SATWE参数祥解

1、SATWE参数祥解最不利地震作用方向： 概念：地震沿着不同的方向作用，结构地震反应的大小一般也不同。结构地震反应是地震作用方向角的函数，存在某个角度使得结构地震反应取极大，那么这个方向我们就称为最不利地震作用方向。逆时针方向为正。 使用：TAT、SATWE和PMSAP可以自动计算出这个最不利方向角,并在文件中输出。如该角度大于 15度，用户可以把这个角度值回填到：“水平力与整体坐标夹角（度）”参数项中，重新进行计算，以体现最不利地震作用的影响。 TAT 在 TAT-4.OUT 中输出； SATWE 在 WMASS.OUT 中输出； PMSAP 在 工程名.ABS 中输出；最不利地震作用方向示意

2、45最不利方向转换层所在层号： 新抗震规范3.4.3条规定，竖向不规则的建筑结构，其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数；新高规5.1.14条规定，楼层侧向刚度小于上层的70%或其上三层平均值的80%时，该楼层地震剪力应乘1.15增大系数；新抗震规范3.4.3条规定，竖向不规则的建筑结构，竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以1.25-1.5的增大系数。 针对这些条文，程序通过自动计算楼层刚度比，来决定是否采用1.15的楼层剪力增大系数。 但是只要有转换层，就必须人工输入“转换层所在层号”，以准确实现水平转换构件的地震内力放大。对所有楼层强制采用刚性板假定: 按照

3、规范要求,结构的位移比是在刚性楼板假定下作出的，所以如果用户设定了弹性楼板，在计算位移比时应选择此项。 计算完成后再去掉此项选择，以弹性楼板方式进行后续计算。地下室对风荷载计算的影响地下室顶板模拟施工的意义：模拟施工的意义： 高层建筑结构当竖向恒载一次加上时，其上部的竖向位移往往偏大，为了协调如此大的竖向位移，有时会出现拉柱或梁没有负弯矩的情况。而在实际施工中，竖向恒载是一层一层作用的，并在施工中逐层找平，下层的变形对上层基本上不产生影响。结构的竖向变形在建造到上部时已经完成得差不多了，因此不会产生一次性加荷所产生的异常现象。程序对竖向恒载作用专门做了处理，可以考虑并模拟施工加荷的这种因素。模

4、拟施工荷载的两种算法 一种叫做施工模拟1，它就是上面说的考虑分层加载、逐层找平因素影响的算法； 另一种叫做施工模拟2，它的含义是：将竖向杆件的刚度放大10倍后再做施工模拟1，其计算仅对基础起作用。 对框筒结构采用算法2时，计算出的传给基础的力较为均匀合理，可以避免墙轴力远大于柱轴力的不合理情形。由于竖向构件的刚度放大，将使得水平梁的两端竖向位移差减小，从而其剪力减小，这样就削弱了楼面荷载因刚度不均而导致的重分配，使荷载分配更接近于手算结果。 竖向地震作用：竖向地震作用： 规范条文 新抗震规范5.3.1条规定，对于9度的高层建筑，其竖向地震作用标准值应按公式（5.3.1-1）和（5.3.1-2）

5、计算，并宜乘以1.5的放大系数。相当于重力荷载代表值的23.4%； 新抗震规范5.3.3条规定，长悬臂和其它大跨度结构竖向地震作用标准值，8度、8.5度和9度时分别取重力荷载代表值的10%、15%和20%； 新高规10.2.6条规定，带转换层的高层建筑结构，8度抗震设计时转换构件应考虑竖向地震影响。 程序变动 新版本程序将竖向地震的计算开关向用户开放，是否考虑竖向地震由用户自定。注意：上部外挑结构应考虑竖向地震。 程序只能对全体而不是单个构件计算竖向地震。 风荷载风荷载基本风压 基本值的重现期由原来的30年一遇改为50年一遇；对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,按100年一遇的风压值采用

6、。修正后的基本风压 基本风压一般要考虑地点和环境的影响，如沿海地区和强风地带等，在规范规定的基础上要把基本风压放大1.1或1.2倍.地面粗糙度类别 由原来的A、B、C类，改为A、B、C、D类。C类是指有密集建筑群的城市市区；D类为 有密集建筑群,且房屋较高的城市市区。 抗震设防烈度：抗震设防烈度： 新抗震规范改变了抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系，增加了7度（0.15g）和8度(0.30g)两种情况（见新抗震规范表3.2.2），因而程序在原有6,7,8,9度的基础上,又增加了7度（0.15g）和8度(0.30g)两个选项。设计地震分组：设计地震分组： 设计近震、远震改为设计地震分组

