《PKPM软件在应用中的问题解析》讲义
《PKPM软件在应用中的问题解析》讲义
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第一章：砖混底框的设计 (6)
（一）“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减” (6)
（二）“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载” (6)
（三）“底框结构剪力墙侧移刚度是否应该考虑边框柱的作用” (6)
（四）混凝土墙与砖墙弹性模量比的输入 (6)
（五）砖混底框结构风荷载的计算 (7)
（六）砖混底框不计算地震力时该如何设计？ (7)
（七）砖混底框结构刚度比的计算与调整方法探讨 (7)
第二章：剪切、剪弯、地震力与地震层间位移比三种刚度比的计算与选择 (9)
（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用 (9)
（二）剪切刚度的理解与应用 (10)
（三）剪弯刚度的理解与应用 (10)
（四）《上海规程》对刚度比的规定 (10)
（五）工程算例 (11)
（六）关于三种刚度比性质的探讨 (13)
第三章：短肢剪力墙结构的计算 (14)
（一）短肢剪力墙结构中底部倾覆力矩的计算 (14)
（二）带框支结构短肢剪力墙的计算 (14)
第四章：多塔结构的计算 (19)
（一）带变形缝结构的计算 (19)
（二）大底盘多塔结构的计算 (20)
第五章：总刚计算模型不过的主要原因 (21)
（一）多塔定义不对 (21)
（二）悬空构件 (22)
（三）铰接构件定义不对 (22)
第六章：错层结构的计算 (22)
（一）错层结构的模型输入 (22)
（二）错层结构的计算 (23)
第七章：PKPM软件关于砼柱计算长度系数的计算 (23)
（一）规范要求 (23)
（二）工程算例 (24)
（三）SATWE软件的计算结果 (24)
（四）注意事项 (25)
（五）如何判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75％以上”这个条件？ (26)
第八章：梁上架柱结构的荷载导算 (26)
（一）工程概况 (26)
（二）内力分析 (27)
第九章：如何选择剪力墙连梁的两种刚度模型 (28)
（一）剪力墙连梁变形的相对位移 (28)
（二）结论 (28)
第十章：板带截面法计算板柱剪力墙结构体系 (29)
（一）板柱剪力墙结构体系的计算方法 (29)
（二）有限元法计算的问题 (29)
（三）板带截面法的特点 (29)
第十一章：弹性楼板的计算和选择 (29)
（一）什么是弹性楼板 (30)
（二）弹性楼板的选择与判断 (30)
（三）四种计算模式的意义和适用范围 (30)
（四）工程实例 (32)
第十二章：斜屋面结构的计算 (34)
（一）斜屋面的建模 (34)
（二）软件对屋面斜板的处理 (34)
（三）斜屋面结构的计算 (34)
（四）工程实例 (35)
第十三章：次梁按主梁输和按次梁输的区别 (38)
（一）导荷方式相同 (38)
（二）空间作用不同 (38)
（三）内力计算不同 (38)
（四）工程实例 (38)
第十四章：不规则结构方案调整的几种主要方法 (40)
（一）工程算例1 (40)
（二）工程算例2 (43)
第十五章：用SATWE软件计算井字梁结构，为什么其计算结果与查井字梁结构计算表相差很大？ (44)
（一）计算假定不同 (44)
（二）计算假定不同的结果 (44)
（三）工程算例 (44)
（四）砖混结构，井字梁楼盖，如何计算？ (45)
第十六章：JCCAD软件应用中的主要问题 (45)
（一）地质资料的输入 (45)
（二）荷载的输入 (46)
（三）筏板基础的输入 (47)
（四）弹性地基梁基础 (47)
第十七章：基础的计算 (48)
（一）联合基础的计算 (48)
（二）砖混结构构造柱基础的计算 (49)
（三）浅基础的最小配筋率如何计算？ (49)
（四）基础重心校核 (49)
（五）弹性地基梁 5种计算模式该如何选择？ (50)
（六）桩筏筏板有限元计算筏板基础时，倒楼盖和弹性地基梁板模型计算结果差异很大，为什么？ (51)
（七）为什么同一个梁式筏板基础，采用梁元法计算和采用板元法计算二者之间会相差较大？ (52)
（八）基础沉降计算时，为什么会出现沉降计算值为0？ (52)
（九）基床反力系数K值的计算 (52)
（十）单桩刚度的计算 (53)
第十八章：钢结构 (53)
（一）Mu＜1.2Mp何意？如何解决？ (53)
（二）节点域不满足要求何意？如何解决？ (55)
（三）门式刚架结构，柱子的截面很大，应力比也很小，为什么柱长细比总不能满足要求？ (57)
第十九章：其它问题 (60)
（一）结构周期比的计算 (60)
（二）为什么SATWE软件在调整0.2Q0系数时要默认最大值为2.0？如果想突破最大默认值该怎么办？ (61)
（三）为什么有时候弹性板下的位移值小于刚性板下的位移值？ (61)
（四）模拟施工1、模拟施工2和一次性加载三者之间有何联系与区别？
(61)
（五）如果地震加速度值不是规范规定中的值该怎么办？ (62)
（六）砼柱的单、双偏压计算该如何选择？ (62)
（七）梁柱重叠部分简化为刚域该如何选择？ (62)
（八）结构振型数的选取 (62)
（九）顶塔楼地震作用放大系数该如何填？ (63)
（十）底部加强区起算层号该如何填？ (63)
（十一）结构基本周期是什么意思？该如何填？ (64)
（十二）一根砼柱托两根不在同一条轴线上的梁该如何实现？ (64)
（十三）砼剪力墙暗柱为什么会超筋？ (64)
（十四）剪力墙边缘构件，钢筋配筋面积太大怎么办？ (64)
（十五）如何解决人防地下室工程梁延性比超限问题？ (66)
