设计规范要求在软件中的实现及设计参数的合理确定01

1、设计规范要求在软件中的实现设计规范要求在软件中的实现及设计参数的合理确定及设计参数的合理确定内容内容 F恒载计算恒载计算F活载计算活载计算 F风荷载计算风荷载计算F地震作用计算地震作用计算F地震作用调整地震作用调整F设计内力调整设计内力调整F作用效应组合作用效应组合 荷载取值 模拟施工加载计算施工加载 1施工加载 2恒载计算恒载计算 1.1 1.1 施工加载过程施工加载过程1.2 1.2 模拟施工加载的机理模拟施工加载的机理n在竖向恒载作用下，结构变形基本上是在施工过程中逐层形成的。F逐层形成结构刚度；F逐层找平；F逐层加荷载。F在逐层施工过程中，基础发生不均匀沉降。恒载恒载作用下结构变形形成

2、示意图作用下结构变形形成示意图 nii222nnnnii111恒载恒载作用下结构变形形成近似示意图作用下结构变形形成近似示意图nii111nii222nnn模拟施工加载模拟施工加载1 1的计算简图的计算简图 1.3 1.3 模拟施工加载模拟施工加载1 1F 考虑了从下往上依次施工和逐层找平因素的影响；F 未考虑结构地基的不均匀沉降；F 若结构地基无不均匀沉降，模拟施工加载1能较准确地反映结构的实际受力状态；F 若结构地基有不均匀沉降，上述分析结果会存在一定的误差，尤其对于框剪结构，外围框架柱受力偏小。1.4 1.4 模拟施工加载模拟施工加载2 2F 考虑在模拟施工加载1的基础上，近似考虑基础的

3、不均匀沉降：（1）假定基础的刚度是均匀的；（2）竖向构件的轴向刚度放大10倍，间接减小竖 向变形差。F “模拟施工加载2”在理论上并不严密，是一种经验上的处理方法，但这种经验上的处理，会使地基有不均匀沉降的结构的分析结果更合理，能更好地反映这类结构的实际受力状态。上海环球金融中心（101层）上海国际金融中心高101层巨型柱巨型支撑带状桁架伸臂桁架转换桁架核心筒墙内的钢支撑核心筒体系(-3-91层）下部和中部核心筒的交接转换（57-63层）巨型支撑（7-18层）巨型支撑（19-30层）巨型支撑（78-93层）顶部连接内筒和外柱的伸臂桁架和带状桁架 活载作用随机性的模拟 活载作用的加载方式 活载作

4、用的折减活载计算活载计算 风荷载计算风荷载计算 OZSZkwZZZ1 风压标准值计算风压标准值计算 2.1 2.1 振型系数振型系数 F按新荷载规范7.4.5条，采用条文说明中的公式计算：F该公式是以高层建筑为主，且结构以弯剪型变形为主的振型系数计算公式。 )(47 . 0HztgZ 2.2 2.2 结构基本自振周期结构基本自振周期 F脉动增大系数与结构的基本周期有关（woT12）。结构的基本周期可采用结构力学方法计算，对于比较规则的结构，也可以采用近似方法计算： F框架结构 T=（0.08-1.00）NF框剪结构、框筒结构 T=（0.06-0.08）NF剪力墙结构、筒中筒结构 T=（0.05

5、-0.06）N其中N为结构层数。F也可采用结构分析得到的结构第1平动周期。 2.3 2.3 风作用的编辑修改风作用的编辑修改F文本文件修改F图形修改4. 地震作用计算有效质量系数扭转耦联双向地震扭转效应偶然偏心多方向水平地震作用F抗震规范第5.2.2条规定抗震计算时，不进行扭转耦联计算的结构，水平地震作用标准值的效应，可只取前23个振型，当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时，振型个数应适当增加。其条文说明中还指出为使高柔建筑的分析精度有所改进，其组合的振型个数适当增加。振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。F高规5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦

6、联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔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的90%。 4.1 4.1 有效质量系数有效质量系数FWILSON E.L. 教授提出了振型有效质量系数的概念，用于判断参与振型数足够与否。F有效质量因子的含义解释。 F程序自动计算该参数并输出。TAT输出在“TAT-4.OUT”文件中，SATWE输出在“WZQ.OUT”文件中，PMSAP则输出在“工程名.ABS”文件中。4.2 4.2 扭转耦联扭转耦联F对于多层和高层建筑，建议都考虑扭转耦联。F新高规3.3.4条规定，质量、刚度不对称、不均匀的结构，以及高度超过100m的

