内容
1,上部结构与地下室共同工作
2、楼板在结构整体分析中的考虑
3,异形柱和 短肢剪力墙结构
4、转换层结构
5,多塔, 错层及有伸缩缝结构
6,梁的特殊考虑
7,底框结构
8,边框柱
9,有关荷载作用计算
地下室约束、层刚度的处理
及人防设计（人防梁、外墙
面外验算等）
1、上部结构与地下室共同工作
1.1 有地下室结构的特点
1.2 分析模型
1.3 风荷载作用计算
1.4 地震作用计算
1.5 竖向荷载作用计算
1.6 地下室外墙平面外设计
1.7 地下室人防设计
1.8 地层柱底内力调整
1.1 有地下室结构的特点
?上部结构与地下室组成一个承力体系，具有共
同的位移场，相互协调变形；
?地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。
1.2 分析模型
?简化分析
?地下室顶板作为上部结构嵌固端；
高规 5.3.7条，地下室结构的楼层侧向刚度
不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的 2倍。
?地下室某一层顶板作为上部结构嵌固端；
?地下室顶板作为上部结构嵌固端。
?共同工作分析
?通过对地下室部分施加弹簧约束，考虑 地
下室外的回填土对结构有一定的约束作用。
1.3 风荷载作用计算
?程序自动考虑下列因素
?地下室部分的基本风压为零；
?在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下
室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变
化系数的起算点；
?结构在风荷载作用下的反应（位移、内力）
受 地下室外的回填土约束。
1.4 地震作用计算
?结构在地震作用下的反应（周期、振型、
位移、内力）受 地下室外的回填土约束；
?由地下室质量产生的地震力，主要被室
外的回填土吸收；
?在计算结构的, 剪重比, 时，不考虑地
下室质量。
1.5 竖向荷载作用计算
?对于一般结构而言，地下室外的回填土约束对
竖向荷载作用几乎没有影响。
?对于悬挑结构而言，地下室外的回填土约束对
竖向荷载作用有一定影响。
1.6 地下室外墙平面外设计
?恒活荷载作用
?结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩
?面外土、水侧作用
?按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩
?配筋设计
?按压弯构件进行配筋计算
1.7 地下室人防设计
?人防荷载计算的输入参数
?地下室层数与人防地下室层数
?考虑了哪些构件的人防设计
?人防作用效应分析模型
?人防作用效应组合
?地下室外墙的平面外设计
?地下室构件的人防设计
1.8 地层柱底内力调整
?底层柱墙内力的调整（在０,０标高处）
? 门框墙；
? 地下室顶板的配筋计算在 SLABCAD中；
? 地下室底板配筋计算；
? 传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。
暂未考虑的因素
刚性楼板假定与不同弹性楼
板计算模型的正确应用
2、楼板在结构整体分析中的考虑
2.1 楼板刚度的特点
2.2 刚性楼板假定
2.3 弹性楼板 6
2.4 弹性楼板 3
2.5 弹性膜
2.6 板柱结构
2.7 空旷结构
2.8 楼板开大洞
2.1 楼板刚度的特点
?楼板刚度由面内刚度和面外刚度两部分组成
?面内刚度 ——膜剪切单元
?面外刚度 ——板弯曲单元
?对楼板的假定
?刚性楼板假定
?弹性楼板 6
?弹性楼板 3
?弹性膜
2.2 刚性楼板假定
?刚性楼板假定
?面内刚度无限大，面外刚度为零
?适用范围
?楼板不特殊的绝大多数工程
?梁刚度放大
?变相地考虑楼板的 面外刚度
2.3 弹性楼板 6
? 弹性楼板 6
? 考虑楼板的面内刚度和面外刚度
? 采用壳单元
? 适用范围
? 所有工程
? 缺点
? 计算量大，影响梁配筋结果
2.4 弹性楼板 3
?弹性楼板 3
?面内刚度无限大，考虑楼板的面外刚度
?采用板弯曲单元
?适用范围
?面内刚度很大，不可忽略面外刚度的结构
2.5 弹性膜
?弹性膜
?考虑楼板的面内刚度，面外刚度为零
?采用膜剪切单元
?适用情况
?要考虑面内刚度，可以忽略面外刚度的结构
2.6 板柱结构
?等代梁法
?等代梁截面定义：等代框架方向
板跨 3/4，及垂直方向板跨 1/2
?弹性楼板
?需梁布置
2.7 工业厂房、体育馆所等空旷结构
?不与楼板相连的构件特性的考虑
?楼板刚度的合理考虑
2.8 楼板开大洞
G55
? 弹性楼板或板带定义
特殊荷载的定义、分析和自定义
组合分项系数的应用、控制方法
以及软件新功能介绍
3,异形柱和 短肢剪力墙结构
3.1 异形柱和 短肢剪力墙 特点
3.2 异形柱 的有关规定
3.3 短肢剪力墙 的有关规定
3.4 结构分析中的考虑
3.5 配筋设计时的考虑
3.1 异形柱和 短肢剪力墙结构的特点
?在建筑使用上的优点
?受力特点
?截面尺寸
?柱 H/B <3
?异形柱 H/B <5
?短肢剪力墙 5<H/B <8
?剪力墙 H/B>8
3.2 异形柱 的有关规定
?轴压比 (0.05)
?配筋
?构造
3.3 短肢剪力墙的有关规定
?地震倾覆力矩 (<50%)
? 抗震等级 (提高一级 )
?轴压比
?一、二、三 ——0.5,0.6,0.7
?无翼缘或端柱 ——降低 0.1
?剪力调整
?底部加强部位
?非加强部位 ——一、二 ——1.4,1.2
3.4 结构分析中的考虑
?异形柱 —— 刚域
?短肢剪力墙 —— 模型输入
3.5 配筋设计时的考虑
?异形柱 —— 双偏压
?短肢剪力墙 —— 剪力墙
?全截面纵向钢筋的配筋率
底部加强部位 （ 1.2%）
非加强部位 （ 1.0%）
短肢剪力墙结构设计
规程相关规定
高规第 7.1.2条规定了高层建筑结构 不应采用 全部短肢剪力
墙的剪力墙结构 。 短肢剪力墙较多时, 应布置筒体 （ 或一般
剪力墙 ）, 形成短肢剪力墙与筒体 （ 或一般剪力墙 ） 共同抵
抗水平力的剪力墙结构, 并且应符合一系列规定 。 第 7.1.3条
规定了 B级高度高层建筑和 9度抗震设计的 A级高度高层建筑,
不应采用第 7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构 。
短肢剪力墙结构的定义
（ 1） 短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为 5～ 8的剪力墙；
（ 2） 高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构 。
（ 3） 短肢剪力墙较多时, 应布置筒体 （ 或一般剪力墙 ）, 形成短肢
剪力墙与筒体 （ 或一般剪力墙 ） 共同抵抗水平力的剪力墙结构；
短肢剪力墙结构的必要条件
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%；
短肢剪力墙结构的应用范围
（ 1） B级高度高层建筑和 9度抗震设计的 A级高度高层建筑, 即使置
筒体, 也不能采用；
（ 2） 其最大适用高度比高规表 4.2.2-1中剪力墙结构的规定值适当降
低, 且 7度和 8度抗震设计时分别不应大于 100m和 60m；
（ 3） 如果在剪力墙结构中, 只有个别小墙肢, 不应看成短肢剪力墙
结构而应作为一般剪力墙结构处理 。
短肢剪力墙结构的抗震加强
（ 1） 抗震设计时, 短肢剪力墙的抗震等级应比高规 4.8.2规定的剪力墙的
抗震等级提高一级采用；
（ 2） 抗震设计时, 各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力
设计值的轴压比, 抗震等级为一, 二, 三时分别不宜大于 0.5,0.6和
0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙, 其轴压比限值相应降低
0.1；
（ 3） 抗震设计时, 除底部加强部位应按高规 7.2.10条调整剪力设计值外,
其它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；
（ 4） 抗震设计时, 短肢剪力墙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%,其它部位不宜小于 1.0%；
（ 5） 短肢剪力墙截面厚度不应小于 200mm；
（ 6） 7度和 8度抗震设计时, 短肢剪力墙宜设置翼缘 。 一字形短肢剪力墙
平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁 。
（ 7） 高规 7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝
土强度等级不应低于 C25。
弱短肢剪力墙 （ 截面高厚之比小于 5的墙肢 ）
高规 7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为 5的
剪力墙；当其小于 5时, 其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计
值的轴压比, 抗震等级为一级 （ 9度 ）, 一级 （ 7,8度 ）, 二级, 三
级时分别不宜大于 0.3,0.4,0.5和 0.6。
短墙 （ 截面高度之比不大于 3的墙肢 ）
高规 7.2.5条文和抗震规范 6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度
之比不大于 3时, 应按柱的要求进行设计, 底部加强部位纵向钢筋的
配筋率不应小于 1.2%,其它部位不应小于 1.0%,箍筋应沿全高加密 。
短肢剪力墙结构设计
高规提出了, 短肢剪力墙结构, 的概念, 那么在设计中如何体现,
把握短肢剪力墙结构的要求, 用软件时应注意以下几点：
（ 1） 短肢剪力墙结构, 其首先应是全剪力墙结构；
（ 2） 短肢剪力墙结构中, 应有足够的长肢剪力墙；
（ 3） 当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后, 才能在软件, 总信息,
参数的结构体系中, 定义结构为, 短肢剪力墙结构, ；
（ 4） 短肢剪力墙结构中的短肢墙, 在设计时其, 抗震等级,, 软件自
动提高一级；
（ 5） 短肢剪力墙结构中筒体和一般剪力墙需符合不宜小于 50%总倾覆弯
矩的要求；
（ 6） 短肢剪力墙结构中的短肢墙, 在设计时其非加强区, 软件自动乘
以相应剪力设计增大系数 。
有上述可知, 短肢剪力墙结构其实并不多, 规范对其设计要求比较
严格 。 对一些采用异形柱框架加短肢剪力墙的结构, 或全部都是短肢
剪力墙的结构, 不能定义为, 短肢剪力墙结构, 。
4、转换层结构
4.1 转换层结构的特点
4.2 梁托柱转换结构
4.3 框支剪力墙结构
4.4 厚板转换层结构
4.5 加强层
4.1 转换层结构的特点
?特点
?竖向力的传递不连续
?在转换层上下一、二层范围内，水平力有突
变
?设计调整
?薄弱层
?水平转换构件
?竖向转换构件 ——框支柱
4.2 梁托柱转换结构
4.3 框支剪力墙结构
?变形特点
?转换梁与框支墙在交接面上变形协调。
?受力特点
?转换梁受力复杂，其轴向力不可忽略按偏心
受力构件设计配筋。
?与薄壁理论分析结果的差异
?转换梁的弯矩可能会小些，但存在轴向力，
往往是轴拉力。
4.4 厚板转换层结构
?应用限制
?楼板模型简化
?虚梁输入
4.5 加强层
?对于砼大梁加强层结构，关键是加强层大梁的有限
元模拟和配筋设计。
?方案１：把加强层大梁当作剪力墙输入, 并输入有
关洞口；
?方案２：把加强层大梁当作梁输入 。
带转换层高层结构的分析
转换结构的计算模型
（ 1） 梁托柱的转换结构
这类转换层的计算模型, 可以仍采用杆模型即可 。
如结构中采用大量的梁托柱的受力形式, 则该结构也应该定义为
,复杂高层, 及, 转换层结构,, 托柱梁应按框支梁设计及构造控
制, 当转换层在 3层及 3层以上时, 框支柱的抗震等级应提高 1级, 所
以在特殊构件定义中应把与托柱梁相连的柱定义为框支柱 。
（ 2） 框支剪力墙转换结构
高规 10.2.10条, 转换层上部的竖向抗侧力构件 （ 墙, 柱 ） 宜直接落在转
换层主结构上 。 当结构竖向布置复杂, 框支主梁承托剪力墙并承托
转换次梁及其上剪力墙时, 应进行应力分析, 按应力校核配筋, 并
加强配筋构造措施 。 B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层, 不
宜采用框支主, 次梁方案 。
框支剪力墙结构宜采用墙元 （ 壳元 ） 模型, 如 SATWE,PMSAP等 。
（ 3） 厚板转换结构
,高规, 10.2.1条, 非抗震设计和 6度抗震设计可采用； 7,8度抗
震设计的地下室转换构件可采用厚板 。
厚板转换层结构，目前没有很好的分析方法，应尽量避免。
5、多塔、错层及有伸缩缝结构
5.1 多塔结构的特点
5.2 多塔结构定义
5.3 有, 缝, 结构
5.4 顶部 小塔楼
5.5 错层结构
5.1 多塔结构的特点
?,塔, 和, 刚性楼板, 的区别
?对于多塔建筑，其每个塔都有独立的迎风面
和独立的变形；
?每块, 刚性楼板, 有独立的变形，但不一定
有独立的迎风面。
?,塔, 和, 刚性板, 之间不存在一一对应关
系，一个塔中可以有多块刚性板，也可以没
有刚性板（没有楼板或定义成弹性楼板）。
5.2 多塔结构定义
?多塔结构需用户以围区方式定义；
?刚性楼板信息由程序自动搜索，无需用户交
互操作；
?建议以最高的塔为一号塔，以下依次按高度
排列。
5.3 有, 缝, 结构
?《混凝土结构设计规范,9.1.1条，规定了排
架结构，框架结构、剪力墙结构等的 伸缩缝 的
最大间距。
?《抗震设计规范,6.1.4条，规定了 防震缝 设
置要求。
5.4 顶部 小塔楼
?《抗震设计规范,5.2.4条，
?采用基底剪力法时，突出屋面部分的地震作
用效应宜乘以增大系数 3；
?采用振型分解法时，突出屋面部分可作为一
个质点。
（ G55）
5.5 错层结构
?结构的错层信息由程序自动搜索 。
?越层柱
6、梁的特殊考虑
6.1 斜梁
6.2 梁端刚域
6.3 刚性梁
6.4 变截面梁
6.5 次梁
6.1 斜梁
?在 PMCAD的第 A项菜单定义斜梁或错层梁后，在
转换成 TAT和 SATWE数据时,程序会自动在 TAT和
SATWE数据中处理这些梁和柱信息；
?将其作为空间梁单元进行结构分析，按斜梁的
水平投影长度计算其外荷载，按真实长度计算
其自重和内力，并进行截面设计；
?一个柱节点最多允许有 4个不同标高的梁；
6.2 梁端刚域
?梁与柱重叠部分可作为刚域
?重叠部分长 Det>0.3m;
?取刚域长 Dbi=Det-H/4；
?荷载按梁两端节点长度计算；
?自重按梁扣除刚域后的长度计算；
?截面设计按梁扣除刚域后的长度进行 。
?梁与柱重叠部分是否作为刚域的差别
?,是, ——刚度大, 自重小, 梁端负弯矩小
?,否, ——刚度小, 自重大, 梁端负弯矩大
6.3 刚性梁
?程序隐含定义刚性梁
? 两端节点都在柱截面范围内的梁为刚性梁；
?刚性梁的技术要点如下
? 刚性梁无自重, 但可以有外荷载；
? 刚性梁自身无变形, 只有刚体平动或转动；
? 刚性梁的作用是正确的传递力 。
?刚性梁在平面简图上为红色线条 。
6.5 次梁
? 输入
? 端部约束
? 与 PK 计算结果的比较
6.4 变截面梁
?在 STS中可以输入变截面构件；
?变截面：矩形、工字形
?在单元库中配置了变截面单元，可以准确地分
析变截面构件的内力；
?在构件性能验算中, 按平均截面近似计算 。
7、底框结构
7.1 接 PM主菜单 8的简化算法
7.2 有限元整体算法
7.1 接 PM主菜单 8的简化算法
?计算模型
? 仅对底框部分进行三维分析；
? 考虑上部的恒, 活, 风, 地震作用,
? 忽略上部的刚度
?上部各种作用的考虑
? 恒, 活荷载
? 风荷载
? 地震作用
附加轴力计算简图
7.2 有限元整体算法
?计算原理
? 假定砌块墙为均质材料
? 用砌块的容重计算砌块墙的自重
? 用砌块的弹模计算砌块墙的刚度
? 采用震型分解法计算地震力
?砌块墙的抗震验算
?对每片墙和每根轴线上的墙分别作抗震验算
?复杂砌体结构
? 多层底框；部分框架, 部分砌块墙；
? 内浇外砌；部分砼剪力墙, 部分砌块墙；
8、边框柱
8.1 刚度、内力计算
8.2 偏心考虑
8.3 配筋计算
8.4 与 TAT的差异
9、有关荷载作用计算
9.1 模拟施工加载计算
9.2 活荷载的计算
9.3 风荷载计算
9.4 地震力计算
9.1 模拟施工加载计算?在软件中提供的模拟施工加载计算方式有
?一次性加载
?模拟施工加载 1
?模拟施工加载 2
?应清楚的问题
?模拟施工加载的机理
?软件中考虑到了哪些因素
?三种加载方式的差异
恒载作用下结构变形形成示意图
δn=δn?
