“你若想在任何領域擁有競爭力，就必須熟練地掌握該領域的方方面面，不管你是否喜歡這樣做，這是人類大腦的深層結構決定。 ”

—— 查理·芒格

（Charlie Munger）

△ “清水園” 項目實景

默認建筑工作室

攝影：張超

結構設計：大白 鄭煒鋆

幫助讀者朋友們答疑時間久了，大白發現有些自認為已經了解的知識，其實是不太靠譜的。

比如說模型指標輸出這件事：

一般情況下，規范要求模型的層間位移角、位移比、周期、周期比、層間剛度比等主要計算指標是在樓板剛性假定的條件下輸出的；

而位移、內力、配筋等結果則應在考慮樓板實際剛度情況（非強制剛性假定）下進行。

回想剛工作的時候，受到傳統結構軟件的功能限制，每個單體大白都必須準備兩個 模型：

一個用來輸出主要指標，而另一個則用來設計構件。

實際操作過程中，這種做法非常容易出錯：

要么指標按非剛性樓板輸出了；要么配筋用的是剛性板下的數值；不然就是多次修改后兩個模型對不上。

大家苦不堪言，而又沒有便捷的手段。

后來，隨著YJK軟件的普及，程序提供了“整體指標計算采用強剛，其他計算非強剛”的功能。

勾選該參數后，軟件直接進行兩遍計算：

第一遍采用強制剛性板假定模型，解決主要計算指標的輸出問題；第二遍則采用非強制剛性板假定模型，提供內力配筋等的計算結果。

依據軟件說明書，剛性板假定下程序主要輸出如下結果：

1）“規定水平力”的計算；

2） 位移角和位移比；

3） 周期比；

4） 層剛度比、層間剪力與層間位移的比、剪彎剛度；

5） 結構整體穩定驗算時求EJd；

6） 最小剪重比；

7） 地震作用傾覆力矩；

8） 0.2V0、框筒地震層剪力調整的系數；

大家必須注意的一點，主要輸出的內容都考慮了：

剪力墻連梁剛度折減系數。

簡言之，地震工況下程序計算連梁剛度折減時的結構剛度，并輸出了剛性板假定下的主要指標。

顯然，這種設計方式對于高烈度 地區的剪力墻項目是不太友好的。

由于 連 梁剪壓比容易超限，實際操作時，剛度折減系數往往取值較低。

而計算時位移角時程序又考慮了剛度折減， 導致地震工況下的層間位移角難以滿足規范限值要求。

為改善這一狀況，《建筑抗震設計規范》6.2.13條的條文說明建議到 ：

計算地震內力時，抗震墻連梁剛度可折減；計算位移時，連梁剛度可不折減。

也就是說，層間位移角可按剛性板+連梁剛度折減系數1.0時的成果。

如果像前文一樣，還是通過兩個模型來解決這個問題，操作起來又很麻煩。

考慮到這個需求，在后續版本升級中，軟件提供了考慮“增加計算連梁剛度不折減模型下的地震位移”的功能。

勾選該項以后，軟件在WDISP.OUT末尾輸出了連梁剛度不折減模型下的地震位移統計結果，如下圖所示：

△ WDISP.OUT文本結果

前文提到，一般情況下：

層間 位移 角指標看的是剛性板假定下的結果。

所以大白一直默認為，程序輸出的連梁剛度不折減下層間位移角指標也同樣是樓板剛性假定下的結果。

事實真的如此么？大家接著往下看：

01案例概況

某高烈度地區的16層高層剪力墻辦公樓，建筑總高度約62.4m，標準層層高3.90m，帶 一層地下室（滿鋪設備夾層）；

主要設計指標如下：

抗震設防烈度為 8度 ，設計基本地震加速度值為 0.30g ，設計地震分組為第二組，建筑場地類別為三類，特征周期為0.55s，剪力墻抗震等級二級；

50年一遇基本風壓為0.45kN/㎡，地面粗糙度為B類。

讀者疑問如下：

高烈度的SOHO辦公樓，結構自重大（有夾層）。業主不允許采用減震方案。目前指標已滿足規范要求，想讓大白幫忙看下，上部優化空間能有多大？

讀者模型的標準層如下圖所示：

△ 讀者標準層方案

可以看到，平面形狀為較規則矩形；長度約54m，寬度約13.5m；結構高寬比約為4.6，單純看數值并不大；

但是，WMASS.OUT中的計算結果表明， 整體結構在高烈度地震作用下，Y向底部零應力區比例高達78.33%， 結構方案不甚合 理。

