一

設計師疑問

設計中大家一直比較有疑問的是，對于同一個計算模型，采用PKPM和YJK軟件分别計算，查看計算結果，即便是構造配筋控制的柱，但計算結果顯示兩個軟件不同，且PKPM顯示結果總是比YJK結果大。

二

結論

對于構造配筋控制的柱，PKPM和YJK均嚴格執行規範要求，實際的全截面面積是一緻的。

從圖面上直觀看PKPM比YJK配筋結果大，是由于PKPM對角柱角筋的直徑取值比YJK的大，較大的角筋導緻單邊顯示的配筋面積比YJK的大。

設計中角筋直徑究竟取多大，規範并沒有明确要求，軟件在單偏壓配筋計算時根據截面的大小去先假定角筋直徑，然後去計算柱每個單邊的面積。

PKPM軟件确定角柱的角筋大小時要綜合考慮截面的單邊長度、柱配筋面積及考慮雙偏壓配筋計算疊代，通常角筋直徑取值較YJK結果大。

對于構造配筋控制的柱，全截面面積As=2(ASx ASy)-4ASc，如果計算中角筋直徑取值較小，導緻角筋面積較小。在構造配筋确定的情況下，就會導緻圖面上顯示的柱兩個方向的配筋ASx及ASy面積顯得較小，這是一種假象。

軟件計算輸出的這個柱角筋直徑僅供設計師配筋參考，實際施工圖中該角筋直徑實際上是可以比計算的大也可比計算的小。但設計師往往在施工圖實配階段角筋直徑取值大于計算。

特别需要注意的是，對于施工圖中的角筋面積也不能大軟件輸出結果太多，如果角筋直徑取值過大，可能會導緻實配的全截面面積不滿足規範構造的要求。

三

問題原因分析

比如某工程中，三維模型如下所示，采用兩個軟件計算，查看其中某柱的計算結果，PKPM與YJK軟件配筋結果分别如下圖。

➤ 1）假象：圖面展示出來的結果PKPM比YJK的結果大。

同一個模型，在抗震等級及抗震構造措施的抗震等級一樣的情況下，不論采用哪個軟件，對同樣大小的柱截面，構造配筋應該是一緻的。

但從兩個軟件圖面輸出的結果直接來看，PKPM的計算結果單邊面積為10，YJK柱單邊配筋面積為8；同時PKPM軟件輸出的角筋面積比YJK的也大。從設計師角度看，PKPM計算結果比YJK結果配筋大。

➤ 2）實際上對構造配筋的柱，軟件計算的全截面配筋是一緻的。

但是仔細查看這根柱的圖面角筋信息發現，PKPM軟件輸出的角筋面積比YJK的大，進而導緻在全截面面積一定的情況下，單邊輸出的配筋面積PKPM軟件的也比YJK的大，PKPM及YJK對該柱的詳細計算結果分别如下所示。

從上述構件信息結果來看，兩個軟件計算的該柱均為構造配筋，全截面構造配筋率為0.95%，兩軟件輸出的結果其實是一樣的，兩軟件均按照規範要求控制全截面配筋率。

➤ 3）為什麼角筋取值大會導緻顯示的單邊計算配筋面積變大？

對于構造配筋控制時，由于柱全截面面積計算根據全截面最小配筋率乘以截面面積确定。但是由于柱的全截面面積As=2(ASx ASy)-4ASc，要在輸出計算結果時，就有X，Y兩個方向的配筋面積及角筋面積确定，三元一次方程有三個未知數，對于正方形截面，X，Y兩個方向配筋一樣，就退化為二元一次方程。（注意：對矩形截面，計算中兩個邊的構造配筋面積按照邊長比例分配）。

ASx=1/4As ASc

這就需要在計算柱截面配筋時，首先要确定角筋的面積，才能通過全截面面積的要求，計算得到兩個單邊的面積。

可以看到實際上影響圖面上顯示的X，Y兩個方向的配筋大小的主要因素是角筋的直徑大小。

由于YJK軟件中給出的角筋面積比PKPM的小，進而導緻顯示的柱邊的計算配筋面積也小。但是實際上兩個軟件對該柱最終的配筋是一樣的。

實際配筋時如果角筋直徑選擇較大的情況下，扣除角筋後單邊的配筋面積要求自然小了。但是由于計算時圖面顯示的X，Y兩方向的配筋是包含角筋面積的結果,所以單邊配筋面積也會顯示較大。