?
?
n
i
i
1
11 ?? ?
?
?
n
i
i
2
22 ??
恒载作用下结构变形形成近似示意图
?
?
?
n
i
i
1
11 ?? ??
?
n
i
i
2
22 ??
δn=δn
9.2 活荷载的计算
?梁的活荷不利布置计算
?活荷质量折减
?活荷作用折减
? 板活荷作用折减
? 梁活荷作用折减
? 柱、墙的活荷作用折减
? 传给基础设计荷载的折减
9.3 风荷载计算
?取本层的迎风面积；
?风压高度变化系数取本层楼板的标高处的值；
?竖向加载点：本层楼板的标高处；
?当无刚性楼板假定时，按本层楼板标高处的
节点数平均分配。
9.4 地震力计算
?软件中提供了两种算法：算法 1和算法 2
?（ 1）算法 1与算法 2的区别
?（ 2）应用范围、应注意些什么
?（ 3）与地震计算有关的参数
10,层刚度比
10.1 层刚度比控制
10.2 层刚度比计算
10.1 层刚度比控制? 新抗震规范附录 E2.1规定, 筒体结构转换层上
下层的侧向刚度比不宜大于 2。
? 新高规的 4.4.3条规定, 抗震设计的高层建筑结
构, 其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧
向刚度的 70%或其上相临三层侧向刚度平均值
的 80%。
? 新高规的 5.3.7条规定，高层建筑结构计算中
，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地
下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结
构楼层侧向刚度的 2倍。
? 新高规的 10.2.6条规定, 底部大空间剪力墙结构, 转
换层上部结构与下部结构的侧向刚度, 应符合高规附
录 D的规定 。
? E.0.1底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构, 可
近似采用转换层上, 下层结构等效刚度比 γ表示转换
层上, 下层结构刚度的变化, 非抗震设计时 γ不应大
于 3,抗震设计时不应大于 2。
? E.0.2底部为 2~5层大空间的部分框支剪力墙结构, 其
转换层下部框加 -剪力墙结构的等效侧向刚度与相同
或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比 γe宜
接近 1,非抗震设计时不应大于 2,抗震设计时不应大
于 1.3。
10.2 层刚度计算? 高规附录 E.0.1建议的方法 ——剪切刚度
Ki = Gi Ai / hi
? 高规附录 E.0.2建议的方法 ——剪弯刚度
Ki = Fi /Δi
? 抗震规范的 3.4.2和 3.4.3条文说明中建议
的计算方法：
Ki = Vi /ΔUi
H
1
△ 1 △ 2
H
2
P =1P =1
转换层
a ）计算模型1- -转 换层及下部结构 b ）计算模型２-- 转换层上部结构
层号 剪切刚度 剪弯刚度 刚度 （ E1） 刚度 （ 均布 ） 刚度 （ 集中 ）
10 0.5 0.156 0.334 0.302 0.462
9 1.0 1.0 0.830 0.761 0.943
8 1.0 1.0 0.912 0.904 0.959
7 1.0 1.0 0.952 0.936 0.964
6 1.0 1.0 0.950 0.937 0.955
5 1.0 1.0 0.933 0.914 0.931
4 1.0 1.0 0.883 0.857 0.877
3 1.0 1.0 0.766 0.737 0.757
2 1.0 1.0 0.432 0.415 0.429
1 1.0 1.0 1.000 1.000 1.000
1层刚度 1.47E7 2.68E7 4.27E6 4.76E6 4.032E6
结构分析部分常见问题的讨论
在工程设计中，经常需要面对一些 设计参数,
计算模型, 求解方式 的选择问题，这些问题有时会开
放由用户选择，此时就要求设计者具有一定的知识，
针对不同工程特点，合理地选择。
1。 柱墙活荷载折减系数的理解
较多的用户理解这个折减系数存在问题 。 这里关键是要理解, 计
算截面以上层, 这句话 。 当一个 10层的结构, 按这句话的理解, 各层
的, 柱墙或荷载折减系数, 将是如下 。
层号 折减系数 层号 折减系数
10,1.0 9,1.0
8,0.85 7,0.85
6,0.70 5,0.70
4,0.65 3,0.65
2,0.65 1,0.60
从折减系数来看, 说明从 1到 10层满布活荷载的概率为 60%,对第
6层来说 6到 10层满布活荷载的概率为 70%,而顶层满布活荷载的概率
则为 100%。 这说明活荷载折减的科学性, 合理性 。
2。 梁活荷载折减的正确应用
梁活荷载折减是根据梁的受荷面积而确定的, 这样就会造成比较复
杂的折减方式, 且可能每根梁不同 。
PMCAD在处理这个问题时, 采用了折减楼面荷载的方式, 这样就把
搂面的外荷载折减了, 同时, 它也就把结构的整体质量, 地震作用, 所
有构件的内力都折减了 。 鉴于这样的处理方式, 建议在选择梁活荷载折
减时, 应慎重考虑 。
所以, 在使用 PKPM系列的软件中, 活荷载折减最好不要重复使用,
如考虑了梁的活荷载折减, 则在 SATWE,TAT中最好不要选择, 柱墙活
荷载折减,, 以避免活荷载折减过多 。 反之亦然 。
3。 梁弯矩放大系数的合理使用
梁弯矩放大系数起源于梁的活荷载不利布置，当不考虑活荷载
不利布置时，梁活荷载弯矩偏小，程序试图通过这个参数来调整梁
的弯矩。
过去这个参数只乘在梁的跨中正弯矩上，但是实际上活荷载不
利布置不但对梁的正弯矩有影响，对负弯矩也有影响，所以，目前
这个参数在梁正负弯矩上都乘。
当考虑活荷载不利布置时，梁弯矩放大系数宜取 1.0。如果活荷
载较小，则即使不考虑活荷载不利布置，该系数也不要取得过大，
宜取 1.1以下。只有当活荷载较大时，该系数需要取得大些。
梁弯矩放大系数是最后乘在组合设计弯矩上（弯矩包络图上），
所以它把恒、活、地震、风的荷载都放大了。
4。剪力墙加强区起算层号的合理应用
这个参数主要是针对有地下室结构、多层带剪力墙结构、底框剪力
墙结构而设置的。起算层号是指建模输入的结构自然层号。
当有多层地下室时，地下 1层以下可以不按加强区设计，此时该参
数可以起到抬高起算层号的目的。
多层带剪力墙结构或底框剪力墙结构，由于剪力墙的轴压比很小，
按照抗震规范可以不设加强区，可以把, 剪力墙加强区起算层号, 定义
为大于结构层，则结构分析时将没有剪力墙的加强区。
5。耦联、偶然偏心和双向地震组合的
正确理解
耦联、非耦联是针对“刚性楼板假定”而言，或针对“侧刚计
算振型”而言。“总刚计算振型”始终且肯定是耦联的，无需说明。
偶然偏心是针对规则结构而言，计算的扭转效应很小，而实际
工程则由于各种原因可能会产生较大的扭转效应，所以强制增加这
类结构的地震扭矩，以增加结构产生的扭转效应。
双向地震组合是基于实际地震作用时，总双向作用，也就是说，
没有纯粹的单向地震作用，所以双向地震组合应该总是要选择的。
但是由于增加的配筋较大，一时还难以接受，所以目前只对不规则
结构较强、且位移比（即扭转效应）接近限值的结构，需考虑双向
地震组合。
6。侧刚、总刚振型分析的正确应用
对于采用“强制刚性楼板”的结构，或楼板比较规则的结构，
可以采用简化的振型分析方式，即“侧刚模型”，否则均应采用“
总刚模型”。
采用侧刚模型是有条件的。
采用总刚模型是无条件的，即即使定义了“强制刚性楼板”、
即使各层楼板很规则，也可以使用总刚模型来计算结构的振型。
7。 振型数的合理选取
结构可以求得到的特征值是有限的。即结构的周期、振型数是
有限的。结构的特征值数与结构 有质量贡献的自由度 有关。
有质量贡献的自由度数：
对一块刚性楼板有 3个。对一个弹性节点有两个。
结构分析时，统计刚性板数和弹性节点数，即可得出可能计算
出的最大特征值数。
当结构的有质量贡献的自由度数较多时，求出所有的特征值会
消耗很多时间，而对结构影响大的特征参数往往是前面的特征值，
所以没有必要把所有的特征值都求出来。
特征值数的合理数量可以由, 有效质量系数, 来判定。
8。弹性楼板与刚性楼板假定的合理应
用
对于规则结构，且每层均有楼板，可以采用刚性楼板假定来分
析结构。当楼板不规则，且有薄弱部位时，应对薄弱部位按弹性楼
板来分析。
当为了计算“位移比”而考虑了“强制刚性楼板假定”时，则
在正式的构件设计时，应去掉“强制刚性楼板假定”的选择，以工
程的实际面貌来计算、配筋。
9。层刚度比、承载力比、转换层高位
刚度比的控制方法
结构的层刚度比、承载力比，其前提是结构的,层” 的概念要
非常清晰，否则这些都是没有意义的。
控制层刚度比（有三种算法），主要从结构布置、材料，以及
上下的连接关系出发。
控制承载力则只与结构的尺寸、配筋、材料强度有关。
转换层的高位层刚度比，与单层的层刚度比控制方式一致。
10。剪力墙边缘构件的配筋
软件采取这种直线段的配筋, 再考虑交叉点钢筋的组合, 这样交叉点
的钢筋即边缘构件的配筋是偏大的, 有时这种偏大是不可容忍的, 尤其在
端部存在边框柱时 。
一种合理的配筋模式是考虑直线配筋墙段的面外翼缘的作用, 如 L形
节点处要互为翼缘, 取大配筋即可, 边框柱亦应与直线配筋墙段共同组合
内力, 作为一个整截面配筋 。
对于斜交墙肢的端部, 弧墙等, 这类剪力墙的配筋方法, 目前仍没有
好的方法解决 。 对剪力墙用应力配筋的模式是解决各种形式剪力墙配筋的
一个方向, 也是一个较为彻底的解决方案 。
11。竖向地震的局部作用
竖向地震作用应针对整体结构，从规范的角度出发，平衡的设
计是需要提倡的。所以，目前程序仍遵从整体考虑的模式，不能局
部考虑。
竖向地震作用采用的是简化分析模型，其大小只与竖向作用的
恒载、活载有关。而实际上，竖向振动是比较复杂的，与质量分布、
竖向刚度有很大关系。
12。复杂结构的位移控制
规范要求的层间位移角、位移比，是基于刚性楼板假定而给出
的限值，但是，对于复杂结构刚性楼板假定并不适用，所以不能生
搬硬套规范的限值。
程序计算了每根杆件（柱、墙）的杆间位移角，并找出最大值
作为楼层的层间位移角。所以，对于复杂结构，如坡屋顶、体育馆、
看台、工业建筑等等，最大位移角的控制，应考虑每根杆件的杆间
位移角，程序操作时，应选择“详细位移输出”。此时位移比有时
是没有意义的。因为楼层并不是平的，也没有设置刚性楼板假定。
结构的构件设计应去掉“强制刚性楼板假定”，这样得到的计
算结果是真实的。
13。梁刚度放大系数的合理应用
梁刚度放大是基于楼板而设置的，在分析时，程序对梁只考虑
了矩形截面，刚度偏小。
目前程序的设置及处理方式比较粗糙，整个结构只设两个（分
中梁、边梁）。严格说来，应根据每层每根梁的楼板情况而定。
程序下一步将增加这种细化的功能。
14。铰接梁的合理设置
混凝土梁应该都是刚接，没有严格意义上的铰接，所以设置铰
接是有问题的。
铰接梁定义的太多，导致内力的重分布，内力分配不合理因数
加大，计算结果不合理。结构分析应真实可信。
剪力墙面外的约束程序可以比较真实的表现，不应通过铰接的
方式调整梁端弯矩。
梁的超限应具体情况具体分析，切勿通过盲目设置梁的铰接，
来达到梁不超限的目的。
剪力墙边缘构件的设计
边缘构件部位及要求
（ 1） 高规的 7.2.15条规定, 抗震设计时, 一, 二级剪力墙结构
底部加强部位及以上一层的墙肢设置约束边缘构件, 一, 二级剪力
墙的其它部位以及三, 四级和非抗震设计的剪力墙墙肢均应设置构
造边缘构件 。
（ 2） 对于这两类边缘构件, 程序都可以通过自动搜索确定 。 边
缘构件的一些特征尺寸, 主筋面积, 箍筋面积或者配箍率, 用户都
可以在边缘构件简图中看到 。
边缘构件的配筋
新规范程序对于剪力墙配筋结果的表示提供两张图, 一张是配
筋简图中对于各个直线剪力墙段的配筋结果, 另一张是边缘构件配
筋结果 。 值得注意的是：直线剪力墙段的暗柱主筋给出的是计算值,
如果计算值小于零则取零, 并不考虑构造要求；而边缘构件简图中
的配筋结果则同时考虑了钢筋计算值和构造值, 也即二者当中取大 。
简言之, 剪力墙的配筋结果以边缘构件简图为准, 直线剪力墙段的
配筋图仅供校核之用 。
边缘构件设计及存在的问题
（ 1） 软件采取这种直线段的配筋, 再考虑交叉点钢筋的组合,
这样交叉点的钢筋即边缘构件的配筋是偏大的, 有时这种偏大是不
可容忍的, 尤其在端部存在边框柱时 。
（ 2） 一种合理的配筋模式是考虑直线配筋墙段的面外翼缘的作
用, 如 L形节点处要互为翼缘, 取大配筋即可, 边框柱亦应与直线
配筋墙段共同组合内力, 作为一个整截面配筋 。
（ 3） 对于斜交墙肢的端部, 弧墙等, 这类剪力墙的配筋方法,
目前仍没有好的方法解决 。 对剪力墙用应力配筋的模式是解决各种
形式剪力墙配筋的一个方向, 也是一个较为彻底的解决方案 。
框架剪力墙结构设计
（ 1） 一般框剪结构恒载计算应选择, 模拟施工 1” ；
（ 2） 按高规有 0.2Qo的调整, 此时程序自动放大梁柱的地震弯矩和
剪力；
（ 3） 框架部分底层承受地震倾覆弯矩, 应满足小于 50%的规范要求,
否则应按框架结构分析的抗震等级设置；
（ 4） 框剪结构, 程序自动把柱轴压比放松 0.05；
（ 5） 一端与柱一端与墙相连的梁, 也可以按连梁设计；
（ 6） 可以选择, 模拟施工 2” 用于传基础力；
（ 7） 一些内筒外框, 筒中筒等结构, 程序也认为是框架剪力墙结构,
所以也要符合框剪结构的要求；
（ 8） 框筒结构, 由于结构的扭转刚度都集中在内筒, 结构扭转周期
往往靠前, 不满足新高规周期比的要求 。 所以要特别注意刚度的布
置位置, 方向等；
（ 9） 周期比不满足要求的结构, 应增加结构外部的刚度, 如：在角
部加剪力墙等；
（ 10） 对于 0.2Qo调整, 一般可只在底部几层进行或按新高规分段
