tat多层及高层建筑结构三维分析与设计程序讲义

TAT多层及高层建筑结构三维分析与设

计程序

第一节、TAT的基本功能与应用范围

TAT是多层及高层建筑结构空间分析程序，采用空间杆件系计算柱、梁等杆件，采用薄

壁柱计算剪力墙，可计算各种规则或复杂体型的混凝土框架、框架一剪力墙、剪力墙、筒体

（包括多塔、错层）等结构，也可用于分析高层钢结构及交叉梁系结构。同时，还可以进行吊

车荷载、支座位移和温度变化作用的分析计算。

一、TAT的基本功能特性

TAT是专门用于复杂体型的多、高层建筑三维分析的软件，具有以下基本功能特性。

1、采用三维空间模型，对剪力墙采用薄壁柱，对梁、柱采用空间杆系，能真实地反映结

构的受力性能。

2、与结构平面程序PMCAD有完善的数据接口，自动读取执行PMCAD主菜单1、2、3

项后形成的几何数据和荷载数据，自动将这些数据转换成多层及高层梁柱空间杆件体系和剪

力墙薄壁柱三维分析所需的数据格式，并可进行几何数据文件及荷载数据文件的编辑修改。

3、按输入的各项风荷载计算参数，自动导算风荷载；对整体结构可指定水平力作用方向；

考虑活荷载不利分布对梁的影响；还可计算吊车荷载作用。

4、对复杂体型结构可进行地震作用下的平移和扭转藕联分析，考虑各种作用下的效应组

合，对结构进行罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性位移计算，找出薄弱层：可模拟施工过程，进

