第4章SATWE结构空间有限元分析与设计软件

1、。 模拟施工荷载计算模拟施工荷载计算活荷不利布置计算活荷不利布置计算上部结构与地下室联合工作分析上部结构与地下室联合工作分析地下室的人防设计地下室的人防设计底框结构空间分析底框结构空间分析异型柱框架结构设计异型柱框架结构设计厚板转换层、板柱结构分析厚板转换层、板柱结构分析空旷结构分析空旷结构分析吊车荷载分析吊车荷载分析模拟施工荷载计算模拟施工荷载计算考虑在施工过程中考虑在施工过程中 “ “逐层加载，逐层找平逐层加载，逐层找平”对恒载作用的影响对恒载作用的影响。l SATWESATWE软件的基本功能软件的基本功能活荷不利布置计算活荷不利布置计算 活荷载随活荷载随机作用，机作用，按房间独按房间独立

2、加载，立加载，计算活荷计算活荷作用的最作用的最大包络。大包络。l SATWESATWE软件的基本功能软件的基本功能考虑基础回填土对结构的约束作用考虑基础回填土对结构的约束作用 在上部结构风荷载计算中扣除地下室高度；在上部结构风荷载计算中扣除地下室高度；对地下室上一层进行对地下室上一层进行“首层内力调整首层内力调整”；剪力墙加强区的控制高度扣除了地下室部分；剪力墙加强区的控制高度扣除了地下室部分；地下室外围墙平面外设计考虑了基础回填土对地下室外围墙的地下室外围墙平面外设计考虑了基础回填土对地下室外围墙的侧向压力，地下水的侧向压力侧向压力，地下水的侧向压力。 上部结构与地下室联合工作分析上部结构与

3、地下室联合工作分析 l SATWE软件的基本功能软件的基本功能地下室的人防设计地下室的人防设计 l SATWESATWE软件的基本功能软件的基本功能 地下室人防设计计算考虑的荷载，除常规考虑的恒地下室人防设计计算考虑的荷载，除常规考虑的恒载、活载、风荷、地震作用等外，还有地下室顶板的竖向载、活载、风荷、地震作用等外，还有地下室顶板的竖向等效均布静荷载等效均布静荷载Qe1Qe1、外墙的水平等效均布静荷载、外墙的水平等效均布静荷载Qe2Qe2和临和临空墙的水平等效均布静荷载空墙的水平等效均布静荷载Qc Qc ；梁柱重叠部分作为刚域；梁柱重叠部分作为刚域；具有刚性梁计算功能；具有刚性梁计算功能；程序

4、自动识别刚性梁；程序自动识别刚性梁；按按异型截面计算柱刚度；异型截面计算柱刚度；按按异型截面计算配筋异型截面计算配筋。异型柱框架结构设计异型柱框架结构设计核心区架立筋柱肢架立筋拉结筋时角筋共用l SATWESATWE软件的基本功能软件的基本功能接PMCAD主菜单8的规范算法 ；有限元整体算法。底框结构空间分析底框结构空间分析SATWESATWE软件实现了底框结构空间分析功能，软件实现了底框结构空间分析功能，并提供了两种分析方法：并提供了两种分析方法：l SATWESATWE软件的基本功能软件的基本功能空旷结构分析空旷结构分析自动考虑空旷结构的特点；自动考虑空旷结构的特点；空旷部分构件的变形与楼

5、板刚度假定无关。空旷部分构件的变形与楼板刚度假定无关。l SATWESATWE软件的基本功能软件的基本功能厚板转换层、板柱结构分析厚板转换层、板柱结构分析自动考虑转换层厚板处的柱端刚域；自动考虑转换层厚板处的柱端刚域；自动进行楼板单元划分。自动进行楼板单元划分。l SATWESATWE软件的基本功能软件的基本功能将吊车荷载作为移动荷载，计算整个结构的影响线；将吊车荷载作为移动荷载，计算整个结构的影响线；在荷载组合计算中，先进行一部吊车或多部吊车的预在荷载组合计算中，先进行一部吊车或多部吊车的预组合，然后再与恒、活、风、地震等作用组合。组合，然后再与恒、活、风、地震等作用组合。吊车荷载分析吊车荷