调整 。 尤其对有内收的结构, 一般只调整到内收层为止；
（ 11） 对框架支撑体系的钢结构, 可以认为属于框剪结构, 所以
按高钢规, 有 25%Qo的调整要求；
（ 12） 有关剪力墙的设计要求见下节, 剪力墙结构设计, 。
剪力墙结构设计
加强区与约束边缘构件
剪力墙加强区及约束边缘构件的确定, 软件按以下几点控制：
（ 1） 加强区按规范要求取 1/8～ 1/10的结构总高度, 并不小于 2层；
（ 2） 在加强区及以上一层为约束边缘构件；
（ 3） 加强区的设计调整系数与非加强区不同；
（ 4） 地下室程序自动认为是加强区, 也可用人工指定加强区的起算
层号的手段来指定地下室为非加强区；
（ 5） 有地下室时, 程序自动扣除地下室的高度计算加强区；
（ 6） 新高规规定加强区都为约束边缘构件, 新抗震规范则规定在加
强区是否为约束边缘构件由轴压比控制, 程序按新高规的要求操作,
控制 。 当结构层数较少, 或剪力墙的轴压比很小时, 软件仍按新高规
的要求设计约束边缘构件；
（ 7） 剪力墙单肢轴压比, 按 1.2倍重力荷载代表值计算；
（ 8） 加强区的确定有局限, 应按需要在设计时自行调整, 修正；
（ 9） 剪力墙的间跨比按最大剪力组合时那组的内力计算, 控制 。
边缘构件设计注意事项
剪力墙边缘构件的设计与剪力墙端部的配筋计算目前是有较大差异
的, 即配筋按直线段而边缘构件按组合墙段之间的矛盾 。 在下一版的
软件中, 将改变这一问题 。 边缘构件的设计要注意以下几点：
（ 1） 剪力墙按单肢墙端部计算配筋, 按边缘构件的组合墙设计配筋；
（ 2） 当墙肢长度不大于 3倍的墙厚时, 按柱配筋, 此时水平筋可以理
解为箍筋, 但注意轴压比仍按墙计算；
（ 3） 当两个边缘构件靠的很近时, 程序会自动考虑合并；
（ 4） 边框柱作为剪力墙的一部分与墙共同工作, 边框柱按柱配筋作
为参考, 轴压比也仅为参考, 视具体情况而定；边框柱合理的配筋是
与组合墙一起整体受力, 配筋；
（ 5） 边缘构件的配筋, 尤其是 L形端部, 按分段直线段配筋有时过大,
可以考虑钢筋的共用, 如考虑翼缘的作用, 两个方向的配筋可以取大
值, 至少可以减去中间部分的钢筋面积；
（ 6） 边缘构件中的箍筋按构造要求配置, 尤其是一, 二级抗震
等级的边缘构件；
（ 7） 边缘构件的配筋应参考边缘构件配筋简图, 而在单肢墙配
筋简图中输出实际需要的配筋面积, 小于 0取 0,水平分布筋
仍在单肢墙配筋简图中输出, 参考 。
多层及高层钢结构分析
设计技术要点
（ 1） 在软件编制中按照, 建筑结构荷载规范,,, 建筑抗震设计
规范,,, 钢结构设计规范, 及, 高层民用建筑钢结构技术规
程, 对钢构件进行截面相应的截面强度, 整体稳定, 局部稳定
等的验算 。
（ 2） 按, 高层民用建筑钢结构技术规程, 计算地震力和地震参数,
可对钢柱进行 0.25Q0的基底剪力调整 。
（ 3） 在抗震规范的第八章中, 对钢柱, 钢梁和钢支撑以强制条文
的方式, 规定了杆件的宽厚比, 高厚比和长细比, 所以当遇到
不满足强制性条文的规定时, 软件将严格报错, 以提示用户注
意 。
钢结构的整体分析
（ 1） 钢结构的整体分析与混凝土结构一样, 不但要满足抗震规范的相
应条文, 如：最小基底剪力, 薄弱层, 层刚度比, 位移比, 周期比,
最大位移角等等控制, 还应该根据钢结构变形较大的特点, 考虑偶
然偏心, 双向地震, 二阶变形效应, 如,P-Δ效应 。 对重要的结构还
应考虑弹塑性变形分析, 如：弹塑性动力时程分析, 弹塑性静力推
覆分析 。
（ 2） 当钢结构是由空间杆件组成, 带有大量的空洞, 交错结构, 空间
斜交结构, 空间弧形构件, 支架, 塔架, 桁架, 屋架等等, 在分析
时会产生大量的独立的, 弹性节点,, 这就要求在建模, 分析时注
意：复杂构件连接应尽量选择空间整体建模, 如 SPASCAD； 整体分
析时振型数应取得足够的多, 应以, 有效质量系数, 大于 90%为满足
依据 。
（ 3） 由于钢的弹性模量比混凝土大的多, 对纯钢结构可以按, 一次性
加载, 计算恒载 。 钢结构允许变形大,分析时最好考虑 P-Δ效应, 以对
这种较大变形进行补充计算 。 考虑 P-Δ效应后, 水平位移增大约
5%～ 10%。 一般当杆间位移角大于 1/250时应该考虑 P-Δ效应 。
（ 4） 钢柱的, 有侧移,, 或, 无侧移, 选择, 可以按以下原则考虑：
（ A） 当楼层最大杆间位移小于 1/1000时, 可以按无侧移设计；
（ B） 当楼层最大杆间位移大于 1/1000但小于 1/300时, 柱长度
系数可以按 1.0设计；
（ C） 当楼层最大杆间位移大于 1/300时, 应按有侧移设计 。
（ 5） 目前软件没有考虑钢梁柱节点的剪切变形, 可以通过加强钢柱的
节点域, 如在节点中间夹焊缀板等方法, 来提高节点域的刚度, 减
少节点域的剪切变形 。 这一点对 H型钢的柱节点尤其重要, 在高层钢
结构设计中也是要重点关注的 。
钢结构的位移控制
（ 1） 抗震规范规定, 当地震力作用下的位移应小于 1/300,当结构
为高层钢结构时, 可以放松到 1/250。 同时还应考虑舒适度的要
求, 控制顶点的加速度值 。
（ 2） 同样钢结构也应该有偶然偏心, 双向地震, 并且位移控制也
要考虑偶然偏心和双向地震 。
钢构件的设计控制
（ 1） 当为转换层结构时, 对转换构件也要在, 特殊构件, 中按, 转换
梁,,, 框支柱, 定义, 软件在计算时将考虑规范的要求, 对转换
梁, 框支柱进行地震内力放大 。
（ 2） 对于按支撑输入的斜柱, 应在, 特殊构件, 定义中把其两端的连
接属性改为两端刚节, 这样斜柱将按支撑和柱设计验算取大值 。 同
样当钢梁产生轴力时, 钢梁也应按钢柱的方式验算强度, 稳定, 与
受弯构件的验算比较取大值控制 。 而且对两端铰接梁还要按照水平
支撑的要求, 按支撑的方式验算 。
（ 3） 对于混合结构, 其中的钢结构部分应按要求进行分析演算, 对混
凝土部分则应参照有关相应的规范进行设计验算 。
带吊车荷载作用的结构设计
吊车荷载说明
（ 1） 在 TAT和 SATWE的吊车荷载计算中, 没有考虑吊车荷载对
吊车梁的影响, 即没有按照影响线的方式考虑吊车梁, 吊车
梁应采用其它软件专门分析 。 所以 TAT和 SATWE所分析的吊
车荷载适用除吊车梁以外的其余构件 。
（ 2） 软件要求根据吊车的形式, 如对各种轨道, 轮压点的吊车,
给出最大轮压反力 （ 或作用 ） 及最小轮压反力 （ 及作用 ）,
不论该吊车运行轨道上有几部吊车, 均按这个方式给出 。
（ 3） 在一对轨道内的吊车荷载称为第 1组吊车荷载 （ 不论该对轨
道内有几部吊车 ）, 第二对吊车轨道则可以定义第 2组吊车荷
载等等 。
（ 4） 纵上所述, 吊车的论压荷载是一个综合的作用反力, 它是
需要通过对吊车梁, 柱的影响线分析才能得到的 。 也可以在
一些设计手册中查找 。
（ 5） 吊车水平刹车力作用在上层的柱中间 。
吊车荷载的计算模型
由于吊车荷载作用在吊车柱的牛腿上, 所以在牛腿处应
该设置一个标准楼层, 并且在沿吊车运行轨迹方向应定义框
架梁, 如吊车柱在吊车运行轨迹方向没有框架梁, 也应把吊
车梁作为两端铰接梁输入, 吊车荷载的移动顺序是通过轨迹
上的梁所确定的, 这是吊车运行轨迹方向必须布置梁的原因 。
吊车荷载的计算
吊车荷载的作用点就是与吊车轨道平行的柱列各节点, 它
是根据吊车轨迹由程序自动求出 。 在 TAT,SATWE软件中选
择, 吊车荷载计算,, 则对吊车荷载作如下计算：
（ 1） 程序沿吊车轨迹自动对每跨加载吊车作用；
（ 2） 求出每组吊车的加载作用节点；
（ 3） 对每对节点作用 4组外力, 分别为,a.左点最大轮压, 右
点最小轮压； b.右点最大轮压, 左点最小轮压； c.左, 右点
正横向水平刹车力； d.左, 右点正纵向水平刹车力；
（ 4） 对每组吊车的每次加载, 求每根杆件的内力；
（ 5） 分别按轮压力和刹车力, 求每根柱的预组合力, 预组合力
的目标为：最大轴力, 最大弯矩等 。
合理的计算模型
（ 1） 在吊车荷载作用的有牛腿的楼层应一般没有楼板, 所以应考虑
该层的节点为, 弹性节点, 即不受刚性楼板假定的制约 。 即使是
多层工业厂房, 在吊车柱的外边有楼板, 也要按, 弹性楼板, 考
虑, 或者不考虑楼板的存在和作用, 这样可以比较安全地求出水
平刹车力对上下梁的影响 。
（ 2） 当吊车柱之间设有交叉支撑时, 必须考虑支撑的作用, 在吊车
柱的设计中, 可适当减少吊车柱在支撑布置方向的长度系数 。
（ 3） 注意：当这种结构产生了多个, 弹性节点, 后, 地震振型数就
要增加 。 振型分析也应该采用, 总刚模型, 。
预组合目标
吊车柱预组合目标共 14项：
（ 1 ） Vxmax,（ 2） Vymax,（ 3） +Mxmax,（ 4） -Mxmax,（ 5）
+Mymax,（ 6） -Mymax,（ 7） Nmax,+Mxmax,（ 8） Nmax,-
Mxmax,（ 9） Nmax,+Mymax,（ 10） Nmax,-Mymax,（ 11）
Nmin,+Mxmax,（ 12） Nmin,-Mxmax,（ 13） Nmin,+Mymax,（ 14）
Nmin,-Mymax
吊车荷载作用下梁的预组合目标为：
（ 1） +Mmax/T,（ 2） -Mmax/T,（ 3） -Vmax/N
预组合方式
（ 1） 吊车柱预组合分别有, 只考虑轮压的预组合力, 和, 考虑轮压加
刹车的预组合力, 。
预组合 1 —— 是吊车的, 轮压 +刹车, 内力组合；
预组合 2 —— 是吊车的, 轮压, 内力组合 。
（ 2） 梁预组合也按照, 只考虑轮压的预组合力, 和, 考虑轮压加刹车
的预组合力, 这两种情况搜索出梁的包络内力, 即为：
预组合 1 —— 轮压 +刹车包络内力；
预组合 2 —— 轮压包络内力 。
吊车荷载的组合方式
（ 1） 当结构考虑吊车计算时, 吊车荷载作为可变荷载的一种类型, 按
上节的组合原则对吊车荷载作用进行相应组合 。
（ 2） 在有活荷载参与的组合中, 把楼面的竖向作用活荷载产生的内力
与各个吊车荷载预组合内力叠加, 产生新的活荷载, 再与恒载, 地
震力组合, 产生组合设计内力, 对构件进行配筋, 验算等操作 。
（ 3） 吊车荷载的组合系数与楼面竖向活荷载一样, 即为,γL。
吊车荷载结构的设计注意事项
TAT,SATWE可以分析带吊车的结构 。 但有以下几个问题：
（ 1） 地震分析时, 没有计入吊车的桥架重和吊重；
（ 2） 没有考虑吊车梁的作用；
（ 3） 吊车柱的配筋, 没有考虑排架的长度系数 。
因为吊车的桥架重和吊重是移动荷载, 所以很难确定质量的位置,
在地震分析中这部分的质量没有计入, 则计算地震作用局部算小了,
可以通过地震作用放大来弥补这个问题 。
对于吊车梁, 当排架中间有框架梁, 则应输入该框架梁, 否则应
把吊车梁按两端铰接梁定义, 输入 。 在用 TAT,SATWE分析时, 排
架柱之间必须要有梁才能正确分析 。
排架柱的计算长度可以人工修正, 因此在用软件设计中要注意以
下几点：
（ 1） 对于重型吊车, 排架结构应用 PK计算；
（ 2） TAT,SATWE适用于中, 轻型的吊车分析, 特别是多层结构中带
吊车的结构形式；
（ 3） 吊车分析以每对轴线为准, 程序自动搜索每对轴线上的吊车柱,
并成对作用；
（ 4） 注意定义吊车的参数及含义；
（ 5） TAT,SATWE只计算吊车柱, 并生成柱的预组合力；
（ 6） 吊车柱的配筋考虑了刹车 +轮压, 轮压的不同组合；
（ 7） 吊车柱的长度系数应由用户自行修正 。
结构薄弱层的概念和控制
结构层刚度沿竖向突变产生的薄弱层
（ 1） 高规的 4.4.2,5.1.14条规定, 抗震设计的高层建筑结构, 其
楼层侧向刚度小于其上一层的 70%或小于其上相临三层侧向
刚度平均值的 80%,或某楼层竖向抗侧力构件不连续, 其薄
弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以 1.15的增大系
数 。
（ 2） 另外高规附录 E.0.2条规定, 当底部带转换层高层建筑结
构的转换层设置在 3层及 3层以上时, 其楼层侧向刚度尚不应
小于相邻上部楼层侧向刚度的 60%。 抗震规范附录 E2.1规定,
筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于 2。
软件实现
规范对结构的层刚度有明确的要求, 在判断楼层是否为薄弱层时,
抗震规范和高规建议的计算层刚度的下列方法 （ 地下室是否能作
为嵌固端, 转换层刚度是否满足要求等, 都要求有层刚度作为依
据 ）,
方法 1：高规附录 E.0.1建议的方法 ——剪切刚度,Ki = Gi Ai / hi
方法 2：高规附录 E.0.2建议的方法 ——剪弯刚度,Ki = Vi / Δi
方法 3：抗震规范的 3.4.2和 3.4.3条文说明及高规建议的方法 ――
地震剪力与地震层间位移的比,Ki = Vi / Δi
对于薄弱层：
（ 1）程序将该层地震作用标准值的地震剪力乘以 1.15的增大系
数；
（ 2） 程序设有 ‘ 指定薄弱层 ’ 项 。 用户可手工指定薄弱层；
（ 3） 这三种计算方法有差异是正常的, 可以根据需要选择；
（ 4） 对于大多数一般的结构应选择第第 3种层刚度算法；
（ 5） 对于多层结构可以选择第 1种种层刚度算法；
（ 6） 对于有斜支撑的钢结构可以选择第 2种层刚度算法 。
选择第 3种方法计算层刚度和刚度比控制时, 一般要采用, 刚性
楼板假定, 的条件 。 对于有弹性板或板厚为零的工程, 应计算两
次 。 在刚性楼板假定条件下计算层刚度并找出薄弱层 。 再在真实
