PKPM软件：构件内力查看及配筋文件解读

SATWE软件后处理中可以查到结构各层未调整的初始标准内力、调整后的标准内力以及配筋文件中设计内力。

1.未调整的初始标准内力

未调整的初始标准内力是指各工况下各杆件的初始标准内力，该标准内力仅考虑双向地震及顶塔楼地震内力放大，且未经过其他水平荷载调整的标准内力。

该部分图形结果输出是通过“5.各荷载工况下构件调整前标准内力简图”、文本结果输出是通过“WNL∗.OUT”文件（可在当前工程目录文件夹下找到）。

输出的各种荷载工况包括：X向地震、X向±偶然偏心地震、Y向地震、Y向±偶然偏心地震、X（Y）多方向地震、X向风荷载、Y向风荷载、恒载荷、活荷载、活荷载不利布置、人防荷载、升温（降温）荷载等。工况序号根据计算内容依次排列。

首先，各构件文本文件结果如下：

（1）柱、支撑标准内力 WNL.OUT文件中柱、支撑标准内力文本结果输出形式如图4-33所示。

图4-33 柱标准内力结果文件

软件提供了各单工况下，每根柱轴力，柱底X、Y方向剪力，柱顶X、Y方向弯矩，柱底X、Y方向弯矩。轴力方向受压为负。

（2）梁标准内力 WNL.OUT文件中梁标准内力文本结果输出形式如图4-34所示。

图4-34 梁标准内力结果文件

软件输出水平力下梁平面内最大剪力、扭矩、轴力及梁平面内、平面外两端弯矩，平面外最大剪力；输出竖向恒活荷载下梁从左到右等分截面上平面内、平面外弯矩、剪力及各截面上平面内轴力、扭矩最大值。对于给出的平面外内力，设计人员可以根据此结果自行进行配筋。

（3）墙-柱标准内力 剪力墙被洞口打断后，一个连续的直线墙段即为一个墙柱，WNL.OUT文件中墙-柱标准内力文本结果输出形式如图4-35所示。

软件提供了各单工况下，每段墙-柱单元的轴力，墙底X、Y方向剪力，墙顶X、Y方向弯矩，墙底X、Y方向弯矩。同时，输出该墙段的长度和方向角。

图4-35 墙-柱标准内力文件

（4）墙-梁标准内力 剪力墙上、下层洞口之间的部分为一段墙-梁，WNL.OUT文件中墙-梁标准内力文本结果输出形式如图4-36所示。

图4-36 墙-梁标准内力文件

软件提供了各工况下墙-梁两端轴力、剪力、弯矩；同时对于恒载和活载作用下，还输出了2个端支座、7个跨中共9个截面的弯矩、剪力值。

同理，“5.各荷载工况下构件调整前标准内力简图”界面如图4-37所示，是上述内容的图形结果体现，比文本形式更加直观，更加方便读取具体位置杆件单工况内力。

图4-37 构件调整前标准内力简图

2.调整后的标准内力

SATWE后处理文本文件“4.各层内力标准值（WWNL∗.OUT）”可以查到调整后的杆件标准内力，在这个文件中涉及的调整项目有：最小剪力系数调整、薄弱层调整、0.2V₀调整、框支柱调整、板柱结构调整、承载力设计时风荷载效应放大系数（图4-38）。

图4-38 内力标准值文件调整项目

（1）剪重比调整 当工程不满足规范规定的楼层地震最小剪力系数，且前处理“调整信息”中勾选“按抗规5.2.5调整各楼层地震内力”条款时，填写合适的“动位移比例因子”后，则软件自动将调整系数乘到除地下室外各楼层杆件对应的地震工况上（图4-39）。

图4-39 柱内力标准值剪重比调整

（2）薄弱层调整 某楼层进行了薄弱层调整，体现在该层所有杆件地震力的调整上，调整系数根据前处理“调整系数”中“薄弱层地震内力放大系数”指定的数值大小进行调整，默认值为1.25。结果查看与“剪重比调整”相同（图4-40）。

图4-40 梁薄弱层调整结果

（3）0.2V0调整 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）8.1.4条针对框剪结构的框架柱和与之相连的框架梁的剪力及端部弯矩标准值进行调整，轴力不调整。且框架剪力的调整必须在满足规范规定的楼层最小地震剪力系数的前提下进行。