（十六）斜支撑输入中的常见问题 (67)
（十七）SATWE软件中“强制执行刚性板假定”是何意？该如何选择？……
(67)
（十八）何时考虑双向地震作用？ (67)
（十九）SATWE和TAT软件中“底层柱墙最大组合内力”里的值是设计值还是标准值？可否作为基础设计依据？ (68)
后记 (68)
第一章砖混底框的设计
（一）“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”
⑴由于墙梁的反拱作用，使得一部分荷载直接传给了竖向构件，从而使墙梁的荷
载降低。
⑵若选择此项，则程序对所有的托墙梁均折减，而不判断该梁是否为墙梁。
（二）“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”
⑴若选择此项，则程序自动判断托墙梁是否为墙梁，若是墙梁则自动按照规范要
求计算梁上的荷载，若不是墙梁则按均布荷载方式加到梁上。
⑵若同时选择“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”和“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”两项，则程序对于墙梁则执行“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”，对于非墙梁则执行“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”。
（三）“底框结构剪力墙侧移刚度是否应该考虑边框柱的作用”
若选择此项，则程序在计算侧移刚度比时，与边框柱相连的剪力墙将作为组合截面考虑。否则程序分别计算墙、柱侧移刚度。
一般而言，对混凝土抗震墙可选择考虑边框柱的作用，对砖抗震墙可选择不考虑
边框柱的作用。
（四）混凝土墙与砖墙弹性模量比的输入
⑴适用范围：混凝土墙与砖墙弹性模量比只有在该结构在某一层既输入了混凝土
墙，又输入了砖墙时才起作用。
⑵物理意义：混凝土墙与砖墙的弹性模量比。
⑶参数大小：该值缺省时为3，大小在3～6之间。
⑷如何填写：一般而言，混凝土墙的弹性模量是砖墙的10倍以上。如果是同等墙厚，则混凝土墙的刚度就是砖墙的10倍以上。但实际上，在结构设计时，一方面混凝土墙的厚度小于砖墙，从而使混凝土墙的刚度有所降低；另一方面，在实际地震力作用下混凝土墙所受的地震力是否就是砖墙的10倍以上还是未知
数，因此我们不能将该值填得过高。
（五）砖混底框结构风荷载的计算
⑴TAT软件可以直接计算风荷载。
⑵SATWE软件不可以直接计算风荷载，需要设计人员在特殊风荷载定义中人为输
入。
（六）砖混底框不计算地震力时该如何设计？
⑴目前的PMCAD软件不能计算非抗震的砖混底框结构。
⑵处理方法：
①设计人员可以按6度设防计算，砖混抗震验算结果可以不看。
②砖混抗震验算完成后执行SATWE软件进行底框部分内力的计算。
⑶处理方法的基本原理：
①一般来说，砖混底框结构，按6度设防计算时地震力并非控制工况。
②对于构件的弯矩值，基本上都是恒+活载控制；剪力值，有可能某些断面由地震力控制，但该剪力值的大小与恒+活载作用下的剪力值相差也不会很大。直接用该值设计首先肯定安全，其次误差很小。
③如果个别构件出现其弯矩值和剪力值由地震力控制，这种情况一般出现在结构的外围构件中。设计人员或者直接使用该值进行设计，误差不大，或者作为个案
单独处理。
（七）砖混底框结构刚度比的计算与调整方法探讨
（A）规范要求
《建筑抗震设计规范》第7.1.8条第3款明确规定：底层框架－抗震墙房屋的纵横两个方向，第二层与底层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.5，8度时不
应大于2.0，且均不应小于1.0。
《建筑抗震设计规范》第7.1.8条第4款明确规定：底部两层框架－抗震墙房屋的纵横两个方向，底部与底部第二层侧向刚度应接近，第三层与底部第二层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.0，8度时不应大于1.5，且均不应小于1.0。
（B）规范精神
⑴由于过渡层为砖房结构，受力复杂，若作为薄弱层，则结构位移反应不均匀，
弹塑性变形集中，从而对抗震不利。
⑵充分发挥底部结构的延性，提高其在地震力作用下的抗变形和耗能能力。
（C）PMCAD对混凝土墙体刚度的计算
⑴对无洞口墙体的计算
①如果墙体高宽比M<1.0，则只计算剪切刚度，计算公式为(略）
②如果墙体高宽比M>1.0，则需计算剪弯刚度，计算公式为(略）
⑵对小洞口墙体的计算
①小洞口墙体的判别标准α＝(略）≤0.4
②目前的PMCAD软件，对于砖混底框结构，只允许开设小洞口的剪力墙。对于α≥0.6或洞口高度大于等于0.8倍墙高的大洞口剪力墙，则只能分片输入。
③PMCAD软件根据开洞率按照《抗震规范》表7.2.3乘以墙段洞口影响系数计算
小洞口剪力墙的刚度。
（D）工程算例：（例子还有图形等，未录入）本例通过不改变剪力墙布置而用剪力墙开竖缝的方法来满足其刚度比的要求。(略）
（E）设竖缝的剪力墙墙体的构造要求
⑴竖缝两侧应设置暗柱。
⑵剪力墙的竖缝应开到梁底，将剪力墙分成高宽比大于1.5，但也不宜大于2.5
的若干个墙板单元。
⑶对带边框的低矮钢筋混凝土墙的边框柱的配筋不应小于无钢筋混凝土抗震墙
的框架柱的配筋和箍筋要求。
⑷带边框的低矮钢筋混凝土墙的边框梁，应在竖缝的两侧1.5倍梁高范围内箍筋
加密，其箍筋间距不应大于100。
⑸竖缝的宽度可与墙厚相等，竖缝处可用预制钢筋混凝土块填入，并做好防水。（F）底部框架－剪力墙部分为两层的砖混底框结构，可以通过开设洞口的方式
形成高宽比大于2的若干墙段。
注：本条因为文字编辑的原因略去了一些公式，这些公式可以从其他一些书上看
到。