行竖向荷载作用下的施工模拟计算，解决一般程序中一次性加载时对柱子轴向变形估计过大

而引起的误差问题，可更真实地反映结构受力性能。

5、对结构中的层间梁、错层梁和斜梁、弧形梁以及斜柱、斜支撑进行设计，还可进行圆

柱、异形截面柱的截面配筋计算。

6、对结构配筋计算结果考虑整体结构归并，根据归并后结果进行选筋和绘制施工图。

7、TAT程序计算结果与PKPM系列程序接力运行，可完成各层梁柱、剪力墙配筋施工

图。

8、可以考虑活荷载不利分布对梁的影响，对于多层结构或大活荷载结构，设计更安全、

更可靠。

9、可改变水平力作用的方向，程序自动按转角进行坐标转换，以考虑任意方向的风和地

震作用。

10、对柱墙上、下端有偏心的结构，程序自动处理偏心刚域。

11、可计算各层梁的活荷载不利布置，TAT可将恒载和活载分开计算，并按每根梁单独

加活荷载的反复循环计算，精确地得出每根梁在活荷载作用下的最大正弯矩和最大负弯矩包

络。

二、程序的前后连接

1、与PMCAD连接生成TAT程序所需的几何数据和荷载数据。

2、TAT程序的计算结果直接与PK接口连接，绘制梁柱配筋施工图。

3、TAT程序的计算结果，通过与JLQ程序连接绘制剪力墙施工图。

4、TAT程序计算的底部内力与基础程序JCCAD连接进行基础设计。

三、TAT程序的使用范围

1、程序适用于各种体型的框架、框架一剪力墙、剪力墙、筒体结构，以及带有斜柱、斜

梁、钢支撑的结构或混合结构的多层及高层建筑，对结构进行内力分析及配筋计算。

2、程序的应用范围对结构的高度、总层数、结构标准层数及节点等均无限制。

四、TAT程序说明

1、主菜单及操作过程

点击“TAT-8"，进入TAT-8程序主菜单，内容共5项（见图4-1）。点击“TAT”，进入TAT

程序主菜单，内容共7项（见图4-2）。

学PKPI单机版----系列软件（2005.08）R］叵区|

结构|特种结构|建筑|设备|概预算|钢结构|节能|

结构三维分析与设计舞-DM®系列

★PMCAD接PM生成TAT数据

★PK数据检查和图形检查

TAT-8

结构内力,配筋计算

★SAT-8

PM次梁计算

★TAT

★SATWE分析结果图形和文本显示

★梁柱施工图

*JCCAD

★LTCAD

★JLQ

文件存取管理当前工作目季|F：\杨金招PKPM\信息3改变目录I

转网络版应用㈤|关闭|帮助

图4-1TAT-8操作菜单

穆PKP弹机版----系列软件(2005.08)国叵区|

结构「特种结构I建筑I设备I概预算I钢结构I节能I

结构三维分析与设讣XPM®系列

★PMCAD1接PM生成TAT数据

★PK数据检查和图形检查

★TAT-8

结构内力，配筋计算

★SAT-8

PM次梁计算

^TAT

★SATWE分析结果图形和文本显示

★梁柱施工图结构的弹性动力时程分析

JCCAD框支剪力墙有限元分析

★LTCAD

★JLQ

文件存取管理当前工作目M当'畅金招PKPM\信息V］改变目录I

转网络版I应用④)|关闭帮助

图4-2TAT操作菜单

2、程序说明

(1)TAT程序的运行需要两个主要数据文件：一个是几何数据文件，规定文件名为

DATA.TAT；另一个是荷载数据文件，规定文件名为LOAD.TAT。这两个文件一般由PMCAD

生成，可通过写字板方式打开并修改，也可通过编写文件的方式得到。

(2)当所设计结构为多塔结构时，需要有多塔文件D-T.TAT；当所计算结构含有错层结构

时，需要有错层文件S-C.TAT；当所计算结构中需定义特殊构件时，需要有特殊梁柱文件B-

C.TAT；对有特殊荷载作用(吊车荷载、温度作用等)时，还要有特殊荷载文件S-L.TAT。这

四个文件可由PMCAD转换生成，也可编写得到。

(3)操作由TAT主菜单控制。TAT程序结果计算，需执行主菜单第1-3项。

主菜单第1项“接PM生成TAT数据”：将PMCAD的数据文件转换成TAT的几何数据

文件和荷载数据文件。

主菜单第2项“数据检查和图象检查”：对主菜单第1项形成的数据文件进行格式和物理

检查，同时可修改TAT程序设计的结构计算参数信息和特殊结果参数，查看各层几何数据图

形荷载数据图形。

主菜单第3项“结果内力配筋计算”：进行结构分析和配筋计算。

以上三步必须依次完成。若结构中有PMCAD整体结构输入中以次梁方式输入的梁，还

需执行主菜单的第4项：PM次梁计算。

(4)完成主菜单第1-4项后，才能进行以后几项的运行。执行主菜单第5项：“分析结果

图形和文本显示”，计算结果通过图形或文本的形式显示，可通过各种方法分析、判断结果的

正确性。绘制梁柱配筋施工图须执行“梁柱施工图”主菜单(见图4-3)。

厚PKP婵机版----系列软件（2005.08）13回因

图4-3梁柱施工图菜单

（5）主菜单第6-7项为独立执行程序，只在需要时执行。对于需采用时程分析方法进行

抗震计算的结构，执行TAT主菜单第6项：“结构的弹性动力时程分析”，程序重新计算结构

配筋。需对一根框支剪力墙进行进一步分析时，执行主菜单第7项:“框支剪力墙有限元分析”