7、高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。 F新抗震规范5.2.3条规定，规则结构不进行扭转耦连计算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用效应应乘增大系数。F对于非耦联情况，89规范版采用简化刚度计算；新规范版改为采用真实刚度计算。非耦联 耦联niijiniijijGXGX121mjjSS12ininijiijijiijitjGrYXGX1122)(/mjmkkjjkSSS1 4.3 4.3 双向地震作用双向地震作用F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。F一般情况，可根据不考虑偶然偏心的楼层最大位移与平均位移比判断:

8、A级1.2，B级1.2F5.2.3条给出的双向地震作用计算公式如下22)85. 0(yxxSSS22)85. 0(xyySSS 双向地震作用计算原则双向地震作用计算原则22)85.0(yxxxxxMMM|xyxxMM如果xyxyMMyyyxxyxxMMMM、和、对于单方向地震作用否则22)85.0(xxyxxyMMMxxxxMM 双向地震作用计算示例双向地震作用计算示例单方向X方向Mxx=100Mxy=50Nx=100Y方向Myx=50Myy=100Ny=100双方向X方向Mxx=109Mxy=50Nx=131Y方向Myx=50Myy=109Ny=131规规则则框框架架单单、双双向向地地震震（

9、单单偏偏压压配配筋筋）对对比比柱 类别轴力(kN)配筋率RAsX向配筋Asx(mm*mm)Y向配筋Asy(mm*mm)配箍率Rsv单地-23452.5257524400.85双地-25532.85283828001.17角柱比值1.091.141.10211.14751.3765单地-24212.63212615021.3双地-24353.07214120311.3边柱比值1.011.16731.00711.35221.0单地-3082.2.312266.2402.1.01双地-3088.2.322266.2416.1.17中柱比值1.001.00431.001.00581.1584框剪结构框

10、剪结构双、单地震双、单地震(单向偏压配筋单向偏压配筋)对比对比柱类别轴力(kN)配筋率RAsX 向配筋Asx(mm*mm)Y 向配筋Asy(mm*mm)配箍率Rsv单地-2598.001.00001885.002351.00 1.1600双地-2776.001.13002291.002644.00 1.1600角柱比值1.0685(1.0359)1.130(1.0378)1.2154(1.0431)1.1246(1.0052)1.00(1.000)单地-5263.003.32004432.005807.001.1600双地-5888.004.70006226.007975.001.3000边柱

11、比值1.1188(1.0305)1.4157(1.0647)1.4048(1.0552)1.3733(1.0655)1.1207(1.0129)单地-6016.000.86001229.001653.001.3000双地-7251.001.61002262.002592.001.6800中柱比值1.2053(1.0230)1.8721(1.0822)1.8405(1.0574)1.5681(1.0824)1.2923(1.0209) 4.4 4.4 偶然偏心偶然偏心F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%。F从理论上讲，

12、各个楼层的质心都可以在各自不同的方向出现偶然偏心，程序中只考虑四种最不利偏心方式： X正向偏心5% 、 X负向偏心5% Y正向偏心5% 、 Y负向偏心5%偶然偏心的四种方式偶然偏心计算方法偶然偏心计算方法F考虑偶然偏心的计算。结构分析涉及的因素有： 刚度、质量、周期、振型、地震作用、位移、内力F方法1（TBSA）：F刚度、质量、周期、振型、地震作用、位移、内力F方法2（SATWE、TAT、PMSAP）：F刚度、质量、周期、振型、地震作用、位移、内力 实例： 偶然偏心对构件内力的影响 构件标准内力对比 (FRAM1 第 8 层) 梁支座弯矩比 1.16( 2) 1.01( 24) AVER= 1

13、.06 梁剪力比 1.16( 2) 1.01( 24) AVER= 1.06 柱剪力Vx比 1.17( 23) 1.01( 6) AVER= 1.06 柱剪力Vy比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07 柱轴力N比 1.09( 20) 1.02( 2) AVER= 1.05 柱底弯矩Mx比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07 柱底弯矩My比 1.16( 23) 1.01( 6) AVER= 1.06 柱顶弯矩Mx比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07 柱顶弯矩My比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07