第二章剪切、剪弯、地震力与地震层间位移比
三种刚度比的计算与选择
（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用
⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚
度平均值的80％。
⑵计算公式：Ki=Vi/Δui
⑶应用范围：
①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工
程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
（二）剪切刚度的理解与应用
⑴规范要求：
①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层
结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接
近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2。计算公式见《高
规》151页。
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定
的工程的刚度比的计算。
（三）剪弯刚度的理解与应用
⑴规范要求：
①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2)计算。γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3。计算公式
见《高规》151页。
②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向
刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。
（四）《上海规程》对刚度比的规定
《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：
⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的
楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。
⑵《上海规程》已将三种刚度比统一为采用剪切刚度比计算。
（五）工程算例：
⑴工程概况：某工程为框支剪力墙结构，共27层（包括二层地下室），第六层为框支转换层。结构三维轴测图、第六层及第七层平面图如图1所示（图略）。
该工程的地震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.3g。
⑵1～13层X向刚度比的计算结果：
由于列表困难，下面每行数字的意义如下：以“／”分开三种刚度的计算方法，第一段为地震剪力与地震层间位移比的算法，第二段为剪切刚度，第三段为剪弯刚度。具体数据依次为：层号，RJX，Ratx1，薄弱层／RJX，Ratx1，薄弱层／RJX，
Ratx1，薄弱层。
其中RJX是结构总体坐标系中塔的侧移刚度（应乘以10的7次方）；Ratx1为本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70％的比值或上三层平均刚度80％的
比值中的较小者。具体数据如下：
1，7.8225，2.3367，否／13.204，1.6408，否／11.694，1.9251，否
2，4.7283，3.9602，否／11.444，1.5127，否／8.6776，1.6336，否
3，1.7251，1.6527，否／9.0995，1.2496，否／6.0967，1.2598，否
4，1.3407，1.2595，否／9.6348，1.0726，否／6.9007，1.1557，否
5，1.2304，1.2556，否／9.6348，0.9018，是／6.9221，0.9716，是
6，1.3433，1.3534，否／8.0373，0.6439，是／4.3251，0.4951，是
7，1.4179，2.2177，否／16.014，1.3146，否／11.145，1.3066，否
8，0.9138，1.9275，否／16.014，1.3542，否／11.247。1.3559，否
9，0.6770，1.7992，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
10，0.5375，1.7193，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
11，0.4466，1.6676，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
12，0.3812，1.6107，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
13，0.3310，1.5464，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
注1：SATWE软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；
注2：在SATWE软件中没有单独定义薄弱层层数及相应的层号；
注3：本算例主要用于说明三种刚度比在SATWE软件中的实现过程，对结构方案
的合理性不做讨论。
⑶计算结果分析
①按不同方法计算刚度比，其薄弱层的判断结果不同。
②设计人员在SATWE软件的“调整信息”中应指定转换层第六层薄弱层层号。指
定薄弱层层号并不影响程序对其它薄弱层的自动判断。