同時需要注意，在進行柱配筋計算時，還要控制柱每個單邊的配筋率，兩個方向的構造配筋均需要滿足單邊0.2%的要求。

➤ 4）PKPM軟件中框架柱的角筋如何确定？

PKPM軟件确定柱角筋的大小時要綜合考慮截面的單邊長度及柱截面面積，對角筋面積的取值從以下兩項中取大，角筋=max（As1，As2），通常角筋直徑取值較YJK結果大。

(1)As1計算方式如下：

柱截面長邊s<0.41m，As1=153，直徑14；

柱截面長邊0.41<s<0.56m，as1=201，直徑16；

柱截面長邊0.56<s<0.71m，as1=254，直徑18；

柱截面長邊0.71<s<0.86m，as1=314，直徑20；

柱截面長邊0.86<s<1.01m，as1=380，直徑22；

柱截面長邊s>1.01m，As1=490，直徑25；

(2)As2計算方式如下：

As2=截面面積/1000

201（角筋直徑16）<as2<490（角筋直徑25）

按照上述的确定原則一般情況下，PKPM在計算時的角筋面積要比YJK的大。當然即便按照軟件的這個原則來确定，可能在實際工程中最終所選取的配筋也可能與計算不一緻。一般情況下，對于高烈度區，設計師一般600mm以上的柱截面可能都選擇了25mm的角筋，也就是說實際上實配時，設計師一般對角筋取值都比計算的大。參考22圖集中，比如550*500的柱子，角筋直徑的選擇已經到22了。

➤ 5）實際施工圖繪制中角筋如何确定？

對混凝土柱的配筋，計算結果和實際施工圖中的處理還是有一定差距的。軟件計算階段按照截面大小确定角筋面積，設計師一般情況下實配角筋比計算結果大，但是對于受力比較大的柱截面，可能設計師在施工圖階段會加大角筋直徑。那實際設計中究竟角筋取多少呢？當前規範并沒有明确要求，實際設計中可适當參考軟件給出的角筋，進行施工圖階段的配筋處理。但是需要注意的是，角筋在施工圖階段的取值并不一定要比計算大，也可以比計算階段的角筋小。但是如果要減小角筋，一定要保證單邊的配筋面積及全截面面積滿足規範要求。

另外需要特别注意的是：在施工圖階段也不能把角筋面積放得過大。假定對稱配筋的矩形柱兩側邊總配筋面積分别為Asx、Asy，選用的角筋面積為Asc，則此柱的全截面配筋面積為As=（Asx Asy）×2 - 4×Asc，在計算得出的Asx、Asy不變的情況下，施工圖中如果Asc增大過大，則最終實配後的As就會減少，可能會導緻構件實配的面積不滿足全截面構造配筋要求。

➤ 6）PKPM與YJK軟件在施工圖階段對上述的角柱自動形成的配筋圖一緻。

施工圖軟件中，程序會考慮計算階段角筋取值的原則，優先取satwe給出的角筋，同時要考慮經濟配筋及對應角筋排布後其他鋼筋的相關布置要求，後面選筋不合适會調整替換角筋的直徑。不考慮歸并，PKPM及YJK生成的上述兩個角柱的配筋結果。

➤ 7）900*900柱的截面，SATWE與YJK軟件角柱構造配筋計算及施工圖結果對比。

查看該900*900的柱，圖面輸出的角筋，PKPM軟件輸出的角筋面積比YJK的大，進而導緻在全截面面積一定的情況下，單邊輸出的配筋面積PKPM軟件的也比YJK的大，PKPM輸出的角筋直徑為25mm對應的面積，YJK輸出的角筋直徑面積為22mm對應的面積。導緻單邊PKPM顯示的構造面積為25，YJK顯示的單邊構造面積為23，PKPM顯示結果比YJK的結果大。

但是查看自動生成的施工圖，發現YJK和PKPM都考慮了鋼筋排布情況等，最終角筋的實配都取直徑為25mm的鋼筋。

➤ 8）施工圖繪制中角筋過大導緻全截面配筋率不能滿足規範的案例。

假設某非框架結構中的框架柱截面尺寸為700mmx700mm，截面計算配筋小于構造配筋，鋼筋強度等級為400MPa，截面面積為490000mm²，按混凝土規範第8.5.1條，要滿足單側配筋面積的要求，柱一側縱向鋼筋最小配筋率為0.2%，按照規範可得該柱單側的最小縱向鋼筋面積為490000*0.2/100=980mm²。四級抗震等級，按照規範要求的全截面配筋率0.55%的要求，該柱全截面構造配筋面積為490000*0.55/100=2695mm²。