6、载分析l SATWESATWE软件的基本功能软件的基本功能l主菜单主菜单1 1：对来自：对来自PMCADPMCAD的数据作出处理，成为符合的数据作出处理，成为符合SATWESATWE计算的力学计算的力学模型，并对数据可图形作检查，以便发现错误进行修改。模型，并对数据可图形作检查，以便发现错误进行修改。l主菜单主菜单2 2：分六步完成整个结构内力和配筋计算。：分六步完成整个结构内力和配筋计算。l主菜单主菜单3 3：程序将在：程序将在PMCADPMCAD第第1 1项主菜单中输入的次梁按连续梁力学模项主菜单中输入的次梁按连续梁力学模型进行内力计算，并进行截面配筋计算。型进行内力计算，并进行截面配筋计

7、算。l主菜单主菜单4：设计者对：设计者对SATWE软件的内力计算结果及构件配筋计算进行软件的内力计算结果及构件配筋计算进行审核，并根据规范及经验作出判断，看是否符合工程结构设计的要求，审核，并根据规范及经验作出判断，看是否符合工程结构设计的要求，若不满足设计要求，则返回若不满足设计要求，则返回PMCAD主菜单主菜单1进行结构模型的修改，进行结构模型的修改，SATWE也要重新浏览一遍、进行参数修改及计算等相关操作，直到也要重新浏览一遍、进行参数修改及计算等相关操作，直到满足设计要求，方可进行满足设计要求，方可进行“墙梁柱墙梁柱”施工图的绘制施工图的绘制 。l主菜单主菜单5、6、7、8：对高层、超

8、高层建筑结构，进行罕遇地震作用：对高层、超高层建筑结构，进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算及对框支剪力墙结构和复杂楼板进行有限元分析。下的弹塑性变形验算及对框支剪力墙结构和复杂楼板进行有限元分析。l补充输入及补充输入及SATWESATWE数据生成数据生成菜单中共包括菜单中共包括1212项内容，项内容，“1.1.分析与设计参数补充定义分析与设计参数补充定义”必须执行必须执行“8.8.生成生成SATWESATWE数据文件及数据检查数据文件及数据检查” 必须执必须执行行。其他各项，用于设定特殊构件、特殊荷载、定义其他各项，用于设定特殊构件、特殊荷载、定义多塔、显示检查图形及数据文件。其中多数菜单多塔

9、、显示检查图形及数据文件。其中多数菜单都不是必须执行的，要根据具体的工程情况进行都不是必须执行的，要根据具体的工程情况进行选择执行选择执行 l 图形检查图形检查 该项菜单的功能是以图形方该项菜单的功能是以图形方式检查几何数据文件和荷载数据式检查几何数据文件和荷载数据文件的正确性。设计者通过这项文件的正确性。设计者通过这项菜单可以以图形的方式了解所建菜单可以以图形的方式了解所建立的模型，复核结构构件的布置、立的模型，复核结构构件的布置、截面尺寸、荷载分布等有关信息截面尺寸、荷载分布等有关信息。 执行该项菜单执行该项菜单SATWESATWE分分6 6步完成整个结构计步完成整个结构计算分析过程，分别

10、为算分析过程，分别为“第第1 1步：计算每层刚度中步：计算每层刚度中心、自由度等信息心、自由度等信息”、“第第2 2步：组装刚度矩阵步：组装刚度矩阵并分解并分解”、“第第3 3步：地震作用分析步：地震作用分析”、“第第4 4步：计算结构位移步：计算结构位移”、“第第5 5步：计算杆件内步：计算杆件内力力”、“第第6 6步：构件配筋及验算步：构件配筋及验算”。在进行结。在进行结构计算分析之前首先要对计算控制参数进行选构计算分析之前首先要对计算控制参数进行选择。择。 可以对可以对SATWESATWE软件的内力分析结果及构件配软件的内力分析结果及构件配筋计算进行审核，并根据规范及经验作出判断，筋计算

11、进行审核，并根据规范及经验作出判断，看是否符合工程结构设计的要求，若不满足设计看是否符合工程结构设计的要求，若不满足设计要求，则返回要求，则返回PMCADPMCAD主菜单主菜单1 1进行结构模型的修改，进行结构模型的修改，SATWESATWE也要重新浏览一遍、进行参数修改及计算也要重新浏览一遍、进行参数修改及计算等相关操作，直到满足设计要求，方可进行等相关操作，直到满足设计要求，方可进行“墙墙梁柱梁柱”施工图的绘制施工图的绘制 。混凝土梁和柱的配筋简图混凝土梁和柱的配筋简图 对于对于梁配筋梁配筋，“7-0-8”7-0-8”和和“5-4-4”5-4-4”分别为梁上部和下部左支座、跨中、分别为梁上