③当转换层设置在3层及3层以上时，《高规》还规定其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。这一项SATWE软件并没有直接输出结果，需要设计人员根据程序输出的每层刚度单独计算。例如本工程计算结果如下：
1.3433×107／（1.4179×107）＝94.74％>60％
满足规范要求。
④地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端的判断：
a)采用地震剪力与地震层间位移比
＝4.7283×107／（1.7251×107）＝2.74＞2
地下室顶板能够作为上部结构的嵌固端
b)采用剪切刚度比
＝11.444×107／（9.0995×107）＝1.25＜2
地下室顶板不能够作为上部结构的嵌固端
⑤SATWE软件计算剪弯刚度时，H1的取值范围包括地下室的高度，H2则取等于
小于H1的高度。这对于希望H1的值取自0.00以上的设计人员来说，或者将地下室去掉，重新计算剪弯刚度，或者根据程序输出的剪弯刚度，人工计算刚度比。
以本工程为例，H1从0.00算起，采用刚度串模型，计算结果如下：
转换层所在层号为6层（含地下室），转换层下部起止层号为3～6，H1=21.9m，转换层上部起止层号为7～13，H2=21.0m。
K1=[1/(1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251)]×107=1.4607×107 K2=[1/(1/11.145+1/11.247+1/10.369)×107=1.5132×107
Δ1=1/K1 ；Δ2=1/K2
则剪弯刚度比γe=(Δ1×H2)/(Δ2×H1)=0.9933
（六）关于三种刚度比性质的探讨
⑴地震剪力与地震层间位移比：是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移，还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。
⑵剪切刚度：其计算方法主要是剪切面积与相应层高的比，其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高密切相关。但剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙
洞口高度变化时所产生的影响。
⑶剪弯刚度：实际上就是单位力作用下的层间位移角，其刚度比也就是层间位移角之比。它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，但没有考虑上下层对本层的
约束。
三种刚度的性质完全不同，它们之间并没有什么必然的联系，也正因为如此，规
范赋予了它们不同的适用范围。
第三章短肢剪力墙结构的计算
第三章短肢剪力墙结构的计算
（一）短肢剪力墙结构中底部倾覆力矩的计算
⑴规范要求：
《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.2条第2款规定：抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力
矩的50％。
⑵TAT与SATWE软件对短肢剪力墙的判断：
①TAT软件按双向判断；
②旧版SATWE软件按单向判断，新版SATWE软件按双向判断。
⑶工程算例
①工程概况
该工程为一层地下室，第六层（包括地下室）为框支转换层，转换层以上为短肢剪力墙结构，共31层。地震烈度为8度（设计基本地震加速度为0.2g），框支
框架抗震等级为一级，剪力墙抗震等级为二级、转换层以上结构平面图如下图所
示（图略）
②TAT和SATWE软件底部地震倾覆力矩计算结果：
用TAT计算，Mx短＝99548.0、Mx＝340276.0、Mx短/Mx＝22.63%；My短＝103067.2、My＝338728.8、My短/My＝23.33%。
用SATWE旧版计算，Mx短＝313757.7、Mx＝598817.6、Mx短/Mx＝52.40%；My 短＝266632.3、My＝620842.5、My短/My＝42.95%。
用SATWE新版计算，Mx短＝320114.2、Mx＝173764.8、Mx短/Mx＝35.18%；My 短＝128251.8、My＝353020.7、My短/My＝30.95%。
（二）带框支结构短肢剪力墙的计算
⑴结构体系的选择：复杂高层结构还是短肢剪力墙结构？
⑵规范规定
①抗震等级：
a）复杂高层：当转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按表4.8.2和表4.8.3的规定提高一级采用，已经是特一级的不再提高。对于转换层的位置设置在3层及3层以下时，不要求提高抗震
等级；
b）短肢剪力墙：其抗震等级，应比表4.8.2规定提高一级采用。注意，这里不含表4.8.3，这是因为B级高度的高层建筑和9度抗震设计的A级高度的高层建
筑，不应采用短肢剪力墙结构。
②剪刀墙轴压比：
a）复杂高层：剪刀墙轴压比限值不要求降低；
b）短胶剪力墙：当抗震等级为一、二、三级时，分别不宜大于0.5、0.6、0.7；
对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力培，其轴压比限值相应降低0.1。
③内力计算：
a）复杂高层：特一、一、二级落地剪力培底部加强部位的弯矩设计值，应按墙体底截面有地震组合的弯矩值乘以增大系数1.8、1.5、1.25；其剪力设计值，应按规程第7.2.10条的规定调整，特一级应来以增大系数1.9；
b）短肢剪力墙：除底部加强部位应按规程第7.2.10条的规定调整外，其他各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。注意：短肢剪力墙并没有要求对底部加强部位的弯矩设计值按照复杂高层那样乘
以放大系数。
