摘要：PKPM已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員最常使用的結(jié)構(gòu)整體計算工具，正確使用該軟件對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響不言而喻。筆者通過多年實際使用，對其中幾點有了比較深入的認(rèn)識：次梁梁端的假定，虛梁的合理運用，一級框架強柱弱梁的處理，短肢剪力墻的概念設(shè)計、柱網(wǎng)的優(yōu)化布置。
1、對結(jié)構(gòu)整體計算程序的幾個觀點：
在現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑方案越發(fā)復(fù)雜，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高，設(shè)計人員必須依靠計算程序的強大的功能去進行海量的運算。PKPM空間分析程序是一個理想的結(jié)構(gòu)計算軟件，在其長期的發(fā)展中越來越人性化.操作越來越簡便。但其并非十全十美，筆者認(rèn)為在程序應(yīng)用過程中有幾個問題應(yīng)引起注意。
1.1次梁梁端約束條件的假定和實現(xiàn)
隨著PKPM的不斷改進，在PMCAD建模中可在其第一項即建筑模型與荷載輸入里建主框架的同時輸入次梁布置，這無疑給設(shè)計人員帶來了很大的方便，尤其對次梁布置復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更為有效，但也隨之帶來一些問題。在手工計算中我們通常假定次梁端部為鉸接。而程序計算時沒有把次梁端部按鉸接處理，梁跨中的正彎矩減少，這樣難免有失安全。另外還要注意主框架梁和次梁間的協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)，協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)是由變形協(xié)調(diào)產(chǎn)生的，它使主框架梁和次梁間有一定的扭轉(zhuǎn)變形，這樣框架梁對次梁端部的約束作用就更弱。因此在計算時應(yīng)將次梁的支座端部定義為鉸接，更符合我們對次梁的設(shè)計假定，偏于安全。然而這樣處理存在一個矛盾：雖然次梁對主框架梁沒有了扭轉(zhuǎn)作用，但在設(shè)計主梁時還是應(yīng)考慮這個不利因素，適當(dāng)?shù)脑黾又髁嚎古つ芰�。在結(jié)構(gòu)布置時也要注意這個不利因素，為了減少對框架梁的扭距應(yīng)盡量使次梁連續(xù)布置，盡量避免框架梁兩側(cè)的次梁有距離比較短的錯位，如果不可避免應(yīng)特別注意該框架梁的抗扭，必要時應(yīng)補充計算以確�？蚣芰旱陌踩�。
1.2SATWE對一級框架強柱弱梁的處理
SATWE在計算一級框架沒有很好的處理強柱弱梁這個重要的抗震概念。在現(xiàn)行規(guī)范中無論是抗震設(shè)計規(guī)范還是高層混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)程都對一級框架作出了嚴(yán)格明確的規(guī)定，要求∑Mc=1.2∑Mbua，即節(jié)點上、下柱截面順時針或逆時針方向組合彎距設(shè)計值之和不小于1.2倍的節(jié)點梁端逆時針或順時針方向的正截面受彎承載力所對應(yīng)的彎距之和。SATWE計算一級框架不是按梁的實配的正截面受彎承載力所對應(yīng)的彎距來確定柱設(shè)計彎距的，而是通過一級框架結(jié)構(gòu)梁柱鋼筋超配系數(shù)1.15來控制柱配筋，通過增加柱內(nèi)鋼筋用量的方法達到強柱弱梁的目的。這不是規(guī)范給出的式計算方法，所以SATWE計算結(jié)果不能完全解決強柱弱梁的問題。因為程序不知道設(shè)計人員調(diào)整后梁的實配鋼筋，所以目前程序無法精確實現(xiàn)強柱弱梁計算，需要設(shè)計人員補充設(shè)計。筆者設(shè)計的某大廈是一級框架結(jié)構(gòu)，在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)程序所計算的柱配筋不能完全滿足強柱弱梁的要求。按梁的實配鋼筋用規(guī)范提供的近似公式Mbua=fykAas（h0-α’s）/γRE先計算出梁端正截面受彎承載力所對應(yīng)的彎距，再按∑Mc=1.2∑Mbua計算節(jié)點上、下柱截面的設(shè)計彎距之和，然后按剛度分配給上、下柱截面，得到柱彎矩查到SATWE計算文件中的柱軸向力后按計算公式得出柱配筋。建筑底部的柱比建筑上部的相應(yīng)位置柱的軸向力大得多，而建筑底部的梁配筋比建筑上部的相應(yīng)位置的梁配筋卻增大的不多。因此建筑底部柱子的強柱弱梁相對容易滿足要求，而建筑上部柱子的強柱弱梁卻很難滿足要求。人工計算大致如下：在計算梁支座實配鋼筋時取柱邊處梁的彎距，從而減少了梁的支座配筋量，進而降低了柱的設(shè)計彎距值，控制了柱內(nèi)鋼筋用量以滿足強柱弱梁的要求。由此可見，PKPM對一級框架強柱弱梁的處理不盡理想，需要設(shè)計人員判斷和修正。
1.3虛梁的合理運用
