PKPM结构设计应用第4章-TAT多高层空间杆系结构分析与设计课件

1、第4章 TAT多高层空间杆系结构分析与设计TAT软件是多高层建筑空间杆系结构分析与设计程序。它采用空间杆系模型分析梁、柱构件，采用薄壁柱模型分析剪力墙构件，可用于计算各种规则或复杂梯形的钢筋混凝土框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构以及筒体结构。TAT软件可考虑水平支撑、垂直支撑、斜柱等，用于多高层钢结构的分析。此外，TAT软件还可用用分析交叉梁系结构。本章主要介绍TAT软件的主要功能与使用方法。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明1. TAT软件的基本功能TAT模块是多高层空间杆系结构分析和施工图设计的完整系统，其基本功能与SATWE模块相似。2. TAT软件的适用范围与使用要求（1）本程

2、序适用于各种体型的框架、框剪、剪力墙、筒体结构，以及带有斜柱、斜梁、钢支撑的钢结构或混合结构的多层及高层建筑；（2）对于剪力墙不对齐、开洞不对齐、地下室有连续剪力墙的结构，应先作简化再计算；4.1 TAT软件的基本功能及相关说明2. TAT软件的适用范围与使用要求（3）对于转换层结构，应首先考虑用二维软件分析，用TAT计算应使简化模型传力合理、刚度模拟接近，这样才能计算；（4）对空旷结构也可定义弹性节点方法，不考虑楼板的作用；（5）对于框支剪力墙结构等需要先进行简化，计算完以后，还应对托梁部位采用平面有限元的方法来详细分析；（6）本程序的解题能力不限。由于程序动态申请内存，可以自动根据工程的要

3、求随时扩大。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明3. TAT软件的基本假定与说明基本假定（1）假定楼板在平面内的刚度无穷大，平面外的刚度为0。在该假定条件下，柱或墙的水平位移与该层楼板的水平位移相同，平面外各柱或墙的水平变位成线性关系。（2）剪力墙采用薄壁杆件的基本假定，相应的薄壁柱模型有7个自由度，即3个轴向位移，3个转角位移和1个翘曲变形；（3）梁、柱、支撑采用空间杆系的基本假定，相应的空间杆系模型有6个自由度，即3个轴向位移和3个转角位移。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明3. TAT软件的基本假定与说明名词说明（1）层是指从下往上输入的自然层，不论地下室还是O都从最底层计算为第1

4、层；（2）标准层是指具有相同几何、物理参数的连续层，不论连续层的层数是多少，均称为一个标准层；（3）薄壁柱由一肢或多肢剪力墙形成的竖向受力结构，亦可称为剪力墙；（4）连梁一两端与剪力墙相连的梁称为连梁，亦可称为连系梁；（5）无柱节点有两根或两根以上梁的支点，此交点下面没有柱；4.1 TAT软件的基本功能及相关说明3. TAT软件的基本假定与说明名词说明（6）工况一种荷载（如风、地震等）作用下，称为结构受一种工况荷载。多种荷载组成一种荷载（如风十地震）作用下，也称为结构受一种工况荷载；（7）刚性：指单元只能发生平动和转动，而不发生其他弹性变形；（8）弹性节点：值结构标准层中不与楼板相连的柱节点；

5、（9）刚域：指上下两层传力点间的距离。分析中剪力墙简化为薄壁柱，而薄壁柱为一点传力，当上下薄壁柱不对齐时，即形成刚域，以接近实际受力状态。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明3. TAT软件的基本假定与说明单位与坐标系（1）选用国际单位制：kN，m制；（2）输入数据中柱、梁箍筋和剪力墙水平分布筋间距的单位为mm;在输出配筋文件中，钢筋面积的单位为mm2；在配筋简图上，钢筋面积的单位为cm2;（3）采用右手座标系，Z轴向上，各层的结构平面坐标系和原点与PMCAD建模时的坐标系一致；（4）柱局部座标的x，y方向分别为PMCAD建模时柱宽B的布置方向和柱高H的不知方向；（5）楼层划分按一般设计习惯