④配筋率：
a）复杂高层：底部加强部位墙体水平和竖向分布筋最小配筋率，抗震设计时不
应小于0.3％；
b）短肢剪力墙：其截面的全部纵向钢筋的配筋率，底剖加强部位不宜小于1.2％，
其他部位不宜小于1.0％。
注意：对于配筋率，规范对“复杂高层”和“短肢剪力墙”这两种结构体系的要求是不一样的。前者强调的是水平和坚向分布筋的配筋率，而后者强调的是纵向
钢筋的配筋率
⑤底部加强部位高度：
a）复杂高层：剪力墙底部加强部位高度取框支层加上框支层以上两层的高度及
墙肢总高度的1/8二者的较大值；
b）短肢剪力墙：其底部加强部位高度并没有特殊要求，仅仅是墙肢总高度的1/8
和底部二层两者的较大值。
⑶工程算例
①工程概况：某高层带短肢剪力墙的框支结构，共31层（包括一层地下室）。该工程的第6层（地下室为第1层）为框支转换层，转换层以上为短肢剪力墙结构。地震烈度为7度（设计基本地震加速度为0.15g），框支框架的抗震等级为
一级，剪力墙抗震等级为二级。
（图略）
②计算结果分析：两种结构体系的计算结果如表1和表2所示：
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
表1“短肢剪刀墙”结构体系计算分析结果
楼层/第3层/第3层/第7层/第7层/第11层/第11层/ 剪力墙类别/短剪墙3/普剪墙3/短剪墙7/普剪墙7/短剪墙11/普剪墙11/ 抗震等级/特一级/一级/一级/一级/一级/二级/
M1(kn-m)/-168(1)/160(1)/807(37)/402(1)/286(39)/121(1)/ N1(kn)/-3372(1)/-15677(1)/-949(37)/-15183(1)/-457(39)/-9136(1)/ As(mm2)/9898(1)/14700(1)/1600(37)/2875(1)/678(39)/1280(1)/
ρSV(%)/1.82/1.82/2.01/2.01/0.8/0.8/
V2(kn)/564(31)/-6401(39)/56(1)/140(1)/307(35)/9(1)/ N2(kn)/-3191(31)/-7209(39)/-4546(1)/-15183(1)/-1615(35)/-9136(1)/ Ash(mm2)/324.9(31)/547.1(39)/200(1)/125(1)/233.7(35)/100(1)/ N3(kn)/-2895/-13483/-3913/-13057/-1271/-7851/
Uc/0.48/0.32/0.43/0.34/0.45/0.45/
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
表2“复杂高层”结构体系计算分析结果
楼层/第3层/第3层/第7层/第7层/第11层/第11层/ 剪力墙类别/短剪墙3/普剪墙3/短剪墙7/普剪墙7/短剪墙11/普剪墙11/ 抗震等级/一级/一级/二级/一级/二级/二级/
M1(kn-m)/-168(1)/26595(39)/840(37)/402(1)/238(39)/121(1)/
N1(kn)/-3372(1)/-7209(39)/-949(37)/-15183(1)/-457(39)/-9136(1)/
As(mm2)/9898(1)/15315(39)/1600(37)/2875(1)/2039(39)/1280(1)/
ρSV(%)/1.82/1.82/2.01/2.01/0.8/0.8/
V2(kn)/475(31)/-6401(39)/407(41)/140(1)/220(35)/9(1)/
N2(kn)/-3191(31)/-7209(39)/-1199(41)/-15183(1)/-1615(35)/-9136(1)/ Ash(mm2)/202.8(31)/547.1(39)/200(41)/125(1)/100(35)/100(1)/ N3(kn)/-2895/-13483/-3913/-13057/-1271/-7851/
Uc/0.48/0.32/0.43/0.34/0.45/0.45/
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
表3 荷载组合分项系数
组合号/ VD / VL / WX / WY / EX / EY / EV /
1 /1.35/0.98/0.00/0.00/0.00/0.00/0.00/
31 /1.20/0.60/0.00/-0.28/0.00/-1.30/0.00/
35 /1.20/0.60/0.00/-0.28/0.00/1.30/0.00/
37 /1.00/0.50/-0.28/0.00/-1.30/0.00/0.00/
38 /1.00/0.50/0.00/0.28/0.00/1.30/0.00/
39 /1.00/0.50/0.00/-0.28/0.00/-1.30/0.00/
41 /1.00/0.50/-0.28/0.00/1.30/0.00/0.00/
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
a）抗震等级：从表中看不一样。
b）内力分析：由表中看出，这两种体系的内力计算结果非常复杂，即使是同一片墙在不同的结构体系控制工况下其结果也不一样。按“使杂高层”计算阿“普剪墙3”的“M1”值，远远大于按“短肢剪力墙”计算的“普剪墙3”’的“M1”值。这主要是因为SATWE软件在进行工况组合时，当发现所有工况组合计算的配筋面积均小于构造配筋面积时，程序仅按第一种工况组合输出内力和工况号（即恒十活）；只有当发现控制工况组合计算的配筋面积大于构造配筋面积时，才按最大控制工况组合输出内力和工况号。
再从两个表中“短剪墙3”的“V2”计算过程进行分析，规范规定，短胶剪力墙底部加强部位的剪力应按规程第7.2,10条的规定调整，一级为1.6，特一级为