7、，分别为设计地震第一组、第二组和第三组，程序输入菜单相应修改。特征周期值：特征周期值： 比89规范增加了0.05s以上,这在一定程度上提高了地震作用（见新抗震规范5.1.4) 。扭转耦连： 新高规3.3.4-1条规定，质量、刚度不对称、不均匀的结构，以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法。 TAT、SATWE和PMSAP三个程序都具有考虑扭转耦连的功能，是否考虑可以通过参数设定。耦联计算适用于任何空间结构计算，总是正确的；非耦联仅适用于平面结构计算。耦联计算的结果不一定比非耦联计算的结果大，二者没有必然关系建议总是选择耦联计算，不会出问题。 有效质量系数

8、：振型数够不够？ 概念来源：WILSON E.L. 教授曾经提出振型有效质量系数的概念用于判断参与振型数足够与否，并将其用于ETABS程序，他的方法是基于刚性楼板假定的，现已推广到一般结构及弹性楼板。 经验：根据我们的计算经验，当有效质量系数大于0.9时，基底剪力误差一般小于5%。在这个意义上我们称有效质量系数大于0.9的情形为振型数足够；否则称振型数不够。 注意：注意：1、要首先考虑有效质量系数是否满足要求，否则后续计算没有意义。2、振型数不能取的太少（小于0.9），否则剪重比等参数不正确。3、振型数也不能取的太多，最多不能多于结构的固有振型总数，如刚性楼板结构，不能超过楼层数的3倍，否则可

9、能出现计算异常。 双向地震作用： 规范条文：新抗震规范5.1.1条规定，质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。 判定标准： 楼层位移比（层间位移比）大于1.2 程序实现：现在我们考虑某个地震反应参数，该参数在X和Y地震作用下的反应分别为SX和SY,那么在考虑了双向地震扭转效应后： 这意味着对于X和Y地震作用都作不同程度的放大。考虑双向地震时，配筋平均增大58%，但构件最大增加1倍。 对于柱的弯矩和剪力处理方法有所不同，要比较 Sx和Sy的绝对值，只放大大的，不动小的。22)85. 0(yxxSSS22)85. 0 (xyySSS对于柱的弯矩和剪力，处理方法稍有不同，举

10、例说明如下： 我们令S代表某个柱截面在某个方向上的弯矩或剪力：X地震作用下的值SX，Y地震作用下的值SY， 考虑双向地震后 改变成为 ,YXSSYXSS ,ENDIFSSSSSELSESSSSSTHENSSIFXYYXXYYYXXYX2222)85.0()85.0(|)|(|偶然偏心：偶然偏心：新高规3.3.3条规定，计算地震作用时，应考虑偶然偏心的影响，附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。 偶然偏心的含义指的是：由偶然因素引起的结构质量分布的变化，会导致结构固有振动特性的变化，因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。考虑偶然偏心，也就是考虑由偶然偏心引起的可能的最不利的地

11、震作用。 从理论上，各个楼层的质心都可以在各自不同的方向出现偶然偏心，从最不利的角度出发，我们在程序中只考虑下列四种偏心方式：A) X向地震，所有楼层的质心沿Y轴正向偏移5%，记作EXPB) X向地震，所有楼层的质心沿Y轴负向偏移5%，记作EXMC) Y向地震，所有楼层的质心沿X轴正向偏移5%，记作EYPD) Y向地震，所有楼层的质心沿X轴负向偏移5%，记作EYM 简言之，地震组合数将增加到原来的三倍。该功能设有选项开关，考虑偶然偏心时可将开关打开。柱局部坐标下的标准内力输出：柱局部坐标下的标准内力输出： 第第 1 1 柱单元柱单元 上节点号：上节点号： 1 1 下节点号：下节点号： 1 1

12、主轴夹角：主轴夹角： 0.0000(rad)0.0000(rad) ( (工况号工况号) ) 轴力轴力 X X向剪力向剪力 Y Y向剪力向剪力 X X向底弯矩向底弯矩 Y Y向底弯矩向底弯矩 X X向顶弯矩向顶弯矩 Y Y向顶弯矩向顶弯矩 ( 1) 91.5 -219.5 22.7 -61.9 -1038.6 -60.5 -148.1( 1) 91.5 -219.5 22.7 -61.9 -1038.6 -60.5 -148.1(+5%) 81.8 -237.9 30.6 -83.6 -1124.2 -81.5 -162.0(+5%) 81.8 -237.9 30.6 -83.6 -1124.