条件下计算, 并且检查原找出的薄弱层是否得到确认, 完成其它
计算 。
转换层是楼层竖向抗侧力构件不连续的薄弱层 。 不管该层程序判
断是否满足刚度比要求, 用户都应将该层手工置为, 薄弱层, 。
第 3种方法适用于所有结构类型计算刚度比及薄弱层, 且比其它
二种方法更易通过刚度比验算 。
结构楼层受剪承载力沿竖向突变产生的薄弱层
高规的 4.4.3,5.1.14条规定, A级高度高层建筑的楼层层间抗侧
力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的 80%,不应
小于其上一层受剪承载力的 65%； B级高度高层建筑的楼层层间
抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的 75%。
抗震设计的高层建筑结构, 结构楼层层间抗侧力结构的承载力小
于其上一层的 80%,其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力
应乘以 1.15的增大系数 。
程序无自动进行 楼层层间受剪承载力不满足的 判断的功能 。
用户在确定 某层 抗侧力结构的受剪承载力小于其上一层的 80%时,
应将该层手工设置为薄弱层 。
结构弹塑性变形验算
结构弹塑性变形验算, 指罕遇地震下结构层间位移不超过弹塑性
层间位移角, 属变形能力极限状态验算 。
（ 1） 罕遇地震作用取值
烈度,7,αmax, 0.50（ 0.72）
烈度,8,αmax, 0.9（ 1.2）
烈度,9,αmax, 1.4
（ 2） 作用效应组合
只考虑罕遇地震下的弹塑性层间变形, 不考虑其它荷载下产生的
变形；地震作用分项系数驭 1.0,其它荷载组合值系数取 0。
（ 3） 计算方法
,高规, 5.5.1条规定, 7,8,9度抗震设计的高层建筑结构, 在
罕遇地震作用下薄弱层 （ 部位 ） 弹塑性变形计算可采用：
（ a） 弹塑性位移增大系数法, 高规, 5.5.3条的简化方法, 适用
于不超过 12层, 且层侧向刚度无突变的框架结构；
（ b） 弹塑性时程分析方法；
（ c）,抗震规范, 5.5.3条, 还提出可采用静力弹塑性分析方法 。
pkpm软件系列提供了相应的计算软件, 在 TAT,SATWE,PMSAP
结构设计程序中提供了计算薄弱层弹塑性变形的增大系数法；也
提供了高层建筑结构弹塑性时程分析程序 EPDA,静力弹塑性分析
方法程序 PUSHOVER,用于上款规定的建筑结构的薄弱层弹塑性
变形计算 。
弹塑性层间位移的简化方法
简化方法即为弹塑性位移增大系数法
复杂结构分析的复核
1。 当结构较为规则时，可以用平面建模
PM,STS；
2。 当结构复杂时，可以用空间建模
SPASCAD；
3。结构分析可以采用 SATWE,PMSAP、
TAT等。
软件的相互关系如下图所示：
二次建模补充空间建模 SPASCAD 平面建模 PM,STS
结构分析软件 SATWE,PMSAP,TATPMSAP
总结
SPASCAD:
1。 集几何建模（梁、柱、支撑、墙、板）、荷载定义、材料定
义、指定约束、特殊构件设计信息、特殊结构的快速建模、特殊
荷载定义、相容层信息定义等于一身；
2。各种消影显示、局部显示等方便、灵活，为定义、查看提供
各种手段；
3。可在平面建模 PM,STS的基础上，进行二次补充建模；
4。基于子结构建模的拼装，使建模工作可以多人同时操作；
5。后接 PMSAP分析，实用快速；
6。空间建模可以真实地看到结构分析时的计算模型，因此
SPASCAD这种空间建模的应用是今后趋势。
PMSAP:
1。 墙、板的计算模型与 SATWE不同；
2。墙、板单元之间的协调条件与 SATWE不同；
3。墙、板的单元划分更细，分析精度可控制；
4。结构整体分析中可以把楼板的作用一起考虑，并对楼板进行
配筋设计等；
5。准确、实用的分析结果显示，尤其对复杂结构，如：框支转
换层结构、厚板转换层结构等；
6。既可以与 PM,STS接口，又可以与 SPASCAD接口，尤其后者，
按广义层定义，可以很好地解决错层、车库的车道、坡面斜面斜
板、不等高嵌固、不同层嵌固、起拱等结构的建模问题。
弹塑性位移角控制
1。 结构各层弹塑性最大位移、位移角，平均位移、位
移角；
2。最大变形时刻的结构整体位移、位移角曲线；
3。对于高层尤其是超高层结构应考察有害位移、有害
层间位移角，有害位移是结构真正的变形位移，对高
层结构最大有害层间位移与最大层间位移往往差异较
大，分布也不同；
4。目前抗震规范仍然以层间位移角给出判断指标，所
以弹塑性位移控制仍以规范为准。
-----------------------------------------------------------------------------------------
层号 塔号 平均位移 最大位移 平均位移角 最大位移角
(mm) (mm) (1/rad) (1/rad)
-----------------------------------------------------------------------------------------
16 1 52.0(378) 112.2(374) 571( 378) 279(377)
15 1 45.7(377) 101.6(373) 570(378) 244( 376)
14 1 39.1(376) 89.9( 373) 633(394) 278(375) 薄弱部位
13 1 33.6(381) 77.9( 372) 700(376) 275(374)
12 1 30.9(383) 66.3( 371) 766(375) 288(374)
11 1 29.4( 384) 56.9( 369) 732(374) 292( 373)
10 1 27.3(384) 48.9( 366) 862(374) 336(372)
9 1 24.9( 385) 42.2(365) 1134(373) 419( 371)
8 1 22.2( 385) 36.5(364) 939( 384) 455(369)
7 1 18.5( 385) 30.2(363) 902( 385) 487(368)
6 1 14.6( 385) 23.7(362) 981( 385) 544(363)
5 1 11.0( 386) 17.3( 362) 1036(385) 539( 362)
4 1 7.8( 386) 11.5( 383) 1427(386) 685(361)
3 1 3.3( 389) 3.9( 389) 3458(389) 2832(389)
2 1 1.5( 389) 1.8( 390) 4252(389) 3513(389)
1 1 0.6( 389) 0.8( 390) 6183(389) 4738(390)
1。 最大层间位移、最大有害层间位移所在的楼层；
2。层间位移、有害层间位移超过规范限值的楼层；
3。结构构件塑性铰、剪力墙破坏点比较集中的部位；
4。结构局部变形较大的部位；
5。结构弹塑性反应力突变的部位。
结构薄弱部位的判断
薄弱层
薄弱部位
1。 需求谱曲线（周期 -影响系数曲线） ——结构在静
力推覆分析过程中，随着结构的破坏、结构阻尼的增
加、结构自振周期的变化，反映出结构在设计烈度的
大震下的弹塑性最大水平地震影响系数曲线。该曲线
综合反映了结构弹塑性变形过程中地震作用变化的情
况；
2。 能力曲线 （ 周期 -加速度曲线 ） ——基于等效单质点
体系综合统计出的结构周期加速度曲线 。 随着结构进
入弹塑性状态, 结构的自振周期, 顶点加速度反应也
发生变化, 当该曲线串过需求普曲线时, 说明结构能
够抵抗设计烈度的大震, 否则就认为不能抵抗设计烈
度的大震情况 。 越早串越需求普曲线, 说明结构抵抗
大震的能力越强, 当曲线趋于水平时, 说明结构接近
破坏, 倒塌；
结构抗倒塌验算
3。 周期 -最大层间位移曲线 ——基于等效单质点体系
综合统计出的结构周期顶点位移曲线。随着结构进入
弹塑性状态，结构的自振周期、顶点位移反应也发生
变化，竖向连接需求普与能力普曲线的交点，则该点
的层间位移值可以理解为抵抗设计烈度大震时的结构
弹塑性层间位移，也可以把该点的层间位移与规范限
值比较，比规范小则满足设计要求，反之则认为不满
足设计要求。
结构抗倒塌验算
周期 -影响系数曲线
需求谱曲线
周期 -最大位移角曲线
周期 -加速度曲线
能力曲线
T
影响系数
1/105
等效单自由度体系验算曲线
4。 抗倒塌验算的其它方法 ——弹塑性分析可以按设定
的方式考虑结构的倒塌机制。如下图所示，当结构由
于外部原因，在局部失去支撑，此时分析结构的现状。
结构抗倒塌验算
大震下结构整体性能的评估
1。 弹塑性层间位移, 位移角的控制；
2。 结构大震下的薄弱部位的判断；
3。 结构抗倒塌验算；
4。 结构大震下的整体变形能力, 即最大变形；
5。 结构大震下变形, 反应力的突变分析；
6。 局部变形分析；
7。 静力推覆的最大承载力分析；
8。 时程分析的各时刻结构变形, 杆件塑性铰分析；
9。 各时刻杆件塑性铰, 剪力墙破坏点分布的分析；
10。 结构关键部位, 削弱部位的弹塑性反应分析 。
弹塑性分析结果的讨论
1。 用于弹塑性动力时程分析时, 其弹塑性地震波应尽
可能与建筑物所在地接近, 如上海市专门颁布了专用
于本地区的两条弹塑性地震波；
2。 弹塑性分析所采用构件 （ 梁, 板, 柱, 墙 ） 的计算
模型, 不同的计算模型, 有时计算结果会有一定的离
散性；
3。 材料的弹塑性模型, 对不同材料使用适合的弹塑性
应力应变曲线, 一般应以, 混凝土规范, 为准；
4。 弹塑性整体计算模型 （ 如层模型, 平面模型, 三维
模型等 ）, 迭代的求解方法, 也是影响弹塑分析结果
的因素之一；
5。 弹塑性分析参数的合理选择 。
6。 在弹塑性分析过程中是不考虑构件剪切破坏的, 这
就要求构件具有足够的延性, 当延性越好混凝土的极
限应变就越大, 混凝土构件的延性设计是很重要的；
sgm
ep1 ep2 ep3 ep4
Sgm---应力
Ep1,Ep2,Ep3,Ep4---极限应变
7。 弹塑性分析, 应当考虑构件的塑性发展, 即塑性铰
有可能还要延杆件方向延伸；
8。 弹塑性动力分析的控制, 按设防烈度的大震, 取与
规范一致即可；
9。 弹塑性静力分析的控制, 一般可以采用,（ a） 基
底剪力控制法； （ b） 层间位移控制法； （ c） 弯矩曲
率控制法 （ 目前 EPSA还没有 ） 等 。
1,上部结构与地下室共同工作
2、楼板在结构整体分析中的考虑
3,异形柱和 短肢剪力墙结构
4、转换层结构
5,多塔, 错层及有伸缩缝结构
6,梁的特殊考虑
7,底框结构
8,边框柱
9,有关荷载作用计算
地下室约束、层刚度的处理
及人防设计（人防梁、外墙
面外验算等）
1、上部结构与地下室共同工作
1.1 有地下室结构的特点
1.2 分析模型
1.3 风荷载作用计算
1.4 地震作用计算
1.5 竖向荷载作用计算
1.6 地下室外墙平面外设计
1.7 地下室人防设计
1.8 地层柱底内力调整
1.1 有地下室结构的特点
?上部结构与地下室组成一个承力体系，具有共
同的位移场，相互协调变形；
?地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。
1.2 分析模型
?简化分析
?地下室顶板作为上部结构嵌固端；
高规 5.3.7条，地下室结构的楼层侧向刚度
不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的 2倍。
?地下室某一层顶板作为上部结构嵌固端；
?地下室顶板作为上部结构嵌固端。
?共同工作分析
?通过对地下室部分施加弹簧约束，考虑 地
下室外的回填土对结构有一定的约束作用。
1.3 风荷载作用计算
?程序自动考虑下列因素
?地下室部分的基本风压为零；
?在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下
室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变
化系数的起算点；
?结构在风荷载作用下的反应（位移、内力）
受 地下室外的回填土约束。
1.4 地震作用计算
?结构在地震作用下的反应（周期、振型、
位移、内力）受 地下室外的回填土约束；
?由地下室质量产生的地震力，主要被室
外的回填土吸收；
?在计算结构的, 剪重比, 时，不考虑地
下室质量。
1.5 竖向荷载作用计算
?对于一般结构而言，地下室外的回填土约束对
竖向荷载作用几乎没有影响。
?对于悬挑结构而言，地下室外的回填土约束对
竖向荷载作用有一定影响。
1.6 地下室外墙平面外设计
?恒活荷载作用
?结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩
?面外土、水侧作用
?按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩
?配筋设计
?按压弯构件进行配筋计算
1.7 地下室人防设计
?人防荷载计算的输入参数
?地下室层数与人防地下室层数
?考虑了哪些构件的人防设计
?人防作用效应分析模型
?人防作用效应组合
?地下室外墙的平面外设计
?地下室构件的人防设计
1.8 地层柱底内力调整
?底层柱墙内力的调整（在０,０标高处）
? 门框墙；
? 地下室顶板的配筋计算在 SLABCAD中；
? 地下室底板配筋计算；
? 传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。
暂未考虑的因素
刚性楼板假定与不同弹性楼
板计算模型的正确应用
2、楼板在结构整体分析中的考虑
2.1 楼板刚度的特点
2.2 刚性楼板假定
2.3 弹性楼板 6
