結(jié)構(gòu)計算SATWE的應用

1、結(jié)構(gòu)計算SATWE的應用 1前言 計算軟件是現(xiàn)在設計人員經(jīng)常使用到的工具，它幫助設計人員從繁瑣的計算過程中解脫出來。但是設計人員必須知道程序只能起到設計工具的作用，并不能代替設計，所以就需要我們的結(jié)構(gòu)設計人員充分的理解程序的適用范圍、條件和校對結(jié)果的合理性、可靠性。在設計程序中有很多設計參數(shù)需要設計人自己確定，首先就是要讓設計人員真正的掌握工程的設計過程，能夠盡可能的控制設計過程。其次就是要把一些關鍵的責任交由設計人員來擔任，如高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程的5116條要求“對結(jié)構(gòu)分析軟件的計算結(jié)果，應進行分析結(jié)果判斷，確認其合理、有效后方可作為工程設計的依據(jù)”。PKPM是我們設計人員現(xiàn)在廣泛應用

2、的計算軟件。其中的SATWE是應現(xiàn)代多、高層建筑發(fā)展要求而研制的空間結(jié)合結(jié)構(gòu)有限于元分析軟件?，F(xiàn)在我就談談自己在使用中對SATWE的一些體會。 2SATWE的特點 1)模型化誤差小、分析精度高。 2)計算速度快。 3)強大的后處理功能。 3SATWE進行結(jié)構(gòu)計算的要點 31接PMCAD生成SATWE數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)計算中，在PMCAD中建立結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)后，在SATWE中還需要對這些數(shù)據(jù)進行分析和補充，設計時需考慮以下幾點： 1)施加荷載方式的選擇。由于恒載的特殊性，SATWE軟件將施加荷載的方式分為3種：“不計算恒活荷載”“一次性加載”和“模擬施工加載”。其中一模擬施Ir加載1，方式較好地模擬了在

3、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，逐層加載，逐層找平的過程；“模擬施工加載2”足將豎向桿件的剛度放大10倍后再做施工模擬l，其計算僅對基礎起作用。這樣做將使得柱和墻上分得的軸力比較均勻。接近手算結(jié)果，傳給基礎的荷載更為合理。所以高層建筑一般選擇“模擬施工加載l”，高層框剪基礎宜按“模擬施工加載2”，多層建筑一般選擇“一次性加載”。 2)振型的數(shù)量。振型數(shù)的多少與結(jié)構(gòu)層數(shù)及結(jié)構(gòu)形式有關，應保證振型參與質(zhì)量系數(shù)不小于總質(zhì)量的90。對于規(guī)則結(jié)構(gòu)，振型數(shù)一般取35，當考慮耦聯(lián)時取915；對于B級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)和復雜高層建筑結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應少于l5；對于多塔結(jié)構(gòu)，振型數(shù)不應小于9塔數(shù)。但應該特別強調(diào)，振型數(shù)

4、不是取得越多越好，它不能超過結(jié)構(gòu)固有振型的總數(shù)。 3)建筑設計時應考慮抗震的要求，不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案。體型復雜、平立面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，可在適當部位設置防震縫，或調(diào)整平面形狀和尺寸，加強構(gòu)造措施。不規(guī)則的建筑在計算時采用的是空間結(jié)構(gòu)計算模型，并需進行薄弱層驗算。這在SATWE信息輸入時都要引起注意。 4)在調(diào)整信息中，有幾個數(shù)據(jù)的取值是需要注意的?？紤]到鋼筋混凝土框架梁在豎向荷載作用下的塑性內(nèi)力重分布，可以適當減小支座負彎矩，相應增大跨中正彎矩，使梁上下配筋均勻些。裝配整體式框架梁取070-8，現(xiàn)澆框架粱取0809。另一個跟梁彎矩有關系的信息是“梁設計彎矩增大系數(shù)”，取值為1012，但一

5、般都取I0，是因為已考慮了活荷載的不利布置?！爸辛簞偠仍龃笙禂?shù)”的取值要根據(jù)梁高和樓板的厚度比較來確定，現(xiàn)澆樓板取值1320，一般取20。 32設計參數(shù)的合理選取 321抗震等級的確定 鋼筋混凝土房屋應根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度的不同分別612條或48條確定本工程的抗震等級。但需要注意以下幾點： (1)上述抗震等級是“丙”類建筑，如果是“甲”、“乙”、“丁”類建筑則需按規(guī)范要求對抗震等級進行調(diào)整。 (2)接近或等于分界高度時，應結(jié)合房屋不規(guī)則程度及場地、地基條件慎重確定抗震等級。 (3)當轉(zhuǎn)換層I3時，其框支柱、剪力墻底部加強的抗震墻等級直接按612條或48條規(guī)定抗震等級提高一級采用，已為特