12、部和下部左支座、跨中、右支座的配筋面积，单位是右支座的配筋面积，单位是cmcm2 2；“G0.4-0.4”G0.4-0.4”为箍筋间距范围内的加密区为箍筋间距范围内的加密区与非加密区箍筋面积（与非加密区箍筋面积（cmcm2 2），），“G”G”表示箍筋。表示箍筋。 如果梁受扭，就会显示如果梁受扭，就会显示“VT VT AsAst t- - AsAst1”t1”，“VT”VT”为剪扭配筋标志，为剪扭配筋标志，“AsAst t”表示梁受扭所需要的纵筋面积（表示梁受扭所需要的纵筋面积（cmcm2 2），），“AsAst1”t1”表示梁受扭所需表示梁受扭所需要周边箍筋的单根箍筋的面积（要周边箍筋的单根

13、箍筋的面积（cmcm2 2）。）。 对于对于柱配筋柱配筋，“0.44”0.44”表示柱的轴压比。表示柱的轴压比。“2.0”2.0”表示一根角筋的面表示一根角筋的面积（积（cm2cm2）。）。“7”7”和和“7”7”分别表示该柱分别表示该柱B B边和边和H H边的单边配筋，包括边的单边配筋，包括角筋（角筋（cm2cm2）。）。“0.0”0.0”为柱节点核心区抗剪箍筋面积按构造配筋。为柱节点核心区抗剪箍筋面积按构造配筋。“G1.6-0.0”G1.6-0.0”中的中的“1.6”1.6”和和“0.0”0.0”分别表示柱加密区和非加密区抗分别表示柱加密区和非加密区抗剪箍筋面积（剪箍筋面积（cm2cm2）

14、，），“G”G”表示箍筋。表示箍筋。混凝土梁和柱的配筋简图混凝土梁和柱的配筋简图周期比控制周期比控制位移比控制位移比控制层刚度比控制层刚度比控制剪重比控制剪重比控制轴压比控制轴压比控制刚重比控制刚重比控制周期比控制周期比控制周期比控制周期比控制 周期比控制周期比控制层刚度比控制层刚度比控制新抗震规范附录新抗震规范附录E2.1E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于大于2 2。新高规的新高规的4.4.34.4.3条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的不宜小于

15、相临上部楼层侧向刚度的70%70%或其上相临三层侧向刚度平均或其上相临三层侧向刚度平均值的值的80%80%。新高规的新高规的5.3.75.3.7条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为条规定，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构楼层侧向刚度的2 2倍。倍。层刚度比控制层刚度比控制 层刚度比是层刚度比是控制结构竖向不规则控制结构竖向不规则的重要指标。根据的重要指标。根据抗震规范抗震规范和和高规高规的要求，软件提供了三种刚度比的计算方式，分别是剪切的要求

16、，软件提供了三种刚度比的计算方式，分别是剪切刚度，剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比。正确认识这三种刚度刚度，剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比。正确认识这三种刚度比的计算方法和适用范围是刚度比计算的关键：比的计算方法和适用范围是刚度比计算的关键：1 1）剪切刚度主要用）剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定；于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定；2)2)剪弯剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构；刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构；3)3)地震力与层间位移比地震力与层间位移比是执行是执行抗震规范抗震规范第第3.4.23.4.2条和条和高规高

17、规4.3.54.3.5条的相关规定，通常条的相关规定，通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比，这也是软件的缺省方式。绝大多数工程都可以用此法计算刚度比，这也是软件的缺省方式。 层刚度比控制层刚度比控制 剪重比控制剪重比控制 轴压比控制轴压比控制 为了控制在地震力作用下结构的延性，新的为了控制在地震力作用下结构的延性，新的高规高规和和抗震规范抗震规范对柱、剪力墙均提出了轴压比的计算要求。对柱、剪力墙均提出了轴压比的计算要求。 刚重比控制刚重比控制 应用应用SATWESATWE软件分析的部分工程软件分析的部分工程综合复杂工程（框支结构、板柱结构、楼板局部开大洞）厚板转换层工程 ( 板厚2.0m，34层) 标准层标准层转换层(板厚2.0m)标准层恒载作用下的厚板变形等值线图风荷载作用下的厚板变形等值线图厚板转换层工程 ( 板厚1.6m，26层) 厚板转换层工程 (21层) 钢结构工程钢结构工程 (56层层)钢与砼混合结构工程钢与砼混合结构工程 (56层层) 连体双塔连体双塔 (45层层)连体双塔连体双塔 (48层层思考题：思考题：1.1.在执行在执行SATWESATWE软件之