结构软件分析 第五章 SATWE参数的理解与选择

1结构软件分析2第五章SATWE参数的理解与选择•PKPM计算的正确、合理，与PKPM参数的正确、合理选取有关，而PKPM参数与结构概念密切相关。因此，设计人员一定要清楚每一参数的含义和在结构分析中所起的作用。•多、高层结构分析需补充的SATWE参数共十项，它们分别为：总信息、风荷信息、地震信息、活荷信息、调整信息、设计信息、配筋信息、荷载组合、地下室信息和砌体结构。•对于一个工程，在第一次启动SATWE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其隐含值）。3第五章SATWE参数的理解与选择•总信息•风荷载•地震信息•活荷信息•调整信息•设计信息•配筋信息•荷载组合•地下室信息•砌体结构45•该参数为地震力、风力作用方向与结构整体座标的夹角，逆时针方向为正，单位为度。•结构的参考座标系建立后，求得的地震力、风力总是沿着座标轴方向作用的，所以当用户认为在所设座标系下的地震力、风力不能控制结构的最大受力状态时，则可改变座标系，使得地震力、风力沿新的座标系作用。地震力、风力作用方向（Arf）的作用，就是在原座标系的情况下，只需改变Arf，则水平力就会沿新的方向作用了。•一般情况下取0度，平面复杂（如L型、三角型）或抗侧力结构非正交时，理应分别按各抗侧力构件方向角算一次，但实际上按0、45度各算一次即可。当程序给出最大地震力作用方向（大于15度）时，可按该方向角输入计算，配筋取三者的大值。水平力与整体座标夹角6•一般情况下，钢筋混凝土的容重为25kN/m3，考虑饰面（如梁、柱、剪力墙的粉刷层）的影响，其容重应大于25kN/m3。不同结构构件的表面积与体积比不同，饰面的影响不同，一般按结构类型取值。•对于框架结构，程序是以节点间长度来导算梁和柱自重的，这样梁柱点区域混凝土的自重被算了2次（即多算了一次）；梁柱点较多，被程序多算的节点重量大体可以抵消抹灰的重量（这里，抹灰的重量包括梁两侧抹灰重量和柱侧抹灰的重量，梁底抹灰重量已在板底的抹灰中考虑了），所以从经济的角度来讲，混凝土的容重仍可以取25kN/m3；•对于框-剪结构，梁柱节点数较少，墙表面较大，混凝土的容重可取26kN/m3；对于剪力墙结构，基本上无梁柱节点，墙表面积大，混凝土的容重可取27kN/m3。混凝土容重7•一般情况下，钢材容重为78.0kN/m3，若要考虑钢构件表面装修层重时，钢材的容重可适当增加。钢材容重8裙房层数•《高规》第4.8.6条规定：与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级，主楼结构在裙房顶部上下各一层应适当加强抗震措施；因此该数值必须给定。9•如果有转换层，必须在此指明其层号，该指定为程序决定底部加强部位及转换层上下刚度比的计算和内力调整提供信息。同时，当转换层号大于等于三层时，程序自动对落地剪力墙、框支柱抗震等级增加一级。转换层所在层号10•风荷载、地震作用效应的计算必须要用到这个参数，有了这个参数，地下室以下的风荷载、水平地震效应就没有往下传，但竖向作用效应还是往下传递。地下室侧墙的计算也要用到，底部加强区和内力调整也要用到这个参数。•当地下室局部层数不同时，以主楼地下室层数输入。无地下室时填0。•地下室刚度大于上部层刚度的2倍，可不采用共同分析。一般情况下，地下室要与上部共同作用分析。这里的地下室层数是指与上部结构同时进行内力分析的地下室部分。地下室层数11•这是在墙元细分时需要的一个参数，对于尺寸较大的剪力墙，在作墙元细分形成一系列小壳元时，为确保分析精度，要求小壳元的边长不得大于给定限值Dmax。•程序限定1.0≤Dmax≤5.0，隐含值为Dmax=2.0，Dmax对分析精度略有影响，但不敏感。•对于一般工程，可取Dmax=2.0，对于框支剪力墙结构，Dmax可取得略小些，如Dmax=1.5或1.0。壳元最大边长12•这是墙元刚度矩阵凝聚计算的一个控制参数，若选“出口”，则只把墙元因细分而在其内部增加的节点凝聚掉，四边上的节点均作为出口节点，墙元的变形协调性好，分析结果符合剪力墙的实际；但计算量较大，因为墙元两侧节点均为独立节点，每个节点都有六个独立的自由度。