框支剪力墙计算结果可接JLQ程序绘制剪力墙施工图。

TAT-8程序的功能基本相同于TAT程序，但不包括结构的弹性动力时程分析和框支剪力

墙有限元分析功能子程序。

第二节、TAT程序中计算模型的简化

一、名词定义

1、刚性：指一物体只能发生平移和转动，而不发生其它弹性变形。

2、弹性节点：指结构标准层中不与搂板相连的柱节点。

3、薄壁柱：指由一肢或多肢剪力墙简化形成的竖向受力构件。

4、连梁：指两端与剪力墙相连的梁。

5、无柱节点：指有两根或两根以上梁相交而没有柱的交点。

6、工况：指一种荷载（如风、地震等）的作用效应或多种荷载（如风+地震）的作用效

应。

7、刚域：指两层上下传力点间的距离。剪力墙简化为薄壁柱，薄壁柱为一、点传力，当

上下薄壁柱不对齐时，即形成刚域。

二、基本假定

TAT软件在计算过程中采用了如下一些基本假定。

1、假定楼板在平面内为刚性，平面外刚度为0。在一楼板结构层中，由于楼板与各柱或

墙体连接，柱或墙体的水平位移与此点的楼板位移相同，平面处各柱或墙的水平变位成线性

关系。剪力墙采用薄壁杆件的基本假定。梁、柱、支撑为空间杆件，采用空间杆件假定。

2、TAT程序中的剪力墙

在结构设计中，剪力墙是抵抗水平力的主要构件。在实际受力过程中，水平力按抗侧移刚

度分配，即构件抗侧移刚度越大分配到的水平力越多。为了使多肢薄壁柱组成的剪力墙受力

更均匀、合理，计算结果满足设计精度要求，程序要求对剪力墙进行简化。程序规定剪力墙的

长度不宜大于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

的开洞应使每个薄壁柱的刚度尽量均匀。剪力墙结构开洞简化：一般洞口宽度200mm（高度

不限，小于层高），洞口处为深梁连接，在实际施工时按无洞处理，剪力墙绘图程序JLQ程序

标注该洞口；也可开较大洞口（宽度＞200mm）,在施工时则留出等尺寸洞口，用砖填上。

3、剪力墙的门窗洞口

薄壁柱模型为有7个自由度的空间模型，有3个轴向位移、3个方向转角，还有一个翘曲

变形。薄壁柱上下截面形状及尺寸的过大变化，对前6个自由度来说，可以通过下端水平刚

域传递；由于上下薄壁柱的形心产生较大偏移，对第7个翘曲自由度将不连续，从而计算结

果会有较大误差。因此，对剪力墙必须作符合薄壁柱计算模型的简化。

薄壁柱模型的上下层间通过一、点传力。每层薄壁柱上下层各有一个节点与上下层的结

构（柱、薄壁柱或无柱节点）相连，通过这些连接将上下层的力传递至计算层。当上下层洞口

不对齐时，洞口分割一个剪力墙为两个或多个薄壁柱肢体，造成上下层节点不对应，使上下

层传力混乱，计算错误。

剪力墙必须要有洞口，不能形成封闭“口”字形。这样在构件截面上的剪力流才有进口和出

口，否则，程序无法对构件进行计算。这是TAT程序对薄壁柱数学模型模拟的要求。

此外剪力墙上下洞口不对齐或一层有洞，一层没洞，会引起薄壁柱下端刚域复杂，造成误

差积累；或引起传力途径不明确，设计时计算结果出现错误。为了明确结构的传力途径，使结

构计算满足设计要求，剪力墙洞口一般采取对齐、增加、忽略洞口等方法处理。

4、转换层结构中的框支剪力墙

在设计中常采用布置结构转换层来实现上下层的结构形式或结构轴线的改变。结构转换

层的结构形式有托梁、桁架、空腹桁架、箱形大梁和厚板转换层等。

托梁（框支剪力墙）形式的结构转换层，如果转换层托梁本身为一层高，则可将该层与下

一层合并，托梁为一层高的梁，计算结构柱端弯矩也偏大，偏于安全。而对于转换层托梁的设

计，可在TAT程序计算后，再采用高精度平面有限元程序FEQ程序，进行更精确的内力及配

筋计算。

转换层结构设计的一般方法：第一步再三维空间分析（TAT程序）时，对转换层上部的剪

力墙进行合理的简化（一般采用离散化的方法），第二步通过局部平面或板有限元分析，对框

支根剪力墙或厚板进行局部细化分析，求出各构件的应力、内力，并给出这些特殊构件（框支

托梁或厚板）的配筋以及特殊部位的配筋。

转换层结构PMCAD建立模型时，剪力墙的输入要考虑到转换层结构简化的计算模型。

如剪力墙不落地的框支剪力墙结构，当框支托梁上为剪力墙时，剪力墙作为薄壁柱只有一个

节点与多跨框架梁连接，但下部却是由多个点来支托上部的剪力墙，薄壁柱的力只能传给一

节点，传力不合理。因此剪力墙需进行离散化处理，可得到较合理的结果，只在局部范围有较

大误差。可采用高精度平面有限元程序EFQ对局部范围进行分析。

5、地下室外墙

地下室外墙一般用混凝土墙，相对于整体结构，在结构下部一层或几层为剪力墙，其长度

往往超过8m,且在外围连续封闭。采用TAT程序计算需对底部的混凝土墙进行简化。

方法一、：外围剪力墙根据上部所连的柱、墙进行开洞简化。因TAT程序要求剪力墙上下

洞口对应布置，因此在用PMCAD建模输入时需在地下室外墙上开一个计算洞口。计算后，

在实际施工图中仍按不开洞处理，并在总信息中定义地下室层数。

方法二：将地下室作为整体结构的一部分。地下室采用上部结构第一层的平面布置，忽略

外围连续墙，即把0.000的第一层向下延伸几层。在总信息中定义地下室层数，计算求得各杆

内力配筋和基础荷载。由于在整体计算时没有考虑外围剪力墙的共同工作，计算偏于保守。

地下室剪力墙考虑承受侧向土压力，计算其配筋。在设计基础时应加上外围墙的荷载。

6、剪力墙的计算模型

在TAT程序中，剪力墙采用薄壁柱模型。一、剪力墙洞口分解为一、肢或多肢薄壁柱。

因薄壁柱为杆模型(即一、点传力)，因此需剪力墙上下洞口对齐，否则要加计算洞。计算洞

可为小洞(200mmX500mm)或大洞(一般与上下洞口相同)。框支转换层结构，上部剪力墙

要加计算洞离散化，使每一框支梁上有一个薄壁柱；对地下连续墙，也要加计算洞离散化，使

其结构与上部结构对应；对剪力墙长度大于8m的结构，为了保证结构的计算精度，也可加计

算洞。对上下变截面薄壁柱，在需要时亦应加计算洞离散化。对剪力墙结构的计算，应仔细审

核上下薄壁柱的传力途径，可通过平面图检查薄壁柱上下传力的节点号；对刚域大于2m的薄

壁柱，应检查薄壁柱上下传力的节点号。

剪力墙上下洞口的剩余部分称为连梁，计算模型中连梁与剪力墙刚性连接。连梁跨高比

大于4时，采用空间杆件计算模型。连梁跨高比小于4时刚度很大，往往超筋，TAT程序通

过折减连梁刚度的方法处理，但必须保证连梁的延性。

边框柱与剪力墙连接，根据情况作剪力墙的一部分或独立柱处理。边框柱与剪力墙端部

连接或柱位于剪力墙交叉点时，简化为墙的一部分；边框柱与短墙(L<3B)连接时，简化为

一普通柱。剪力墙的竖向受弯钢筋配置于边框柱。

7、多塔结构

当建筑物顶部有多个小塔楼时，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(为楼板分块刚性)，按TAT假定应按多塔模型计算。但对于层数小于3层的顶部多塔结

