【2019年整理】刚看到一篇关于pkpm中SATWE计算结构分析(20210412012736)

1、 刚看到一篇关于pkpm中SATWE计算结构分析！挺好，作者：任真 SATWE软件计算结果分析 一、位移比、层间位移比控制 规范条文： 新高规的4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角，A、B级高度高层建 筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍, B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。 高规463条规定，高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层间之比(即最 大层间位移角) u/h应满足以下要求： 结构休系 u/h限值 框架1/550 框架-剪力墙，框架-核心筒1/800 筒中筒

2、，剪力墙1/1000 框支层1/1000 名词释义： (1) 位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。 (2) 层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。 其中： 最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。 平均水平位移： 墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。 最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。 2。 平均层间位移角： 墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除 控制目的 : 高层建筑层数多， 高度大， 为了保证高层建筑结构具有必要的刚度， 应对其最大位移和层间 位移加以控制，主要目的有以

3、下几点： 1保证主体结构基本处于弹性受力状态, 避免混凝土墙柱出现裂缝 , 控制楼面梁板的裂缝数 量,宽度。 2保证填充墙 ,隔墙 ,幕墙等非结构构件的完好 ,避免产生明显的损坏。 3控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。 结构位移输出文件( WDISP.OUT ) Max-(X) 、Max-(Y) 最大 X、 Y 向位移。( mm ) Ave-(X) 、Ave-(Y)X 、Y 平均位移。( mm) Max-Dx ， Max-Dy : X,Y 方向的最大层间位移 Ave-Dx ， Ave-Dy : X,Y 方向的平均层间位移 Ratio-(X) 、Ratio-(Y) X、Y 向

4、最大位移与平均位移的比值。 Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值 即要求： Ratio-(X)= Max-(X)/ Ave-(X) Ratio-Dx= Max-Dx/ Ave-Dx Y 方向相同 最好 1.2 不能超过 1.5 最好 1.2不能超过 1.5 电算结果的判别与调整要点 : 1若位移比(层间位移比)超过1.2 ，则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用； 2验算位移比需要考虑偶然偏心作用，验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心； 3验算位移比应选择强制刚性楼板假定，但当凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符 合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面

5、不对称时尚应计及扭转影响 4最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同 一条件下的结果 (即构件设计可以采用弹性楼板计算， 而位移计算必须在刚性楼板假设下获 得)，故可先采用刚性楼板算出位移，而后采用弹性楼板进行构件分析。 5因为高层建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转 ,故楼层最大位移一般都发生在结构单 元的边角部位。 二、周期比控制 规范条文： 新高规的 4.3.5 条规定，结构扭转为主的第一周期 Tt 与平动为主的第一周期 T1 之比， A 级高度高层建筑不应大于 0.9；B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应 大于 0.85 。 (抗归

6、中没有明确提出该概念，所以多层时该控制指标可以适当放松，但一般不大于1.0 。) 名词释义： 周期比 : 即结构扭转为主的第一自振周期(也称第一扭振周期)Tt 与平动为主的第一自振周 期(也称第一侧振周期) T1 的比值。周期比主要控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生 的不利影响，使结构的抗扭刚度不能太弱。因为当两者接近时, 由于振动藕连的影响 ,结构的 扭转效应将明显增大。 对于通常的规则单塔楼结构，如下验算周期比 : 1) 根据各振型的平动系数大于 0.5，还是扭转系数大于 0.5 ，区分出各振型是扭转振型 还是平动振型 2 )通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt，周期最长的平

7、动振型对应的 就是第一平动周期 T1 3) 对照 “结构整体空间振动简图 ”，考察第一扭转 /平动周期是否引起整体振动，如果仅 是局部振动，不是第一扭转 / 平动周期。再考察下一个次长周期。 4) 考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大 5 )计算 Tt/T1 ，看是否超过 0.9 (0.85) 多塔结构周期比： 对于多塔楼结构， 不能直接按上面的方法验算， 而应该将多塔结构切分成多个单塔， 按多个 单塔结构分别计算。 周期、地震力与振型输出文件( WZQ.OUT ) 考虑扭转耦联时的振动周期 （秒）、 X,Y 方向的平动系数、扭转系数 振型号 周期 转角 平动系数 （X+Y） 扭转系数 1

8、0.6306 110.18 0.99 ( 0.12+0.88 ) 0.01 2 0.6144 21.19 0.95 ( 0.82+0.12 ) 0.05 3 0.4248 2.39 0.06 ( 0.06+0.00 ) 0.94 4 0.1876 174.52 0.96 ( 0.95+0.01 ) 0.04 5 0.1718 85.00 1.00 ( 0.01+0.99) 0.00 6 0.1355 5.03 0.05 ( 0.05+0.00 ) 0.95 7 0.0994 177.15 0.97 ( 0.97+0.00 ) 0.03 8 0.0849 87.63 1.00 ( 0.00+1.