2.4 弹性楼板 3
2.5 弹性膜
2.6 板柱结构
2.7 空旷结构
2.8 楼板开大洞
2.1 楼板刚度的特点
?楼板刚度由面内刚度和面外刚度两部分组成
?面内刚度 ——膜剪切单元
?面外刚度 ——板弯曲单元
?对楼板的假定
?刚性楼板假定
?弹性楼板 6
?弹性楼板 3
?弹性膜
2.2 刚性楼板假定
?刚性楼板假定
?面内刚度无限大，面外刚度为零
?适用范围
?楼板不特殊的绝大多数工程
?梁刚度放大
?变相地考虑楼板的 面外刚度
2.3 弹性楼板 6
? 弹性楼板 6
? 考虑楼板的面内刚度和面外刚度
? 采用壳单元
? 适用范围
? 所有工程
? 缺点
? 计算量大，影响梁配筋结果
2.4 弹性楼板 3
?弹性楼板 3
?面内刚度无限大，考虑楼板的面外刚度
?采用板弯曲单元
?适用范围
?面内刚度很大，不可忽略面外刚度的结构
2.5 弹性膜
?弹性膜
?考虑楼板的面内刚度，面外刚度为零
?采用膜剪切单元
?适用情况
?要考虑面内刚度，可以忽略面外刚度的结构
2.6 板柱结构
?等代梁法
?等代梁截面定义：等代框架方向
板跨 3/4，及垂直方向板跨 1/2
?弹性楼板
?需梁布置
2.7 工业厂房、体育馆所等空旷结构
?不与楼板相连的构件特性的考虑
?楼板刚度的合理考虑
2.8 楼板开大洞
G55
? 弹性楼板或板带定义
特殊荷载的定义、分析和自定义
组合分项系数的应用、控制方法
以及软件新功能介绍
3,异形柱和 短肢剪力墙结构
3.1 异形柱和 短肢剪力墙 特点
3.2 异形柱 的有关规定
3.3 短肢剪力墙 的有关规定
3.4 结构分析中的考虑
3.5 配筋设计时的考虑
3.1 异形柱和 短肢剪力墙结构的特点
?在建筑使用上的优点
?受力特点
?截面尺寸
?柱 H/B <3
?异形柱 H/B <5
?短肢剪力墙 5<H/B <8
?剪力墙 H/B>8
3.2 异形柱 的有关规定
?轴压比 (0.05)
?配筋
?构造
3.3 短肢剪力墙的有关规定
?地震倾覆力矩 (<50%)
? 抗震等级 (提高一级 )
?轴压比
?一、二、三 ——0.5,0.6,0.7
?无翼缘或端柱 ——降低 0.1
?剪力调整
?底部加强部位
?非加强部位 ——一、二 ——1.4,1.2
3.4 结构分析中的考虑
?异形柱 —— 刚域
?短肢剪力墙 —— 模型输入
3.5 配筋设计时的考虑
?异形柱 —— 双偏压
?短肢剪力墙 —— 剪力墙
?全截面纵向钢筋的配筋率
底部加强部位 （ 1.2%）
非加强部位 （ 1.0%）
短肢剪力墙结构设计
规程相关规定
高规第 7.1.2条规定了高层建筑结构 不应采用 全部短肢剪力
墙的剪力墙结构 。 短肢剪力墙较多时, 应布置筒体 （ 或一般
剪力墙 ）, 形成短肢剪力墙与筒体 （ 或一般剪力墙 ） 共同抵
抗水平力的剪力墙结构, 并且应符合一系列规定 。 第 7.1.3条
规定了 B级高度高层建筑和 9度抗震设计的 A级高度高层建筑,
不应采用第 7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构 。
短肢剪力墙结构的定义
（ 1） 短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为 5～ 8的剪力墙；
（ 2） 高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构 。
（ 3） 短肢剪力墙较多时, 应布置筒体 （ 或一般剪力墙 ）, 形成短肢
剪力墙与筒体 （ 或一般剪力墙 ） 共同抵抗水平力的剪力墙结构；
短肢剪力墙结构的必要条件
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%；
短肢剪力墙结构的应用范围
（ 1） B级高度高层建筑和 9度抗震设计的 A级高度高层建筑, 即使置
筒体, 也不能采用；
（ 2） 其最大适用高度比高规表 4.2.2-1中剪力墙结构的规定值适当降
低, 且 7度和 8度抗震设计时分别不应大于 100m和 60m；
（ 3） 如果在剪力墙结构中, 只有个别小墙肢, 不应看成短肢剪力墙
结构而应作为一般剪力墙结构处理 。
短肢剪力墙结构的抗震加强
（ 1） 抗震设计时, 短肢剪力墙的抗震等级应比高规 4.8.2规定的剪力墙的
抗震等级提高一级采用；
（ 2） 抗震设计时, 各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力
设计值的轴压比, 抗震等级为一, 二, 三时分别不宜大于 0.5,0.6和
0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙, 其轴压比限值相应降低
0.1；
（ 3） 抗震设计时, 除底部加强部位应按高规 7.2.10条调整剪力设计值外,
其它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；
（ 4） 抗震设计时, 短肢剪力墙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%,其它部位不宜小于 1.0%；
（ 5） 短肢剪力墙截面厚度不应小于 200mm；
（ 6） 7度和 8度抗震设计时, 短肢剪力墙宜设置翼缘 。 一字形短肢剪力墙
平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁 。
（ 7） 高规 7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝
土强度等级不应低于 C25。
弱短肢剪力墙 （ 截面高厚之比小于 5的墙肢 ）
高规 7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为 5的
剪力墙；当其小于 5时, 其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计
值的轴压比, 抗震等级为一级 （ 9度 ）, 一级 （ 7,8度 ）, 二级, 三
级时分别不宜大于 0.3,0.4,0.5和 0.6。
短墙 （ 截面高度之比不大于 3的墙肢 ）
高规 7.2.5条文和抗震规范 6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度
之比不大于 3时, 应按柱的要求进行设计, 底部加强部位纵向钢筋的
配筋率不应小于 1.2%,其它部位不应小于 1.0%,箍筋应沿全高加密 。
短肢剪力墙结构设计
高规提出了, 短肢剪力墙结构, 的概念, 那么在设计中如何体现,
把握短肢剪力墙结构的要求, 用软件时应注意以下几点：
（ 1） 短肢剪力墙结构, 其首先应是全剪力墙结构；
（ 2） 短肢剪力墙结构中, 应有足够的长肢剪力墙；
（ 3） 当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后, 才能在软件, 总信息,
参数的结构体系中, 定义结构为, 短肢剪力墙结构, ；
（ 4） 短肢剪力墙结构中的短肢墙, 在设计时其, 抗震等级,, 软件自
动提高一级；
（ 5） 短肢剪力墙结构中筒体和一般剪力墙需符合不宜小于 50%总倾覆弯
矩的要求；
（ 6） 短肢剪力墙结构中的短肢墙, 在设计时其非加强区, 软件自动乘
以相应剪力设计增大系数 。
有上述可知, 短肢剪力墙结构其实并不多, 规范对其设计要求比较
严格 。 对一些采用异形柱框架加短肢剪力墙的结构, 或全部都是短肢
剪力墙的结构, 不能定义为, 短肢剪力墙结构, 。
4、转换层结构
4.1 转换层结构的特点
4.2 梁托柱转换结构
4.3 框支剪力墙结构
4.4 厚板转换层结构
4.5 加强层
4.1 转换层结构的特点
?特点
?竖向力的传递不连续
?在转换层上下一、二层范围内，水平力有突
变
?设计调整
?薄弱层
?水平转换构件
?竖向转换构件 ——框支柱
4.2 梁托柱转换结构
4.3 框支剪力墙结构
?变形特点
?转换梁与框支墙在交接面上变形协调。
?受力特点
?转换梁受力复杂，其轴向力不可忽略按偏心
受力构件设计配筋。
?与薄壁理论分析结果的差异
?转换梁的弯矩可能会小些，但存在轴向力，
往往是轴拉力。
4.4 厚板转换层结构
?应用限制
?楼板模型简化
?虚梁输入
4.5 加强层
?对于砼大梁加强层结构，关键是加强层大梁的有限
元模拟和配筋设计。
?方案１：把加强层大梁当作剪力墙输入, 并输入有
关洞口；
?方案２：把加强层大梁当作梁输入 。
带转换层高层结构的分析
转换结构的计算模型
（ 1） 梁托柱的转换结构
这类转换层的计算模型, 可以仍采用杆模型即可 。
如结构中采用大量的梁托柱的受力形式, 则该结构也应该定义为
,复杂高层, 及, 转换层结构,, 托柱梁应按框支梁设计及构造控
制, 当转换层在 3层及 3层以上时, 框支柱的抗震等级应提高 1级, 所
以在特殊构件定义中应把与托柱梁相连的柱定义为框支柱 。
（ 2） 框支剪力墙转换结构
高规 10.2.10条, 转换层上部的竖向抗侧力构件 （ 墙, 柱 ） 宜直接落在转
换层主结构上 。 当结构竖向布置复杂, 框支主梁承托剪力墙并承托
转换次梁及其上剪力墙时, 应进行应力分析, 按应力校核配筋, 并
加强配筋构造措施 。 B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层, 不
宜采用框支主, 次梁方案 。
框支剪力墙结构宜采用墙元 （ 壳元 ） 模型, 如 SATWE,PMSAP等 。
（ 3） 厚板转换结构
,高规, 10.2.1条, 非抗震设计和 6度抗震设计可采用； 7,8度抗
震设计的地下室转换构件可采用厚板 。
厚板转换层结构，目前没有很好的分析方法，应尽量避免。
5、多塔、错层及有伸缩缝结构
5.1 多塔结构的特点
5.2 多塔结构定义
5.3 有, 缝, 结构
5.4 顶部 小塔楼
5.5 错层结构
5.1 多塔结构的特点
?,塔, 和, 刚性楼板, 的区别
?对于多塔建筑，其每个塔都有独立的迎风面
和独立的变形；
?每块, 刚性楼板, 有独立的变形，但不一定
有独立的迎风面。
?,塔, 和, 刚性板, 之间不存在一一对应关
系，一个塔中可以有多块刚性板，也可以没
有刚性板（没有楼板或定义成弹性楼板）。
5.2 多塔结构定义
?多塔结构需用户以围区方式定义；
?刚性楼板信息由程序自动搜索，无需用户交
互操作；
?建议以最高的塔为一号塔，以下依次按高度
排列。
5.3 有, 缝, 结构
?《混凝土结构设计规范,9.1.1条，规定了排
架结构，框架结构、剪力墙结构等的 伸缩缝 的
最大间距。
?《抗震设计规范,6.1.4条，规定了 防震缝 设
置要求。
5.4 顶部 小塔楼
?《抗震设计规范,5.2.4条，
?采用基底剪力法时，突出屋面部分的地震作
用效应宜乘以增大系数 3；
?采用振型分解法时，突出屋面部分可作为一
个质点。
（ G55）
5.5 错层结构
?结构的错层信息由程序自动搜索 。
?越层柱
6、梁的特殊考虑
6.1 斜梁
6.2 梁端刚域
6.3 刚性梁
6.4 变截面梁
6.5 次梁
6.1 斜梁
?在 PMCAD的第 A项菜单定义斜梁或错层梁后，在
转换成 TAT和 SATWE数据时,程序会自动在 TAT和
SATWE数据中处理这些梁和柱信息；
?将其作为空间梁单元进行结构分析，按斜梁的
水平投影长度计算其外荷载，按真实长度计算
其自重和内力，并进行截面设计；
?一个柱节点最多允许有 4个不同标高的梁；
6.2 梁端刚域
?梁与柱重叠部分可作为刚域
?重叠部分长 Det>0.3m;
?取刚域长 Dbi=Det-H/4；
?荷载按梁两端节点长度计算；
?自重按梁扣除刚域后的长度计算；
?截面设计按梁扣除刚域后的长度进行 。
?梁与柱重叠部分是否作为刚域的差别
?,是, ——刚度大, 自重小, 梁端负弯矩小
?,否, ——刚度小, 自重大, 梁端负弯矩大
6.3 刚性梁
?程序隐含定义刚性梁
? 两端节点都在柱截面范围内的梁为刚性梁；
?刚性梁的技术要点如下
? 刚性梁无自重, 但可以有外荷载；
? 刚性梁自身无变形, 只有刚体平动或转动；
? 刚性梁的作用是正确的传递力 。
?刚性梁在平面简图上为红色线条 。
6.5 次梁
? 输入
? 端部约束
? 与 PK 计算结果的比较
6.4 变截面梁
?在 STS中可以输入变截面构件；
?变截面：矩形、工字形
?在单元库中配置了变截面单元，可以准确地分
析变截面构件的内力；
?在构件性能验算中, 按平均截面近似计算 。
7、底框结构
7.1 接 PM主菜单 8的简化算法
7.2 有限元整体算法
7.1 接 PM主菜单 8的简化算法
?计算模型
? 仅对底框部分进行三维分析；
? 考虑上部的恒, 活, 风, 地震作用,
? 忽略上部的刚度
?上部各种作用的考虑
? 恒, 活荷载
? 风荷载
? 地震作用
附加轴力计算简图
7.2 有限元整体算法
?计算原理
? 假定砌块墙为均质材料
? 用砌块的容重计算砌块墙的自重
? 用砌块的弹模计算砌块墙的刚度
? 采用震型分解法计算地震力
?砌块墙的抗震验算
?对每片墙和每根轴线上的墙分别作抗震验算
?复杂砌体结构
? 多层底框；部分框架, 部分砌块墙；
? 内浇外砌；部分砼剪力墙, 部分砌块墙；
8、边框柱
8.1 刚度、内力计算
8.2 偏心考虑
8.3 配筋计算
8.4 与 TAT的差异
9、有关荷载作用计算
9.1 模拟施工加载计算
9.2 活荷载的计算
9.3 风荷载计算
9.4 地震力计算
9.1 模拟施工加载计算?在软件中提供的模拟施工加载计算方式有
?一次性加载
?模拟施工加载 1
?模拟施工加载 2
?应清楚的问题
?模拟施工加载的机理
?软件中考虑到了哪些因素
?三种加载方式的差异
恒载作用下结构变形形成示意图
δn=δn?