构，顶部塔楼的变形，对整体结构影响不大。塔楼高度小，变形也小，因此把不同塔楼的同一

层看成是整体协调变形，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

大顶部楼的内力方法处理。

对于大底盘多塔结构，应采用多塔模型计算。处理方法如下：

(1)点击TAT主菜单第2项对结构进行多塔设置，选择“多塔错层定义”，程序自动形

成补充多塔文件。

(2)确认设置，重新计算风荷载替换原荷载文件中的风荷载项。

(3)注意调整振型组合系数，对于双塔结构的振型数Nmodel2,而对于大于双塔的结构

则应更多。

8、错层结构和局部错层

错层结构楼层部分柱可没有梁板与其连接，错层结构不利于结构抗震，在地震区局部错

层一般不宜超过2层。

当有错层结构时，在PMCAD输入时按每块楼板为一层进行输入，错层也为单独一层，

在没有楼板处输入上下连通的独立柱和剪力墙。处理方法如下：

(1)按TAT前处理菜单对结构进行错层设置，选择“多塔错层定义”，程序自动形成补

充错层文件。

(2)确认设置，按菜单依次运行。

(3)在后面的刚度、内力、配筋计算中，程序均按错层的实际情况进行计算。

10、楼板刚性和弹性节点设置

TAT程序对楼板采用楼板刚性假定，即平面内刚度无限大，平面外刚度为0。在有些特殊

结构中，结构没有楼板，或部分没有楼板，或在某些局部开很大的洞口，如影剧院、体育场馆

等。TAT程序对这些空旷结构中的柱节点作设置弹性节点的方式处理，即在该点可有自由的

水平变形。其操作方式如下：

(1)在TAT前处理的“特殊梁柱定义”项中，定义弹性节点，这表明该节点不受楼板刚

性假定的限制，其平移自由度独立。一般应把空旷结构处的节点(柱节点、无柱节点)定义成

弹性节点。

(2)在“参数修正”中重新计算风荷载，使弹性节点上也作用有风力。

(3)进行“数据检查”。

(4)在地震作用算法中选择“算法2”，即空间刚度计算方法，可以求出弹性节点上的地

震反映。

第三节TAT计算数据准备

一般由PMCAD数据转换得到TAT程序的计算数据文件。若PMCAD输入的文件为NAME,

则其计算需要的文件为NAME.*和*.PM(pm)。

一、接PM生成TAT数据

双击TAT主菜单第1项“接PM生成TAT数据”，弹出接PMCAD生成TAT数据对话框

(见图4-4)。

图4-4接PM生成TAT数据对话框

(1)显示各层构件编号简图：在形成TAT的几何文件后，显示其构件编号等。在遇到结

构上下洞口不对齐等错误信息时，程序提示出错信息。

(2)生成荷载文件：一般要选择，否则没有竖向作用的荷载。

(3)考虑风荷教：需要根据实际情况确定。

(4)作为砖混底框计算：当为底层框架上部砌体结构时选择。

(5)是否保留以前的TAT计算参数：一般选择“不保留”。特别注意当增加或减少构件

时，采用旧的参数可能发生相互矛盾的问题，从而可能不能进行下一步的结构计算工作，所

以该选项必须为“不保留”，

从PMCAD已经建立的结构模型和荷载库直接生成的TAT几何数据文件DATA.TAT及荷

载数据文件LOAD.TAT。

提示：在执行此项前必须通过PMCAD主菜单第1、2、3、项，且在当前子目录中存在由

PMCAD生成的TATDA1.PM、LAYDATN.PM及DAT*.PM(pin)。若在当前子目录下存在其他

工程相同的数据文件，需删除*.TAT文件和DATA.BIN文件。

1、由PMCAD生成几何数据文件

程序执行JTATW.EXE逐层将PMCAD的梁柱转化成TAT的梁柱编号，将剪力墙转化成薄

壁柱。每一个薄壁柱细分若干小节点(30)及墙肢，将剪力墙洞口上方墙体转换成连系梁。在

转化过程中，由于PMCAD建立的是结构的实际模型，而TAT建立的是计算力学模型，因此

在转化过程中要做些处理和简化。

如PMCAD输入的模型不符合TAT的计算要求，程序提示修改。

2、由PMCAD生成荷载数据文件

选择生成荷载文件，程序自动把PM各层面荷载和梁、柱等荷载转换为TAT荷载；如果

选择“考虑风荷载”，程序将生成带有竖向力和风力的荷载数据文件LOAD.TAT并可以修改。

TAT数据生成操作窗口(见图4-5)。点击屏幕左上角操作菜单的=“标志，程序进行下一

层TAT数据的生成。

图4-5TAT数据生成操作窗口

二、数据检查和图形检查

双击TAT主菜单第2项“数据检查和图形检查”，屏幕弹出TAT前处理菜单(见图4-6)。

图4-6TAT前处理菜单

1、数据检查

点击“数据检查”，屏幕上出现TAT数据检查计算选项（见图4-7）。

请选择

TAT数据检查计算选择项

V［迸行几何薮据检弱瑜g数据检等

r保留已定义的特殊梁、柱、支撑和节点信息

厂保留已定义的构件材料强度和抗震等级信息

17计算柱墙下端水平刚域

17计苴主梁信息

17重新计算柱、支撑、梁的长度系数

厂重新生成在PM中定义的组合梁数据

确定取消|

图4-7TAT数据检查计算选项

数据检查可进行以下几项：

（1）进行几何和荷载数据检查

选择此项，程序进行检查几何数据文件DATA.TAT和荷载数据文件LOAD.TAT。检查后

如发现错误或可能的错误（警告信息）时，屏幕提示*'可能有错，请查看出错报告TAI-C.ERR”。

此时可以参照TAT的出错信息表来了解错误的性质，修改后再进行数检，如此反复直至没有

错误为止。

程序还给出数检报告TAT—C.OUT,该文件把原始数据加上注释说明，便于用户阅读。

程序把数检可能的错误集中放在TAT-C.ERR文件中，同时把数检后的几何和荷载文件

转换成后面计算用的二进制文件DATA.BIN,因此千万注意不同工程之间的混淆，如有不同工

程的原始数据存在，则在进入本页菜单之前应删除它们0

(2)计算柱墙下端水平刚域

选择此项，程序搜索各层柱、墙、支撑上下节点的偏心差，以求得下端水平刚域。当刚域

超过2m时，程序在屏幕上给出警告提示。但刚域的存在不一定会影响计算过程，但可能影响

计算精度，对于实际存在的长刚域应进行检查确认。程序将各层所有的刚域按一定格式存于

DXDY.OUT文件，便于用户查看、校对。

(3)计算主梁信息

计算梁端弯距调幅时，程序只对以墙或柱为支座的梁调幅，对挑梁的支承支座不调幅。当

对两端为柱或薄壁柱的主梁调幅时，如在该梁中间有其他梁连接形成若干无柱节点，则对无

柱节点的梁端负弯矩不调幅。对其正弯矩根据主梁支座的调幅来正确地放大，计算主梁信息

就是找出每根完整的主梁。