14、 偶然偏心对配筋（平均）的影响 柱 梁 15层框剪 11.9% 2.3% 13层框剪(PJ2) 0.4% 1.7% 33层框支 0.8% 8层框架 7.7% 3.9% 21层框剪 0.9% 1.2% 19层框剪 1.3% 1.2% 18层框剪 0.7% 3.0% 偶然偏心对最大位移比的影响（最大/平均） 不考虑 考虑 增加 15层框剪 1.20 1.31 8.11% 13层框剪(PJ2) 1.82 1.95 6.99% 33层框支 1.05 1.5 30.32% 8层框架 1.76 2.39 26.22% 19层框剪 1.57 1.75 10.04% 18层框剪 1.43 2.03 29.16

15、%偶然偏向与双向地震作用的关系偶然偏向与双向地震作用的关系F高规3.3.1条的条文说明： 当计算双向地震作用时，可不考虑质量偶然偏心的影响F抗震规范5.2.5条的条文说明：如果考虑(双向地震) 扭转耦联影响的地震作用效应小于考虑偶然偏心引起的地震作用效应时，应取后者以策安全，但二者不叠加计算。4.54.5 多方向水平地震作用 规范条文抗震规范5.1.1条规定,有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用程序实现针对这一条，程序增加了自动计算多方向水平地震作用的功能。用户可以根据需要指定多个（最多允许12个）地震作用方向，程序对每一地震方向进行地震反应

16、谱分析，计算相应的构件内力。在构件设计阶段，也将考虑每一方向地震作用下构件内力的组合，这样不至于漏掉最不利情形，保证了结构设计的安全。1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738123456789101112131415161718192021222324Xm=15.00Ym=7.95Xs=15.00Ys=7.95Rx=1.00Ry=1.00第 1 层墙柱 墙梁编号及节点简图 梁总数 = 38 柱总数 = 24 墙梁数 = 0 墙柱数 = 0 无斜交抗侧力结构12345678910111213141516

17、1718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919212345678910111213141516171819202122232425262728293031323334Xm=17.19Ym=16.62Xs=17.15Ys=16.27Rx=1.00Ry=1.00第 1 层墙柱 墙梁编号及节点简图 梁总数 = 92 柱总数 = 34 墙梁数 = 0

18、 墙柱数 = 0 无斜交抗侧力结构123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919212345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152Xm=10.60Ym=12

19、.39Xs=10.26Ys=11.09Rx=1.00Ry=1.00第 1 层墙柱 墙梁编号及节点简图 梁总数 = 92 柱总数 = 52 墙梁数 = 0 墙柱数 = 0 有斜交抗侧力结构123456789101 11 2131 4151617181920212223242526272829303132333435363 73839404 1420.25-2.8210.25-2.9220.25-2.8230.25-1.3040.25-1.4250.20-2.7260.20-2.72712345678910111213141516171 81 92 02 12 22 324252627282930

20、3132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889909192939495969798991001011021031041051061071081091101111121131141 1 51 1 61171181191201211221231241251261271281291301311321331341351361371381391401411421431441451461471481491501 5 1

21、1521531 5 41551 5 61571581591601 6 11 6 21 6 31 6 41651 6 61671681691701711721731741751761771781791801811821831841851861871881891901911921931941951961971981992 0 02 0 12 0 22032042052062072082092102112122132142151234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344Xm=19.10Y

22、m=18.76Xs=20.66Ys=17.85Rx=1.00Ry=1.00第 1 层墙柱 墙梁编号及节点简图 梁总数 = 215 柱总数 = 44 墙梁数 = 7 墙柱数 = 42 有斜交抗侧力结构地震作用调整 F最小地震剪力调整 F0.2Qo调整 F边榀地震作用效应调整 F竖向不规则结构地震作用效应调整 F转换梁地震作用下的内力调整 F框支柱地震作用下的内力调整 F板柱抗震墙结构地震作用调整 5.15.1 最小地震剪力调整最小地震剪力调整 F新规范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1.1

23、5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3.5s1.6 2.43.24.86.4基本周期大于5.0s1.2 1.82.43.24.0 基本周期介于3.5s和5.0s之间的结构，可插入取值。最小地震剪力调整最小地震剪力调整F 软件实现：F 设置控制开关， 设计人员可以干预；F 仅调整内力，而且调整后的内力不平衡。 5.2 0.2Qo5.2 0.2Qo调整调整 F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Vo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Vfmax的1.5倍二者的

24、较小值。F高规8.1.4条（分段0.2Qo调整）：对框架柱数量从下到上有规律变化的结构， Vo应取每段最下一层结构对应地震作用标准值的结构底部总剪力。SATWE程序0.2Q0调整系数的修改用户在工作目录建立文本文件 SATINPUT.02Q该文件格式如下： IST Cx Cy IST Cx Cy . IST Cx Cy 比如： 2 1.5 1.8 指定第2层x、y方向的调整系数 6 2.0 1.2 7 1.2 1.2 * 0.2Q0 调整系数 * 0.2Qox = 541.95 1.5Vxmax = 1154.98 0.2Qoy = 542.92 1.5Vymax = 951.10 Floor