若維持目前的結構方案，必須 采取可靠手段來防止整體傾覆。

△ WMASS.OUT文本結果

讀者模型在連梁剛度不折減下的控制層間位移角為1/1007，可滿足規范要求。但個別剪力墻厚度較大，且存在低效墻肢，故而上部自重負擔大，模型存在一定優化空間。

02剛性板？

基于上述思路，大白對讀者模型的 平面布置進行了 調整。

優化后的標準層方案如下圖所示。考慮 連梁剛度不折減時，Y向地震控制層間位移角輸出結果為1/993，已非常接近規范限值。

△ 大白 標準層方案

實際調整過程中，大白逐漸意識到，上述位移角指標可能不是剛性板假定下的結果。

為了驗證這個想法，大白從基本模型出發，進行5種模型方案的對比分析：

基本模型

整體指標計算采用強剛，其它計算非強剛

連梁剛度折減系數(地震) 取0.5

強剛模型：

對所有樓層采用強制剛性樓板假定

連梁剛度折減系數(地震) 取0.5

非強剛模型：

不采用強制剛性樓板假定

連梁剛度折減系數(地震) 取0.5

基本模型（連梁剛度1.0）

整體指標計算采用強剛，其它計算非強剛

連梁剛度折減系數(地震) 取1.0

連梁剛度1.0+強剛模型

對所有樓層采用強制剛性樓板假定

連梁剛度折減系數(地震) 取1.0

可以看到，5種方案僅在剛性樓板假定和地震連梁剛度折減系數的選擇上有所不同，且均勾選了“ 增加計算連梁剛度不折減模型下的地震位移 ”選項。

大白提取了主要計算指標，如下表所示：

▽ 指標對比表

（相同結果已用顏色區分）

經驗證，如同用戶手冊告訴我們的，程序輸出的周期和層間位移角指標均為考慮連梁剛度折減+剛性板假定下的結果 。

對于連梁剛度不折減下的層間位移角指標，基本模型、非強剛模型和基本模型（連梁剛度1.0）的計算結果（青色）是一致的，均為1/993。

也就是說，該指標是：

非 剛性板+剛度折減系數1.0時的結果 。

當大白把基本模型考慮上剛性板假定后，結果便與連梁剛度1.0+強剛模型相同，都是1/1012（灰色）。

可見，優化方案的真實位移角應為1/1012， 已能滿足規范限值要求，不必繼續調整。

而基本模型的位移角僅為1/993，相比前者多輸出了1.8%，高地震烈度下想減少這部分位移角還是挺困難的。

大白驗證發現，目前的3.0.2版程序與2.0.3版程序均有類似問題。

考慮到軟件采用串聯計算，從提高運算效率出發，為減少模型計算時長，采用簡化運算方案是可以理解的。

實際工作中，如果模型的層間位移角已接近規范限值、而又難以調整時，可以考慮增設一個強剛模型，用以輸出地震工況下連梁剛度不折減時的層間位移角，不失為一個高效的解決方案。

建議程序在后續版本升級中，增設獨立參數開關，提供給需要一步計算到位的朋友們。

除此之外，細心的朋友可能會發現， 連梁剛度1.0+強剛模型下的地震層間位移角（綠色）與連梁剛度不折減（灰色）時略有不同，大白猜測是兩者計算時有效質量系數不同，使得地震力與周期略有不同所導致。

03優化成果

前后方案的標準層疊合在一起，如下圖所示，以方便大家對比：

△ 標準層對比圖

涂黑處為已刪除墻肢

經濟指標匯總于下表：

▽ 經濟指標對比表

可以看到，位移角控制指標變化不大的情況下，地上部分的結構自重減少了7.1%； 混凝土量與鋼筋用量均可優化約10%；上部單位結構面積用鋼量減少了約6.8Kg/ ㎡ ，達到了大白的預期目標。

調整后，零應力區比例由78.3%降低至68.8%，可見減輕上部自重使得地震反應力降低，能夠適當緩解整體結構的傾覆問題。

白若冰 ，高級工程師，國家一級注冊結構工程師；曾在《建筑結構》雜志上獨立發表論文； 一線結構工程師， 從事結構設計工作15年+，一注執業10年+；擅長剪力墻結構分析及優化、復雜公建分析以及精細化設計等內容。

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