(4)重新计算柱、支撑、梁的计算长度系数

在钢结构计算中，对于钢柱需要验算平面内外的稳定，其计算长度与平面内外的梁柱上

下刚度比有关，这里按《钢结构设计规划》(GB50017-2003)计算出各层钢柱的有侧移和无侧

移的计算长度系数，以便在设计钢柱时选用。钢柱的计算长度系数上限控制在6；对于钢筋混

凝土柱的计算长度系数，按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7311条进行验算,

对于特殊情况的混泥土结构，其计算长度系数可在后面计算中修改，以达到所要的计算长度。

混凝土柱的计算长度上限应控制在2.5,并且在2层以上与1.25比较取较大值，在1层与1比

较取较大值。用户也可以不按照规范7.3.11的要求，取1.25和1.0或在计算时考虑P-△效应。

对于有跃层柱的结构和定义了弹性节点的结构，均应再进行一次“数据检查工

点击【确定】，程序自动检查几何数据和荷载数据。几何数据检查结果(见图4-8)。荷载

数据检查结果(见图4-9)。

检查几何文件DATA.TAT

第1标准层5

第2标准层4

第2检准层3

重3标准层2

第4标准层1

几何数据检查完毕

图4-8儿何数据检查结果

检查荷载文件L0AD.TAT

第5层

第4层

第3层

第2层

第1层

竖向荷载数据检查完毕

0K1,输入数据正确

图4-9荷载数据检查结果

2、多塔和错层结构定义

当为多塔结构时，其多塔结构部分不是一个整体刚性平面，而是多个分块刚性平面。为正

确计算风力和地震力作用，应在此处将多塔的楼层正确地划分开来。

点击“多塔和错层定义”，程序自动生成多塔文件。在计算中，应将多塔的楼层正确划分。

多塔结构可以为底盘相连，中部相连或上部相连。查看多塔结构图形，可直接检查。

个别房间的楼层标高不同于该楼层标高的结构为错层结构，主要指该处柱或墙错层，错

层柱或墙的长度不是该层层高，而是该柱墙上、下节点实际相连的楼层高差。对这样的结构

应在此处生成错层信息从而正确计算错层柱的刚度、内力和配筋。执行“多塔和错层定义”,

后程序对整个结构做多塔、错层的自动搜索。并生成多塔数据文件D-T.TAT和错层数据文件

S-C.TATo若需修改多塔错层中的层高、柱计算长度、混凝土强度等，应在S-C.TAT、D-T.TAT

文件中修改，并重新执行“数据检查

3、参数修正

多、高层结构分析需补充的参数共六项，它们分别为：总信息、地震信息、调整信息、材

料信息、设计信息和风荷信息。对于一个工程，在第一次启动TAT主菜单时，程序自动将上

述所有参数赋值（取多数工程中常用值作为隐含值）。在进入“参数修正”前，须先执行“数

据检查”。

点击“参数修正”，屏幕弹出TAT参数修正对话框。

（1）总信息部分参数含义

总信息参数修正对话框（见图4-10）。

TAT参数修正对话框

总信息地震信息|调整信息|材料信息设计信息|风荷信息|

结构类型：|框架结构三］结构材料及特征：|多层混凝土结构;J

地震力计算信息：|计菖水平地震3J厂徐柱长度系数按混凝土规范「3.11-3计算

竖向力计算信息：|模拟施工加载1□设计规范选择：|中国国冢规范1］

风荷载计算信息：是否考虑P-△效应：「钢柱计算长度系数：----------

序不算。计算④不考虑C考虑p有侧移r无侧移r1.0

是否考虑梁柱重叠的影响：体薪地下室信息：------

三］地下室层数：［0~

水平力与整体坐标夹角候）：「6"回埴土对地下prz-

室相对刚度：।3.。

注意：如果改变“夹角”或“考虑梁柱重登为刚域”或柱长度系数计算方式

请执行一遍“数据检查”，再重新生成风荷载

确定|取消|帮助

图4-10总信息参数修正对话框

A、结构类型：

程序提供的结构类型有框架结构、框架一剪力墙结构、框架核心筒结构、筒中筒结构、板

柱剪力墙结构、剪力墙结构、复杂高层结构、砖混底框结构、吊车排架结构，其它等选择项。

根据选择，程序按相应的结构设计。

规范中对不同结构类型所规定的设计参数不同，因此，需在计算前指定结构类型，对于结

构类型不明的可以选择“其它”一项。。

选择“复杂高层结构”，对结构中的剪力墙按《高层建筑混凝土结构技术规程》中复杂高

层结构的相应参数设计。对框支剪力墙结构，不但要选择“复杂高层结构”项，还需在调整信

息中定义转换层所在层号。

选择“砖混底框结构”，程序认为结构是砌体底框结构，此时需要读取上部砌体结构传来

的恒荷载、活荷载、地震作用和风荷载产生的内力，要求在运行TAT之前，先通过PMCAD

的主菜单的第8项。

选择“吊车排架结构”，程序要求定义吊车荷载，程序按排架结构计算柱计算长度系数，

当钢结构排架柱时，还要按钢排架柱控制柱的局部稳定。

B、结构材料及特征：

程序提供了以下选择项：多层混凝土结构、多层钢结构、多层混合结构、高层混凝土结

构、高层钢结构或高层混合结构。

选择“高层混凝土结构”时，程序将按《高层建筑混凝土结构技术规程》的有关规定对结

构进行设计验算。

选择“多层钢结构”时，程序按《钢结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》中的有关规

定，对结构进行设计验算。

选择“高层钢结构时”，程序将按《高层钢结构设计规程》的有关规定对结构进行设计验

算。

选择“高层混合结构”时，程序将按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)中

的混合结构的有关规定对结构进行设计验算。

C、地震力计算信息：

程序提供3种选择：①不计算；②计算水平地震；③计算水平和竖向地震。

选择“不计算地震作用”，程序不计算地震作用。对于非抗震区可选择此项。

选择“计算水平地震作用”，程序仅计算X、Y两个方向的水平地震作用，不能单独计算

某一方向的水平地震作用。对于其他考虑抗震的工程一般均按默认选择此项。

选择“计算水平和竖向地震作用”，程序计算X、Y两个方向的水地震作用，同时又计算

竖向地震作用，竖向地震作用不能单独计算。对于设计地震为9度时的高层建筑及8度、9度

时的长悬臂和其他大跨度结构可选择此项。

D、风荷教计算信息：

选择“不计算风荷载”，程序不计算风荷载。

选择“计算风荷载”，程序计算X、Y两个方向的风荷载。

E、竖向力计算信息：

程序提供4种选择：①不计算；②一次性加载；③模拟施工加载1；④模拟施工加载2。

选择不计算竖向荷载，程序不计算所有竖向力作用.