墙元侧向节点信息13墙元侧向节点信息•若选“内部”，则只把墙元上、下边的节点作为出口节点，墙元的其它节点均作为内部节点而被凝聚掉，这时，带洞口的墙元两侧边中部的节点为变形不协调点。这种处理方法是对剪力墙的一种简化模拟，其精度略逊于前者，但效率高，实用性好，计算量比前者少许多。•在为配筋而进行的工程计算中，对于多层结构，由于剪力墙相对较少，工程规模相对较小，应选“出口”，而对于高层结构，由于剪力墙相对较多，工程规模相对较大，可选“内部”。14•混凝土结构：按混凝土结构有关规范计算地震力和风荷载。•钢与混凝土混合结构：按混合结构有关规范计算地震力和风荷载。•钢结构：按钢结构有关规范计算地震力和风荷载。•砌体：按混凝土结构有关规范计算地震力和风荷载，并对砌块墙进行抗震验算。结构材料信息15•分为框架结构、框剪结构、框筒结构、筒中筒结构、剪力墙结构、短肢剪力墙结构、复杂高层结构、板柱剪力墙结构等体系。•规范规定不同结构体系的内力调整及配筋要求不同；同时，不同结构体系的风振系数和结构基本周期也不同，这影响风荷计算。•当结构体系定义为短肢剪力墙时，其抗震等级自动提高一级。结构体系16•不计算竖向荷载：不计算竖向力•一次性加载：主要用于多层结构，而且多层结构最好采用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小，所以不要采用模拟施工方法计算。恒活荷载计算信息17模拟施工加载l•按模拟施工加荷方式计算竖向力。《高规》第5.1.9指出“高层建筑进行重力荷载作用效应分析时，柱、墙轴向变形宜考虑施工过程的影响。”•按模拟施工荷载的方法求竖向力作用下的结构内力，可以避免一次性加荷带来的轴向变形过大的计算误差。18•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，层数较多时顶部几层的中间支座将出现较大沉降，与其相连的梁支座不出现负弯矩或负弯矩较小常常不能正确地完成梁的支座配筋。•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，所以对一般的高层建筑来说，应首先选择模拟施工荷载1。模拟施工加载l19模拟施工加载2•按模拟施工加荷方式计算竖向力，同时分析过程中将竖向构件（柱、墙）的轴向刚度放大十倍，以削弱竖向荷载按刚度的重分配。这样做将使得柱和墙上分得的轴力比较均匀，接近手算结果，传给基础的荷载更为合理。•高层框剪结构应选择“模拟施工加载2”传基础力。值得注意的是，“模拟施工加载2”不能用于上部结构的计算。•所以对于高层框剪结构，在进行上部结构计算时采用“模拟施工方法1”的计算结果；在基础计算时，用“模拟施工方法2”的计算结果。20风荷载计算信息•不计算风荷载：即不算风荷载。•计算风荷载：计算X、Y两个方向的风荷载。21•不计算地震力：即不算地震力•计算水平地震力：计算X、Y两个方向的地震力•计算水平和竖向地震力：计算X、Y和Z三个方向的地震力•抗震设计时选择[计算水平地震力]；•8、9度大跨和长悬臂及9度的高层，选[计算水平和竖向地震力]。地震力计算信息22•主要用于计算刚度比、位移比和周期比。•对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次。•在刚性楼板假定条件下计算刚度比，找出薄弱层；计算位移比和周期比，对其平面规则性进行评判。•再在真实条件下计算，检查原找出的薄弱层是否得到确认，并计算结构的内力和配筋。对所有楼层强制采用刚性楼板假定23第五章SATWE参数的理解与选择•总信息•风荷载•地震信息•活荷信息•调整信息•设计信息•配筋信息•荷载组合•地下室信息•砌体结构2425•A类：近海海面，海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；•B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及中小城镇和大城市郊区；•C类：指有密集建筑群的城市市区；•D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。