6、，从下向上划分，最底层为第1层,向上分别为第2、第3层等，依次类推。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明4. TAT计算模型的简化剪力墙（1）程序要求剪力墙的长度不大于8m，对多肢剪力墙连在一起时，用洞口分开；框架剪力墙结构和剪力墙结构的开动应使每个薄壁柱的刚度尽量均匀。、（2）剪力墙上下层洞口布置不规则时，会引起薄壁柱下端刚域复杂，造成累积误差或引起传力路径不明确使得计算结果出错。为明确传力路径，使结构计算满足设计要求，剪力墙洞口一般采取“对齐”、“增加”、“忽略”等处理方式。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明4. TAT计算模型的简化剪力墙（3）对于框支剪力墙结构，当框支托梁上为剪力

7、墙时，由于剪力墙采用薄壁柱模型，因而只有一个节点与多跨框架梁连接，但下部确是由多个点来支托上部的剪力墙，薄壁柱的力只能传给一个节点，传力不合理。因此，采用TAT软件进行转换层结构分析时，应对转换层上部的剪力墙进行离散化处理，在通过局部平面或板的有限元分析对局部结构进行精细化的分析。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明4. TAT计算模型的简化剪力墙（3）对于框支剪力墙结构，当框支托梁上为剪力墙时，由于剪力墙采用薄壁柱模型，因而只有一个节点与多跨框架梁连接，但下部确是由多个点来支托上部的剪力墙，薄壁柱的力只能传给一个节点，传力不合理。因此，采用TAT软件进行转换层结构分析时，应对转换层上部的剪

8、力墙进行离散化处理，在通过局部平面或板的有限元分析对局部结构进行精细化的分析。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明4. TAT计算模型的简化多塔结构当多塔结构底盘较大时，应采用多塔结构分析模型。当建筑物顶部有多个小塔时，由于程序采用了楼板刚性假定，而两塔楼之间的变形不协调，按TAT计算假定应按多塔结构进行分析。但对于层数小于3层的顶部多塔结构，顶部塔的变形对整体结构的影响不大。塔楼高度小，相应的变形也小，因此把不同塔楼的同一层看成是整体变形协调的对主体结构的影响不大，但对顶部塔楼自身有误差，可通过适当放大顶部塔楼内力的方法进行处理。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明4. TAT计算模型的

9、简化弹性节点设置由于TAT软件采用了刚性楼板假定，对于楼板开大洞或无刚性楼板的情况，可采用“弹性板”5 TAT软件的文件管理TAT软件要求不同的工程在不同的子目录内进行运行计算，以避免数据文件冲突。TAT的数据文件分以下几类：（1）工程原始数据文件：工程名*,*.PM；（2）TAT基本输入文件:*.TAT;（3）计算过程的中间文件：*.MID;（4）输出结果文件：*.OUT;（5）前后接口文件：*.TAT。4.1 TAT软件的基本功能及相关说明6 TAT软件的主界面4.2 TAT软件的前处理与结构计算执行菜单第一项“接PM生成TAT数据”，弹出如图所示的窗口。新版TAT前处理分为“补充输入及T

10、AT数据生成”以及“图形文本检查”两个子菜单4.2 TAT软件的前处理与结构计算1 补充输入及TAT数据生成新版TAT软件“分析与设计参数补充定义”、“温度荷载定义”、“特殊构件补充定义”、“多塔结构补充定义”、“修改构件计算长度系数”以及“水平风荷载查询/修改”的界面均与SATWE软件类似，其基本设置方法亦与SATWE相似.参数及构件补充定义完成后，双击“生成TAT数据及数据检查”，用于对TAT数据生成和计算选项进行设置。单击确定，程序自动完成数据的生成与检查工作。4.2 TAT软件的前处理与结构计算2 图形文本检查1）各层平面图检查该项主要用于检查各标准层墙、梁、柱、支撑的截面尺寸信息。屏