选择一次性加载，程序按一次加荷的模式作用于结构，不考虑施工中的找平过程，这对于

高层结构和竖向刚度有差异的结构，计算结果与实际受力会有差异，所以一般结构应考虑模

拟施工过程；但当荷载中恒荷载占的比例较大时，应考虑采用一次性加载。

选择“模拟施工加载1”，程序按模拟施工加荷方法1求竖向荷载作用下的结构内力，以

避免一次性加荷带来的轴向变形过大而引起内力不合理的计算误差。由于一次加载造成柱、

墙的轴向变形过大，层数较多时顶部几层的中间支座将出现较大沉降，与其相连.,梁端支座

不出现负弯矩或负弯矩较小，与实际的受力有误差。对高层结构，一般都采用这种方法计算。

但是对于“框剪结构”，采用这种方法计算在导给基础的内力中剪力墙下的内力特别大，使得其

下面的基础难于设计。于是就有了下一种竖向荷载加载法。

选择“模拟施工加载2”，程序按模拟施工加荷方法2计算竖向力，模拟施工方法2是在

模拟施工方法1的基础上，增加竖向构件轴向刚度的计算结果，再次调整柱、剪力墙之间的

轴力、弯矩的分配，使框架一剪力墙中的柱、墙受力更合理。采用这种方法计算出的传给基础

的力比较均匀合理，可以避免墙的轴力远远大于柱的轴力的不和理情况。由于竖向构件的刚

度放大，使得水平梁的两端的竖向位移差减少，从而其剪力减少，这样就削弱了楼面荷载因

刚度不均而导致的内力重分配，所以这种方法更接近手工计算。与“模拟施工加载1”的主要

区别是提高竖向构件的轴向刚度，使相对梁的刚度减小。因此计算所得的梁负弯矩减小、跨

中正弯矩增大；柱轴力增大、弯矩减小，剪力墙轴力减小。注意对交叉梁系结构，梁的内力会

有较大变化。

所以，在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”；在基础计算时，用“模拟施工方法2”

的计算结果。这样得出的基础结果比较合理。（高层建筑）

F、是否考虑P—△效应：

程序提供计算和不计算两种选择

P—△效应是指在结构分析中竖向荷载的侧移效应。当结构发生水平位移时，竖向荷载与

水平位移的共同作用下，将使相应的内力加大。

当选择“计算”时，程序计算P—△效应，在计算混凝土柱的计算长度系数时，柱计算长

度系数取1.0.

当选择“不计算”时，对混凝土柱按《混凝土结构设计规范》第7.3.11-3条计算长度系数

时，也可以按7311-2条计算长度系数，即底层取1.0上层取1.25。

G、碎计算长度系数按混凝土规范第7.3.11—3条计算：

程序提供两种选择。

“选择”，按《混凝土结构设计规范》规定，当框架柱中水平荷载产生的弯矩设计值占弯

矩的75%以上时，计算长度按规划第7.3.11—3执行。

“不选择”，则按《混凝土结构设计规范》第7.3.11-2条计算柱长度系数，此时底层柱取

1.0,上层柱取1.25,一般情况下不选择该项。

H、钢柱计算长度系数：

程序提供有侧移和无侧移两种选择。

该参数专用于钢柱设计，当选择“有侧移”时程序按《钢结构设计规范》附录4.2的公式

计算钢柱的长度系数；当选择”无侧移“时程序按《钢结构设计规范》附录4.1的公式计算钢

柱的长度系数。

I、是否考虑梁柱重叠的影响：

程序提供以下几种考虑：①不考虑；②考虑梁端弯矩折减；③考虑为梁端刚域。

当选择“考虑梁端弯矩折减"时.，程序按以下公式折减梁端弯矩：

M边=A/中一min{0.38xA/中，3x耳卜/3}

式中：一一修正后的梁端弯矩；

一一修正前的梁端弯矩；

——梁端剪力；

B一一与梁平行的柱截面宽度。圆柱取内截面正方形为柱宽。

修正后的梁端弯矩不小于原弯矩的2/3。

当选择“考虑为梁端刚域“时，程序按以下公式计算梁端刚域。

记梁两端与柱的重叠部分长分别为和，梁长为L（即两端节点间的距离），梁高为H,则

梁两端刚域的长度分别为：

Dbi=max（0,D「H/4）

Dbj=max（0,Dj-H/4）

扣除刚域后的梁长为：Lo=L-（Dbi+DG

选择”考虑梁端刚域”后，需重新进行“数据检查”。

J、地下室层数：

该项信息填写小于结构总层数的地下室层数。

当选择填写“地下室层数”后，程序将对结构作如下处理。

①计算风荷载时，因为地下室无风荷载作用，风荷载在地下室处为0,其高度系数扣除地

下室层数。

②在总刚度集成时，地下室各层的水平位移被嵌固，故地下室各层不产生平移。

③在抗震计算时，结构地下室不产生振动，地下室各层没有地震作用产生的力，但地下室

各层仍承担上部结构传下的地震反应。

④在计算剪力墙加强区时，将扣除地下室高度求上部结构的加强区部位，且地下室部分

亦为加强部分。

⑤地下室同样要进行内力调整。

K、回填土对地下室相对刚度：

该参数可填0〜10之间的整数。它反应了地下室的侧向嵌固程度。该值越大，对地下室

的侧向约束越大，反之则越小。根据程序编制专家的解释，填3大概为70%-80%的嵌固，填

5就是完全嵌固，填在楼层数前加“-”，表示在所填楼层完全嵌固。到底怎样的土填3或填5,

完全取决于工程师（用户）的经验。

L、水平力与整体坐标夹角：

这个参数表示水平荷载的作用方向与整体坐的夹角。可填0.°~90.°之间的数

在PMCAD中结构的参考坐标系建立后，求得的地震作用、风力作用总是沿着坐标轴方

向作用的。当结构具有部分斜向结构时，需要改变地震力和风力的作用方向，此时可以改变

Arf参数，使地震力、风力按新的方向作用。

图4-11水平力作用方向图

提示：

Arf单位为弧度，OWArfWR/2。改变Arf后，竖向荷载不变，因迎风面面积、风力作用

偏心距变化，风荷载需要重新计算。改变方法为：①进行数据检查；②进入参数修正，选择重

新计算风荷载。所以当修改参数Arf后，TAT需要重新进行数据检查。

（2）地震信息部分参数含义

地震信息参数修正对话框（见图4-12）。

TAT参数修正对话框0®

总信息地震信息|调整信息|材料信息|设计信息〔风荷信息|

是否考虑扭转耦联：计算振型个数：n-

6不考康r考虑

地震设防烈度：|T(0.10g)