9、00 ) 0.00 9 0.0752 12.73 0.03 ( 0.03+0.00 ) 0.97 X 方向的有效质量系数 : 97.72% Y 方向的有效质量系数 : 96.71% 即要求： 0.4248/0.6306=0.6790% 说明无需再增加振型计算 电算结果的判别与调整要点 : 1. 对于刚度均匀的结构，在考虑扭转耦连计算时，一般来说前两个或几个振型为其主振 型，但对于刚度不均匀的复杂结构， 上述规律不一定存在。总之在高层结构设计中，使得扭 转振型不应靠前，以减小震害。 SATWE 程序中给出了各振型对基底剪力贡献比例的计算功 能,通过参数 Ratio（ 振型的基底剪力占总基底剪力的

10、百分比）可以判断出那个振型是 X 方向或 Y 方向的主振型，并可查看以及每个振型对基底剪力的贡献大小。 2. 振型分解反应谱法分析计算周期，地震力时，还应注意两个问题，即计算模型的选择 与振型数的确定。 一般来说， 当全楼作刚性楼板假定后， 计算时宜选择 “侧刚模型 ”进行计算。 而当结构定义有弹性楼板时则应选择 “总刚模型 ”进行计算较为合理。 至于振型数的确定， 应 按上述 高规 5.1.13 条（高层建筑结构计算振型数不应小于9,抗震计算时 ,宜考虑平扭藕连 计算结构的扭转效应 ,振型数不小于 15,对于多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9 倍,且 计算振型数应使振型参与质量不小于总质量

11、的90% ）执行，振型数是否足够，应以计算振 型数使振型参与质量不小于总质量的 90%作为唯一的条件进行判别。 （耦联取 3的倍数， 且W3倍层数，非耦联取W层数，直到参与计算振型的有效质量系数90% ） 3. 如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关 系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于 出现过大（相对于侧移） 的扭转效应。即周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求 结构承载布局的合理性。 考虑周期比限制以后， 以前看来规整的结构平面， 从新规范的角度 来看，可能成为 “平面不规则结构 ”。一旦出现周期比不满足

12、要求的情况，一般只能通过调整 平面布置来改善这一状况， 这种改变一般是整体性的， 局部的小调整往往收效甚微。 周期比 不满足要求， 说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小， 总的调整原则是要加强外圈结构刚 度、增设抗震墙、增加外围连梁的高度、削弱内筒的刚度。 4. 扭转周期控制及调整难度较大，要查出问题关键所在，采取相应措施，才能有效解决 问题。 a）扭转周期大小与刚心和形心的偏心距大小无关，只与楼层抗扭刚度有关； b）剪力墙全部按照同一主轴两向正交布置时，较易满足；周边墙与核心筒墙成斜交布置 时要注意检查是否满足； c）当不满足周期限制时，若层位移角控制潜力较大，宜减小结构竖向构件刚度，增大平

13、 动周期； d）当不满足周期限制时，且层位移角控制潜力不大，应检查是否存在扭转刚度特别小的 层，若存在应加强该层的抗扭刚度； e）当不满足扭转周期限制，且层位移角控制潜力不大，各层抗扭刚度无突变，说明核心 筒平面尺度与结构总高度之比偏小， 应加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墙厚， 增大核心 筒的抗扭刚度。 f）当计算中发现扭转为第一振型，应设法在建筑物周围布置剪力墙，不应采取只通过加 大中部剪力墙的刚度措施来调整结构的抗扭刚度。 三、层刚度比控制 规范条文： 1抗震规范附录 E2.1 规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于 2； 2高规的 4.4.2 条规定，抗震设计的高层建筑结构，其

14、楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼 层侧向刚度的 70% 或其上相临三层侧向刚度平均值的 80% ； 3高规的 5.3.7 条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时， 地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2 倍； 4高规的 10.2.3 条规定， 底部大空间剪力墙结构， 转换层上部结构与下部结构的侧向刚度， 应符合高规附录 E 的规定： E.0.1） 底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构，可近似采用转换层上、下层结构等效刚 度比丫表示转换层上、下层结构刚度的变化，非抗震设计时 丫不应大于3，抗震设计时不应 大于 2 。 E.0.2） 底部大空间层数大于一