13、2 -81.5 -162.0(-5%) 102.2 -201.5 -19.9 54.3 -954.7 53.2 -134.5(-5%) 102.2 -201.5 -19.9 54.3 -954.7 53.2 -134.5 ( 2) 222.1 -146.8 -108.8 294.6 -619.7 292.8 -178.9 ( 2) 222.1 -146.8 -108.8 294.6 -619.7 292.8 -178.9(+5%) 209.2 -166.4 -95.5 258.5 -709.1 257.5 -194.1(+5%) 209.2 -166.4 -95.5 258.5 -709.1

14、257.5 -194.1(-5%) 235.6 -129.9 -122.8 332.9 -545.3 330.2 -164.9(-5%) 235.6 -129.9 -122.8 332.9 -545.3 330.2 -164.9 ( 3) 26.1 -49.3 0.0 -0.2 -230.4 0.0 -35.6 ( 3) 26.1 -49.3 0.0 -0.2 -230.4 0.0 -35.6 ( 4) 107.4 -48.1 -51.0 138.0 -187.2 137.4 -72.6 ( 4) 107.4 -48.1 -51.0 138.0 -187.2 137.4 -72.6 ( 5)

15、-1214.7 -85.5 5.1 -12.5 -780.4 -15.0 318.4 ( 5) -1214.7 -85.5 5.1 -12.5 -780.4 -15.0 318.4 ( 6) -138.0 7.7 0.5 -1.0 -19.7 -1.6 61.0 ( 6) -138.0 7.7 0.5 -1.0 -19.7 -1.6 61.0考虑偶然偏心时的地震内力具体操作原则具体操作原则：偶然偏心偶然偏心:对于高层建筑且是规则结构时选择。双向地震双向地震:双向地震一般只对不规则结构采用，并注意不要与“偶然偏心”同时用。设计中可以遵循以下规则：设计中可以遵循以下规则：1、当为规则结构时（位移比

16、、当为规则结构时（位移比 1.2），只考虑双向地震），只考虑双向地震4、计算结构位移比时应强制所有楼板为刚性楼板假定、计算结构位移比时应强制所有楼板为刚性楼板假定 规范条文：抗震规范抗震规范5.1.15.1.1条规定条规定, ,有斜交抗侧力构件的结构有斜交抗侧力构件的结构, ,当相交角度大于当相交角度大于1515度时度时, ,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用作用自动计算多方向水平地自动计算多方向水平地震作用震作用剪重比的调整剪重比的调整 最小地震剪力调整：新抗震规范5.2.5条规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表5.2.5给出的

17、最小地震剪力系数。对于竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数类别7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结构1.62.43.24.86.4基本周期大于5.0s结构1.21.82.43.24.0基本周期介于3.5s和5.0s之间的结构，可插入取值。自动放大与否设开关；如果用户考虑自动放大，自动放大与否设开关；如果用户考虑自动放大，SATWE将在将在WZQ.OUT中输出程序内部采用的放大系数：中输出程序内部采用的放大系数：文件文件WZQ.OUT :各楼层地震剪力系数调整情况各楼层地震剪力系数调整情况 抗震规范抗震规范(5.2.5)验算验算层号层号 X向调整系数向调

18、整系数 Y向调整系数向调整系数 1 1.312 1.207 2 1.197 1.122 3 1.070 1.000 4 1.000 1.000 5 1.000 1.000 6 1.000 1.000 7 1.000 1.000 8 1.000 1.000 根据我们的工作，绝大多数较规则的多高层建根据我们的工作，绝大多数较规则的多高层建筑，其楼层最小剪重比出现在结构底层，也就是说筑，其楼层最小剪重比出现在结构底层，也就是说底层剪重比是起控制作用的，少数结构其楼层剪重底层剪重比是起控制作用的，少数结构其楼层剪重比的最小值不出现在底层，但与底层相比也相差很比的最小值不出现在底层，但与底层相比也相差很

