另一方面，由于一个薄壁柱只有通过剪心传递力与位移，所以在处理多墙肢薄壁柱转换时
十分麻烦，如将剪心与下层柱相连，则令转换梁过于危险，如设置实际并不存在的计算洞令力
传至转换梁又会改变上层墙体的变形协调条件（不要相信

TBSA 手册中所言设连梁高为层高可

以解决问题，一段连续约束简化成一个点约束，误差决不会小）。

　　为了解决薄壁柱单元造成剪力墙分析过于粗糙的问题，
ETABS、SAP84、SATWE、TBWE、TUS、TBSAP 等软件先后引入了墙单元。对于有墙元
模型的软件，要分清楚其单元类型。

　　墙元有两种：一是板

-梁墙元（又称 Wilson 嵌板单元模型），这种模型在国外应用较多。

其实质是平面单元，把剪力墙简化为一个膜单元

+边梁+边柱，基本上是一个由平面单元经改

造成的空间单元。剪力墙洞口间部分模型化为一个梁单元，削弱了剪力墙实际的变形协调关系，
由前一段的讨论可知这种单元导致整体计算结果偏柔；一是由有限元中的四节点空间壳元缩聚
而来的（以下称为板壳墙元），板壳元既有平面内刚度也有平面外刚度，且剪力墙洞口间部分
也作为墙元进行整体分析，因此板壳墙元更能精确地分析复杂剪力墙结构。以上几种带有墙元
的软件中，

ETABS 和 TUS 采用板-梁墙元，SAP84、SATWE 和 TBSAP 均采用壳墙元。

TBWE 所采用的墙组元实际上是一种改进的薄壁杆件模型，它与普通的薄壁杆件模型的不同之
处在于：

　　

1、不强求剪力墙为开口截面，可以分析闭口及半开半闭截面；

　　
　　

2、其杆件未 知位移取为杆端截面的横向位移和各节点的纵向位移，数　　　目随墙肢节

点数增加而增加，不象普通薄壁杆件那样固定为

14 个，　　　保证了杆件的位移协调；

　　
　　

3、采用最小势能原理，建立考虑剪力墙剪切变形的总势能表达式，然 　　　后对其求导

并令其值为

0 即建立考虑剪切变形的单元刚度矩阵。墙组　　　元实际上是一种介于薄壁杆件

单元和连续体有限元之间的分析单元。

　　从结构分析的准确性来说，从好到差排列依次为：板壳墙元、墙组元、板

-梁墙元。 

　　另外一个有争议的问题是对异形柱的处理。异形柱在广东又叫短肢剪力墙，虽然名称和剪
力墙拉上了关系，但其计算却不能用剪力墙的方法来算。

TBSA 用户手册建议将异形柱折算成

惯性矩相同的矩形截面柱进行整体分析，取得内力后再进行详细的计算。这种方法用起来很不
方便，另外这种折算只能保证两个参数的正确，其他如截面面积、转动惯量等参数都很难与原
构件保持一致。

　　目前能直接对异形柱进行计算与绘图的软件有

BSCW、 GSCAD 和 PKPM。由于广东省建

筑设计研究院在异形柱的研究方面有比较成熟的理论，因此

BSCW 和 GSCAD 对异形柱的计

算与绘图极为方便可靠，目前广东省住宅建筑设计常采用短肢剪力墙结构，导致大量的异形柱，
因此这两个程序比较流行。在用

PMCAD 进行输入时，可以看到有不同类型的截面，采用这些

截面输入的异形柱可以传递到

TAT 或 SATWE 中进行计算，并在 PK 中进行配筋（仅适用于

99 年 5 月以后的 Windows 版程序），不过 PKPM 中对异形柱内力的求算并不是通过查表进
行（广州城市建设开发总公司设计院编制的广东省异形柱规程采用此方法，这些表格是根据有
限元分析的结果编制的），而是参考了多肢剪力墙的配筋方法，在求出作用于形心的弯矩、轴
力、剪力后按照材料力学公式分解到异形截面每一关键点的应力，通过积分得到每一段柱肢平
面内的弯矩、轴力和剪力，然后以每一直线段柱肢作为一个矩形截面，按对称配筋计算出其钢
筋面积。

 

二　结构主体计算程序的适用性与易用性比较

从适用性（功能）的角度，按强到弱排列依次为：

ETABS>SAP84>SATWE、TBSAP>TBWE、GSCAD、TUS>TAT、TBSA 
>BSCW。ETABS 除一般高层计算功能外，还可计算钩、顶、弹簧、结构阻尼运动、斜板、
变截面梁或腋梁等特殊构件和一定的结构非线性变形；
SAP84 原本是一个通用有限元程序，后来为结构分析的需要加入了墙元等专用单元，其单元
库最为完备，功能强大；

SATWE 和 TBSAP 应属于同一档次的软件，都能进行楼板和剪力墙

的有限元分析，适应工程的能力强，而

TBWE、GSCAD 和 TUS 则差一些，不能进行弹性楼