SATWE軟件計算輸出以下結果，軟件中角筋面積是按照18mm取值輸出的。

施工圖軟件自動生成的配筋結果。顯然軟件在自動成圖時要考慮各種構造，并且最終施工圖中的角筋取值比計算取值小，施工圖中的角筋直徑為16mm。

如果按照軟件直接計算的結果選擇角筋，2.5c㎡角筋面積對應的角筋直徑為18mm。如果實配中角筋選用直徑為20mm的鋼筋，即取大于計算時輸出的18mm的鋼筋，則按照構造要求，每側柱中部筋面積為980-2×314.5=351mm²，僅僅考慮面積，可選一根直徑為22mm的鋼筋，配筋如下圖所示:

此時柱全截面鋼筋面積為4×380.1 4×314.5=2778.4mm²，2778.4/700/700=0.57%，大于《砼規》第8.5.1條規定的全截面面積0.55%，滿足規範要求。

并且單側實配鋼筋面積為：2×314.5 380.1=1008.5mm2>980mm²(柱單邊構造面積），滿足規範單邊0.2%配筋要求。

如果僅僅考慮面積即使配置一根鋼筋也滿足規範要求，但是實際配筋中還需要考慮鋼筋間距等構造要求，同時一般考慮角筋直徑不小于單邊上的縱筋直徑，因此，一般施工圖繪制中不會這樣的施工圖處理。

如果覺着上述的配筋角筋有點偏小，再适當增大一個等級，取角筋直徑為22mm，此時角筋對應的面積為380.1mm²，按照單邊配筋率的要求，側柱中部需要配置的鋼筋面積為980-2×380.1=219.8mm²，對兩邊的非角筋位置的鋼筋直徑選為18mm的鋼筋，配筋如下所示:

此時柱全截面鋼筋面積為4×254.5 4×380.1=2538.4mm²，2538.4/700/700=0.52%，小于混凝土規範第8.5.1條規定的0.55%，這樣調整，雖然保證了單邊配筋面積滿足要求，但是實際上柱全截面面積不滿足規範要求。

單側實配鋼筋面積為：2×380.1 254.4=1014.6mm²>980mm²(柱單邊構造面積），滿足規範單邊0.2%配筋要求。

該配筋模式下，增大了角筋直徑，同時角筋直徑不小于柱的其他縱向鋼筋直徑，但卻導緻實際配筋柱全截面配筋率不滿足規範要求，所以在調整角筋時，要注意複核全截面鋼筋面積是否滿足規範要求。

當然對于以上兩種方式的配筋，由于縱筋間距不滿足規範要求，在實際配筋中均不可取。

對這種比較大的柱子，如果抗震構造措施比較低的話，一般的構造配筋會變為由0.2%的構造控制，但是需要注意的是有可能在角筋直徑比較大的情況下，雖然滿足了單邊配筋率的要求，但也可能産生全截面配筋不滿足規範要求的問題。

上述構造配筋控制的柱，實際配筋可能會按照如下的較為合理經濟的配筋方式進行最終的施工圖繪制。

此時柱全截面鋼筋面積為：16×201.1=3217.6mm2>2695mm²（700×700×0.55%）。

單側實配鋼筋面積為：5×201.1=1005.3mm²>980mm²(柱單邊構造面積）。

該實配鋼筋同時滿足規範的全截面配筋面積及單側配筋面積，并且滿足規範的各項構造要求，也是很經濟、合理的配筋方式了。實際的配筋率為3217.6/（700×700）=0.66%>0.55%。但是最終的角筋直徑的取值比計算時輸出的結果小。

➤ 9）實際工程中施工圖中選擇的角筋直徑。

查看了很多設計院做的圖紙，舉例如下圖所示，對于實際施工圖繪制中，大部分情況下，設計師對角筋選擇的都比較大。一般情況下，對框架柱的角筋直徑選擇一般都在20mm以上，大部分情況下角筋的直徑為22mm，25mm。

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