19、小。基于此，我们在程序中采用的调整方法是：全小。基于此，我们在程序中采用的调整方法是：全楼的地震力采用同一个调整系数，或者严格点说，楼的地震力采用同一个调整系数，或者严格点说，一个地震作用方向对应一个调整系数一个地震作用方向对应一个调整系数, ,这个调整系这个调整系数通过剪重比最小的楼层决定。对于楼层剪重比的数通过剪重比最小的楼层决定。对于楼层剪重比的最小值不出现在底层的结构，这种调整可能略偏于最小值不出现在底层的结构，这种调整可能略偏于保守，但仍不失合理。这种调整方法的最大优点是：保守，但仍不失合理。这种调整方法的最大优点是：不改变地震力的分布特性，不破坏各振型地震力作不改变地震力的分布特性

20、，不破坏各振型地震力作用下结构内力的平衡。用下结构内力的平衡。 新抗震规范6.2.13条规定，侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框-剪结构，任一层框架部分的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框-剪结构分析的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值。 程序对框剪结构，将依据规范要求进行0.2Q0调整，设计人员可以指定调整楼层的范围。 如果需要人为控制调整系数，可以在SATWE文件SATINPUT.OUT中给出。 重力二阶效应重力二阶效应 条文：高规（5.4.2）条和混凝土规范（7.3.12）条都提到重力二阶效应问题。 概念：重力二阶效应一般称为P-效应，在建筑结构分析中指的是竖

21、向荷载的侧移效应。当结构发生水平位移时,竖向荷载就会出现垂直于变形后的结构竖向轴线的分量，这个分量将加大水平位移量，同时也会加大相应的内力，这在本质上是一种几何非线性效应。 程序实现：我们在TAT、SATWE和PMSAP程序中都提供了计算P-效应的开关。具体实现时，我们计算竖向荷载引起的整个结构的几何刚度，以此修改原有结构总刚，从而实现P-效应的计算。新版本程序P-效应的实现方法具有一般性，它既适用于采用刚性楼板假定的结构，也适用于存在独立弹性节点的结构。值得注意：考虑P-效应后,结构周期一般会变得稍长，这是符合实际情况的。P-效应与柱的计算长度系数有密切的相关 如果用户不考虑P-效应，则在柱

22、配筋计算时，偏心距放大系数的计算采用真实的柱计算长度系数； 如果用户考虑P-效应，则在柱配筋计算时，偏心距放大系数的计算直接取柱计算长度系数等于1.0。梁与柱重叠部分是否作为刚域的差别“是”刚度大，自重小，梁端负弯矩小“否”刚度小，自重大，梁端负弯矩大地下室、人防的设计分析地下室、人防的设计分析1。地下室一般与上部结构共同分析；2。地下室能否与上部结构分开独立计算，取决于地下室的 层刚度，当地下室层刚度大于上部层刚度的2倍时，地 下室与上部结构可以分开计算，否则应共同计算； 3。当地下室与上部结构共同分析时，地下室回填土的约束 作用用增加地下室层刚度的方法模拟，即程序中所提 到的相对刚度，一般

23、取3； 4。当定义了地下室后，侧向不论有无约束，风力的计算 都按有地下室考虑，即在计算高度系数时，扣除地下室 的高度； 5。地下室与上部结构共同分析是一种更合理的分析方 法，共同分析使上部结构的轴力、弯矩可以传给地下 室结构，而剪力可以根据需要传递地下室顶板ABC地下室不同侧向约束刚度比下的地震作用示意对地下室外围墙作平面外设计A. 恒、活荷载作用 结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩B. 面外土、水侧作用按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩C. 配筋设计按压弯构件进行配筋计算* 地下室外围墙不合并，配筋结果逐段给出 传给基础的上部结构刚度传给基础的上部结构刚度新版SATWE，TAT都具有

24、该功能 必要性：在实际情况中，基础与上部结构总是共同工作的，从受力的角度看它们是不可分开的一个整体。但是在设计中基础与上部结构通常分开来做,在设计基础时,通常只考虑上部结构传给基础的荷载，而上部结构对基础的刚度贡献则很少考虑或者只能非常粗略地用一些经验参数来考虑。我们认为,不考虑上部结构的刚度贡献,将会低估基础的整体性，很可能会导致错误的基础变形规律，这会造成基础设计在某些局部偏于不安全,而在另一些局部又可能存在不必要的浪费。 程序：为了使基础设计更为合理，程序在上部结构计算中，增加了上部结构刚度向基础凝聚的功能，当需要考虑共同作用时，用户可以在程序的计算选择菜单中将相应开关打开，传给基础的刚

