五、超筋处理对策

超筋处理对策
中民筑友设计院（庄伟）
超筋是因为结构或构件位移、相对位移大或变形不协调，结构位移有水平位移，竖向位移，转角及扭转。

超筋也可能是构件抗力小于作用效应。

一、混凝土结构
击【SATWE/分析结果图形和文本显示】→【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】，如出现红颜色的数字，则表示超筋。

1超筋的种类
超筋大致可以分为以下七种情况：1）弯矩超（如梁的弯矩设计值大于梁的极限承载弯矩）；2）剪扭超；3）扭超；4）剪超；5）配筋超（梁端钢筋配筋率ρ≥2.5%）；6）混凝土
受压区高度ζ不满足；7）在水平风荷载或地震作用时由扭转变形或竖向相对位移引起超筋。

2超筋的查看方式
超筋可以点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】→【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】查看，会看到椭圆框内的数字显红色，如图1所示。

图1梁超筋示意图
3超筋的解决方法
（1）抗
加大构件的截面，提高构件的刚度。

比如加大梁高、梁宽等。

也可以提高混凝土强度等级。

（2）放
当梁抗扭超筋，在某些情况下可以点铰，以梁端开裂为代价，不宜多用。

当梁点铰把梁端弯矩调幅到跨中，并释放扭矩，强行点铰不符合实际情况，不安全。

（3）调
通过调整结构布置来改变输入力流的方向，使力流避开超筋处的构件，把部分力流引到其他构件。

4对“剪扭超筋”的认识及处理
（1）“剪扭超筋”常出现的位置
当次梁距主梁支座很近或主梁两边次梁错开（距离很小）与主梁相连时容易引起剪扭超筋。

（2）引起“剪扭超筋”的原因
“剪扭超筋”一般是扭矩、剪力比较大。

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.4.1条做了相关规定。

（3）“剪扭超筋”的查看方式
“剪扭超筋”可以点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】 【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】查看，会看到椭圆框内的数字显红色，且TV旁的数字比较大，如图2所示。

图2“剪扭超筋”示意图
（4）“剪扭超筋”的解决方法
①抗
加大主梁的截面，提高其抗扭刚度，也可以提高主梁混凝土强度等级。

②调
加大次梁截面，提高次梁抗弯刚度，这时主次梁节点更趋近于铰接，次梁梁端弯矩变小，于是传给主梁的扭矩减小。

从原理上讲，把主梁截面变小，同时又增加次梁抗弯刚度，会更接近铰，但是从概念上讲，减小主梁的截面，未必可取，因为减小主梁截面的同时，抗扭能力也变差了，在实际设计中，往往把这两种思路结合，在增加次梁抗弯刚度的同时，适量增加主梁的抗扭刚度，主梁高度可增加50~100mm，但增加次梁抗弯刚度更有效。

③点铰
以开裂为代价，尽量少用，且一般不把在同一直线上共用一个节点的2根次梁都点铰。

但在设计时，有时点铰无法避免，此时次梁面筋要构造设置，支座钢筋不能小于底筋的1/4，次梁端部要箍筋加密，以抵抗次梁开裂后，斜裂缝间混凝土斜压力在次梁纵筋上的挤压，主梁筋腰筋可放大20%~50%，并按抗扭设计。

④PKPM程序处理
考虑楼板约束的有利作用，次梁所引起的弯矩有很大一些部分由楼板来承受。

一般考虑楼板对主梁的约束作用后，梁的抗扭刚度加大，但程序没有考虑这些有利因素，于是梁扭矩要乘以一个折减系数，折减系数一般在0.4～1.0之间，刚性楼板可以填0.4，弹性楼板填1.0。

