第4章SATWE結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件

1、。 模擬施工荷載計算模擬施工荷載計算活荷不利布置計算活荷不利布置計算上部結(jié)構(gòu)與地下室聯(lián)合工作分析上部結(jié)構(gòu)與地下室聯(lián)合工作分析地下室的人防設(shè)計地下室的人防設(shè)計底框結(jié)構(gòu)空間分析底框結(jié)構(gòu)空間分析異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計厚板轉(zhuǎn)換層、板柱結(jié)構(gòu)分析厚板轉(zhuǎn)換層、板柱結(jié)構(gòu)分析空曠結(jié)構(gòu)分析空曠結(jié)構(gòu)分析吊車荷載分析吊車荷載分析模擬施工荷載計算模擬施工荷載計算考慮在施工過程中考慮在施工過程中 “ “逐層加載，逐層找平逐層加載，逐層找平”對恒載作用的影響對恒載作用的影響。l SATWESATWE軟件的基本功能軟件的基本功能活荷不利布置計算活荷不利布置計算 活荷載隨活荷載隨機作用，機作用，按房間獨按房間獨立

2、加載，立加載，計算活荷計算活荷作用的最作用的最大包絡(luò)。大包絡(luò)。l SATWESATWE軟件的基本功能軟件的基本功能考慮基礎(chǔ)回填土對結(jié)構(gòu)的約束作用考慮基礎(chǔ)回填土對結(jié)構(gòu)的約束作用 在上部結(jié)構(gòu)風荷載計算中扣除地下室高度；在上部結(jié)構(gòu)風荷載計算中扣除地下室高度；對地下室上一層進行對地下室上一層進行“首層內(nèi)力調(diào)整首層內(nèi)力調(diào)整”；剪力墻加強區(qū)的控制高度扣除了地下室部分；剪力墻加強區(qū)的控制高度扣除了地下室部分；地下室外圍墻平面外設(shè)計考慮了基礎(chǔ)回填土對地下室外圍墻的地下室外圍墻平面外設(shè)計考慮了基礎(chǔ)回填土對地下室外圍墻的側(cè)向壓力，地下水的側(cè)向壓力側(cè)向壓力，地下水的側(cè)向壓力。 上部結(jié)構(gòu)與地下室聯(lián)合工作分析上部結(jié)構(gòu)與

3、地下室聯(lián)合工作分析 l SATWE軟件的基本功能軟件的基本功能地下室的人防設(shè)計地下室的人防設(shè)計 l SATWESATWE軟件的基本功能軟件的基本功能 地下室人防設(shè)計計算考慮的荷載，除常規(guī)考慮的恒地下室人防設(shè)計計算考慮的荷載，除常規(guī)考慮的恒載、活載、風荷、地震作用等外，還有地下室頂板的豎向載、活載、風荷、地震作用等外，還有地下室頂板的豎向等效均布靜荷載等效均布靜荷載Qe1Qe1、外墻的水平等效均布靜荷載、外墻的水平等效均布靜荷載Qe2Qe2和臨和臨空墻的水平等效均布靜荷載空墻的水平等效均布靜荷載Qc Qc ；梁柱重疊部分作為剛域；梁柱重疊部分作為剛域；具有剛性梁計算功能；具有剛性梁計算功能；程序

4、自動識別剛性梁；程序自動識別剛性梁；按按異型截面計算柱剛度；異型截面計算柱剛度；按按異型截面計算配筋異型截面計算配筋。異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計異型柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計核心區(qū)架立筋柱肢架立筋拉結(jié)筋時角筋共用l SATWESATWE軟件的基本功能軟件的基本功能接PMCAD主菜單8的規(guī)范算法 ；有限元整體算法。底框結(jié)構(gòu)空間分析底框結(jié)構(gòu)空間分析SATWESATWE軟件實現(xiàn)了底框結(jié)構(gòu)空間分析功能，軟件實現(xiàn)了底框結(jié)構(gòu)空間分析功能，并提供了兩種分析方法：并提供了兩種分析方法：l SATWESATWE軟件的基本功能軟件的基本功能空曠結(jié)構(gòu)分析空曠結(jié)構(gòu)分析自動考慮空曠結(jié)構(gòu)的特點；自動考慮空曠結(jié)構(gòu)的特點；空曠部分構(gòu)件的變形與樓