25、度将会自动生成。这样一来，在后面的基础软件JCCAD的分析当中，不但接受上部结构传来的荷载，同时还将叠加上部结构传来的刚度 剪切刚度：高规附录E.0.1建议的方法剪弯刚度: 高规附录E.0.2建议的方法地震剪力与地震层间位移的比值: 抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明及高规建议的方法隐含采用第三种算法,实际上这三种方法计算的刚度含义是不同的,差异较大,而且前两种方法是针对转换层结构提出的,对于一般工程,可参考第三种方法的结果。抗震规范（第三种）方法: 通常工程均可采用此方法，也是程序的缺省方式剪切刚度: 底部大空间为一层时，刚度比计算方法；也可用 于判定地下室的嵌固条件剪弯刚度： 底部大

26、空间为多层时，刚度比计算方法三种方法算出的楼层刚度可能差别很大，属于正 常现象，不必奇怪。 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。最大位移：墙顶、柱顶节点的最大位移平均位移：墙顶、柱顶节点的最大位移与最小位移之和除2最大层间位移：墙、柱层间位移的最大值平均层间位移：墙、柱层间位移的最大值与最小值之和除2 文件WZQ.OUT：结构振动特性 周期、地震

27、力与振型输出文件 (侧刚分析方法) 振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数 1 0.4665 128.67 0.25 ( 0.10+0.15 ) 0.75 2 0.4351 19.25 0.95 ( 0.85+0.11 ) 0.05 3 0.4262 104.29 0.89 ( 0.05+0.84 ) 0.11 4 0.1631 119.98 0.83 ( 0.21+0.62 ) 0.17 5 0.1608 27.03 0.98 ( 0.78+0.20 ) 0.02 6 0.1494 54.48 0.00 ( 0.00+0.00 ) 1.00 地震作用最大的方向 = 4.737

28、 (度)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。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

29、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 考虑扭转耦联时的振动周期考虑扭转耦联时的振动周期( (秒秒) )、X,Y X,Y 方向的平动系数、扭转系数方向的平动系数、扭转系数 振型号振型号 周周 期期 转转 角角 平动系数平动系数 (X+Y) (X+Y) 扭转系数扭转系数 1 1.5742 83.44 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.941 1.5742 83.44 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94 2 1.452

30、4 90.89 0.94 ( 0.00+0.94 ) 0.06 2 1.4524 90.89 0.94 ( 0.00+0.94 ) 0.06 3 1.2665 0.45 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 3 1.2665 0.45 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 4 0.5302 90.56 0.03 ( 0.00+0.03 ) 0.97 4 0.5302 90.56 0.03 ( 0.00+0.03 ) 0.97 5 0.4025 103.18 0.97 ( 0.05+0.92 ) 0.03 5 0.4025 103.18 0.97 ( 0.05+0.92 )

31、0.03 6 0.3748 14.35 1.00 ( 0.94+0.05 ) 0.00 6 0.3748 14.35 1.00 ( 0.94+0.05 ) 0.00 7 0.3631 138.63 0.50 ( 0.29+0.21 ) 0.50 7 0.3631 138.63 0.50 ( 0.29+0.21 ) 0.50 8 0.3082 93.37 0.05 ( 0.00+0.05 ) 0.95 8 0.3082 93.37 0.05 ( 0.00+0.05 ) 0.95 9 0.2126 92.74 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94 9 0.2126 92.74 0.06

32、( 0.00+0.06 ) 0.94第一振型为扭转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” 文件WZQ.OUT ：判断主振型各振型作用下 X 方向的基底剪力及占总基底剪力的比例 振型号 剪力(kN) 比例(%) 1 302.11 9.23 2 2685.85 82.03 3 171.61 5.24 4 28.19 0.86 5 86.25 2.63 6 0.13 0.00显然的主振型周期比控制什么？ 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

33、构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。一句话，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。周期比不满足要求，如何调整？一旦出现周期比不满足要求的情况，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，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。层刚度比控制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