6、級時可不調(diào)整。 (4)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級也應按612條或48條查的抗震等級提高一級采用口口但注意對多層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可不提高。 322振型組合數(shù)的選取 在計算地震力時，振型個數(shù)的選取應是振型參與質(zhì)量要達到總質(zhì)量90以上所需要振型數(shù)。但要注意以到此下幾點： (1)振型個數(shù)不能超過結(jié)構(gòu)固有的振型總數(shù)，因一個樓層最多只有三個有效動力自由度，所以一個樓層也就最多可選3個振型。如果所選振型個數(shù)多于結(jié)構(gòu)固有的振型總數(shù)，則會造成地震力計算異常。 (2)對于進行耦聯(lián)計算的結(jié)構(gòu)，所選振型數(shù)應大于9個，多塔結(jié)構(gòu)應更多些，但要注意應是3的倍數(shù)。 323周期折減系數(shù) 高規(guī)3317條規(guī)定：當非承重墻體為填充磚墻時

7、，高層建筑結(jié)構(gòu)的計算白振周期折減系數(shù)，可按下列規(guī)定取值。框架結(jié)構(gòu)O6一O7；框架一剪力墻結(jié)構(gòu)0708；剪力墻結(jié)構(gòu)09一10；短肢剪力墻結(jié)構(gòu)08O9。 33結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件內(nèi)力計算 這一項要選的參數(shù)很少，但對整個結(jié)構(gòu)模型的計算起到關鍵的作用。層剛度比計算中，有3種方法，分別是“剪切剛度”“剪彎剛度”和“地震剪力與地震層問位移的比值”?！凹羟袆偠取笔前锤咭?guī)給出的方法計算，比較簡單；“剪彎剮度”是按有限元方法，通過加單位力來計算，用于轉(zhuǎn)換層的計算；地震剪力與相應位移的比值方法是建筑抗震設計規(guī)范條文說明中給出的，概念和計算均簡單，但未扣除剛體轉(zhuǎn)角引起的位移。3種方法可能給出差別較大的剛度比結(jié)果，所以應根

8、據(jù)工程實際情況做出選擇。在“地震作用分析方法”中有“側(cè)剛分析方法”和“總剛分析方法”2個選項，“側(cè)剛分析方法”是指按側(cè)剮模型進行結(jié)構(gòu)振動分析，“總剛分析方法”則是指按總剛模型進行結(jié)構(gòu)的振動分析。當考慮樓板的彈性變形(某層局部或整體有彈性樓板單元)，或有較多的錯層構(gòu)件時，應該采用“總剛分析方法”，其余情況均應該采用“側(cè)剛分析方法”。 34分析結(jié)果圖形顯示和文本顯示 在進行配筋計算與驗算后，即可以得到粱柱的配筋簡圖及一些文本。在查看結(jié)果圖形和文本時要注意幾個參數(shù)的限值。首先，柱軸壓比限值應滿足抗規(guī)37條的規(guī)定，并查看梁柱的配筋是否超筋，如有超筋就要考慮調(diào)整梁柱的截而來調(diào)整配筋量。在梁配筋不超筋的情

9、況下，也應查看梁的配筋結(jié)果，如果粱配筋過大，可能造成單排或雙排鋼筋都放不下，遇到這種情況，應適當加大梁斷面(寬度為主)，以滿足配筋要求。另外，結(jié)構(gòu)整體性能應加以控制： 1)位移控制：程序輸出結(jié)果第一項足構(gòu)件節(jié)點位移，第二項是層間位移。位移控制是通過控制位移比進行的。計算結(jié)果應滿足抗規(guī)551條規(guī)定，出現(xiàn)個別位移比超限時，可查位移的大小，在位移很小的情況下，可不考慮。 2)周期控制：抗規(guī)525條對樓層最小剪重比做了規(guī)定，x，y方向的有效質(zhì)量系數(shù)一般不應小于90。地震作用最大的方向一般控制在15。內(nèi)，當大于15。時，應將該角度在調(diào)整信息中再次輸入，并重新導荷驗算。當周期不滿足要求時，就需要調(diào)整結(jié)構(gòu)布置。 3)層剛度比控制：抗規(guī)附錄E21規(guī)定，簡體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2；高規(guī)的44，3條規(guī)定，抗震設計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80：高規(guī)的53，7條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計算中，當?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。 4結(jié)語 在計算機和結(jié)構(gòu)設計軟件廣泛應用的條件，除了要選擇使用可靠的計算軟件并合理選取設計參數(shù)外，還應對軟件產(chǎn)