图4-41 柱0.2V0调整结果

图4-41所示为某框剪结构第3层1号框架柱0.2V0调整结果：C_02VX=1.000，C_02VY=1.336，根据规范要求框架柱调整柱段的弯矩、剪力，例如：Y向地震下，X向柱剪力=-7.8×1.336kN=-10.4kN，轴力不调整。同理，只调整与柱相连的框架梁端弯矩、剪力，例如：Y向地震作用，梁左端支座弯矩调整为95.1×1.336kN·m=127.1kN·m，如图4-42所示。次梁不调整，与墙相连的梁端不调整。

（4）框支柱的地震力调整 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）10.2.17条是根据框支柱数量、转换层所在位置的不同而进行柱内力调整的规定，设计人员只需在SATWE前处理特殊构件补充定义中人工定义“框支柱”，便可在WWNL∗.OUT文件中查到程序自动计算出来的调整系数。调整范围涉及框支柱剪力、弯矩及柱端框架梁的剪力和弯矩，框支梁的剪力、弯矩，框支柱的轴力可不调整。

图4-42 梁左端0.2V0调整结果

例如某高位框支转换结构，框支层位于第6层，框支柱数量为59根，其框支柱地震力调整方法根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）10.2.17-2条“当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应至少取结构基底剪力的30%”规定，具体调整结果如图4-43所示。

图4-43 高位转换结构框支柱调整结果

程序自动根据结构X（Y）向的基底剪力Vx（Vy）、本层框支柱在X（Y）向的剪力和Fx（Fy），按照0.3Vx/Fx、0.3Vy/Fy计算得到相应调整系数。本例题中根据计算出来的V值和F值，可知Y向框支柱内力需要调整，计算过程如下：0.3Vy/Fy=0.3×13636.77/3878.043=1.05492，即“内力标准值文件”中C_KZZY=1.055。

对于与框支柱相连的梁内力，由程序给出一个开关，人为决定是否需要调整，相关功能位于SAT_- WE前处理“调整信息”，如图4-44所示。

（5）“承载力设计时风荷载效应放大系数”调整 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）4.2.2条规定：对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。当设计人员根据工程实际情况在SATWE前处理“风荷载信息”中填写“承载力设计时风荷载效应放大系数”为1.1时，程序将直接对风荷载作用下的构件内力进行放大，相关调整内容可到WWNL∗.OUT文件中查看，如图4-45所示。

图4-44 梁内力调整复选框

图4-45 柱风荷载效应调整结果

（6）板柱结构调整 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）8.1.10条规定：抗风设计时，板柱-剪力墙结构中各层筒体或剪力墙应能承担不小于80%相应方向该层承担的风荷载作用下的剪力；抗震设计时，应能承担各层全部相应方向该层承担的地震剪力，而各层板柱部分尚应能承担不小于20%相应方向该层承担的地震剪力，且应符合有关抗震构造要求。

根据上述规定程序将对墙的风荷载、柱的地震作用自动进行调整，可通过对比WNL∗.OUT与WWNL∗.OUT文件中调整前后的结果所有体现，如图4-46所示。

图4-46 板柱结构调整结果

30号柱：（1）、（2）工况分别为X向、Y向地震作用工况，对应的地震调整系数分别为C_PLCX=3.144，C_PLCY=5.000，以柱X向剪力为例：-16×3.144kN=-50.304kN；-2.6×5kN=-13kN。同理，风荷载也如此调整。

3.设计内力

WWNL∗.OUT文件中仅体现了规范中对构件内力的部分调整要求，若干针对恒荷载、活荷载工况，以及组合后的设计内力调整均在截面设计过程中程序内部自动进行，均通过“5.各层配筋文件”“构件信息”输出了最终的结果，关于这些设计内力的调整，现总结如下：

（1）梁的内力调整

1）梁的弯矩调幅。《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）5.4.3条和《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）5.2.3条均对梁在竖向荷载作用下的弯矩调幅作出了相应规定，程序据规范条款对梁竖向荷载作用下的内力进行了调幅，并考虑了《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）5.2.3-4条“框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%”的规定。

程序对恒活荷载计算进行调幅，对考虑活荷载不利布置下得到的活载工况也进行调幅。调幅系数读取SATWE前处理“特殊构件补充定义”中的数值，仅对混凝土主梁进行调幅，钢梁不调幅。

[实例4-1]：以核算某普通混凝土框架梁一端支座弯矩为例：

①从WPJ文件中得知某梁左端支座设计弯矩大小为-178kN·m，调幅系数0.95，控制组合号13（图4-47）。

图4-47 梁部分设计内力结果

②各工况内力及13号组合，如图4-48所示。

图4-48 梁单工况内力文件

③梁端设计弯矩计算过程如下：

1.2恒+0.98活-1.4风_X

=1.2×（-86.5）×0.95kN·m+0.98×（-1.8）×0.95kN·m-1.4×55.5kN·m

=-178kN·m

与程序计算结果相同。

2）梁的活荷载不利布置。当前处理“分析参数补充定义”中的“活荷信息”中设置了考虑活荷载不利布置的最高层号，则对于低于此层号的楼层，SATWE程序将考虑活荷载的不利布置。