11、幕右侧的菜单栏中前五项用于调整显示与换层设置，方便查看；“构件开关”可用设置在屏幕中显示或关闭的构件类别；“字符开关”可用于设置在屏幕中显示或关闭的字符标注类别；“构件搜索”可用于分构件、分构件编号的快速索引需要查询的构件；“立面观察”用于以立面的形式显示指定立面的构件信息；“特殊构件”用于查看特殊定义构件的情况；“多塔立面”用于查看多塔结构立面信息。4.2 TAT软件的前处理与结构计算2 图形文本检查4.2 TAT软件的前处理与结构计算2 图形文本检查2）各层荷载简图可用于查看各标准层的恒荷载信息、活荷载信息以及特殊荷载信息。4.2 TAT软件的前处理与结构计算2 图形文本检查3）底框荷载简

12、图当所分析的结构为底框结构时方可查看4）结构轴测简图查看各标准层或全楼的立体简图4.2 TAT软件的前处理与结构计算2 图形文本检查5）文本文件查看其中前两项为数字格式的几何数据与荷载信息，一般可不详细查看。第3项“错误和警告信息”中列出了模型存在的问题，应做重点查看，并根据该文本进行模型的修正。数据检查报告以文本的形式给出了数据检查的结果，其主要内容包括：总信息、地震信息、调整信息、材料信息、设计信息、风荷载信息、多方向地震信息、0.2V0调整信息、层管理信息、广义层上下连接信息、标准截面信息、约束节点信息、整体节点信息、各层几何信息、竖向力加载信息、多塔信息和房间信息。4.2 TAT软件的

13、前处理与结构计算3 结构内力与配筋计算以上参数定义与检查完毕后，执行TAT软件主菜单第2项“结构内力，配筋计算”，软件自动完成结构的内力分析与构件的配筋计算，设计者无需执行任何操作。4.3 TAT软件的后处理执行TAT软件主菜单第4项“分析结果图形和文本显示”，进行TAT软件的后处理。4.3 TAT软件的后处理1. 分析结果图形查看1）混凝土构件配筋与钢构件验算简图查看构件的配筋与验算结果2）墙边缘构件配筋和梁弹性挠度简图查看墙边缘构件配筋、梁弹性挠度、结构的质心与刚心位置以及各构件的内力与配筋文本。3）构件设计控制内力、配筋包络简图查看设计控制内力（弯矩、剪力和轴力）和配筋包络图（主筋与箍筋

14、）。4.3 TAT软件的后处理1. 分析结果图形查看4）各荷载工况下构件标准内力简图查看设计定义的各荷载工况下，构件的内力（弯矩、剪力与轴力）标准值。5）顶层墙柱最大组合内力简图查看以下几种荷载组合下的最大内力值6）质心振型图或整体空间振型简图查看各振型的振型简图。7）水平力作用下楼层侧移简图查看水平荷载作用下，结构整体位移、层间位移、层间位移角、位移比，各层水平力、剪力和弯矩。4.3 TAT软件的后处理2. 分析结果文本查看1）总信息输出文件4.3 TAT软件的后处理2. 分析结果文本查看1）总信息输出文件结构分析设计控制信息文本的文件名为TAT-M.OUT，其重要内容包括：（1）结构计算控

15、制参数（2）各层质量和质心坐标（3）各层风力（4）各层层刚度、刚度中心、刚度比（5）楼层抗剪承载力及承载力比值4.3 TAT软件的后处理2. 分析结果文本查看1）总信息输出文件周期、地震力和楼层位移信息文本的文件名为TAT-P.OUT。该文本给出了结构的振型与周期计算结果、各层地震作用、最大位移与层间位移角的计算结果，供设计者查看。该文本是设计中很重要的参考文本，进行工程设计时，需验证该文本显示的计算结果是否满足规范要求，若不满足则应对结构模型进行有针对性的调整。4.3 TAT软件的后处理2. 分析结果文本查看2） 各层内力标准值文件各标准层构件内力的分析结果。3）各层配筋文件各标准层构件在不