设计地震分组：

⑸第一蛆「第二蛆「第三蛆场地土类型：鹿一三|

周期折减系数：fToo-框架抗震等级：画—三］

竖向地震力作用系数：|0.058剪力墙抗震等级：曲~三］

V考虑楼层最小剪力系数的调整：|0.016

双向水平地震作用扭转效应：结构的阻尼比：丽花~

不考虑「考虑

IG水平地震影响系数最大值：丽疝-

罕遇地震影响系数最大值：［oloo-

5%的偶然偏心：

门不考虑r考虑特征周期值：―350

附加地震方向数(W10)：I作用角度：|o

确定|取消|帮助

图4-12地震信息参数修正对话框

若在总信息参数中选择了不计算地震作用，那么地震烈度、框架抗震等级和剪力墙抗震

等级按实际情况填写，其它参数可不必考虑。

A、是否考虑扭转耦联：

程序提供“考虑”和“不考虑”两种选择。

《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.322条，“质量与刚度分布明显不对称、不均匀的

结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭

转影响；”《建筑抗震设计规范》的5.1.1-3条，也与高规有相同的规定。。

在地震作用计算中，一般采用简化的层模型侧向刚度来进行地震振动分析，这种简化的

侧刚又分两种：一种是不考虑扭转影响，一种是考虑扭转影响。耦联就是后一各侧刚模型。

B、计算振奋型个数：

该项可填入不小于3的整数。

当地震作用采用侧刚计算时，若不考虑耦联振动，计算振型数不得大于结构层数；若考虑

耦联振动，计算振型个数一般不小于9,且不大于3倍的层数。

当地震作用采用总刚计算时，此时结构一般有较多的“弹性节点”，所以振型数的选择可

以不受上限的控制，一般取大于12。

振型数的大小与结构层数及结构形式有关，当结构层数较多或结构层刚度突变较大时，

振型数也就取得多些,如顶部有小塔楼、转换层等结构形式。对于双塔结构振型数Nmod,212,

而多于双塔的结构则应更多。

C、地震设防烈度：

程序提供以下几种选择：6(0.05g)；7(0.10g)；7(0.15g)；8(0.2g)；8(0.3g)；9(0.4g)«

根据建筑物所建造的区域，按《建筑抗震设计规范》附录取值。

D、设计地震分组：

程序提供第一组、第二组或第三组三种选择。

根据建筑物所建造的区域，按《建筑抗震设计规范》附录A取值。程序根据不同的地震

分组，计算特征周期。

E、场地土类型：

场地土类型，可取值1类、2类、3类或4类。程序根据不同的场地类型，计算特征周期。

F、框架、剪力墙抗震等级：

可取特1级、1级、2级、3级、4级或非抗震。程序根据不同的输入选择抗震等级。此

项为对框架或剪力墙结构构造设防等级。框架、剪力墙抗震等级可根据《建筑抗震设计规范》

的第6.1.2条及《高层建筑混凝土结构技术规程》的4.8节，按结构类型、设防烈度、结构高

度等因素确定结构构造设防等级。且填充墙的刚度大于框架柱的刚度

G、周期折减系数：

该项可填入0.7—1.0之间的数。

周期折减系数主要用于框架、框架一剪力墙或框架筒体结构。周期折减系数是指由于框

架有填充墙，且填充墙的刚度大于框架柱的刚度，当地震作用进一步加大时，填充墙首先破

坏，刚度大大减弱，则又回到原结构状态。而在TAT计算中，只计算原结构梁、柱、墙的刚

度及相应结构自振周期，因此计算刚度小于结构实际刚度，计算周期大于实际周期。若用计

算周期按规范方法计算地震作用，地震作用会偏小，使结构分析偏于不安全，因此采用周期

折减的方法放大地震作用。周期折减系数不改变结构的自振特性，只改变地震影响系数。计

/T、。9

算地震影响系数取,为周期折减系数；为场地特征周期。

周期折减的目的是为了充分考虑框架结构和框架-剪力墙结构的填充墙刚度对计算周期

的影响。周期折减系数的取值视填充墙的多少而定：对于框架结构，若砖墙较多，周期折减系

数可取=060.7,砖墙较少时可取=070.8；对于框架-剪力墙结构，可取=0.8-0.9；纯剪力墙

结构的周期不折减。

H、竖向地震作用系数：

当地震烈度为9度时，须考虑竖向地震作用。程序按规范取计算值1.5*0.65*0.75为默认

值。为水平地震影响系数最大值，对有特别需要的结构，可通过改变竖向地震作用系数，计算

不同的竖向地震作用。

I、考虑楼层最小地震剪力系数的调整：

程序取规范计算值为默认值。该参数可放大地震作用。

剪重比为水平地震楼层剪力与该层重力荷载的比值。当结构的剪重比小于该系数时，程

序会自动调整各层的地震作用。参见《高层建筑混凝土结构技术规程》的表3.3.13；同《建筑

抗震设计规范》第5.2.5条规定，抗震验算时，结构任一层的水平地震的剪重比不应小于

GB50011—2001中表525给出的最小地震剪力系数鼠对于竖向不规则结构的薄弱层，还应

乘以1.15的增大系数。当结构的剪重比小于该系数时，程序会自动调整各层的地二作用，也

可通过该参数放大地震作用。

对有特别需要的结构，可以通过改变竖向地震作用系数，计算不同的竖向地震力。

J、双向水平地震作用扭转效应选择：

程序提供考虑和不考虑两种选择。

《建筑抗震设计规范》第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