结果输出文件中将增至3种活荷载作用工况，如图4-49所示。

图4-49 考虑活载不利工况(www.xing528.com)

图4-49中“工况6”为满布活载状态，“工况7”和“工况8”为分层活载不利布置形成的梁正负弯矩，它们分别参与荷载组合（图4-50、图4-51）。

图4-50 满布活载作用下梁弯矩

图4-51 考虑活载不利布置后梁弯矩包络

3）转换梁的地震力调整。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）10.2.4条规定：特一、一、二级转换结构构件的水平地震作用计算内力应分别乘以增大系数1.9、1.6、1.3。设计人员需在SATWE前处理“特殊构件补充定义”中人工定义转换梁，程序方可识别并进行相应调整。

[实例4-2]：某框支梁，抗震等级一级，单工况标准内力及WPJ中输出的左端支座设计内力程序结果如图4-52所示。

图4-52 框支梁计算结果显示

支座设计弯矩校核过程如下：

因为抗震等级一级框支梁，则根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）10.2.4条，地震作用增大系数取1.6。

设计内力计算结果如下：

控制组合37：1.0恒+0.5活-0.28风_X-1.3地_X

=132.7kN·m+0.5×21.9kN·m-0.28×97.2kN·m-1.3×559.6×1.6kN·m

=-1047.5kN·m

与程序计算结果一致。

4）框架梁的强剪弱弯调整（表4-6）。规范对抗震设计的梁有强剪弱弯的要求，具体相关条文有：《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）6.2.5条、7.2.21条及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.2.4条。

表4-6 梁设计弯矩调整系数

实例可见第七章第一节“框架结构的设计”的相关内容。

5）梁的扭矩折减系数。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）5.2.4条规定：高层建筑结构楼面梁受扭计算时应考虑现浇楼盖对梁的约束作用。当计算中未考虑现浇楼盖对梁扭转的约束作用时，可对梁的计算扭矩予以折减。梁扭矩折减系数应根据梁周围楼盖的约束情况确定。

程序将梁扭矩设计值乘以扭矩折减系数来实现对梁的扭矩折减。根据梁周围楼盖情况自动判断扭矩折减，弧梁、两侧无楼板的独立梁不折减。

6）地下室顶板梁弯矩的调整。《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.1.14-3条规定：地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应符合下列规定之一：

①地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。

②地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。

程序自动执行上述①规定，梁的调整实现方式为：根据前处理所填写的“嵌固端所在层号”“地下室层数”参数数值，对地下室顶板梁、（嵌固端所在层号-1）层的梁端弯矩乘以1.3倍放大系数。

[实例4-3]：25层框剪结构，一层地下室，地下室顶板作为上部结构的嵌固端，嵌固端所在层号为2。地下一层梁设计弯矩调整执行《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.1.14-3条后结果如图4-53所示。

图4-53 25层48号梁计算结果

48号梁I端支座设计弯矩计算过程如下：

已知该梁单工况内力：恒载-17.6kN·m；活载-10.1kN·m；Y向风荷载4.8kN；Y向地震58.6kN·m。

31号控制组合：1.2恒+0.6活-0.28风_Y-1.3地_Y

=1.2×（-17.6）×0.85kN·m+0.6×（-10.1）×0.85kN·m-0.28×4.8kN·m-1.3×58.6kN·m

=-100.627kN·m

-100.627×1.3kN·m=-131kN·m与程序计算结果一致。

同理J端设计弯矩值的计算亦如此。

说明：程序目前仅对地震作用控制的、与柱相连的梁端弯矩进行调整，例如与墙相连的梁，设计弯矩不调整。

（2）柱的内力调整

1）柱的强柱弱梁调整。根据《高层建筑凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）6.2.1条、6.2.2条、10.2.11条及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.2.2条规定，2010版PKPM软件对柱端设计弯矩值进行放大，并考虑实配钢筋影响。对于抗震等级一级的框架结构，除《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）明确给出放大系数可取1.7外，《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）及《高层建筑凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）都未具体给出。考虑到超配系数的影响，软件以1.15作为基准值，采用线性插值计算得到一级框架柱端弯矩增大系数x，其取值范围为1.5～1.7。具体调整系数汇总于表4-7。

