关于PKPM在计算砖混结构时的抗震验算结果中解决经常出现红字的问题.pdf

关于PKPM在计算砖混结构时
的抗震验算结果中解决经常出现红字的问题

关键词：PKPM，砖混结构，抗震抗剪承载力，墙的刚度，配筋砌体钢筋参与工
作系数，抗剪承载力与所分得的地震剪力比

在实际工程中运用中国建筑科学研究院开发的建筑结构计算系列软件
PKPM计算砖混结构时，如果运行到PMCAD中的第8项“砖混结构抗震及其他
计算”对于某些结构可能会出现“红字”的现象。具体地说，在“砖混结构抗震
及其他计算”选项时，其结果图中将会出现建筑物的各纵墙和横墙、构造柱以及
门窗洞口等图形，还有左下角标注的一些建筑材料等有关参数，另外还有分布在
各纵墙和横墙图形中与墙平行或垂直的数字。垂直于墙的数字是该整道墙的沿阶
梯形截面破坏的抗震抗剪承载力与所分得的整楼层地震剪力之比，数字为黄色；
平行于墙的数字是该整道墙中的由于洞口分割而开的各墙段的沿阶梯形截面破
坏的抗震抗剪承载力与所分得的该整道墙地震剪力之比，数字为蓝色；但是无论
整道墙或各墙段抗震抗剪承载力与所分得的地震剪力之比小于1时，则平行或垂
直于墙的数字呈红色，也就是所谓“红字”现象。
对于“红字”现象，有的工程师没有仔细研究原因，只认为抗力不够，盲目
的加构造柱，有的工程师仅从概念上分析上认为纵墙或横墙较少，提出增加墙。
总之众说纷纭。如果闲暇之时，认真研究一下会发现，绝大部分红字出现在平行
于墙的数字，也即该整道纵墙中的各墙段的抗震抗剪承载力与所分得的地震剪力
之比小于1。具体一点就是洞口两侧墙段承载力小于所分得的地震剪力。在这个
问题的基础上如果微微调一下洞口的位置，墙承载力与地震剪力之比将会有非常
大的令人吃惊的变化。一般0.8以上的红字都会“变色”即大于1。另外如果一
道纵墙连续的话，抗力比将有较大增长。对于这些问题不再赘述。通过仔细参阅
软件PKPM砖混部分技术条件会发现，其软件的核心是几乎完全按照
GB50003—2001即《砌体结构设计规范》编制而成的，而且既然该软件能通过
国家建设部的验收，说明软件本身没有问题，那这种现象发生根本必源于规范之
中。
说到此必须得明确一点：GB50003—2001中规定
1.墙段承载力设计值为V
V=S*fvefve=ζn*fv
其中，S为墙的截面面积，fve为沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪承载力，fv
为沿阶梯形截面破坏的抗剪承载力，当砂浆大于M10时取0.17Mpa，ζn为砌体
强度正应力影响系数，与σo/fv有关，按GB50011—2001中表7.2.7取用。
2.所分得的地震剪力为V按各墙段的刚度分配，
当墙的高宽比h/b<1时仅考虑剪切变形；当墙的高宽比1<h/b<4时考虑剪切
变形和弯曲变形；当墙的高宽比h/b>4时，可认为该墙刚度为0（事实上应该是
仅考虑弯曲变形）
下面举例说明：
如附图所示一片墙中间一个洞口，尺寸、位置见图。图一与图二的区别仅在
于图一中窗口位置移动100mm。假定墙厚为240mm(实际上同墙厚对计算结果无

任何影响)σo/fv=5ζn=1.5并假定分配到这片墙上的地震剪力为60Kn。砌体
弹性模量E,砌体剪变模量G,且G=0.4E，I为墙段截面惯性距，ζ为剪应变不
均匀系数。取1.2。
计算结果如下：
(1)图一中
对于墙段a，h/b=1500/700=2.14即1<h/b<4
同时考虑剪切变形和弯曲变形：
δa=h^3/12*E*I+ζ*h/G*A
=1.5^3/12*1/12*0.24*0.7^3*E+1.2*1.5/0.4*E*0.24*0.7=67.785/E
对于墙段b，h/b=1500/500=3.00即1<h/b<4
同时考虑剪切变形和弯曲变形：
δa=h^3/12*I*E+ζ*h/G*A
=1.5^3/12*1/12*0.24*0.5^3*E+1.2*1.5/0.4*E*0.24*0.5=150.000/E
墙段a的刚度Ka=E/67.785墙段b的刚度Kb=E/150.000
(2)图二中，墙段a与墙段b完全相等，
对于墙段（a）（b），h/b=1500/600=2.50即1<h/b<4
同时考虑剪切变形和弯曲变形：
δa=h^3/12*I*E+ζ*h/G*A
=1.5^3/12*1/12*0.24*0.6^3*E+1.2*1.5/0.4*E*0.24*0.6=96.356/E
墙段a的刚度Ka=E/96.356墙段b的刚度Kb=E/96.356
按国标公式计算：
图一中，墙段a分配得的剪力60*150/（150+67.785）=41.32kN
抗力V=S*fve=1.5*0.17*0.24*0.7=37.8Kn
承载力与所分得的地震剪力之比37.8/41.3=0.91(红字)
墙段b分配得的剪力60*67.785/（150+67.785）=18.68kN
抗力V=S*fve