15、层时，其转换层上部框架 -剪力墙结构的与底部大空间层相同 或相近高度的部分的等效侧向刚度与转换层下部的框架-剪力墙结构的等效侧向刚度比Ye 宜接近 1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大于1.3。 名词释义： 刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值 (也称层刚度比) ，该值主要为了控制高层结 构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。对于地下室结构顶板能否作为嵌固端， 转换层上、下结构刚度能否满足要求，及薄弱层的判断，均以层刚度比作为依据。抗规 与高规提供有三种方法计算层刚度，即剪切刚度( Ki=GiAi/hi )、剪弯刚度(Ki=Vi/ A)i、 地震剪力与地震层间位移的比值(

16、Ki=Qi/ A u)。 通常选择第三种算法。 刚度的正确理解应为产生一个单位位移所需要的力 建筑结构的总信息 (WMASS.OUT) 各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Ratx1 ， Raty1 : X， Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度 70% 的 比值或上三层平均侧移刚度 80% 的比值中之较小者 即要求： Ratx1 、 Raty1 1 电算结果的判别与调整要点 : 1. 规范对结构层刚度比和位移比的控制一样，也要求在刚性楼板假定条件下计算。对于 有弹性板或板厚为零的工程， 应计算两次， 在刚性楼板假定条件下计算层刚度比并找出薄弱 层，然后在真实条件下完成其它结

17、构计算。 2. 层刚比计算及薄弱层地震剪力放大系数的结果详建筑结构的总信息WMASS.OUT 。 般来说， 结构的抗侧刚度应该是沿高度均匀或沿高度逐渐减少， 但对于框支层或抽空墙柱的 中间楼层通常表现为薄弱层， 由于薄弱层容易遭受严重震害，故程序根据刚度比的计算结果 或层间剪力的大小自动判定薄弱层， 并乘以放大系数，以保证结构安全。当然，薄弱层也可 在调整信息中通过人工强制指定。 3. 对于上述三种计算层刚度的方法，我们应根据实际情况进行选择：对于底部大空间为 一层时或多层建筑及砖混结构应选择 “剪切刚度 ”；对于底部大空间为多层时或有支撑的钢结 构应选择 “剪弯刚度 ”；而对于通常工程来说，

18、则可选用第三种规范建议方法，此法也是 SAT WE 程序的默认方法。 四、层间受剪承载力之比控制 规范条文： 新高规的443条和5.1.14条规定，A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力 不宜小于其上一层受剪承载力的 80， B 级高度不应小于 75。 建筑结构的总信息 (WMASS.OUT) * * 楼层抗剪承载力、及承载力比值 * Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比 即要求： Ratio_Bu 0.8(0.75) 如不符，说明本层为薄弱层，加强 软件实现方法 : 1. 层间受剪承载力的计算与砼强度、实配钢筋面积等因素有关，在用SATWE 软件接 PK 出施工图之前，

19、实配钢筋面积是不知道的，因此 SATWE 程序以计算配筋面积代替实配钢筋 面积。 2. 目前的 SATWE 软件在结构设计信息( WMASS.OUT )文件中输出了相邻层层间受 剪承载力之比的比值，该比值是否满足规范要求需要设计人员人为判断。 五、刚重比控制 规范条文： (高规 5.4.4 条) 1 对于剪力墙结构 ,框剪结构 ,筒体结构稳定性必须符合下列规定 (见规范 ) 名词释义： 结构的侧向刚度与重力荷载设计值之比称为 刚重比。它是影响重力二阶(p- A) 效应的主要参数 ,且重力二阶效应随着结构刚重比的降低呈双曲线关系增加。高层建筑在风 荷载或水平地震作用下 ,若重力二阶效应过大则会引

20、起结构的失稳倒塌，故控制好结构的刚 重比，则可以控制结构不失去稳定。 建筑结构的总信息 (WMASS.OUT) 结构整体稳定验算结果 X 向刚重比 EJd/GH*2= 47.79 Y 向刚重比 EJd/GH*2= 41.49 该结构刚重比 EJd/GH*2 大于 1.4,能够通过高规 (5.4.4) 的整体稳定验算 该结构刚重比 EJd/GH*2 大于 2.7, 可以不考虑重力二阶效应 电算结果的判别与调整要点 1按照下式计算等效侧向刚度：高规 5.4.1 2对于剪切型的框架结构 ,当刚重比大于 10 时，则结构重力二阶效应可控制在 20% 以内, 结构的稳定已经具有一定的安全储备； 当刚重比