地震作用下的扭转效应。对于某个地震反应参数，记该参数在X和Y地震作用下的反应分别

为和，那么，当选择“考虑”时，程序对构件的地震作用内力进行如下组合：

S,>=S+(0.85S,)2,5y,=JSV2+(0.85S,)2

中的较大值。选择双向地震作用组合后，地震作用内力会放大较多。

K、是否考虑5%的偶然偏心：

程序提供考虑和不考虑两种选择。

按照《高层混凝土结构技术规程》第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%,即弓=±0.05„

偶然偏心的含义是：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

然偏心引起的可能最不利的地震作用。

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。如果考虑偶然偏心，

从最不利的角度出发，程序将自动增加计算4个地震工况，分别是质心沿Y正、负向偏移5%

的X地震作用和质心沿X正、负向偏移5%的Y地震作用。

要实现偶然偏心，首要任务是确定各个偏心方式下的结构振动特性。最准确的办法是针

对不同的偏心方式重新计算结构固有振动特性，求解其广义特征值问题，但是这样做效率较

低。对于完全采用刚性楼板假定的结构倒没问题，对于存在“独立弹性节点”的结构则要花费

较多的时间。考虑到这一点，我们采用一种稍为简单的方式来确定振动特性：将未偏心的初

始结构的各振型的地震力的作用点按照指定方式偏移5%后，重新作用于结构上，此时结构产

生的位移，就是一个近似的偏心振型。知道了偏心振型，偏心地震作用的计算就可以进行了。

这个办法有一定的近似性，但提高了效率。通过试算，我们认为其结果还是较合理的，可以在

工程中采用。

L、结构的阻尼比(％)：

可填W0.05的数值。按《高层建筑混凝土结构技术规程》的3.3.8条“除专门规定外，钢

筋混凝土高层建筑结构的阻尼比应取0.05”程序提供的参考值。该参数对于钢结构、混合结构

需要相应地减小如：钢结构：0.02；混合结构：0.03。这个阻尼值不但用于地震作用计算，也

要用于风荷载的计算。

M、水平地震影响系数最大值：

隐含取规范规定值，它随地震烈度而变化。对于有些地区标准采用不同的地震计算参数，

可通过该参数的变化求得该地区的地震作用。

N、罕遇地震影响系数最大值

隐含取规范规定值，它随地震烈度而变化。对于有些地区标准采用不同的地震计算参数，

可通过该参数的变化求得该地区的罕遇地震作用。

0、特征周期值

隐含取规范规定值，它随设计地震分组及场地类别而变化。对有些地区标准采用不同的

地震计算参数时，可以通过该参数的变化求得该地区的地震作用。

(3)调整信息部分参数含义

调整信息参数修正对话框(见图4-13)。

TAT参数修正对话框0®

总信息|地震信息调整信息|材料信息|设计信息|风荷信息|

0.2(0.25)Qo调整：梁扭转折减系数：

起始层号：丽一终止层号：［~0~折减系数：|0.40

C扭转刚度折减"扭矩折减

梁刚度放大系数：

中梁：|1.00边梁：|1.00顶部塔楼内力放大：

起算层号：［o~放大系数：ftoo"

梁端负弯矩调幅系数：\0~85~

温度应力折减系数：即

梁弯矩放大系数：［Too-

转换层所在层号：［0~

连梁刚度折减系数：而鼠

r考虑与框支柱相连的框架梁的设计调整剪力墙加强区起算层号：厂

r考虑附加薄弱层地震剪力的人工调整

g度或1皴框架结构的梁柱钢筋超配系数：nn?

当考虑活荷载不利分布计算，梁弯矩放大系数宜取1.0

确定I取消I帮助

图4-13调整信息参数修正对话框

A、°.22)(0.252)调整：

定义需作剪力调整的楼层范围。按照《高层建筑混凝土结构技术规程》第8.1.4条，框架

—剪力墙结构在水平地震作用下，框架部分计算所得的剪力一般都较小。为保证作为第二道

防线的框架具有一定的抗侧力能力，需要对框架承担的剪力予以适当的调整。框架一剪力墙

结构中的框架部分应承担至少20%的基底剪力，以增加框架的抗震能力。

对于框架一剪力墙结构，一般剪力墙刚度很大，剪力墙承担大部分的地震人用，而框架承

担的地震作用小。如果按此地震作用设计，在剪力墙开裂后刚度减小，框架结构部分将会不

安全。

在考虑是否调整时应注意以下几点：

对柱少而剪力墙多的框架一剪力墙结构，让框架柱承担20%的基底剪力会使放大系数过

大，以致梁柱不合理。所以0.2的调整一般只用于框架柱较多的主体结构，一旦结构以剪力墙

为主则可不调整；另外，若考虑调整后框架梁柱内力增加过大，可调整V02Q.OUT文件中的

放大系数，程序按V02Q.OUT中的系数调整。

°20。调整放大系数只对框架梁柱的弯矩和剪力有影响，不包含柱的轴力调整。程序自动

计算调整系数时，最大值取2。如需要，可自行调整。

B、梁刚度放大系数(中梁、边梁)：

梁刚度的放大是考虑楼板对梁刚度的影响，当梁侧没有楼板或为预制楼板时，该数值应

为1。

中梁抗弯刚度放大系数，边梁刚度放大系数，主要考虑现浇楼板对梁的作用，对中梁楼板

和梁共同按照T型截面梁工作，边梁是一个倒L型截面梁工作。而计算刚度时梁截面取矩形，

因此可以考虑梁的刚度放大。对于现浇楼板，两侧均与刚性楼板相连的中梁刚度放大系数为

=1.0