若有的梁需要折减，有的梁不需要折减时，可以分别设定梁的扭矩折减系数计算两次。

雨篷、弧梁等构件由于楼板对其约束作用较弱，一般不考虑梁扭矩折减系数。

⑤改变结构布置。

当梁两边板荷载差异大时，可加小次梁分隔受荷面积，减小梁受到的扭矩。

也可以用宽扁梁，比如截面为300×1000mm的宽扁梁，使得次梁落在宽扁梁上，但尽量不要这样布置，影响建筑美观。

（5）小结
在设计时，先考虑PKPM中的扭矩折减系数，如果还超筋，采用上面的抗、调两种方法，或者调整结构布置，最后才选择点铰。

当次梁离框架柱比较近时，其它办法有时候很难满足，因为主梁受到的剪力大，扭矩大，此时点铰接更简单。

无论采用哪种方法，次梁面筋要构造设置，支座钢筋不能小于底筋的1/4，次梁端部要箍筋加密，以抵抗次梁开裂后斜裂缝间混凝土斜压力在次梁纵筋上的挤压，主梁腰筋可放大20%~50%，并按抗扭设计。

5对“剪压比超筋”的处理
当剪压比超限时，可以加大截面或提高混凝土强度等级。

一般加大梁宽比梁高更有效。

也可以减小梁高，使得跨高比变大。

6对“配筋超筋、弯矩超筋”的认识及处理
（1）“配筋超筋、弯矩超筋”常出现的位置
常出现在两柱之间框架梁上。

（2）“配筋超筋、弯矩超筋”的查看方式
“配筋超筋、弯矩超筋”可以点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】 【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】查看，会看到椭圆框内的数字显红色，且跨中或梁端M显示红色数字1000，如图3所示。

图3“配筋超筋、弯矩超筋”示意图
（3）引起“配筋超筋、弯矩超筋”的原因
荷载大或地震作用大，梁截面小或跨度大。

（4）“配筋超筋、弯矩超筋”的解决方法
bh/12，加梁高后端弯矩M比加梁
①加大截面，一般加梁高。

梁的抗弯刚度EI中I=3
宽后梁端弯矩M更小。

有些地方梁高受限时，只能加大梁宽。

②把一些梁不搭在超筋的框架梁上，减小梁上的荷载。

③加柱，减小梁的跨度，但一般不用。

7对“抗剪超筋”的认识及处理
（1）“抗剪超筋”的查看方式
“抗剪超筋”可以点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】 【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】查看，会看到椭圆框内的数字显红色，且G旁边的数字很大，如图4所示。

图4“抗剪超筋”示意图
（2）“抗剪超筋”的解决方法
一般选择提高混凝土强度等级或加大梁宽。

加大梁宽而不加大梁高是因为加梁宽，可增加箍筋肢数，可利用箍筋抗剪，并且根据混凝土抗剪承载力公式可知，增加梁宽提高混凝土的抗剪能力远大于增加梁高。

①调幅法。

抗震设计剪力墙中连梁的弯矩和剪力可进行塑性调幅，以降低其剪力设计值。

但在结构计算中已对连梁进行了刚度折减，其调幅范围应限制或不再调幅。

当部分连梁降低弯矩设计值后，其余部位的连梁和墙肢的弯矩应相应加大。

经调幅法处理的连梁，应确保连梁对承受竖向荷载无明显影响。

②减小和加大梁高。

减小梁高使梁所受内力减小，在通常情况下对调整超筋是十分有效的，但是在结构位移接近限值的情况下，可能造成位移超限。

加大连梁高度连梁所受内力加大，但构件抗力也加大，可能使连梁不超筋，且可以减小位移，但是这种方法可能受建筑对梁高的限制，且连梁高度加大超过一定限值，构造需加强，也造成了钢筋用量的增加。

③加大连梁跨度。

可以非常有效的解决连梁超筋问题，但是减短剪力墙可能造成位移加大。

设计时可以以上一种和几种方法共同使用。

若个别连梁超筋还存在，也可以采用加大相连墙肢配筋及加大连梁配箍量使配筋能承载截面最大抗剪能力要求。

8对“结构布置引起的超筋”的认识及处理
当结构扭转变形大时，转角 也大，于是弯矩M大，导致超筋，如图5所示：
图5结构扭转变形过大引起超筋示意图
注：当结构扭转变形过大引起超筋时，首先找到超筋的位置，再调整结构布置，加大结构外围刚度，减小结构内部刚度，减小结构扭转变形。

