专题系列 | 广东新高规在PKPM程序中实现的若干问题汇总
引言
一、上部结构计算模型；
二、上部结构荷载组合；
三、整体性能指标计算；
四、上部结构构件设计。
一、上部结构计算模型
在不同的荷载作用下，混凝土结构可能有不同的弹塑性发展，因此进行等效弹性的计算时，不同工况的分析宜采用不同的计算模型。
在SATWE中支持重力荷载、风荷载和地震作用分别采用不同的刚度系数。
1. 楼面梁刚度放大系数
《广东高规》（2021版）第5.2.2条建议：“现浇楼盖楼面和装配整体式楼盖楼面梁的抗弯刚度应考虑翼缘的作用予以增大。一般情况下，抗风设计时边梁刚度增大系数可取1.3～1.5，中梁可取1.5～2，抗震设计时边梁刚度增大系数可取1.0～1.2，中梁可取1.2～1.5，视带翼缘与不带翼缘的具体情况而定。”
当选择按《广东高规》（2021版）计算时，SATWE中默认采用下图中的刚度放大系数。
梁刚度放大系数的设置
2. 连梁刚度折减系数
通常可以假定重力荷载施加后结构仍然保持弹性，在较大的风荷载作用下部分连梁轻微开裂，设防地震作用下连梁则可能较多开裂。
《广东高规》（2021版）第5.2.1条建议：“框架-剪力墙、剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，抗风设计时，折减系数不宜小于0.8，不应小于0.7；设防烈度地震作用下结构承载力校核时可取0.2~0.3”。
当选择按《广东高规》（2021版）计算时，SATWE中将地震工况的连梁刚度折减系数默认为0.25，风荷载的连梁刚度折减系数默认为1.0。
勾选“计算地震位移连梁刚度折减系数”，广东高规（2021）默认值为0.5，其他规范默认值为1.0。
连梁刚度折减系数的设置
3. 梁柱节点刚域
《广东高规》（2021版）第5.3.4条建议采用下式计算梁端刚域长度，柱端不考虑刚域。这意味着梁端刚域取到“柱边”。这种方式在结构分析时可能夸大结构整体刚度，但又有利于减少梁支座的设计弯矩。
“全国高规”则取至柱内部，且距柱边尚有一定距离。
在梁的设计中，SATWE总是会取刚域与弹性段交界处的截面内力计算支座配筋。
对于梁与墙面外相连的情形，SATWE默认不考虑梁端的刚域，如墙的厚度相对于梁高较大，设计师可在构件上交互指定每个梁端的刚域长度。
二、上部结构荷载组合
《广东高规》（2021版）第5.6.1条建议，持久设计状况和短暂设计状况下，当荷载与荷载效应按线性关系考虑时，荷载基本组合的效应设计值应按公式5.6.1确定。第5.6.3条，抗震设计时，应按照公式3.9.5规定进行荷载和地震效应组合的计算。
三、整体性能指标计算
1. 顶点位移角和层间位移角
《广东高规》（2021版）第3.7.3条建议“按弹性方法计算的风荷载作用下结构的顶点位移与结构总高度之比不宜大于1/600。”建筑的顶点位移指主要屋面质心处的位移，不包括突出屋面的楼电梯间、水池等。全国高规则以层间位移角作为衡量风荷载下结构位移的指标，且不同结构体系限值不同。
SATWE中提供了计算并输出了风荷载作用下结构的顶点位移角。为方便设计，设计师通常将出屋面的小塔楼或其他附属结构也包含在计算模型中，程序不容易自动判断出“主要屋面”的位置。因此需设计人员指定“主要屋面”。结构总高度取计算嵌固端到主要屋面的高度。
主要屋面位置的指定
《广东高规》（2021版）第3.7.3条建议“设防烈度地震作用下的楼层层间最大位移与层高之比Δu/h不宜大于1/180。”这里不再区分结构类型，各种结构类型的限值统一为1/180。
2. 扭转效应控制
《广东高规》（2021版）不控制结构的周期比；第3.4.4条建议放松了扭转位移比限值，高层建筑的扭转位移比不宜大于1.35，不应大于1.65。
3. 结构整体稳定验算
“刚重比”计算中的重力《广东高规》（2021版）建议采用永久荷载标准值与楼面可变荷载标准值的组合值。“全国高规”则需要考虑分项系数。
在SATWE设计信息中允许指定恒载和活载引起重力的分项系数。
刚重比计算的分项系数指定
四、上部结构构件设计
1. 承载力验算
