用钢量对比分析系列——计算控制边缘构件配筋结果不同(三量对比分析)

一 设计师疑问

同一个计算模型，墙肢计算配筋基本一致，对于计算控制的边缘构件配筋结果，为什么PKPM配筋面积比YJK大？

二 结论

1.对于计算控制的边缘构件配筋面积，PKPM默认考虑竖向分布筋贡献，YJK默认不考虑。

2.按照规范及合力点的位置，边缘构件轮廓范围内均包括墙肢端部主筋及部分竖向分布筋。

3.端部主筋求解的前提是竖向分布筋均匀分布于主筋合力点内，因此计算控制边缘构件时应考虑其范围内竖向分布筋，最终配筋为墙肢计算配筋叠加边缘构件范围内的竖向分布筋。

4.YJK软件默认不考虑竖向分布筋，但是在“高级参数”下提供了相关考虑竖向分布筋的参数，选择以后，生成的边缘构件配筋结果和PKPM边缘构件结果一致。

5.如果YJK中默认不考虑竖向分布筋，虽然YJK的边缘构件面积结果和所谓设计师预期显示的结果一致，但其计算结果较PKPM的边缘构件偏小。

三 问题原因分析

下面以一个典型结构为例，从软件墙肢计算结果出发，分析差异的原因。

PKPM与YJK对于剪力墙配筋结果的表示提供均两张简图，一张是各个剪力墙单墙肢计算的配筋结果，另一张是剪力墙边缘构件配筋结果。剪力墙单墙肢的暗柱主筋给出的是计算值，如果计算值小于零则取零，并不考虑构造要求；而边缘构件简图中的配筋结果则同时考虑了钢筋的计算值和构造值，即二者取大。其中，计算控制的边缘构件配筋面积，PKPM默认考虑竖向分布筋贡献，YJK默认不考虑。下面从剪力墙配筋计算过程出发，分析边缘构件是否应该考虑竖向分布筋的贡献及竖向分布筋考虑与否对边缘构件配筋量的影响。

例如，某剪力墙结构算例，标准层层高均为3300mm，剪力墙抗震等级二级，竖向分布筋配筋率为0.30%。以下选取二层边缘构件YBZ1与YBZ2对比如图1，图2为PKPM与YJK的配筋简图及边缘构件设计结果。由配筋简图可知两软件剪力墙段的暗柱主筋计算值基本一致，但是PKPM边缘构件结果均比YJK大，其中，YBZ1配筋大120mm²，相对差异6.96%，YBZ2配筋大468mm²，相对差异9.16%。

3.1 YBZ1差异分析

（1）由于计算控制边缘构件的设计结果源自于单个墙肢的计算配筋，且暗柱轮廓范围内均包括墙肢端部主筋及部分竖向分布筋如图3所示，下面对比PKPM与YJK1号墙肢的计算过程。

a）PKPM单个墙肢计算

1号墙肢构件信息如图4所示，使用PKPM自带工具箱校核计算结果如图5所示，可见结果一致。查看计算书如图6，可知主筋计算是基于墙肢两侧钢筋合力点（Cov=200）之间剪力墙截面均匀配置竖向分布筋的基础上得出的。可能设计师会有疑问，竖向分布筋间距不是200mm么，那么距合力点内侧小于200mm范围内墙肢截面并没有竖向分布筋吧？其实这是构造的概念，计算则是以分布筋配筋率为基础，即距合力点内侧多小的范围内，都有0.3%的竖向分布筋参与计算。

图61号墙肢工具箱校核计算书

b）YJK单个墙肢计算

1号墙肢构件信息如图7所示，使用YJK【设计结果-计算书-构件详细】查看1号墙肢计算过程如图8所示。可知主筋计算是基于墙肢两侧钢筋合力点（aa=200）之间剪力墙截面均匀配置竖向分布筋的基础上得出的。

综上，YJK墙肢计算与PKPM一致，主筋计算均是基于墙肢两侧钢筋合力点（aa=200）之间剪力墙截面均匀配置竖向分布筋的基础上得出的，而暗柱轮廓内不仅包含暗柱主筋，也包含部分竖向分布筋。

（2）YBZ1配筋计算过程

a）PKPM边缘构件计算如下，即墙肢主筋面积与暗柱范围内计算用竖向分布筋的面积之和为边缘构件结果，与电算结果一致。

b）YJK边缘构件计算如下，墙肢主筋面积即为边缘构件结果，与电算结果一致。

3.2 YBZ2差异分析

（1）YBZ2由1号墙肢和2号墙肢组成，由于计算控制边缘构件的设计结果源自于单个墙肢的计算配筋，需要分别对比PKPM与YJK对于两个墙肢的计算过程。

1号墙肢的计算如上所述，2号墙肢的算法同1号墙肢，不再赘述，差别仅在于钢筋合力点的取值，由于墙肢较短，两软件均取钢筋合力点距墙肢边缘的距离为40mm，如图9中两软件构件信息所示。

（2）YBZ2配筋计算过程

a）PKPM边缘构件计算如下：如图10所示，YBZ2由1号墙肢下端边缘构件a、2号墙肢左端边缘构件b及右端边缘构件c组合而成。

与电算结果一致。

3.3 竖向分布筋参数及结果对比

YJK软件提供的考虑竖向分布筋的参数及选择后的结果对比。

YJK在墙肢边缘构件中展示的结果，是不包含墙身竖向分布筋配筋率的。但是要考虑该结果，在YJK软件的“高级参数”下，如图11所示，选择“边缘构件计算面积全部考虑墙身竖向筋配筋率”，则边缘构件会得到和PKPM相同的结果。同时如果在边缘构件配筋中不考虑该竖向分布筋的贡献，可能会导致不安全，尤其当设计中人为增加了竖向分布筋的配筋率时，会引起更大的安全隐患。

图11YJK软件中选择边缘构件考虑竖向分布筋配筋率

对上述的案例，如果选择该参数后，再重新计算，可以看到边缘构件中显示的结果，如图12所示，比YJK默认的结果大，如图13所示，与PKPM边缘构件结果一致。

与不考虑竖向分布筋的结果相比，考虑竖向分布筋后的边缘构件结果变大，差异接近10%，如果设计中不考虑竖向分布筋对边缘构件的配筋影响，可能导致边缘构件结果偏小而导致不安全，尤其当提高了竖向分布筋配筋率的情况下，影响会更显著。

3.4 总结

综上所述，边缘构件配筋面积源于边缘构件轮廓范围内直线墙肢端部主筋及部分竖向分布筋，而端部主筋求解的前提是竖向分布筋均匀分布于主筋合力点内，因此计算控制边缘构件不应忽略其范围内竖向分布筋。