?
?
n
i
i
1
11 ?? ?
?
?
n
i
i
2
22 ??
恒载作用下结构变形形成近似示意图
?
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i
1
11 ?? ??
?
n
i
i
2
22 ??
δn=δn
9.2 活荷载的计算
?梁的活荷不利布置计算
?活荷质量折减
?活荷作用折减
? 板活荷作用折减
? 梁活荷作用折减
? 柱、墙的活荷作用折减
? 传给基础设计荷载的折减
9.3 风荷载计算
?取本层的迎风面积；
?风压高度变化系数取本层楼板的标高处的值；
?竖向加载点：本层楼板的标高处；
?当无刚性楼板假定时，按本层楼板标高处的
节点数平均分配。
9.4 地震力计算
?软件中提供了两种算法：算法 1和算法 2
?（ 1）算法 1与算法 2的区别
?（ 2）应用范围、应注意些什么
?（ 3）与地震计算有关的参数
10,层刚度比
10.1 层刚度比控制
10.2 层刚度比计算
10.1 层刚度比控制? 新抗震规范附录 E2.1规定, 筒体结构转换层上
下层的侧向刚度比不宜大于 2。
? 新高规的 4.4.3条规定, 抗震设计的高层建筑结
构, 其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧
向刚度的 70%或其上相临三层侧向刚度平均值
的 80%。
? 新高规的 5.3.7条规定，高层建筑结构计算中
，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地
下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结
构楼层侧向刚度的 2倍。
? 新高规的 10.2.6条规定, 底部大空间剪力墙结构, 转
换层上部结构与下部结构的侧向刚度, 应符合高规附
录 D的规定 。
? E.0.1底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构, 可
近似采用转换层上, 下层结构等效刚度比 γ表示转换
层上, 下层结构刚度的变化, 非抗震设计时 γ不应大
于 3,抗震设计时不应大于 2。
? E.0.2底部为 2~5层大空间的部分框支剪力墙结构, 其
转换层下部框加 -剪力墙结构的等效侧向刚度与相同
或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比 γe宜
接近 1,非抗震设计时不应大于 2,抗震设计时不应大
于 1.3。
10.2 层刚度计算? 高规附录 E.0.1建议的方法 ——剪切刚度
Ki = Gi Ai / hi
? 高规附录 E.0.2建议的方法 ——剪弯刚度
Ki = Fi /Δi
? 抗震规范的 3.4.2和 3.4.3条文说明中建议
的计算方法：
Ki = Vi /ΔUi
H
1
△ 1 △ 2
H
2
P =1P =1
转换层
a ）计算模型1- -转 换层及下部结构 b ）计算模型２-- 转换层上部结构
层号 剪切刚度 剪弯刚度 刚度 （ E1） 刚度 （ 均布 ） 刚度 （ 集中 ）
10 0.5 0.156 0.334 0.302 0.462
9 1.0 1.0 0.830 0.761 0.943
8 1.0 1.0 0.912 0.904 0.959
7 1.0 1.0 0.952 0.936 0.964
6 1.0 1.0 0.950 0.937 0.955
5 1.0 1.0 0.933 0.914 0.931
4 1.0 1.0 0.883 0.857 0.877
3 1.0 1.0 0.766 0.737 0.757
2 1.0 1.0 0.432 0.415 0.429
1 1.0 1.0 1.000 1.000 1.000
1层刚度 1.47E7 2.68E7 4.27E6 4.76E6 4.032E6
结构分析部分常见问题的讨论
在工程设计中，经常需要面对一些 设计参数,
计算模型, 求解方式 的选择问题，这些问题有时会开
放由用户选择，此时就要求设计者具有一定的知识，
针对不同工程特点，合理地选择。
1。 柱墙活荷载折减系数的理解
较多的用户理解这个折减系数存在问题 。 这里关键是要理解, 计
算截面以上层, 这句话 。 当一个 10层的结构, 按这句话的理解, 各层
的, 柱墙或荷载折减系数, 将是如下 。
层号 折减系数 层号 折减系数
10,1.0 9,1.0
8,0.85 7,0.85
6,0.70 5,0.70
4,0.65 3,0.65
2,0.65 1,0.60
从折减系数来看, 说明从 1到 10层满布活荷载的概率为 60%,对第
6层来说 6到 10层满布活荷载的概率为 70%,而顶层满布活荷载的概率
则为 100%。 这说明活荷载折减的科学性, 合理性 。
2。 梁活荷载折减的正确应用
梁活荷载折减是根据梁的受荷面积而确定的, 这样就会造成比较复
杂的折减方式, 且可能每根梁不同 。
PMCAD在处理这个问题时, 采用了折减楼面荷载的方式, 这样就把
搂面的外荷载折减了, 同时, 它也就把结构的整体质量, 地震作用, 所
有构件的内力都折减了 。 鉴于这样的处理方式, 建议在选择梁活荷载折
减时, 应慎重考虑 。
所以, 在使用 PKPM系列的软件中, 活荷载折减最好不要重复使用,
如考虑了梁的活荷载折减, 则在 SATWE,TAT中最好不要选择, 柱墙活
荷载折减,, 以避免活荷载折减过多 。 反之亦然 。
3。 梁弯矩放大系数的合理使用
梁弯矩放大系数起源于梁的活荷载不利布置，当不考虑活荷载
不利布置时，梁活荷载弯矩偏小，程序试图通过这个参数来调整梁
的弯矩。
过去这个参数只乘在梁的跨中正弯矩上，但是实际上活荷载不
利布置不但对梁的正弯矩有影响，对负弯矩也有影响，所以，目前
这个参数在梁正负弯矩上都乘。
当考虑活荷载不利布置时，梁弯矩放大系数宜取 1.0。如果活荷
载较小，则即使不考虑活荷载不利布置，该系数也不要取得过大，
宜取 1.1以下。只有当活荷载较大时，该系数需要取得大些。
梁弯矩放大系数是最后乘在组合设计弯矩上（弯矩包络图上），
所以它把恒、活、地震、风的荷载都放大了。
4。剪力墙加强区起算层号的合理应用
这个参数主要是针对有地下室结构、多层带剪力墙结构、底框剪力
墙结构而设置的。起算层号是指建模输入的结构自然层号。
当有多层地下室时，地下 1层以下可以不按加强区设计，此时该参
数可以起到抬高起算层号的目的。
多层带剪力墙结构或底框剪力墙结构，由于剪力墙的轴压比很小，
按照抗震规范可以不设加强区，可以把, 剪力墙加强区起算层号, 定义
为大于结构层，则结构分析时将没有剪力墙的加强区。
5。耦联、偶然偏心和双向地震组合的
正确理解
耦联、非耦联是针对“刚性楼板假定”而言，或针对“侧刚计
算振型”而言。“总刚计算振型”始终且肯定是耦联的，无需说明。
偶然偏心是针对规则结构而言，计算的扭转效应很小，而实际
工程则由于各种原因可能会产生较大的扭转效应，所以强制增加这
类结构的地震扭矩，以增加结构产生的扭转效应。
双向地震组合是基于实际地震作用时，总双向作用，也就是说，
没有纯粹的单向地震作用，所以双向地震组合应该总是要选择的。
但是由于增加的配筋较大，一时还难以接受，所以目前只对不规则
结构较强、且位移比（即扭转效应）接近限值的结构，需考虑双向
地震组合。
6。侧刚、总刚振型分析的正确应用
对于采用“强制刚性楼板”的结构，或楼板比较规则的结构，
可以采用简化的振型分析方式，即“侧刚模型”，否则均应采用“
总刚模型”。
采用侧刚模型是有条件的。
采用总刚模型是无条件的，即即使定义了“强制刚性楼板”、
即使各层楼板很规则，也可以使用总刚模型来计算结构的振型。
7。 振型数的合理选取
结构可以求得到的特征值是有限的。即结构的周期、振型数是
有限的。结构的特征值数与结构 有质量贡献的自由度 有关。
有质量贡献的自由度数：
对一块刚性楼板有 3个。对一个弹性节点有两个。
结构分析时，统计刚性板数和弹性节点数，即可得出可能计算
出的最大特征值数。
当结构的有质量贡献的自由度数较多时，求出所有的特征值会
消耗很多时间，而对结构影响大的特征参数往往是前面的特征值，
所以没有必要把所有的特征值都求出来。
特征值数的合理数量可以由, 有效质量系数, 来判定。
8。弹性楼板与刚性楼板假定的合理应
用
对于规则结构，且每层均有楼板，可以采用刚性楼板假定来分
析结构。当楼板不规则，且有薄弱部位时，应对薄弱部位按弹性楼
板来分析。
当为了计算“位移比”而考虑了“强制刚性楼板假定”时，则
在正式的构件设计时，应去掉“强制刚性楼板假定”的选择，以工
程的实际面貌来计算、配筋。
9。层刚度比、承载力比、转换层高位
刚度比的控制方法
结构的层刚度比、承载力比，其前提是结构的,层” 的概念要
非常清晰，否则这些都是没有意义的。
控制层刚度比（有三种算法），主要从结构布置、材料，以及
上下的连接关系出发。
控制承载力则只与结构的尺寸、配筋、材料强度有关。
转换层的高位层刚度比，与单层的层刚度比控制方式一致。
10。剪力墙边缘构件的配筋
软件采取这种直线段的配筋, 再考虑交叉点钢筋的组合, 这样交叉点
的钢筋即边缘构件的配筋是偏大的, 有时这种偏大是不可容忍的, 尤其在
端部存在边框柱时 。
一种合理的配筋模式是考虑直线配筋墙段的面外翼缘的作用, 如 L形
节点处要互为翼缘, 取大配筋即可, 边框柱亦应与直线配筋墙段共同组合
内力, 作为一个整截面配筋 。
对于斜交墙肢的端部, 弧墙等, 这类剪力墙的配筋方法, 目前仍没有
好的方法解决 。 对剪力墙用应力配筋的模式是解决各种形式剪力墙配筋的
一个方向, 也是一个较为彻底的解决方案 。
11。竖向地震的局部作用
竖向地震作用应针对整体结构，从规范的角度出发，平衡的设
计是需要提倡的。所以，目前程序仍遵从整体考虑的模式，不能局
部考虑。
竖向地震作用采用的是简化分析模型，其大小只与竖向作用的
恒载、活载有关。而实际上，竖向振动是比较复杂的，与质量分布、
竖向刚度有很大关系。
12。复杂结构的位移控制
规范要求的层间位移角、位移比，是基于刚性楼板假定而给出
的限值，但是，对于复杂结构刚性楼板假定并不适用，所以不能生
搬硬套规范的限值。
程序计算了每根杆件（柱、墙）的杆间位移角，并找出最大值
作为楼层的层间位移角。所以，对于复杂结构，如坡屋顶、体育馆、
看台、工业建筑等等，最大位移角的控制，应考虑每根杆件的杆间
位移角，程序操作时，应选择“详细位移输出”。此时位移比有时
是没有意义的。因为楼层并不是平的，也没有设置刚性楼板假定。
结构的构件设计应去掉“强制刚性楼板假定”，这样得到的计
算结果是真实的。
13。梁刚度放大系数的合理应用
梁刚度放大是基于楼板而设置的，在分析时，程序对梁只考虑
了矩形截面，刚度偏小。
目前程序的设置及处理方式比较粗糙，整个结构只设两个（分
中梁、边梁）。严格说来，应根据每层每根梁的楼板情况而定。
程序下一步将增加这种细化的功能。
14。铰接梁的合理设置
混凝土梁应该都是刚接，没有严格意义上的铰接，所以设置铰
接是有问题的。
铰接梁定义的太多，导致内力的重分布，内力分配不合理因数
加大，计算结果不合理。结构分析应真实可信。
剪力墙面外的约束程序可以比较真实的表现，不应通过铰接的
方式调整梁端弯矩。
梁的超限应具体情况具体分析，切勿通过盲目设置梁的铰接，
来达到梁不超限的目的。
剪力墙边缘构件的设计
边缘构件部位及要求
（ 1） 高规的 7.2.15条规定, 抗震设计时, 一, 二级剪力墙结构
底部加强部位及以上一层的墙肢设置约束边缘构件, 一, 二级剪力
墙的其它部位以及三, 四级和非抗震设计的剪力墙墙肢均应设置构
造边缘构件 。
（ 2） 对于这两类边缘构件, 程序都可以通过自动搜索确定 。 边
缘构件的一些特征尺寸, 主筋面积, 箍筋面积或者配箍率, 用户都
可以在边缘构件简图中看到 。
边缘构件的配筋
新规范程序对于剪力墙配筋结果的表示提供两张图, 一张是配
筋简图中对于各个直线剪力墙段的配筋结果, 另一张是边缘构件配
筋结果 。 值得注意的是：直线剪力墙段的暗柱主筋给出的是计算值,
如果计算值小于零则取零, 并不考虑构造要求；而边缘构件简图中
的配筋结果则同时考虑了钢筋计算值和构造值, 也即二者当中取大 。
简言之, 剪力墙的配筋结果以边缘构件简图为准, 直线剪力墙段的
配筋图仅供校核之用 。
边缘构件设计及存在的问题
（ 1） 软件采取这种直线段的配筋, 再考虑交叉点钢筋的组合,
这样交叉点的钢筋即边缘构件的配筋是偏大的, 有时这种偏大是不
可容忍的, 尤其在端部存在边框柱时 。
（ 2） 一种合理的配筋模式是考虑直线配筋墙段的面外翼缘的作
用, 如 L形节点处要互为翼缘, 取大配筋即可, 边框柱亦应与直线
配筋墙段共同组合内力, 作为一个整截面配筋 。
