PKPM计算结果分析及注意的问题

第一节结构整体性能控制

I、轴压比

一、规范要求

轴压比：柱（墙）轴压比N/（fcA）指柱（墙）轴压力设计值与柱（墙）的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。它是影响墙柱抗震性能的主要因

素之一，为了使柱墙具有很好的延性和耗能能力，规范采取的措施之一就是限制轴压比。规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见10版高规642和7213。

表6. 4.2柱轴压比限值

抗震设计时，钢筋混凝土柱轴压比不宜超过表 6.3.6的规定；对于W类场地

上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当减小。

二、电算结果的判别与调整要点：

混凝土构件配筋、钢构件验算输出文件（WPJ*OUT）

Uc ---轴压比（N/Afc）

1.抗震等级越高的建筑结构，其延性要求也越高，因此对轴压比的限制也越严格。对于框支柱、一字形剪力墙等情况而言，则要求更严格。抗震等级低或非抗震时可适当放松，但任何情况下不得小于1.05。

2•限制墙柱的轴压比，通常取底截面（最大轴力处）进行验算，若截面尺寸或混凝土强度等级变化时，还验算该位置的轴压比。SATWE验算结果，当计算结果与规范不符时，轴压比数值会自动以红色字符显示。

3.需要说明的是，对于墙肢轴压比的计算时，规范取用重力荷载代表值作用

下产生的轴压力设计值（即恒载分项系数取1.2,活载分项系数取1.4）来计算其名义轴压比，是为了保证地震作用下的墙肢具有足够的延性，避免受压区过大而出现小偏压的情况，而对于截面复杂的墙肢来说，计算受压区高度非常困难，故作以上简化计算。

4.试验证明，混凝土强度等级，箍筋配置的形式与数量，均与柱的轴压比有密切的关系，因此，规范针对情况的不同，对柱的轴压比限值作了适当的调整（抗规6.3.6条注）。

5.当墙肢的轴压比虽未超过上表中限值，但又数值较大时，可在墙肢边缘应

力较大的部位设置边缘构件，以提高墙肢端部混凝土极限压应变，改善剪力墙的延性。当为一级抗震（9度）时的墙肢轴压比大于0.3,—级（8度）大于0.2,二级大于0.1时,应设置约束边缘构件，否则可设置构造边缘构件，程序对底部加强部位及其上一层所有墙肢端部均按约束边缘构件考虑。

三、轴压比不满足简便的调整方法：

1.程序调整：SATWE程序不能实现。

2.人工调整：增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。

II 、位移和位移比

一、 位移和位移比控制

位移比控制是层扭转效应控制，限制结构平面布置的不规则性，避免产 生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应；位移角控制室整体平动刚度 控制。 1 •规范条文及程序处理

楼层的层间位移角就是楼层层间最大位移与层高的比值， 《抗震规范》 5.5.1条及《高规》3.7.3条规定不同结构的弹性层间位移角限值，按下表采 用

程序在WDISP.OUT 中输出楼层的最大层间位移角

===工況1 === x 方向地熏作用下的楼层最大位移

Floor

Tower

Jnax Hax-(K) Aue-(X) h

JmaxD Max-Dx Aue-Dx Max-Dn/h

DxR/Dx

Ratio_AK 3

1

343 5,61 5® 4030.

343 2.19 2.15 1/1837. 8.6%

1.00

2

246 3 .44 3_42 3900.

246 1.93 1 _90 1/2024. 52.94

0.70

1

1

1&6 1.5B 1.5& 6670.

186 1 .56 1.55

1/1*23*1.

98.7%

0.38

K 方向最大层间位移角:

1/1837.(第3层第1塔)

—工况12 —翳偶然偏心地霍作用规定水平力下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax JmaxD Max-(X)

Max-Dx

fiue-(X) Aue-Dx Ratio-(X) Ratio-Dx

h

3

1

343 5.71 5.59 1.02

343 2-23 2-16 1.03

2

1 246 3.49 3,43

3900.

246 1*95 1-90 1.A2

1

1

1B6 1 -56

1 -54 1.01

6670-

1S6

1.511

丫方向相同

对于位移比，《高规》3.4.5条规定：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼

即要求：

Ratio-(X)= Max-(X)/ 最好＜1.2 不能超过1.5

层竖向构件的最大水平位移和层间位移角，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4 倍。

程序中对每一层都计算输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，用户可以一目了然地判断是否满足规范要求。

2 •最大位移和平均位移计算

最大位移：本层墙顶、柱顶节点的最大水平位移；平均位移：本层墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和的一半；最大层间位移：本层墙、柱水平层间位移的最大值；

平均层间位移：本层墙、柱水平层间位移的最大值与最小值之和的一半。计算位移时某些情况的说明：

当本楼层没有柱和墙，而仅布置有支撑时，位移的计算取支撑的两端节点的水平位移。位移角的计算取支撑的两端节点的水平位移差与竖向高差之比值。

对于包含越层柱的结构，位移的计算也是取柱的两端节点的水平位移，由于柱两端节点超出本层高度范围，由此可能导致计算的最大位移偏大，从数值上看位移比可能不能满足规范要求，用户应酌情处理。

3.位移、位移比控制原则

(1)根据《高规》345条，高层建筑验算位移比时需要考虑偶然偏心的影响，但验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心。对于复杂结构，根据《抗震规范》5.1.1条，在进行位移，位移比验算时需要考虑双向地震作用。

(2)验算位移比应选择强制刚性楼板假定，按照规范要求的定义，位移比

表示为“最大位移/平均位移”，而平均位移表示为“(最大位移+最小位移)/2” 所以应选择“强制刚性楼板假定”来计算。但当凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转

影响。

(3)最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果 (即构件设计可以采用弹性楼板计算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得)，故可先采用刚性楼板算出位移，而后采用弹性楼板进行构件分析。

(4)因为高层建筑在水平力作用下，几乎都会产生扭转，故楼层最大位移一般都发生在结构单元的边角部位。

(5)《抗震规范》3.4.4条规定，凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响。根据《高规》5.1.5条，进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性，相应地设计时应采取必要措施保证楼板平面内的整体刚度。

二、结构位移、位移比验算的适用范围

位移比验算也应勾选刚性楼板假定，但是对于复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层没有楼板，此时如果采用“强制刚性楼板假定”，结构分析可能失真，位移比也不一定有意义。所以这类结构可以通过位移的“详细输出”或者观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。

对于错层结构或者带有夹层的结构，这类结构总是伴有大量的越层柱，当选