5、板剛度假定無關(guān)?？諘绮糠謽?gòu)件的變形與樓板剛度假定無關(guān)。l SATWESATWE軟件的基本功能軟件的基本功能厚板轉(zhuǎn)換層、板柱結(jié)構(gòu)分析厚板轉(zhuǎn)換層、板柱結(jié)構(gòu)分析自動考慮轉(zhuǎn)換層厚板處的柱端剛域；自動考慮轉(zhuǎn)換層厚板處的柱端剛域；自動進行樓板單元劃分。自動進行樓板單元劃分。l SATWESATWE軟件的基本功能軟件的基本功能將吊車荷載作為移動荷載，計算整個結(jié)構(gòu)的影響線；將吊車荷載作為移動荷載，計算整個結(jié)構(gòu)的影響線；在荷載組合計算中，先進行一部吊車或多部吊車的預在荷載組合計算中，先進行一部吊車或多部吊車的預組合，然后再與恒、活、風、地震等作用組合。組合，然后再與恒、活、風、地震等作用組合。吊車荷載分析吊車荷

6、載分析l SATWESATWE軟件的基本功能軟件的基本功能l主菜單主菜單1 1：對來自：對來自PMCADPMCAD的數(shù)據(jù)作出處理，成為符合的數(shù)據(jù)作出處理，成為符合SATWESATWE計算的力學計算的力學模型，并對數(shù)據(jù)可圖形作檢查，以便發(fā)現(xiàn)錯誤進行修改。模型，并對數(shù)據(jù)可圖形作檢查，以便發(fā)現(xiàn)錯誤進行修改。l主菜單主菜單2 2：分六步完成整個結(jié)構(gòu)內(nèi)力和配筋計算。：分六步完成整個結(jié)構(gòu)內(nèi)力和配筋計算。l主菜單主菜單3 3：程序?qū)⒃冢撼绦驅(qū)⒃赑MCADPMCAD第第1 1項主菜單中輸入的次梁按連續(xù)梁力學模項主菜單中輸入的次梁按連續(xù)梁力學模型進行內(nèi)力計算，并進行截面配筋計算。型進行內(nèi)力計算，并進行截面配筋計

7、算。l主菜單主菜單4：設(shè)計者對：設(shè)計者對SATWE軟件的內(nèi)力計算結(jié)果及構(gòu)件配筋計算進行軟件的內(nèi)力計算結(jié)果及構(gòu)件配筋計算進行審核，并根據(jù)規(guī)范及經(jīng)驗作出判斷，看是否符合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，審核，并根據(jù)規(guī)范及經(jīng)驗作出判斷，看是否符合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，若不滿足設(shè)計要求，則返回若不滿足設(shè)計要求，則返回PMCAD主菜單主菜單1進行結(jié)構(gòu)模型的修改，進行結(jié)構(gòu)模型的修改，SATWE也要重新瀏覽一遍、進行參數(shù)修改及計算等相關(guān)操作，直到也要重新瀏覽一遍、進行參數(shù)修改及計算等相關(guān)操作，直到滿足設(shè)計要求，方可進行滿足設(shè)計要求，方可進行“墻梁柱墻梁柱”施工圖的繪制施工圖的繪制 。l主菜單主菜單5、6、7、8：對高層、超

8、高層建筑結(jié)構(gòu)，進行罕遇地震作用：對高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)，進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算及對框支剪力墻結(jié)構(gòu)和復雜樓板進行有限元分析。下的彈塑性變形驗算及對框支剪力墻結(jié)構(gòu)和復雜樓板進行有限元分析。l補充輸入及補充輸入及SATWESATWE數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)生成菜單中共包括菜單中共包括1212項內(nèi)容，項內(nèi)容，“1.1.分析與設(shè)計參數(shù)補充定義分析與設(shè)計參數(shù)補充定義”必須執(zhí)行必須執(zhí)行“8.8.生成生成SATWESATWE數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)檢查” 必須執(zhí)必須執(zhí)行行。其他各項，用于設(shè)定特殊構(gòu)件、特殊荷載、定義其他各項，用于設(shè)定特殊構(gòu)件、特殊荷載、定義多塔、顯示檢查圖形及數(shù)據(jù)文件。其中多數(shù)菜單多塔