21、大于 20 时,重力二阶效应对结构的影响已经 很小 ,故规范规定此时可以不考虑重力二阶效应。 3对于弯剪型的剪力墙结构、框剪结构、筒体结构，当刚重比大于1.4 时，结构能够保持 整体稳定；当刚重比大于 2.7 时，重力二阶效应导致的内力和位移增量仅在 5% 左右，故规 范规定此时可以不考虑重力二阶效应。 4高层建筑的高宽比满足限值时，可不进行稳定验算，否则应进行。 5当高层建筑的稳定不满足上述规定时，应调整并增大结构的侧向刚度。 六、剪重比控制 规范条文： 抗规 5.2.5 条与 高规 3.3.13 条规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力不应小 于下表给出的最小地震剪力系数入 类别 7

22、 度 7.5 度 8 度 8.5 度 9 度 扭转效应明显或基本周期 小于 3.5S 的结构0.0160.0240.0320.0480.064 基本周期大于 5.0S 的结构 0.0120.0180.0240.0320.040 名词释义： 剪重比即最小地震剪力系数入，主要是控制各楼层最小地震剪力，尤其是对于基本周期大于 3.5S 的结构 ,以及存在薄弱层的结构 ,出于对结构安全的考虑 ,规范增加了对剪重比的要求。 周期、地震力与振型输出文件( WZQ.OUT ) 抗震规范 (5.2.5) 条要求的 X 向楼层最小剪重比 =1.60% 电算结果的判别与调整要点 : 1对于竖向不规则结构的薄弱层的

23、水平地震剪力应增大1.15 倍，即上表中楼层最小剪力系 数入应乘以1.15倍。当周期介于3.5S和5.0S之间时，可对于上表采用插入法求值。 2对于一般高层建筑而言 ,结构剪重比底层为最小 ,顶层最大 ,故实际工程中 ,结构剪重比由底 层控制 ,由下到上 ,哪层的地震剪力不够，就放大哪层的设计地震内力. 3各层地震内力自动放大与否在调整信息栏设开关； 如果用户考虑自动放大， SATWE 将在 WZQ.OUT 中输出程序内部采用的放大系数 . 4 .六度区剪重比可在 0.7 %1%取。若剪重比过小，均为构造配筋,说明底部剪力过小， 要 对构件截面大小、周期折减等进行检查 ;若剪重比过大，说明底部

24、剪力很大，也应检查结构 模型，参数设置是否正确或结构布置是否太刚。 七、轴压比验算 规范条文： 砼规11.4.16 条抗规6.3.7 条,高规6.4.2 条同时规定 :柱轴压比不宜超过下表中限值。 结构类型抗震等级 框架结构 0.7 0.8 0.9 框架抗震墙，板柱抗震墙筒体 0.75 0.85 0.95 部分框支抗震墙 0.6 0.7 - 砼规11.7.13 条高规 7.2.14 条同时规定 :抗震设计时，一二级抗震等级的剪力墙底部加强 部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过下表中限值： （ 见规范 ） 名词释义： 柱（墙）轴压比 N/（fcA） 指柱 （墙）轴压力设计值与柱 （墙

25、）的全截面面积和混凝土轴心抗压强度 设计值乘积之比。 它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一， 为了使柱墙具有很好的延性和耗 能能力，规范采取的措施之一就是限制轴压比。 混凝土构件配筋、钢构件验算输出文件（ WPJ*.OUT ） Uc - 轴压比 （N/Ac/fc） 电算结果的判别与调整要点 : 1抗震等级越高的建筑结构，其延性要求也越高，因此对轴压比的限制也越严格。对于框 支柱、 一字形剪力墙等情况而言，则要求更严格。 抗震等级低或非抗震时可适当放松， 但任 何情况下不得小于 1.05 。 2限制墙柱的轴压比，通常取底截面 （ 最大轴力处 ） 进行验算，若截面尺寸或混凝土强度等 级变化时 ,还验算该位置的轴压比。 SATWE 验算结果，当计算结果与规范不符时，轴压比数 值会自动以红色字符显示。 3需要说明的是，对于墙肢轴压比的计算时，规范取用重力荷载代表值作用下产生的轴压 力设计值 （即恒载分项系数取 1.2