总之，尽量使刚度在水平方向(x方向或y方向)与竖向方向均匀。

9转换梁抗剪超筋
(1)超筋原因
外部原因：荷载太大，竖向荷载、地震荷载引起梁斜截面抗剪超、结构刚度局部偏小。

内部原因：壳单元与杆单元的位移协调带来应力集中、单元相对很短，造成刚度偏大，内力较大、单元划分不合理。

(2）用多个不同模型的软件复核，如：PMSAP、FEQ等。

加截面，提高强度等。

10转换梁上部的连梁抗剪超
连梁的两端受下部轴向刚度的不均匀性，在竖向荷载作用下，两端产生较大的竖向位移差，从而造成连梁抗剪超筋，在文本文件输出，超配筋信息里，抗剪超筋可以查看到。

11转换梁上部的不落地剪力墙抗剪超
恒载作用下，墙两端产生较大的竖向位移差。

加大转换梁截面效果不大，主要是调整墙的布置，减小墙两端产生的竖向相对位移差。

如果要加大转换梁截面，最好加宽度，因为加大梁高后地震作用的增加会大于抗剪承载力的提高。

二、钢结构
1钢梁、钢柱
首先根据公式或者经验初步估算钢梁的截面尺寸，然后根据应力比大小长细比大小进一步去调整各构件的截面尺寸。

在STS建模计算后，发现预估的截面不满足要求时，若强度不满足，通常加大组成截面的板件高度或厚度，其中抗弯不满足，加大腹板高度（抗弯强度不满足，一般加大腹板高度，是因为应力=M/W（M为整个构件的弯矩，W为整个构件的W），根据W的公式，显然增加腹板高度更有效），如果应力比与规范限值相差不大时，也可以增加翼缘宽度与厚度。

抗剪不满足，加大腹板厚度（一般不会出现抗剪不满足的情况）。

若变形超限，通常不应加大板件的厚度，而应考虑加大截面的高度，否则会很不经济。

若平面外稳定性不够，加翼缘宽比较经济。

力流一般沿着刚度大的方向传递与分配，如果减小钢梁中部段的截面，端部截面的应力比会增加。

如果柱顶点铰接，钢梁应力比会增大，如果柱角点铰接，钢梁应力比也会增大，
都恰好应证了这个道理。

2檩条
檩条设计时，可以根据经验在“截面名称”中选择檩条，然后根据“强度”、“整体稳定性”与“挠度”计算结构更改檩条截面尺寸；当挠度不够时，可以加檩条高度；整体稳定性一般不够时，一般加檩条高度；强度不够时，如果相差较大，一般加大檩条高度，如果相差不大，可以加大檩条厚度。

3屋面支撑
屋面支撑长细比不满足时，一般加大圆钢或者角钢的截面尺寸；强度不满足时，一
般加大圆钢或者角钢的截面尺寸（直径为主，配合厚度）。

4柱间支撑
柱间支撑长细比不满足时，一般加大截面尺寸，强度验算不满足时，一般应加大截面尺寸。

对于圆管，只要只加大其直径。

5抗风柱
抗风柱强度验算不满足，如果比较大，则一般加大柱高，如果相差不大，可以加大翼缘厚度；挠度验算不满足时，则一般加大柱高；抗风柱平面内长细比不满足、一般可以加大柱高；抗风柱平面外长细比验算不满足，可以考虑设置隅撑与柱间支撑（配合系杆）。

6系杆
系杆平面内长细比不满足，则要加大截面尺寸（直径）；平面外长细比不满足，则要加大截面尺寸（直径）；平面内稳定性不满足，则要加大截面尺寸（直径）；平面外稳定性不满足时，则要加大截面尺寸（直径）；。