1.9，我们结合上面的两个计算表，验证如下：
475×（1.9/1.6）＝564 （kn)
其计算结果正好为“短肢剪力墙计算表”中的“V2”值。可见，程序考虑了规范的规定。同样，程序也考虑了“短肢剪力培”结构体系非底部加强部位一、二级抗震等级应分别来以增大系数1.4和1.2的要求（“短肢剪力墙计算表”中第十一层的“短剪墙3”，其 V2＝220×1.4＝308（kn）。
c）配筋率：
只有定义了“短股剪力墙”结构，SATWE程序才对自动判断的短肢剪力墙，其截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2％，其他部位不宜小于
1.0％，而“复杂高层”却无此功能。
构造边缘构件为何也输出体积配箍率？
根据《高规》7.2.17条规定：抗震设计时，对于复杂高层建筑结构、混合结构、框架－剪力墙结构、简体结构以及B级高度的剪力墙结构中的剪力墙，其构造边缘构件的配箍特征值λV不宜小于0.1。由于程序没有判断A级高度和B级高度的功能，所以程序不论约束边缘构件还是构造边缘构件，均统一输出体积配箍率。
⑷其他注意事项：
a）设计人员在“特殊构件补充定义”里的【抗震等级】中定义了抗震等级后，程序将按设计人员定义的抗震等级进行设计，不再自动提高。
b）对于非框支框架的框架结构，可以按规范规定，将地下一层以下的竖向构件的抗震等级定义为三级或四级的结构，其抗震等级均需设计人员人为定义，程序
不能自动判断。
c）《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.13条的各项规定，程序目前没有
执行。
第四章多塔结构的计算
第四章多塔结构的计算
（一）带变形缝结构的计算
⑴带变形缝结构的特点：
①通过变形缝将结构分成几块独立的结构。
②若忽略基础变形的影响，各单元之间完全独立。
③缝隙面不是迎风面。
⑵计算方法：
①整体计算的注意事项：
a）在SATWE软件中将结构定义为多塔结构；
b）所给振型数要足够多，以保证有效质量系数＞90％；
c）定义为多塔后，对于老版本软件，程序将对每一个缝隙面都计算迎风面，因此风荷载计算偏大；新版本软件增加了一项新的功能．即可以人为定义遮挡面．从
而有效地解决了这一问题。
d）周期比计算有待商讨。
②分开计算的注意事项：
a）旧版软件除风荷载计算有些偏大外，其余结果都没问题，新版软件定义遮挡
面后，风荷载计算也没有问题了。
b）一般而言，对于基础连在一起的带变形缝结构，由于基础对上部结构整体的
协调能力有限，所以建议采用分开计算。
（二）大底盘多塔结构的计算
⑴大底盘多塔结构的特点：
①各塔楼拥有独立的迎风面。
②各塔楼之间的变形没有直接影响，但都通过大底盘间接影响其他塔楼。
③塔楼与刚性板之间没有—一对应关系，一个塔楼可能只有一块刚性板，也可能
有几块刚性板。
④大底盘顶板应有足够的刚度以协调各塔楼之间的内力、变形和位移。
⑵计算方法：
①在SATWE软件中将结构定义为多塔结构；
②位移比、大底盘以上的各塔楼的刚度比均正确；
③周期比、转换部位的刚度比计算有待商讨。
⑶大底盘多塔结构刚度比的计算方法：
大底盘多塔结构在大底盘与各主体之间的刚度比如何计算规范并没有说明，但也没有说不要求。SATWE软件仅仅输出1号塔的主体与大底盘相比较的结果，其它塔与大底盘相比的结果则用“＊”号表示。
①大底盘多塔结构刚度比的整体计算：根据龚思礼先生主编的《建筑抗震设计手册》提供的方法：要求在计算大底盘多塔结构的地下室楼层剪切刚度比时，大底盘地下室的整体刚度与所有塔楼的总体刚度比不应小于2，每栋塔楼范围内的地下室剪切刚度与相邻上部塔楼的剪切刚度比不宜小于1.5。
②大底盘多塔结构刚度比的分开计算：
a）根据《上海规程》第6.1.19条中条文说明中建议的方法：如遇到较大面积地下室而上部塔楼面积较小的情况，在计算地下室相对刚度时，只能考虑塔楼及其周围的抗侧力构件的贡献，塔楼周围的范围可以在两个水平方向分别取地下室层
高的2倍左右。
b）在各塔楼周边引 45度线，45度线范围内的竖向构件作为与上部结构共同作
用的构件。
第五章总刚计算模型不过的主要原因
第五章总刚计算模型不过的主要原因
（一）多塔定义不对
⑴同一构件同时属于两个塔。（图略）
⑵定义为空塔。（图略）
⑶某些构件不在塔内。（图略）
（二）悬空构件
⑴用户输入斜梁、层间梁或不与楼面等高的梁时，如果不仔细检查，可能出现梁
在梁端不与任何构件相连的情况，即梁被悬空。（图略）
注意：节点处如果有墙，则变节点高是不起作用的，与此节点相连的任一构件标
高均与楼层相同。
⑵节点处有柱时，与同一柱相连的梁，如果标高差小于500时，标高较低的节点会被合并到较高的节点处，大于500则不合并，但最多只允许3种不同的标高。
如下图所示（图略）。
（三）铰接构件定义不对
⑴设计人员在定义铰接构件时，使结构成为可变体系（如下图所示）。（图略）该工程顶层为网架模型，各节点处梁均设为铰接，这样就出现了与同一节点相连的杆件均为铰接的情况，这在程序中是不允许的。
⑵钢支撑在SATWE中是默认为两端铰接的，对于越层钢支撑，用户常常忽略这一点，同样造成与同一节点相连的村件（这里为上下层的两段支撑）均为铰接的情况，为避免这种情况，用户应在SATWE前处理的“特殊构件补充定义”中将越层
支撑设为两端固接
第六章错层结构的计算
第六章错层结构的计算
（一）错层结构的模型输入
⑴错层高度不大于框架架高时的错层结构的处理；
⑵对于错层高度大于框架梁高的单塔错层结构的输入
⑶对于错层高度大于框架梁高的多塔错层结构的输入
⑷错层洞口的输入
（二）错层结构的计算
⑴规范要求
⑵错层结构设计中应注意的问题：SATWE软件在计算错层结构时，会在越层的柱和墙处施加水平力。由于在越层处水平力的存在，从而使越层构件上下端的配筋不一样，设计人员在出施工图时可以取二者的大值。