（ 3） 对于斜交墙肢的端部, 弧墙等, 这类剪力墙的配筋方法,
目前仍没有好的方法解决 。 对剪力墙用应力配筋的模式是解决各种
形式剪力墙配筋的一个方向, 也是一个较为彻底的解决方案 。
框架剪力墙结构设计
（ 1） 一般框剪结构恒载计算应选择, 模拟施工 1” ；
（ 2） 按高规有 0.2Qo的调整, 此时程序自动放大梁柱的地震弯矩和
剪力；
（ 3） 框架部分底层承受地震倾覆弯矩, 应满足小于 50%的规范要求,
否则应按框架结构分析的抗震等级设置；
（ 4） 框剪结构, 程序自动把柱轴压比放松 0.05；
（ 5） 一端与柱一端与墙相连的梁, 也可以按连梁设计；
（ 6） 可以选择, 模拟施工 2” 用于传基础力；
（ 7） 一些内筒外框, 筒中筒等结构, 程序也认为是框架剪力墙结构,
所以也要符合框剪结构的要求；
（ 8） 框筒结构, 由于结构的扭转刚度都集中在内筒, 结构扭转周期
往往靠前, 不满足新高规周期比的要求 。 所以要特别注意刚度的布
置位置, 方向等；
（ 9） 周期比不满足要求的结构, 应增加结构外部的刚度, 如：在角
部加剪力墙等；
（ 10） 对于 0.2Qo调整, 一般可只在底部几层进行或按新高规分段
调整 。 尤其对有内收的结构, 一般只调整到内收层为止；
（ 11） 对框架支撑体系的钢结构, 可以认为属于框剪结构, 所以
按高钢规, 有 25%Qo的调整要求；
（ 12） 有关剪力墙的设计要求见下节, 剪力墙结构设计, 。
剪力墙结构设计
加强区与约束边缘构件
剪力墙加强区及约束边缘构件的确定, 软件按以下几点控制：
（ 1） 加强区按规范要求取 1/8～ 1/10的结构总高度, 并不小于 2层；
（ 2） 在加强区及以上一层为约束边缘构件；
（ 3） 加强区的设计调整系数与非加强区不同；
（ 4） 地下室程序自动认为是加强区, 也可用人工指定加强区的起算
层号的手段来指定地下室为非加强区；
（ 5） 有地下室时, 程序自动扣除地下室的高度计算加强区；
（ 6） 新高规规定加强区都为约束边缘构件, 新抗震规范则规定在加
强区是否为约束边缘构件由轴压比控制, 程序按新高规的要求操作,
控制 。 当结构层数较少, 或剪力墙的轴压比很小时, 软件仍按新高规
的要求设计约束边缘构件；
（ 7） 剪力墙单肢轴压比, 按 1.2倍重力荷载代表值计算；
（ 8） 加强区的确定有局限, 应按需要在设计时自行调整, 修正；
（ 9） 剪力墙的间跨比按最大剪力组合时那组的内力计算, 控制 。
边缘构件设计注意事项
剪力墙边缘构件的设计与剪力墙端部的配筋计算目前是有较大差异
的, 即配筋按直线段而边缘构件按组合墙段之间的矛盾 。 在下一版的
软件中, 将改变这一问题 。 边缘构件的设计要注意以下几点：
（ 1） 剪力墙按单肢墙端部计算配筋, 按边缘构件的组合墙设计配筋；
（ 2） 当墙肢长度不大于 3倍的墙厚时, 按柱配筋, 此时水平筋可以理
解为箍筋, 但注意轴压比仍按墙计算；
（ 3） 当两个边缘构件靠的很近时, 程序会自动考虑合并；
（ 4） 边框柱作为剪力墙的一部分与墙共同工作, 边框柱按柱配筋作
为参考, 轴压比也仅为参考, 视具体情况而定；边框柱合理的配筋是
与组合墙一起整体受力, 配筋；
（ 5） 边缘构件的配筋, 尤其是 L形端部, 按分段直线段配筋有时过大,
可以考虑钢筋的共用, 如考虑翼缘的作用, 两个方向的配筋可以取大
值, 至少可以减去中间部分的钢筋面积；
（ 6） 边缘构件中的箍筋按构造要求配置, 尤其是一, 二级抗震
等级的边缘构件；
（ 7） 边缘构件的配筋应参考边缘构件配筋简图, 而在单肢墙配
筋简图中输出实际需要的配筋面积, 小于 0取 0,水平分布筋
仍在单肢墙配筋简图中输出, 参考 。
多层及高层钢结构分析
设计技术要点
（ 1） 在软件编制中按照, 建筑结构荷载规范,,, 建筑抗震设计
规范,,, 钢结构设计规范, 及, 高层民用建筑钢结构技术规
程, 对钢构件进行截面相应的截面强度, 整体稳定, 局部稳定
等的验算 。
（ 2） 按, 高层民用建筑钢结构技术规程, 计算地震力和地震参数,
可对钢柱进行 0.25Q0的基底剪力调整 。
（ 3） 在抗震规范的第八章中, 对钢柱, 钢梁和钢支撑以强制条文
的方式, 规定了杆件的宽厚比, 高厚比和长细比, 所以当遇到
不满足强制性条文的规定时, 软件将严格报错, 以提示用户注
意 。
钢结构的整体分析
（ 1） 钢结构的整体分析与混凝土结构一样, 不但要满足抗震规范的相
应条文, 如：最小基底剪力, 薄弱层, 层刚度比, 位移比, 周期比,
最大位移角等等控制, 还应该根据钢结构变形较大的特点, 考虑偶
然偏心, 双向地震, 二阶变形效应, 如,P-Δ效应 。 对重要的结构还
应考虑弹塑性变形分析, 如：弹塑性动力时程分析, 弹塑性静力推
覆分析 。
（ 2） 当钢结构是由空间杆件组成, 带有大量的空洞, 交错结构, 空间
斜交结构, 空间弧形构件, 支架, 塔架, 桁架, 屋架等等, 在分析
时会产生大量的独立的, 弹性节点,, 这就要求在建模, 分析时注
意：复杂构件连接应尽量选择空间整体建模, 如 SPASCAD； 整体分
析时振型数应取得足够的多, 应以, 有效质量系数, 大于 90%为满足
依据 。
（ 3） 由于钢的弹性模量比混凝土大的多, 对纯钢结构可以按, 一次性
加载, 计算恒载 。 钢结构允许变形大,分析时最好考虑 P-Δ效应, 以对
这种较大变形进行补充计算 。 考虑 P-Δ效应后, 水平位移增大约
5%～ 10%。 一般当杆间位移角大于 1/250时应该考虑 P-Δ效应 。
（ 4） 钢柱的, 有侧移,, 或, 无侧移, 选择, 可以按以下原则考虑：
（ A） 当楼层最大杆间位移小于 1/1000时, 可以按无侧移设计；
（ B） 当楼层最大杆间位移大于 1/1000但小于 1/300时, 柱长度
系数可以按 1.0设计；
（ C） 当楼层最大杆间位移大于 1/300时, 应按有侧移设计 。
（ 5） 目前软件没有考虑钢梁柱节点的剪切变形, 可以通过加强钢柱的
节点域, 如在节点中间夹焊缀板等方法, 来提高节点域的刚度, 减
少节点域的剪切变形 。 这一点对 H型钢的柱节点尤其重要, 在高层钢
结构设计中也是要重点关注的 。
钢结构的位移控制
（ 1） 抗震规范规定, 当地震力作用下的位移应小于 1/300,当结构
为高层钢结构时, 可以放松到 1/250。 同时还应考虑舒适度的要
求, 控制顶点的加速度值 。
（ 2） 同样钢结构也应该有偶然偏心, 双向地震, 并且位移控制也
要考虑偶然偏心和双向地震 。
钢构件的设计控制
（ 1） 当为转换层结构时, 对转换构件也要在, 特殊构件, 中按, 转换
梁,,, 框支柱, 定义, 软件在计算时将考虑规范的要求, 对转换
梁, 框支柱进行地震内力放大 。
（ 2） 对于按支撑输入的斜柱, 应在, 特殊构件, 定义中把其两端的连
接属性改为两端刚节, 这样斜柱将按支撑和柱设计验算取大值 。 同
样当钢梁产生轴力时, 钢梁也应按钢柱的方式验算强度, 稳定, 与
受弯构件的验算比较取大值控制 。 而且对两端铰接梁还要按照水平
支撑的要求, 按支撑的方式验算 。
（ 3） 对于混合结构, 其中的钢结构部分应按要求进行分析演算, 对混
凝土部分则应参照有关相应的规范进行设计验算 。
带吊车荷载作用的结构设计
吊车荷载说明
（ 1） 在 TAT和 SATWE的吊车荷载计算中, 没有考虑吊车荷载对
吊车梁的影响, 即没有按照影响线的方式考虑吊车梁, 吊车
梁应采用其它软件专门分析 。 所以 TAT和 SATWE所分析的吊
车荷载适用除吊车梁以外的其余构件 。
（ 2） 软件要求根据吊车的形式, 如对各种轨道, 轮压点的吊车,
给出最大轮压反力 （ 或作用 ） 及最小轮压反力 （ 及作用 ）,
不论该吊车运行轨道上有几部吊车, 均按这个方式给出 。
（ 3） 在一对轨道内的吊车荷载称为第 1组吊车荷载 （ 不论该对轨
道内有几部吊车 ）, 第二对吊车轨道则可以定义第 2组吊车荷
载等等 。
（ 4） 纵上所述, 吊车的论压荷载是一个综合的作用反力, 它是
需要通过对吊车梁, 柱的影响线分析才能得到的 。 也可以在
一些设计手册中查找 。
（ 5） 吊车水平刹车力作用在上层的柱中间 。
吊车荷载的计算模型
由于吊车荷载作用在吊车柱的牛腿上, 所以在牛腿处应
该设置一个标准楼层, 并且在沿吊车运行轨迹方向应定义框
架梁, 如吊车柱在吊车运行轨迹方向没有框架梁, 也应把吊
车梁作为两端铰接梁输入, 吊车荷载的移动顺序是通过轨迹
上的梁所确定的, 这是吊车运行轨迹方向必须布置梁的原因 。
吊车荷载的计算
吊车荷载的作用点就是与吊车轨道平行的柱列各节点, 它
是根据吊车轨迹由程序自动求出 。 在 TAT,SATWE软件中选
择, 吊车荷载计算,, 则对吊车荷载作如下计算：
（ 1） 程序沿吊车轨迹自动对每跨加载吊车作用；
（ 2） 求出每组吊车的加载作用节点；
（ 3） 对每对节点作用 4组外力, 分别为,a.左点最大轮压, 右
点最小轮压； b.右点最大轮压, 左点最小轮压； c.左, 右点
正横向水平刹车力； d.左, 右点正纵向水平刹车力；
（ 4） 对每组吊车的每次加载, 求每根杆件的内力；
（ 5） 分别按轮压力和刹车力, 求每根柱的预组合力, 预组合力
的目标为：最大轴力, 最大弯矩等 。
合理的计算模型
（ 1） 在吊车荷载作用的有牛腿的楼层应一般没有楼板, 所以应考虑
该层的节点为, 弹性节点, 即不受刚性楼板假定的制约 。 即使是
多层工业厂房, 在吊车柱的外边有楼板, 也要按, 弹性楼板, 考
虑, 或者不考虑楼板的存在和作用, 这样可以比较安全地求出水
平刹车力对上下梁的影响 。
（ 2） 当吊车柱之间设有交叉支撑时, 必须考虑支撑的作用, 在吊车
柱的设计中, 可适当减少吊车柱在支撑布置方向的长度系数 。
（ 3） 注意：当这种结构产生了多个, 弹性节点, 后, 地震振型数就
要增加 。 振型分析也应该采用, 总刚模型, 。
预组合目标
吊车柱预组合目标共 14项：
（ 1 ） Vxmax,（ 2） Vymax,（ 3） +Mxmax,（ 4） -Mxmax,（ 5）
+Mymax,（ 6） -Mymax,（ 7） Nmax,+Mxmax,（ 8） Nmax,-
Mxmax,（ 9） Nmax,+Mymax,（ 10） Nmax,-Mymax,（ 11）
Nmin,+Mxmax,（ 12） Nmin,-Mxmax,（ 13） Nmin,+Mymax,（ 14）
Nmin,-Mymax
吊车荷载作用下梁的预组合目标为：
（ 1） +Mmax/T,（ 2） -Mmax/T,（ 3） -Vmax/N
预组合方式
（ 1） 吊车柱预组合分别有, 只考虑轮压的预组合力, 和, 考虑轮压加
刹车的预组合力, 。
预组合 1 —— 是吊车的, 轮压 +刹车, 内力组合；
预组合 2 —— 是吊车的, 轮压, 内力组合 。
（ 2） 梁预组合也按照, 只考虑轮压的预组合力, 和, 考虑轮压加刹车
的预组合力, 这两种情况搜索出梁的包络内力, 即为：
预组合 1 —— 轮压 +刹车包络内力；
预组合 2 —— 轮压包络内力 。
吊车荷载的组合方式
（ 1） 当结构考虑吊车计算时, 吊车荷载作为可变荷载的一种类型, 按
上节的组合原则对吊车荷载作用进行相应组合 。
（ 2） 在有活荷载参与的组合中, 把楼面的竖向作用活荷载产生的内力
与各个吊车荷载预组合内力叠加, 产生新的活荷载, 再与恒载, 地
震力组合, 产生组合设计内力, 对构件进行配筋, 验算等操作 。
（ 3） 吊车荷载的组合系数与楼面竖向活荷载一样, 即为,γL。
吊车荷载结构的设计注意事项
TAT,SATWE可以分析带吊车的结构 。 但有以下几个问题：
（ 1） 地震分析时, 没有计入吊车的桥架重和吊重；
（ 2） 没有考虑吊车梁的作用；
（ 3） 吊车柱的配筋, 没有考虑排架的长度系数 。
因为吊车的桥架重和吊重是移动荷载, 所以很难确定质量的位置,
在地震分析中这部分的质量没有计入, 则计算地震作用局部算小了,
可以通过地震作用放大来弥补这个问题 。
对于吊车梁, 当排架中间有框架梁, 则应输入该框架梁, 否则应
把吊车梁按两端铰接梁定义, 输入 。 在用 TAT,SATWE分析时, 排
架柱之间必须要有梁才能正确分析 。
排架柱的计算长度可以人工修正, 因此在用软件设计中要注意以
下几点：
（ 1） 对于重型吊车, 排架结构应用 PK计算；
（ 2） TAT,SATWE适用于中, 轻型的吊车分析, 特别是多层结构中带
吊车的结构形式；
（ 3） 吊车分析以每对轴线为准, 程序自动搜索每对轴线上的吊车柱,
并成对作用；
（ 4） 注意定义吊车的参数及含义；
（ 5） TAT,SATWE只计算吊车柱, 并生成柱的预组合力；