9、、顯示檢查圖形及數(shù)據(jù)文件。其中多數(shù)菜單都不是必須執(zhí)行的，要根據(jù)具體的工程情況進行都不是必須執(zhí)行的，要根據(jù)具體的工程情況進行選擇執(zhí)行選擇執(zhí)行 l 圖形檢查圖形檢查 該項菜單的功能是以圖形方該項菜單的功能是以圖形方式檢查幾何數(shù)據(jù)文件和荷載數(shù)據(jù)式檢查幾何數(shù)據(jù)文件和荷載數(shù)據(jù)文件的正確性。設(shè)計者通過這項文件的正確性。設(shè)計者通過這項菜單可以以圖形的方式了解所建菜單可以以圖形的方式了解所建立的模型，復核結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置、立的模型，復核結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置、截面尺寸、荷載分布等有關(guān)信息截面尺寸、荷載分布等有關(guān)信息。 執(zhí)行該項菜單執(zhí)行該項菜單SATWESATWE分分6 6步完成整個結(jié)構(gòu)計步完成整個結(jié)構(gòu)計算分析過程，分別

10、為算分析過程，分別為“第第1 1步：計算每層剛度中步：計算每層剛度中心、自由度等信息心、自由度等信息”、“第第2 2步：組裝剛度矩陣步：組裝剛度矩陣并分解并分解”、“第第3 3步：地震作用分析步：地震作用分析”、“第第4 4步：計算結(jié)構(gòu)位移步：計算結(jié)構(gòu)位移”、“第第5 5步：計算桿件內(nèi)步：計算桿件內(nèi)力力”、“第第6 6步：構(gòu)件配筋及驗算步：構(gòu)件配筋及驗算”。在進行結(jié)。在進行結(jié)構(gòu)計算分析之前首先要對計算控制參數(shù)進行選構(gòu)計算分析之前首先要對計算控制參數(shù)進行選擇。擇。 可以對可以對SATWESATWE軟件的內(nèi)力分析結(jié)果及構(gòu)件配軟件的內(nèi)力分析結(jié)果及構(gòu)件配筋計算進行審核，并根據(jù)規(guī)范及經(jīng)驗作出判斷，筋計算

11、進行審核，并根據(jù)規(guī)范及經(jīng)驗作出判斷，看是否符合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，若不滿足設(shè)計看是否符合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，若不滿足設(shè)計要求，則返回要求，則返回PMCADPMCAD主菜單主菜單1 1進行結(jié)構(gòu)模型的修改，進行結(jié)構(gòu)模型的修改，SATWESATWE也要重新瀏覽一遍、進行參數(shù)修改及計算也要重新瀏覽一遍、進行參數(shù)修改及計算等相關(guān)操作，直到滿足設(shè)計要求，方可進行等相關(guān)操作，直到滿足設(shè)計要求，方可進行“墻墻梁柱梁柱”施工圖的繪制施工圖的繪制 ?；炷亮汉椭呐浣詈唸D混凝土梁和柱的配筋簡圖 對于對于梁配筋梁配筋，“7-0-8”7-0-8”和和“5-4-4”5-4-4”分別為梁上部和下部左支座、跨中、分別為梁上

12、部和下部左支座、跨中、右支座的配筋面積，單位是右支座的配筋面積，單位是cmcm2 2；“G0.4-0.4”G0.4-0.4”為箍筋間距范圍內(nèi)的加密區(qū)為箍筋間距范圍內(nèi)的加密區(qū)與非加密區(qū)箍筋面積（與非加密區(qū)箍筋面積（cmcm2 2），），“G”G”表示箍筋。表示箍筋。 如果梁受扭，就會顯示如果梁受扭，就會顯示“VT VT AsAst t- - AsAst1”t1”，“VT”VT”為剪扭配筋標志，為剪扭配筋標志，“AsAst t”表示梁受扭所需要的縱筋面積（表示梁受扭所需要的縱筋面積（cmcm2 2），），“AsAst1”t1”表示梁受扭所需表示梁受扭所需要周邊箍筋的單根箍筋的面積（要周邊箍筋的單根