（本章可能是讲课人员的提纲，没有具体内容。后面还有相类似的情况，只有标
题）
第七章 PKPM软件关于混凝土柱计算长度系数的计算
（一）规范要求
⑴《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）（以下简称《混凝土规范》）第 7.3.11条第2款规定：一般多层房屋梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度系数可
按表7.3.11-2取用。
⑵第 7.3.11条第3款规定：当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75％以上时，框架柱的计算长度l0可按下列两个公式计算，并取其中的较小值：
l0＝［l＋0.15（Ψu＋Ψl)]H （7.3.11-1）
l0＝（2十0.2Ψmin）H （7.3.11-2）
式中：Ψu、Ψl——柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁
线刚度之和的比值；
Ψmin——比值Ψu、Ψl中的较小值；
H——柱的高度，按表7.3.11-2的注采用。
（二）工程算例
⑴工程概况：某工程为十层框架错层结构，首层层高2m，第二层层高4.5m。其
第一、二层结构平面图、结构三维轴侧图如图1所示。（图略）
（三）SATWE软件的计算结果
⑴计算结果表：
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－表1 柱1、柱2、柱3按照表7.3.11-2直接取值的计算长度系数
柱1／3.25／3.25／1.44／1.44／
柱2／1.00／3.25／1.25／1.44／
柱3／1.00／1.00／1.25／1.25／
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－表2 柱1、柱2、柱3按公式7.3.11-1和7.3.11-2计算的计算长度系数
柱1／3.59／3.83／1.60／1.70／
柱2／1.33／3.83／1.42／1.70／
柱3／1.19／1.12／2.23／2.14／
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－表中数据依次为：柱号／首层Cx／首层Cy／二层Cx／二层Cy／
柱1是边柱，首层无梁，二层与三根梁相连；柱2也是边柱，首层下向有一根梁，二层与三根梁相连；柱3是中柱，首层、二层均与四根梁相连。
⑵结果分析：
①表1中Cx、Cy的计算过程
②表2中Cx、Cy的计算过程
根据公式（7.3.11-1)和（7.3.11-2)，
Ψux=(ECIC下/LC1+ECIC上/LC2)/[(ECIb左/Lb1+ECIb右/Lb2)×2]对于底层柱，由于柱底没有梁，所以程序自动取Ψlx＝0.1。
（四）注意事项
⑴采用公式（7.3.11-1）和（7.3.11-2）计算柱的计算长度系数时，程序采用以
下原则计算梁、柱构件的刚度：
①没有按规范要求判断水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75％以上
这个条件；
②对于混凝土梁，程序采用架的刚度放大系数值恒为2.0；对于钢梁，则采用设
计人员输入的梁刚度放大系数；
③程序对于另一端不与柱（墙）相连的梁按远端梁铰接处理；
④当梁的两端与柱铰接时．不考虑梁的刚度；
⑤当梁的一端与柱刚接、另一端与柱铰接时．对于混凝土梁，梁的刚度折减50％，并不受有无侧限的限制；对于钢梁，有侧限时折减50％，无侧限时不折减；
⑥当柱一端铰接时．则相应端梁与柱的刚度比取0.1；
⑦斜柱（支撑）刚度不考虑在约束刚度比的计算中；
⑧单向墙托柱、柱托单向墙，面内按固端计算，刚度比取10，面外按实际情况
计算；
⑨双向墙托柱、柱托双向墙，双向刚度比均取10（柱端已定义为铰接的不在此
列）。
⑵斜柱（支撑）的计算长度取1.0。
⑶地下室的越层柱，程序不能自动搜索，而按层逐段计算柱的计算长度系数。
⑷所有边框柱，其计算长度系数内定为0.75。
⑸对于混凝土柱，其计算长度系数上限为2.5，钢柱的计算长度系数上限为6.0。
⑹程序只执行现浇楼盖的计算长度系数，没有执行装配式楼盖的计算长度系数。
⑺目前的SATWE软件对有吊车或无吊车的排架结构的柱计算长度系数仍按框架
结构实行。
⑻对于SATWE软件，设计人员修改柱计算长度系数后，不要再进行“形成SAIWE 数据”和“数据检查”等操作，而应该直接计算，否则程序仍然按照原来的计算
长度系数进行计算。
（五）如何判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上”这个
条件？
由于目前的SATWE软件没有直接判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上”这个条件的功能，因此需要设计人员自己进行判断，具体判断
过程我们可以遵循以下步骤：
⑴在新版的 SATWE软件中首先按照不执行《混凝土规范》7.3.11-3条的方法进
行计算，从而得到所有荷载产生的总弯矩设计值；
⑵点取SATWE软件“总信息”中“恒活载计算信息”里的“不计算恒活载”选
项，然后进行计算，从而得到水平荷载产生的弯矩设计值；
⑶将头两步计算得到的弯矩设计值相比看是否满足《混凝土规范》7.3.11-3条
中的条件；
⑷在选择弯矩设计值时要注意尽量选择同一工况荷载作用下的内力值。
第八章梁上架柱结构的荷载导算
第八章梁上架柱结构的荷载导算
（一）工程概况
某工程为梁抬柱结构，共 30层，含 4层地下室，地震设防烈度为 8度，地震基本加速度为0.2g，如图1(a)所示，第四层的节书点1处为梁1和梁2的交点，该节点抬了一根1200×1200的劲性混凝土柱1，该结构的第四层和第五层干面
