SATWE结构整体计算时设计参数的合理选取(十五)

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SATWE 结构整体计算时设计参数的合理选取（十五）

姜学诗/中国建筑设计研究院审图所，北京 100044

5 配筋信息

5.1 梁、柱箍筋强度（设计值）

2010年版新规范的SATWE 软件在“配筋信息”参数项内仅列入了梁、柱箍筋、墙分布筋和边缘构件箍筋的强度（设计值），而未列入柱、梁和墙的纵向受力钢筋的强度（设计值），但柱、梁和墙纵向受力钢筋的强度设计值，可以在结构整体计算后程序输出的文本文件WMASS.OUT 中的“各层构件数量、构件材料和层高”那一栏内查到。因为柱、梁和墙的纵向受力钢筋的强度设计值已提前在用PMCAD 建模时分层输入，详见图1对话框。

图1 对话框

根据国家的“四节（节能、节水、节地、节材）一环保”的要求，提倡结构设计时在混凝土结构构件中采用高强度、高性能的钢筋。为此，《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）第4.2.1条明确规定，梁、柱纵向受力钢筋应采用HRB400，HRB500，HRBF400，HRBF500钢筋；箍筋宜采用HRB400，HRBF400，HPB300，HRB500，HRBF500钢筋，也可采用HRB335，HRBF335钢筋。在抗震设防地区，基于抗震设计对结构构件的承载力、变形能力和耗能能力的要求，《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第3.9.3条也明确规定，构件的纵向受力钢筋宜优先选用符合抗震性能指标的不低于HRB400级的热轧钢筋，也可采用符合抗震性能指标的HRB335级热轧钢筋；箍筋宜选用符合抗震性能指标的不低于HRB335级热轧钢筋，也可选用HPB300级热轧钢筋。

从目前的施工图设计文件来看，结构整体计算书中，梁、柱、墙纵向受力钢筋和梁、柱箍筋采用的钢筋强度等级（钢筋牌号）还存在一些问题，应引起结构工程师们的注意：

（1）梁、柱和墙纵向受力钢筋绝大多数工程均采用HRB400级钢筋，这无疑是正确的，符合规范要求，值得肯定，但也有少数工程柱和墙纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，而梁的纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋。纵向受力钢筋采用两种强度等级钢筋的缺点是：1）这两种钢筋的外形相似，施工下料时容易误用，影响结构安全或造成浪费；2）梁采用较低强度等级的HRB335级钢筋，使梁的配筋量增加，不利于混凝土浇筑，特别是节点核心区混凝土的浇筑，而且是否更经济，也值得比较。

（2）大部分工程梁、柱箍筋均采用HRB400级钢筋，有部分工程均采用HPB300级钢筋，也有部分工程柱采用HRB400级钢筋，梁采用HRB335级钢筋或HPB300级钢筋。箍筋采用的钢筋种类多，造成施工复杂，也未必经济。

（3）建议：1）梁、柱、墙纵向受力钢筋宜采用同一种强度等级的钢筋，梁、柱箍筋也宜采用同一种强度等级的钢筋，以方便施工；2）受力大时，多数由计算值控制配箍的梁、柱构件箍筋宜采用HRB400级钢筋；受力不大时，主要由构造配箍控制的梁、柱构件箍筋也可采用HRB335级钢筋或HPB300级钢筋；3）在施工图设计前，结构工程师宜对各种强度等级钢筋的供货情况及市场价格进行了解，并做必要的性价比分析，以利于正确选用钢筋的强度等级。

5.2 墙分布筋强度（设计值）

剪力墙的分布钢筋包括竖向分布钢筋和水平分布钢筋。《混凝土规范》、《高规》和《抗震规范》均对剪力墙分布钢筋的“最小配筋率”做出了规定。在SATWE 软件的“配筋信息”参数项内，剪力墙的竖向分布筋的配筋是以整体计算时输入的不小于上述“最小配筋率”的“墙竖向分布筋配筋率”控制的，与计算无关；而剪力墙的水平分布筋则是按结构整体计算后输出的水平分布筋面积配筋。

剪力墙的竖向分布筋有利于防止剪力墙在受弯裂缝出现后立即达到极限受弯承载力。所以，施工图设计时，应仔细核对剪力墙的竖向配筋（包括

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地下室各层剪力墙的竖向配筋），除满足规范规定的最小配筋率外，尚应满足整体计算时输入的“竖向分布筋配筋率”的要求。剪力墙竖向配筋的强度等级也应与计算时输入的强度等级一致。剪力墙竖向分布筋配筋不满足输入计算的竖向分布筋配筋率的要求，在某种程度上是施工图审查中较常见的问题。配足剪力墙的竖向分布筋，有利于提高剪力墙的抗弯承载力，防止剪力墙发生斜压破坏。