PKPM為用戶提供了截面為100mm×100mm的虛梁，虛梁主要作用是用來劃分板塊，它只傳遞荷載，沒有剛度和質(zhì)量，不參與抗震。多數(shù)用于無梁體系SLABCAD計算在框架柱間的連接、封閉建筑房間等等。然而設(shè)計人員在建摸時為了真實反映建筑物的荷載，在隔墻下沒有設(shè)次梁的部位布置虛梁來實現(xiàn)對墻體線荷載的輸入，這樣避免了遺漏荷載但對有些框架梁有失真實。原因在于程序中虛梁改變板跨，從而改變板傳力方向，例如一個3.6m×3.6m的板格，板四邊的梁均勻受力，每根梁上承受1/4板上荷載，如果在這個板格中間平行均勻的布置兩道虛梁后，虛梁使該板變?yōu)槿齻�1.2m×3.6m的板，這樣板四邊的梁受力不均勻，平行于虛梁的每根梁上承受1/6板上荷載，垂直于虛梁的每根梁上承受1/3板上荷載。這樣就使梁的受力模型與實際的受力情況不符，會造成有的梁配筋不足而有的梁配筋偏大。在此筆者建議不要在無梁隔墻下布置虛，可將隔墻何在折算成面荷載布置，從而比較地反映板的傳力，保證梁的設(shè)計安全。
2、結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的幾個觀點
概念設(shè)計的宗旨就是在特定的條件下，以設(shè)計人自身確定的理想承載力、剛度和延性為主導(dǎo)目標(biāo)，用整體構(gòu)思來設(shè)計各部分有機相連的結(jié)構(gòu)總體系，并能有意識地利用和發(fā)揮結(jié)構(gòu)最佳受力特征與協(xié)調(diào)關(guān)系。概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中占有重要的地位。下面是一些在工程實踐中對結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的幾點體會。
2.1短肢剪力墻的概念設(shè)計
短肢剪力墻是指截面高度較小（hw/bw=5～8）的獨立剪力墻，或兩個方向hw/bw都小于8的剪力墻。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下呈現(xiàn)彎曲變形。這種結(jié)構(gòu)形式的兩個弱點：一方面是當(dāng)剪力墻井筒削弱后，很弱的短肢剪力墻沒有足夠的延性和承載力，可能隨之破壞；另一方面如果短肢剪力墻失效，雖然可以依靠其他的剪力墻承受地震力，但是承受豎向荷載的樓板將受到嚴(yán)重的威脅，可能發(fā)生“連續(xù)倒塌”。所以短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)布置多道防線。同時，規(guī)范尚對短肢剪力墻較多的結(jié)構(gòu)最大適用高度作了限制。所謂的“短肢剪力墻較多”規(guī)范并沒有定量的界線，但是從概念和破壞機理上來說，可以認(rèn)為短肢剪力墻承受豎向荷載的面積達到樓層面積的40%，或短肢剪力墻集中布置，即可認(rèn)定為“較多”。為加強結(jié)構(gòu)承載力和延性，防止局部倒塌和連續(xù)倒塌，規(guī)范給出了一些加強措施：提高短肢剪力墻的抗震等級、嚴(yán)控軸壓比、增大縱向鋼筋配筋率，以提高其抗壓、抗剪能力，實現(xiàn)強剪弱彎的抗震概念；盡量避免一字形短肢剪力墻，并避免其平面外與跨度較大的單側(cè)梁連接。除了以上幾點規(guī)范給出的加強措施外，還有一些規(guī)范中沒有提到，但同樣重要，在實際工程設(shè)計中要注意：滿足強墻弱梁要求，與短肢剪力墻相連梁不應(yīng)太強、短肢剪力墻抵抗的剪力不能小于基底總剪力的20%、驗算一字形短肢剪力墻的平面外抗彎和抗剪等等。
2.2柱網(wǎng)的合理布置
在框架結(jié)構(gòu)中柱網(wǎng)的布置至關(guān)重要，它不僅影響建筑功能的使用還影響工程造價。柱網(wǎng)不宜設(shè)計成正方形，而應(yīng)是矩形。這也符合主、次梁的合理布置。在連續(xù)多跨的框架結(jié)構(gòu)中，如果邊跨和內(nèi)跨的柱間距都設(shè)計成一樣，且又無端部懸臂時，則在活荷載工況相同的條件下，該框架梁的截面最大正彎距和最大負(fù)彎距都出現(xiàn)在邊跨，這就使邊跨梁所需的截面高度或鋼筋用量比內(nèi)跨梁要大，這一點在預(yù)應(yīng)力框架梁上體現(xiàn)的尤為突出。為了使連續(xù)梁受力均勻，可以依照情況分別采取以下兩個方法：第一，在布置柱網(wǎng)時有意識地將邊跨的柱間距設(shè)計成比內(nèi)跨的柱間距小15%～20%。通過減小邊跨的柱間距從而降低邊跨梁的正、負(fù)彎距。當(dāng)然更應(yīng)盡量避免邊跨大而內(nèi)跨小的柱網(wǎng)布置。第二，如果建筑空間功能要求必須連續(xù)等跨的情況下，可以在等跨框架梁的兩端增設(shè)一定長度的懸臂，同樣能達到協(xié)調(diào)邊跨和內(nèi)跨彎距的目的。理論上當(dāng)懸臂長度取0.4倍的邊跨跨度的時候，邊跨的正、負(fù)彎距和內(nèi)跨接近。由于懸臂梁的撓度問題，在實際工程中一般懸臂構(gòu)件的懸臂長度多取0.25～0.3倍的邊跨跨度，這樣也能對邊跨彎距適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)使其與內(nèi)跨大體相當(dāng)。另外，對于支承在主梁上的次梁來講，邊跨帶懸臂還可以減小作為邊支承的主梁扭轉(zhuǎn)，這也是相當(dāng)有利的.