图如图1所示（图略）。
（二）内力分析
经计算，得到如下结果：
⑴柱1在恒载作用下的柱底轴力标准值为-586.5kn。
⑵结构总质量进行核核：
①PMCAD软件中“平面荷载显示校核”里计算出的结构总质量为84012.4吨。
②SATWE软件中质量文件WMASS.OUT中显示的结构总质量为84233.484吨。
⑶计算结果：
不同梁截面尺寸下的柱底轴力（单位：kn）
柱1／-586.5／-2110.5／-4692.8／-7033.9／
柱2／-9015.7／-8944.8／-8824.5／-8715.8／
柱3／-12176.2／-11701.1／-10895.3／-10164.5／
柱4／--9204.3／-9130.2／-9004.6／-8891.1／
柱5／-11251.7／-10999.0／-10570.8／-10182.5／
柱6／-10081.0／-10010.2／-9890.1／-9781.7／
柱7／-15007.5／-14555.5／-13789.1／-13094.6／
柱8／-9732.7／-9666.4／-9554.0／-9452.5／
柱9／-10731.8／-10487.2／-10072.3／-9692.2／
节点1位移(mm)／-86.06／-74.8／-55.695／-38.397／表中后面四个数据依次为梁1和梁2截面尺寸为／250×600／300×900／
200×1200／500×1500／时的数据。
柱3和柱7在节点1的左和右，柱5和柱9在节点1的上和下，柱2在节点1的左下角，柱8在节点1的右下角，柱4在节点1的左上角，柱6在节点1的右
上角。
⑷结果分析：产生这种情况的主要原因是梁的刚度太小，节点位移太大，从而使
内力转移到其他的竖向构件中
第九章如何选择剪力墙连梁的两种刚度模型
第九章如何选择剪力墙连梁的两种刚度模型
在SATWE软件中，剪刀墙连梁刚度的计算有两种模型，第一种为杆元模型，即连梁按照普通梁的方式输入，另一种为壳元模型，即连梁以洞口的方式形成。在设
计中这两种刚度模型如何选择是设计人员非常关心的问题。
（一）剪力墙连梁变形的相对位移
⑴以双肢墙为例，采用连续化算法推导剪切变形与相对位移比的计算公式。
⑵剪力墙连梁变形的计算
⑶通过公式推导，得出剪切变形与相对位移比的计算公式：
δν／δ＝1／［1＋1／3×（2×a／hp）×（2×a／hp）］-----(1)
⑷根据式（1），本文列出δν／δ和连梁跨高比之间的相对关系，如表1所示：
表1 δν／δ和连梁跨高比之间的相对关系
跨高比/0.5/1.0/1.5/2.0/2.5/3.0/3.5/4.0/4.5/5.0/
δν／δ/0.923/0.75/0.571/0.428/0.324/0.25/0.197/0.158/0.129/0.107/
(二）结论
⑴连梁跨高比大干5.0时可按照普通梁输入；
⑵连梁跨高比小于2.5时可以洞口方式形成；
⑶连梁跨高比大于2.5，但小于5.0时可视具体情况酌情处理。
⑷连梁形成方式的不同，对结构的整体刚度、周期、位移以及连梁的内力计算都
会产生影响。
板带截面法计算板柱剪力墙结构体系
板带截面法计算板柱剪力墙结构体系
（一）板在剪力墙结构体系的计算方法
⑴等代框架法
⑵有限元法
（二）有限元法计算的问题
⑴局部应力的大小与有限元划分的大小密切相关，不便于设计人员掌握；
⑵用SATWE软件的“复杂楼板有限元分杯”子菜单分析板柱剪力墙结构，其内力和配筋是以点值或极值的方式输出的。“点值”方式不利于确定配筋范围，“极
值”方式又未免配筋太大，造成浪费。
（三）板带截面法的特点
⑴首先采用有限元法进行内力和配筋设计。
⑵根据设计人员已定义的骨架线（即相邻支座的连线，骨架线上有梁（包括虚梁）
或剪力墙）划分板带。
⑶既能保证计算精度，又具备方便的后处理功能。
⑷目前的板带截面法，楼板荷载计算比较大。
参考文献：赵勇、李云贵、黄鼎业《基于有限元分析结果的混凝土板板带截面设计法》载《建筑结构》杂志2004年第8期。
第十一章弹性楼板的计算和选择
第十一章弹性楼板的计算和选择
（一）什么是弹性楼板
在外力作用下能够产生弹性变形的楼板。
（二）弹性楼板的造择与判断
⑴楼饭局部大开洞（图略）
⑵板柱体系或板柱—抗震墙体系：
《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。根据《高规》的此项规定，板—柱体系要考虑楼板的平面外刚度，因此板柱体系
要定义弹
性楼板（如图2所示）。（图略）
⑶框支转换结构
研究表明，对于框支转换结构，转换梁不仅会产生弯矩和剪力，而且还会产生较大的轴力，这个轴力不能忽略。在SATWE软件中，只有定义弹性楼板才能产生转换梁的轴力。因此，对于框支转换结构，必须整层定义弹性楼板。
⑷厚板转换结构
对于厚板转换结构，由于其厚板的面内刚度很大，可以认为是平面内无限刚，其平面外的刚度是这类结构传力的关键。因此，此类结构的厚板转换层应定义为弹
性楼板。
⑸多塔联体结构：多塔联体结构的连廊定义为弹性楼板。
（三）四种计算模式的意义和适用范围
⑴刚性板假定
假定楼板平面内无限刚，平面外刚度为零。
①梁刚度放大系数的应用
《高规》第5.2.2条规定：在结构内力与位移计算中，现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3～2.0。对于无现浇面层的装配式结构，可不考虑楼面翼缘的作用。
②适用范围：楼板形状比较规则的结构。
⑵弹性板6假定
①楼板的平面内刚度和平面外刚度均为有限刚。
②适用范围：板柱体系或板柱－剪力墙结构。
⑶弹性膜假定
①采用平面应力膜单元真实地反映楼板的平面内刚度，同时又忽略了平面外刚
度，即假定楼板平面外刚度为零。
②适用范围：广泛应用于楼板厚度不大的弹性板结构中，比如体育场馆等空旷结构、楼板局部大开洞结构、楼板平面布置时产生的狭长板带（如图1（C）所示，