当剪力墙的墙肢为短肢剪力墙时（短肢剪力墙的定义见《高规》第7.1.8条及其条文说明），其设计应符合《高规》第7.2.2条的规定（包括短肢剪力墙的全部竖向钢筋的配筋率，应符合该条第5款的要求）。

还应特别说明的是，在“配筋信息”参数项内，如果定义了“结构底部单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数”（NSW ）和“结构底部NSW 层的墙竖向分布筋配筋率”，则在施工图设计时，还应仔细检查结构底部NSW 层（包括地下室各层）所有墙体的竖向配筋是否满足上述单独指定“墙竖向分布筋配筋率”的要求，这也是施工图审查较常见的问题。

剪力墙水平分布筋有利于防止剪力墙出现剪切斜裂缝后发生脆性的剪拉破坏和剪压破坏。因此，剪力墙的水平分布筋除满足规范规定的最小配筋率要求外，尚应满足计算要求。要特别注意的是，当某些墙肢由于设置边缘构件的关系，墙的水平分布筋不通过墙肢，而由边缘构件的箍筋代替时，边缘构件的箍筋既要满足边缘构件的配箍构造要求，也要满足墙肢水平分布筋的计算要求。

基于上述分析，在高烈度地震区由于地震力大，剪力墙的分布筋宜采用HRB400级钢筋，在低烈度地震区和非地震区由于水平力（或地震力）相对较小，剪力墙的分布筋也可采用HRB335级钢筋。

在这里也要提醒结构工程师们注意，当整体计算墙的分布筋的强度等级采用HRB400级钢筋时，在未输入HPB300级钢筋补充计算的情况下，不应仅在底部加强部位的墙肢中配置HRB400级的水平分布筋，而在底部加强部位以上各层墙肢中，随意改用HPB300级钢筋做水平分布筋。因为剪力墙底部加强部位分界处以上的若干楼层内，某些关键墙肢仍有可能是计算配筋，非构造配筋，而且，即便是构造配筋，也是按HRB400级钢筋计算的构造配筋，不是按HPB300级钢筋计算的构造配筋。 5.3 墙水平分布筋最大间距，梁、柱箍筋最大间距

墙水平分布筋的间距可取100~300mm ，最大间距通常取200mm ；SATWE 程序按照《抗震规范》

的要求强制规定梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm ，而且不允许修改。由于SATWE 软件输出的梁、柱非加密区箍筋面积也是按间距100mm 计算的，所以当梁、柱非加密区箍筋间距采用150mm 或200mm 时，应注意换算。

墙水平分布筋最大间距采用200mm 与剪力墙底部加强部位约束边缘构件通常采用的箍筋间距100mm 容易协调，特别是当墙水平分布筋在约束边缘构件内满足可靠锚固要求，可计入约束边缘构件箍筋的体积配箍率时，这种协调会给施工带来很大便利。

关于钢筋的强度设计值，剪力墙竖向分布筋的配筋率以及剪力墙水平分布筋的最大间距，梁、柱箍筋的最大间距等参数，施工图设计时做到下列“三项要求”很重要，这里所谓“三项要求”是指：1）施工图中各构件实际配置钢筋的强度等级应与结构整体计算时输入计算的钢筋强度等级(用设计值表达)保持一致；2）剪力墙竖向分布筋的实际配筋应满足结构整体计算时输入计算的竖向分布筋配筋率要求（输入计算的竖向分布筋配率不应小于规范规定的最小配筋率）；剪力墙水平分布筋的实际配筋应满足结构整体计算后输出的配筋面积的要求；3）剪力墙分布筋的配筋间距（包括剪力墙竖向分布筋的配筋间距）,梁、柱箍筋间距，宜与结构整体计算时输入计算的间距保持一致，否则应对计算结果进行换算。剪力墙分布筋的配筋间距，当然也应注意与墙拉筋的间距相协调。

上海光源工程异型钢屋盖结构获第七届空间结构优秀工程金奖设计奖（上海建筑设计研究院有限公司）

上海光源工程——同步辐射工程（SSRF ）位于上海浦东张江高科技园区内，其主体建筑外型呈螺旋上升之势、形似螺，径向尺寸46米，环内弧长为368米，环外弧长为662米，平面投影面积为24185平方米。

主体建筑的钢屋盖由8片异形双曲面组成，支承在由钢筋混凝土径向框架梁、环向预应力混凝土梁、钢筋混凝土柱和钢-混凝土劲性圆柱形成的混合框架结构体系上。辐射状空间主梁为两跨空间曲线梁，近似沿屋面曲线径向布置。径向箱型主梁和环向箱型梁之间的异型双曲面由径向圆钢管弧形梁和环向圆钢管弧形梁形成的网格梁即单层网壳组成。针对构件跨度大、重的特点，以及结构布置形式及内环以内土建先行施工无场地的实际情况，排除了整体安装方案的可行性，优先选择起重机吊装的方案。