（ 6） 吊车柱的配筋考虑了刹车 +轮压, 轮压的不同组合；
（ 7） 吊车柱的长度系数应由用户自行修正 。
结构薄弱层的概念和控制
结构层刚度沿竖向突变产生的薄弱层
（ 1） 高规的 4.4.2,5.1.14条规定, 抗震设计的高层建筑结构, 其
楼层侧向刚度小于其上一层的 70%或小于其上相临三层侧向
刚度平均值的 80%,或某楼层竖向抗侧力构件不连续, 其薄
弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以 1.15的增大系
数 。
（ 2） 另外高规附录 E.0.2条规定, 当底部带转换层高层建筑结
构的转换层设置在 3层及 3层以上时, 其楼层侧向刚度尚不应
小于相邻上部楼层侧向刚度的 60%。 抗震规范附录 E2.1规定,
筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于 2。
软件实现
规范对结构的层刚度有明确的要求, 在判断楼层是否为薄弱层时,
抗震规范和高规建议的计算层刚度的下列方法 （ 地下室是否能作
为嵌固端, 转换层刚度是否满足要求等, 都要求有层刚度作为依
据 ）,
方法 1：高规附录 E.0.1建议的方法 ——剪切刚度,Ki = Gi Ai / hi
方法 2：高规附录 E.0.2建议的方法 ——剪弯刚度,Ki = Vi / Δi
方法 3：抗震规范的 3.4.2和 3.4.3条文说明及高规建议的方法 ――
地震剪力与地震层间位移的比,Ki = Vi / Δi
对于薄弱层：
（ 1）程序将该层地震作用标准值的地震剪力乘以 1.15的增大系
数；
（ 2） 程序设有 ‘ 指定薄弱层 ’ 项 。 用户可手工指定薄弱层；
（ 3） 这三种计算方法有差异是正常的, 可以根据需要选择；
（ 4） 对于大多数一般的结构应选择第第 3种层刚度算法；
（ 5） 对于多层结构可以选择第 1种种层刚度算法；
（ 6） 对于有斜支撑的钢结构可以选择第 2种层刚度算法 。
选择第 3种方法计算层刚度和刚度比控制时, 一般要采用, 刚性
楼板假定, 的条件 。 对于有弹性板或板厚为零的工程, 应计算两
次 。 在刚性楼板假定条件下计算层刚度并找出薄弱层 。 再在真实
条件下计算, 并且检查原找出的薄弱层是否得到确认, 完成其它
计算 。
转换层是楼层竖向抗侧力构件不连续的薄弱层 。 不管该层程序判
断是否满足刚度比要求, 用户都应将该层手工置为, 薄弱层, 。
第 3种方法适用于所有结构类型计算刚度比及薄弱层, 且比其它
二种方法更易通过刚度比验算 。
结构楼层受剪承载力沿竖向突变产生的薄弱层
高规的 4.4.3,5.1.14条规定, A级高度高层建筑的楼层层间抗侧
力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的 80%,不应
小于其上一层受剪承载力的 65%； B级高度高层建筑的楼层层间
抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的 75%。
抗震设计的高层建筑结构, 结构楼层层间抗侧力结构的承载力小
于其上一层的 80%,其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力
应乘以 1.15的增大系数 。
程序无自动进行 楼层层间受剪承载力不满足的 判断的功能 。
用户在确定 某层 抗侧力结构的受剪承载力小于其上一层的 80%时,
应将该层手工设置为薄弱层 。
结构弹塑性变形验算
结构弹塑性变形验算, 指罕遇地震下结构层间位移不超过弹塑性
层间位移角, 属变形能力极限状态验算 。
（ 1） 罕遇地震作用取值
烈度,7,αmax, 0.50（ 0.72）
烈度,8,αmax, 0.9（ 1.2）
烈度,9,αmax, 1.4
（ 2） 作用效应组合
只考虑罕遇地震下的弹塑性层间变形, 不考虑其它荷载下产生的
变形；地震作用分项系数驭 1.0,其它荷载组合值系数取 0。
（ 3） 计算方法
,高规, 5.5.1条规定, 7,8,9度抗震设计的高层建筑结构, 在
罕遇地震作用下薄弱层 （ 部位 ） 弹塑性变形计算可采用：
（ a） 弹塑性位移增大系数法, 高规, 5.5.3条的简化方法, 适用
于不超过 12层, 且层侧向刚度无突变的框架结构；
（ b） 弹塑性时程分析方法；
（ c）,抗震规范, 5.5.3条, 还提出可采用静力弹塑性分析方法 。
pkpm软件系列提供了相应的计算软件, 在 TAT,SATWE,PMSAP
结构设计程序中提供了计算薄弱层弹塑性变形的增大系数法；也
提供了高层建筑结构弹塑性时程分析程序 EPDA,静力弹塑性分析
方法程序 PUSHOVER,用于上款规定的建筑结构的薄弱层弹塑性
变形计算 。
弹塑性层间位移的简化方法
简化方法即为弹塑性位移增大系数法
复杂结构分析的复核
1。 当结构较为规则时，可以用平面建模
PM,STS；
2。 当结构复杂时，可以用空间建模
SPASCAD；
3。结构分析可以采用 SATWE,PMSAP、
TAT等。
软件的相互关系如下图所示：
二次建模补充空间建模 SPASCAD 平面建模 PM,STS
结构分析软件 SATWE,PMSAP,TATPMSAP
总结
SPASCAD:
1。 集几何建模（梁、柱、支撑、墙、板）、荷载定义、材料定
义、指定约束、特殊构件设计信息、特殊结构的快速建模、特殊
荷载定义、相容层信息定义等于一身；
2。各种消影显示、局部显示等方便、灵活，为定义、查看提供
各种手段；
3。可在平面建模 PM,STS的基础上，进行二次补充建模；
4。基于子结构建模的拼装，使建模工作可以多人同时操作；
5。后接 PMSAP分析，实用快速；
6。空间建模可以真实地看到结构分析时的计算模型，因此
SPASCAD这种空间建模的应用是今后趋势。
PMSAP:
1。 墙、板的计算模型与 SATWE不同；
2。墙、板单元之间的协调条件与 SATWE不同；
3。墙、板的单元划分更细，分析精度可控制；
4。结构整体分析中可以把楼板的作用一起考虑，并对楼板进行
配筋设计等；
5。准确、实用的分析结果显示，尤其对复杂结构，如：框支转
换层结构、厚板转换层结构等；
6。既可以与 PM,STS接口，又可以与 SPASCAD接口，尤其后者，
按广义层定义，可以很好地解决错层、车库的车道、坡面斜面斜
板、不等高嵌固、不同层嵌固、起拱等结构的建模问题。
弹塑性位移角控制
1。 结构各层弹塑性最大位移、位移角，平均位移、位
移角；
2。最大变形时刻的结构整体位移、位移角曲线；
3。对于高层尤其是超高层结构应考察有害位移、有害
层间位移角，有害位移是结构真正的变形位移，对高
层结构最大有害层间位移与最大层间位移往往差异较
大，分布也不同；
4。目前抗震规范仍然以层间位移角给出判断指标，所
以弹塑性位移控制仍以规范为准。
-----------------------------------------------------------------------------------------
层号 塔号 平均位移 最大位移 平均位移角 最大位移角
(mm) (mm) (1/rad) (1/rad)
-----------------------------------------------------------------------------------------
16 1 52.0(378) 112.2(374) 571( 378) 279(377)
15 1 45.7(377) 101.6(373) 570(378) 244( 376)
14 1 39.1(376) 89.9( 373) 633(394) 278(375) 薄弱部位
13 1 33.6(381) 77.9( 372) 700(376) 275(374)
12 1 30.9(383) 66.3( 371) 766(375) 288(374)
11 1 29.4( 384) 56.9( 369) 732(374) 292( 373)
10 1 27.3(384) 48.9( 366) 862(374) 336(372)
9 1 24.9( 385) 42.2(365) 1134(373) 419( 371)
8 1 22.2( 385) 36.5(364) 939( 384) 455(369)
7 1 18.5( 385) 30.2(363) 902( 385) 487(368)
6 1 14.6( 385) 23.7(362) 981( 385) 544(363)
5 1 11.0( 386) 17.3( 362) 1036(385) 539( 362)
4 1 7.8( 386) 11.5( 383) 1427(386) 685(361)
3 1 3.3( 389) 3.9( 389) 3458(389) 2832(389)
2 1 1.5( 389) 1.8( 390) 4252(389) 3513(389)
1 1 0.6( 389) 0.8( 390) 6183(389) 4738(390)
1。 最大层间位移、最大有害层间位移所在的楼层；
2。层间位移、有害层间位移超过规范限值的楼层；
3。结构构件塑性铰、剪力墙破坏点比较集中的部位；
4。结构局部变形较大的部位；
5。结构弹塑性反应力突变的部位。
结构薄弱部位的判断
薄弱层
薄弱部位
1。 需求谱曲线（周期 -影响系数曲线） ——结构在静
力推覆分析过程中，随着结构的破坏、结构阻尼的增
加、结构自振周期的变化，反映出结构在设计烈度的
大震下的弹塑性最大水平地震影响系数曲线。该曲线
综合反映了结构弹塑性变形过程中地震作用变化的情
况；
2。 能力曲线 （ 周期 -加速度曲线 ） ——基于等效单质点
体系综合统计出的结构周期加速度曲线 。 随着结构进
入弹塑性状态, 结构的自振周期, 顶点加速度反应也
发生变化, 当该曲线串过需求普曲线时, 说明结构能
够抵抗设计烈度的大震, 否则就认为不能抵抗设计烈
度的大震情况 。 越早串越需求普曲线, 说明结构抵抗
大震的能力越强, 当曲线趋于水平时, 说明结构接近
破坏, 倒塌；
结构抗倒塌验算
3。 周期 -最大层间位移曲线 ——基于等效单质点体系
综合统计出的结构周期顶点位移曲线。随着结构进入
弹塑性状态，结构的自振周期、顶点位移反应也发生
变化，竖向连接需求普与能力普曲线的交点，则该点
的层间位移值可以理解为抵抗设计烈度大震时的结构
弹塑性层间位移，也可以把该点的层间位移与规范限
值比较，比规范小则满足设计要求，反之则认为不满
足设计要求。
结构抗倒塌验算
周期 -影响系数曲线
需求谱曲线
周期 -最大位移角曲线
周期 -加速度曲线
能力曲线
T
影响系数
1/105
等效单自由度体系验算曲线
4。 抗倒塌验算的其它方法 ——弹塑性分析可以按设定
的方式考虑结构的倒塌机制。如下图所示，当结构由
于外部原因，在局部失去支撑，此时分析结构的现状。
结构抗倒塌验算
大震下结构整体性能的评估
1。 弹塑性层间位移, 位移角的控制；
2。 结构大震下的薄弱部位的判断；
3。 结构抗倒塌验算；
4。 结构大震下的整体变形能力, 即最大变形；
5。 结构大震下变形, 反应力的突变分析；
6。 局部变形分析；
7。 静力推覆的最大承载力分析；
8。 时程分析的各时刻结构变形, 杆件塑性铰分析；
9。 各时刻杆件塑性铰, 剪力墙破坏点分布的分析；
10。 结构关键部位, 削弱部位的弹塑性反应分析 。
弹塑性分析结果的讨论
1。 用于弹塑性动力时程分析时, 其弹塑性地震波应尽
可能与建筑物所在地接近, 如上海市专门颁布了专用
于本地区的两条弹塑性地震波；
2。 弹塑性分析所采用构件 （ 梁, 板, 柱, 墙 ） 的计算
模型, 不同的计算模型, 有时计算结果会有一定的离
散性；
3。 材料的弹塑性模型, 对不同材料使用适合的弹塑性
应力应变曲线, 一般应以, 混凝土规范, 为准；
4。 弹塑性整体计算模型 （ 如层模型, 平面模型, 三维
模型等 ）, 迭代的求解方法, 也是影响弹塑分析结果
的因素之一；
5。 弹塑性分析参数的合理选择 。
6。 在弹塑性分析过程中是不考虑构件剪切破坏的, 这
就要求构件具有足够的延性, 当延性越好混凝土的极
限应变就越大, 混凝土构件的延性设计是很重要的；
sgm
ep1 ep2 ep3 ep4
Sgm---应力
Ep1,Ep2,Ep3,Ep4---极限应变
7。 弹塑性分析, 应当考虑构件的塑性发展, 即塑性铰
有可能还要延杆件方向延伸；
8。 弹塑性动力分析的控制, 按设防烈度的大震, 取与
规范一致即可；
9。 弹塑性静力分析的控制, 一般可以采用,（ a） 基
底剪力控制法； （ b） 层间位移控制法； （ c） 弯矩曲
率控制法 （ 目前 EPSA还没有 ） 等 。