《广东高规》（2021版）建议所有高层建筑均采用抗震性能化设计方法。基于《建筑抗震设计规范》GB50011及“全国高规”关于性能化设计的思想及承载力计算表达式，《广东高规》（2021版）引入承载力利用系数、构件重要性系数以及地震力折减系数，校核不同性能水准的结构构件在设防烈度地震作用下的承载力。
《广东高规》（2021版）规定的结构抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级，每个性能目标均与一组在设防和罕遇地震作用下的结构抗震性能水准相对应，但不再提出对“多遇地震”的性能水准要求。
结构抗震性能水准分为1、2、3、4、5五个水准。对每个具体性能水准的验算，《广东高规》（2021版）基于如下验算公式：
构件重要性系数仅与构件的重要程度有关系，对关键构件可取n=1.05~1.15，一般竖向构件可取n=1.0，水平耗能构件可取n=0.5～0.7。一般情况下，关键构件由设计人指定。
设防烈度地震作用下，抗震性能目标为C、D级的结构的部分竖向构件已有轻微~中度损坏，部分耗能构件已有中度~比较严重的损坏，结构已部分进入弹塑性，且抗震性能目标C、D级结构的抗震构造要求较严格，已确保有必要的延性，对其地震力做小幅度的折减，也可理解为设防烈度地震作用下结构构件非弹性刚度的影响使得地震作用减小。
构件承载力利用系数ξ的大小表征各性能水准结构构件的承载力安全储备(承载力利用程度)和损伤程度。
结构整体水平方向的刚度降低并不能使竖向地震作用减少，因此建议采用下式验算，仅对水平地震效应进行折减。
同时考虑以竖向地震作用为主的组合
在SATWE中，需首先指定性能水准和地震作用水准，如下图所示：
图 抗震性能设计的参数指定
《广东高规》（2021版）直接基于设防地震进行承载力设计，因此不与风荷载进行组合。
性能水准1、2计算时阻尼比不增加，连梁刚度折减系数可取0.3~0.4，性能水准3、4计算时阻尼比可增加0.005~0.015，连梁刚度折减系数可取0.2~0.3，并对地震力做幅度不大的折减。
2. 设计内力的调整
在基于多遇地震计算的设计方法中，通过对构件内力的调整来保证结构在设防地震下的抗震性能。
《广东高规》（2021版）取消了抗震等级和与之相关的抗震措施。框架柱端的设计弯矩不再由相连梁端的设计弯矩或实际承载力确定。框架柱、框支柱端部设计剪力按下式计算：
上式中取消了柱端剪力增大系数。对框架梁的端部设计剪力也无剪力增大系数。对于剪力墙底部加强区部位的剪力设计值也不考虑放大系数。
“强柱弱梁”主要通过重要性系数来体现。框架柱通常至少定义为“一般竖向构件”，其重要性系数取1.0，而框架梁通常为“水平耗能构件”，其重要性系数为0.5～0.7。
“强剪弱弯”主要通过构件的承载力利用系数来体现。如表1所示，“抗剪切”的承载力利用系数要小于“抗弯曲”的承载力利用系数。
3. 抗剪截面验算
《广东高规》（2021版）设防地震时的剪压比按如下公式验算，不区分性能水准。跨高比大于2.5的梁及剪跨比大于2的柱：
跨高比不大于2.5的梁及剪跨比不大于2的柱：
罕遇地震时的剪压比限值随着性能水准的不同而变化，验算公式如下：
4. 构造要求
《广东高规》（2021版）简化了结构抗震构造等级的划分。根据结构抗震能力的等能量原理，结构延性越好，对弹性承载力的要求越低，反之，结构延性越差，对弹性承载力的要求越高。因此对于性能水准为3、4、5的结构，可以适量折减其按弹性计算的地震效应，采用高延性低承载力的设计思路。
因此抗震构造等级的确定仅与设防烈度和性能目标有关。“全国高规”的抗震等级是与结构类型与结构高度、设防烈度等有关的。
抗震构造等级的选取表
在SATWE中，结构抗震构造等级的确定需要由设计师根据设防烈度和性能目标指定。
《广东高规》（2021版）第6.4.2条中定义：“轴压比指重力荷载代表值作用下柱的轴压应力设计值与柱混凝土轴心抗压强度设计值的比值。”第7.2.9条中定义：“墙肢轴压比是指重力荷载代表值作用下墙肢承受的轴压力设计值与墙肢的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。”因此柱和墙的轴压比均与地震作用大小无关。
SATWE中选择按《广东高规》（2021版）设计时，程序按上述要求计算柱墙的轴压比。
文稿 | 许天祎 审稿 | 陈晓明/肖川 排版 | 市场部 编辑 | 市场部