16、同荷载控制组合下的详细配筋结果。3. 接力PKPM其他模块采用TAT模块完成结构分析与计算后，可接力“墙梁柱施工图”、“JCCAD”等模块，进行进一步操作。相关内容见其他章节，这里不再重复介绍。4.4 TAT混凝土构件配筋及钢构件验算简图的有关说明1. 混凝土构件的配筋说明矩形混凝土柱或劲性混凝土柱 其中：As_corner为柱一根角筋的面积，采用双偏压计算时，角筋面积不应小于此值，采用单偏压计算时，角筋面积可不受此值控制(cm2)。Asx，Asy分别为该柱B边和H边的单边配筋，包括角筋(cm2)。Asv表示柱在Sc范围内的箍筋，它是取柱斜截面抗剪箍筋和节点抗剪箍筋的大值(cm2)。Uc表示柱

17、的轴压比。4.4 TAT混凝土构件配筋及钢构件验算简图的有关说明1. 混凝土构件的配筋说明混凝土墙 其中：As表示墙肢一端的暗柱配筋总面积(cm2)，如按柱配筋，As为按柱对称配筋计算的单边的钢筋面积。Ash为Swh范围内水平分布筋面积(cm2)。4.4 TAT混凝土构件配筋及钢构件验算简图的有关说明1. 混凝土构件的配筋说明混凝土梁或劲性混凝土梁其中：As1、As2、As3为梁上部(负弯矩)左支座、跨中、右支座的配筋面积(cm2)；Asm表示梁下边的最大配筋(cm2)；Asv表示梁在Sb范围内的箍筋面积(cm2)，它是取Asv与Astv中的大值；Ast表示梁受扭所需要的纵筋面积(cm2)；A

18、st1表示梁受扭所需要周边箍筋的单根钢筋的面积(cm2)。G，TV分别为箍筋和剪扭配筋标志。4.4 TAT混凝土构件配筋及钢构件验算简图的有关说明1. 混凝土构件的配筋说明混凝土支撑其中：Asx，Asy，Asv的解释同柱，支撑配筋的看法，是：把支撑向Z方向投影，即可得到如柱图一样的截面形式。4.4 TAT混凝土构件配筋及钢构件验算简图的有关说明1. 混凝土构件的配筋说明异形混凝土柱4.4 TAT混凝土构件配筋及钢构件验算简图的有关说明1. 混凝土构件的配筋说明异形混凝土柱采用单偏压、拉配筋计算方式时，异形柱将被分成几个直线柱肢，每个柱肢进行单偏压、拉配筋计算As表示该柱肢单边的配筋面积(cm2

19、)；Asv表示该柱肢在Sc范围内的箍筋面积(cm2)。采用双偏压、拉配筋计算方式时，异形柱按整截面的形式配筋Asz表示异形柱固定钢筋位置的配筋面积，即位于直线柱肢角部的配筋面积之和(cm2)；Asf表示附加钢筋的配筋面积，即除Asz之外的分部钢筋面积(cm2)。4.4 TAT混凝土构件配筋及钢构件验算简图的有关说明2. 钢构件的验算说明钢柱R1表示钢柱正应力与强度设计值的比值F1/f；R2表示钢柱X向稳定应力与强度设计值的比值F2/f；R3表示钢柱Y向稳定应力与强度设计值的比值F3/f。F1，F2，F3 的具体含义：F1 = N/An+Mx/(Gx*Wnx)+My/(Gy*Wny)F2 = N/(Fx*A)+Bmx*My/(Gx*Wx (10.8 N/Nex)+Bty*My/(Fby*Wy)F3 = N/(Fy*A)+Bmy*My/(Gy*Wy (10.8 N/Nex)+Btx*Mx/(Fbx*Wx)4.4 TAT混凝土构件配筋及钢构件验算简图的有关说明2. 钢构件的验算说明钢梁R