地面粗糙度类别26•对与高层、高耸以及对风荷载比较敏感的其它结构，基本风压应适当提高。•按《高规》第3.2.2条，对特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。•按规范的解释，房屋高度大于60m的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。修正后的基本风压27•程序按《高规》附录B公式B.0.2取值，也可按《高规》第3.2.6条表3.2.6-1注和《荷规》第7.4.1条，附录E，用户自行输入；宜取程序默认值。•结构基本自振周期，可由结构动力学计算确定。对比较规则的结构，也可采用近似公式计算：框架结构T＝0.08～0.1）n，框架-剪力墙和框架-核心筒结构T＝0.06～0.08）n，剪力墙结构和筒中筒结构T1＝（0.05～0.06）n，n为结构层数。•如果程序计算出的结构基本周期与程序默认值相差较大，可在此处输入程序计算得到的周期重新进行计算，这可以使风荷载的计算更准确。结构基本周期28体型系数①圆形和椭圆形平面，0.8s②正多边形及三角形平面，ns2.18.0n为多边形的边数③矩形、鼓形、十字形平面，1.3s29④对于V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑，L形、槽形平面建筑及高宽比H/B大于4、长宽比L/B不大于1.5的矩形和鼓形平面建筑，其风荷载体型系数为1.4.⑤迎风面积取垂直于风向的最大投影面积。⑥在需要更细致进行风荷载计算的情况下，可按《荷载规范》附录采用，或由风洞试验确定。303132设缝多塔背风面体型系数•这里所说的“缝”主要指伸缩缝、沉降缝和防震缝。伸缩缝是为了防止超长结构因混凝土干燥收缩和热胀冷缩而导致可能的开裂所采取的一种措施。•沉降缝的作用是防止地基不均匀沉降时可能造成破坏所采取的一种措施。在沉降缝处上部结构应连同基础一起断开，缝内一般不填充材料。•《抗规》第3.4.5条规定，体形复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝，形成多个较为规则的抗侧力结构单元。33钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距(m)表9.1.1结构类别室内或土中露天排架结构装配式10070框架结构装配式7550现浇式5535剪力墙结构装配式6540现浇式4530挡土墙、地下室墙壁等类结构装配式4030现浇式3020伸缩缝最大间距34•“缝”将上部结构划分成几个较为规则的抗侧力结构单元，各结构单元之间完全分开。所以，各结构单元有独立的变形，若忽略基础变形的影响，各单元之间相对独立。•由于缝的宽度不是很大，在风荷载作用下，各结构单元的“缝隙面”与多塔楼的迎风面不同。•对于设缝结构，通常采用的计算模型有两种，其一是将各结构单元离散开，分别计算，可以称之为“离散模型”；其二是把各结构单元综合在一起，作为一个结构整体参加计算，可以称之为“整体模型”。设缝多塔背风面体型系数35•任何设缝结构都可以采用离散模型对每个结构单元逐一进行设计计算。此时，除与风荷载有关的计算结果外，其它所有结果都是对的。•这是因为在计算风荷载作用时，程序把缝所在的面也作为迎风面，该方向的风荷载计算值偏大。•在具体工程设计中，若不是风荷载控制，可以不用做特殊处理，设计结果略保守一点，一般可以接受；•若风荷载是控制作用，而直接采用设计结果，可能过于保守，此时可以选定正确的“设缝多塔背风面体型系数”，程序会自动采此处输入的背风面体型系数对风荷载进行修正，使设计结果与工程实际相符（离散模型）。设缝多塔背风面体型系数36设缝多塔背风面体型系数•采用离散模型也有其不便之处，在绘制平面施工图时，不便于整个楼层绘制，只能手工拼图；在绘制梁柱施工图时，无法自动完成整层或全楼归并；在传递基础设计荷载时，不能同时传递整个上部结构的荷载。•在采用整体模型时，要把每个结构单元定义成多塔楼，程序采用多塔楼结构计算模型进行设计计算。此时，要注意计算振型数要取得足够多，使整个结构系统的有效质量系数在90%以上。•采用整体模型的计算结果除“周期比”验算指标外都是对的。•与离散模型相反，采用整体