25、 Coef_x Coef_y Vcx Vcy 1 1.000 1.000 4.129 1.854 2 1.000 1.000 271.887 263.366 3 1.000 1.000 769.990 634.068 4 1.000 1.000 755.754 626.545 5 1.000 1.000 749.850 583.480 6 1.000 1.000 145.240 113.057SATWE在文件WV02Q.OUT中输出0.2Q0系数 5.3 5.3 边榀地震作用效应调整边榀地震作用效应调整 F新规范5.2.3条规定，规则结构不进行扭转耦连计算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地

26、震作用效应应乘增大系数。F一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。F软件未执行这一条规定。 可通过考虑扭转耦连来避开这一条规定。 5.4 5.4 竖向不规则结构地震作用效应调整竖向不规则结构地震作用效应调整 F 新规范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。F 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。F 软件要求在参数定义菜单指定薄弱层。 5.5 5.5 转换梁地震作用下的内力调整转换梁地震作用下的内力调整 F新规范3

27、.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。F新高规10.2.23条规定，转换梁在特一级和一、二级抗震设计时，其地震作用下的内力分别放大1.8、1.5、1.25倍。 F软件要求在“特殊构件定义”中定义转换梁。 5.65.6 框支柱地震作用下的内力调整框支柱地震作用下的内力调整F新高规10.2.7条规定，框支柱数目不多于10根时:当框支层为12层时各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框支层为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%。；F框支柱数目多于10根时，当框支层为12层时每层

28、框支柱所承受剪力之和应取基底剪力20%，当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱所承受剪力之和应取基底剪力30%。F框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱的轴力可不调整。 框支柱地震作用下的内力调整框支柱地震作用下的内力调整F软件要求在“特殊构件定义”中定义框支柱。F由于调整系数往往很大，为了避免异常情况，程序给出一个控制开关，由设计人员决定是否对与框支柱相连的框架梁的弯矩、剪力进行相应调整。 5.7 5.7 板板柱柱抗震墙结构地震作用调整抗震墙结构地震作用调整 F新抗震规范第6.6.5条规定，结构的，应承担结构的全部地震作用，各层板柱部分应满足计算要求，并应能承担

29、不少于各层地震作用的20%。F软件按要求进行调整。设计内力调整设计内力调整 F梁设计剪力调整 F柱设计内力调整 F剪力墙设计内力调整F9度或一级框架结构 F构件的抗震等级 6.1 梁设计剪力调整梁设计剪力调整 抗震规范第6.2.4条和高规第6.2.5、7.2.21条规定，抗震设计时，特一、一、二、三级的框架梁和抗震墙中高跨比大于2.5的连梁，其梁端截面的组合设计剪力值应调整。抗震等级框架梁连梁特一1.561.3一1.3/1.2711.3/1.271二1.2/1.051.2/1.05三1.1/1.01.1/1.06.26.2 柱设计内力调整柱设计内力调整 为了体现抗震设计中强柱弱梁概念设计的要求

30、，抗震规范第6.2.2、6.2.3、6.2.6、6.2.10条和高规第4.9.2条规定，抗震设计时，特一、一、二、三级的框架柱、框架结构的底层柱下端截面、角柱、框支柱的组合设计内力值应调整。 抗震等级特一一二三框架柱M1.681.4/1.331.2/1.11.1Q2.82241.96/1.461.44/1.211.21框架结构底层柱底M1.8-1.251.15Q3.024-1.51.265角柱M1.8481.541.321.21Q3.1052.1561.5841.331框架结构底层角柱底M1.98-1.3751.265Q3.326-1.651.392框支柱M1.81.51.25-Q3.0242.11.5-6.36.3 剪力墙设计内力调整剪力墙设计内力调整 高规第7.2.10 、10.2.14、4.9.2条规定，抗震设计时，特一、一、二、三级的剪力墙底部加强区和非加强区截面组合的设计内力值应调整。抗震等级底部加强区非加强区一般墙M框支落地墙MQMQ特一1.11.81.91.31.2一1.01.51.6/1.331.21.2二1.01.251.4/1.1 1.01.0三1.01.01.2/1.01.01.06.4 6.4 9 9度或一级框架结构