表4-7 柱端弯矩调整系数

2）柱的强剪弱弯调整（表4-8）。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）6.2.3条、10.2.11条及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.2.5条的规定，框架柱、框支柱设计时应满足“强剪弱弯”的要求，在设计中，需要有目的地增大柱子的剪力设计值。

表4-8 柱剪力调整系数

说明：框架柱最终的剪力系数是强柱弱梁表格与强剪弱弯表格的乘积。此外，如果是角柱，还要根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.2.6条规定，经过强柱弱梁、强剪弱弯调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值再乘以1.1的增大系数。

对于轴压比小于0.15的柱及顶层柱，PKPM软件不进行强柱弱梁调整，但是若该柱人工指定“角柱”后，SATWE软件也进行了调整，内力校核时需要注意。

实例可见第七章第一节“框架结构的设计”的相关内容。

3）角柱。由于框架结构角柱地震作用下受力较为复杂，故需对它的设计内力进行增大调整，以提高其抗震能力。软件根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.2.6条对“一、二、三、四级框架的角柱组合弯矩设计值、剪力设计值应乘以不小于1.10的增大系数。”

4）框架结构底层柱的调整。为避免框架结构底层柱下端过早屈服，《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.2.3条规定“一、二、三、四级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3和1.2。”软件将对框架结构的接地柱、地上一层柱、嵌固端所在层号柱进行相应内力调整。其他结构形式中的框架部分，由于其主要抗侧力构件为抗震墙，对该部分的嵌固端截面不作放大。

5）墙柱的活荷载调整。软件对设计墙、柱和基础考虑活荷载折减的实现方式为：不判断模型使用用途，若前处理“活荷信息”中选择柱墙设计时活荷载“折减”，则对所输入模型根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）表5.1.2中系数进行调整。

表5.1.2 活荷载按楼层的折减系数

注：当楼面梁的从属面积超过25m²时，应采用括号内的系数。

程序在进行折减的过程中，各楼层的柱、墙按照其上方对应的实际楼层数确定活荷载折减系数，即对各平面上的每根构件分别进行判断并取值，如图4-54所示。

图4-54 竖向构件活荷载折减系数

6）转换柱的轴力调整。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）10.2.11-2条规定：一、二级转换柱由地震作用产生的轴力应分别乘以增大系数1.5、1.2，但计算轴压比时可不考虑该增大系数。

此处同理“转换梁的地震调整”部分的内容，设计人员在SATWE“特殊构件补充定义”中人工对框支柱等指定“转换柱”后，程序将根据规范要求进行内力调整，其中地震作用调整包括对水平和竖向地震作用的调整。

7）地下一层柱配筋的调整。同理“地下室顶板梁弯矩的调整”的内容，为满足《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.1.14-3条规定，柱的调整程序实现方式为：根据前处理所填写的“嵌固端所在层号”“地下室层数”参数数值，对地下一层柱至（嵌固端所在层号-1）范围内的柱配筋除满足计算配筋要求外，软件自动搜索地上一层对应位置的柱配筋，取其1.1倍纵筋面积作为其纵筋面积。

[实例4-4]：同实例4-3，25层框剪结构，一层地下室，地下室顶板作为上部结构的嵌固端，嵌固端所在层号为2。地下一层柱配筋执行《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.1.14-3条后结果如图4-55所示。

图4-55 地下一层28号柱配筋结果

地上一层同位置对应柱的单边配筋结果如图4-56所示。

图4-56 地上一层对应位置9号柱配筋结果

故2304mm²×1.1=2534.4mm²，与软件计算结果一致。

（3）剪力墙的内力调整

1）剪力墙剪力设计调整系数：

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）7.2.2条、7.2.5条、7.2.6条、10.2.18条、3.10.5条及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.2.8条等一系列规范规定对剪力墙设计弯矩进行放大。具体调整系数归纳见表4-9。

表4-9 剪力墙结构设计剪力的调整

2）剪力墙弯矩设计调整系数：

同理，根据上述规范中对剪力墙弯矩设计值的调整要求，现将相应调整系数归纳见表4-10。

表4-10 剪力墙结构设计弯矩的调整

对于部分框支剪力墙结构底部加强区落地剪力墙的弯矩设计值应采用经调整的、有地震作用参与的墙底截面组合弯矩。调整系数根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）10.2.18条不同抗震等级对应不同系数，具体按表4-10取值。

实例可见第七章第二节“剪力墙结构的设计”的相关内容。