn)行雙偏壓的補(bǔ)充驗(yàn)算。[PKPM2003.1P19]
　　◆樓層最小地震剪力系數(shù)λ（剪質(zhì)比）7度區(qū)0.016.《抗震》5.2.5
　　◆大開洞問題：《高規(guī)》4.3.6-8
　　◆彈性層間位移角限值［θe］：《抗震》5.5.1
　　◆薄弱層彈塑性層間位移角限值［θp］：《抗震》5.5.5
　　◆“剛域”：《高規(guī)》5.3.4
　　◆規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)《抗震》5.2.3建筑結(jié)構(gòu)估計(jì)水平地震作用扭轉(zhuǎn)影響時(shí)，應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算其地震作用和作用效應(yīng)：1規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，平行于地震作用方向的兩個(gè)邊榀，其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按1.15采用，長(zhǎng)邊可按1.05采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí)宜按不小于1.3采用2扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解法計(jì)算時(shí)各樓層可取兩個(gè)正交的水平位移和一個(gè)轉(zhuǎn)角共三個(gè)自由度并應(yīng)按下列公式計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用和作用效應(yīng)確有依據(jù)時(shí)尚可采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法確定地震作用效應(yīng)。
　　◆（頂塔樓）突出屋面梯間等放大系數(shù)3，《抗震》5.2.4-采用底部剪力法時(shí)，突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應(yīng)，宜乘以增大系數(shù)3，此增大部分不應(yīng)往下傳遞，但與該突出部分相連的構(gòu)件應(yīng)予計(jì)入；采用振型分解法時(shí)，突出屋面部分可作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)；單層廠房突出屋面天窗架的地震作用效應(yīng)的增大系數(shù)，應(yīng)按本規(guī)范9章的有關(guān)規(guī)定采用。
　　◆結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：分三級(jí)。一般建筑為二級(jí)�！痘炷�土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》――3.2.1
　　◆裂縫控制等級(jí)：分三級(jí)�！痘炷�土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.3.3
　　◆耐久性規(guī)定（環(huán)境類別）：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.4.1