13、箍筋的面積（cmcm2 2）。）。 對于對于柱配筋柱配筋，“0.44”0.44”表示柱的軸壓比。表示柱的軸壓比。“2.0”2.0”表示一根角筋的面表示一根角筋的面積（積（cm2cm2）。）?！?”7”和和“7”7”分別表示該柱分別表示該柱B B邊和邊和H H邊的單邊配筋，包括邊的單邊配筋，包括角筋（角筋（cm2cm2）。）?！?.0”0.0”為柱節(jié)點核心區(qū)抗剪箍筋面積按構(gòu)造配筋。為柱節(jié)點核心區(qū)抗剪箍筋面積按構(gòu)造配筋?！癎1.6-0.0”G1.6-0.0”中的中的“1.6”1.6”和和“0.0”0.0”分別表示柱加密區(qū)和非加密區(qū)抗分別表示柱加密區(qū)和非加密區(qū)抗剪箍筋面積（剪箍筋面積（cm2cm2）

14、，），“G”G”表示箍筋。表示箍筋。混凝土梁和柱的配筋簡圖混凝土梁和柱的配筋簡圖周期比控制周期比控制位移比控制位移比控制層剛度比控制層剛度比控制剪重比控制剪重比控制軸壓比控制軸壓比控制剛重比控制剛重比控制周期比控制周期比控制周期比控制周期比控制 周期比控制周期比控制層剛度比控制層剛度比控制新抗震規(guī)范附錄新抗震規(guī)范附錄E2.1E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于大于2 2。新高規(guī)的新高規(guī)的4.4.34.4.3條規(guī)定，抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度條規(guī)定，抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛度的不宜小于

15、相臨上部樓層側(cè)向剛度的70%70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的值的80%80%。新高規(guī)的新高規(guī)的5.3.75.3.7條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計算中，當?shù)叵率业捻敯遄鳛闂l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(yīng)小于相鄰上部結(jié)上部結(jié)構(gòu)嵌固端時，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2 2倍。倍。層剛度比控制層剛度比控制 層剛度比是層剛度比是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標。根據(jù)的重要指標。根據(jù)抗震規(guī)范抗震規(guī)范和和高規(guī)高規(guī)的要求，軟件提供了三種剛度比的計算方式，分別是剪切的要求

16、，軟件提供了三種剛度比的計算方式，分別是剪切剛度，剪彎剛度和地震力與相應(yīng)的層間位移比。正確認識這三種剛度剛度，剪彎剛度和地震力與相應(yīng)的層間位移比。正確認識這三種剛度比的計算方法和適用范圍是剛度比計算的關(guān)鍵：比的計算方法和適用范圍是剛度比計算的關(guān)鍵：1 1）剪切剛度主要用）剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及對地下室嵌固條件的判定；于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及對地下室嵌固條件的判定；2)2)剪彎剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；剛度主要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；3)3)地震力與層間位移比地震力與層間位移比是執(zhí)行是執(zhí)行抗震規(guī)范抗震規(guī)范第第3.4.23.4.2條和條和高規(guī)高

17、規(guī)4.3.54.3.5條的相關(guān)規(guī)定，通常條的相關(guān)規(guī)定，通常絕大多數(shù)工程都可以用此法計算剛度比，這也是軟件的缺省方式。絕大多數(shù)工程都可以用此法計算剛度比，這也是軟件的缺省方式。 層剛度比控制層剛度比控制 剪重比控制剪重比控制 軸壓比控制軸壓比控制 為了控制在地震力作用下結(jié)構(gòu)的延性，新的為了控制在地震力作用下結(jié)構(gòu)的延性，新的高規(guī)高規(guī)和和抗震規(guī)范抗震規(guī)范對柱、剪力墻均提出了軸壓比的計算要求。對柱、剪力墻均提出了軸壓比的計算要求。 剛重比控制剛重比控制 應(yīng)用應(yīng)用SATWESATWE軟件分析的部分工程軟件分析的部分工程綜合復雜工程（框支結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)、樓板局部開大洞）厚板轉(zhuǎn)換層工程 ( 板厚2.0m，34層) 標準層標準層轉(zhuǎn)換層(板厚2.0m)標準層恒載作用下的厚板變形等值線圖風荷載作用下的厚板變形等值線圖厚板轉(zhuǎn)換層工程 ( 板厚1.6m，26層) 厚板轉(zhuǎn)換層工程 (21層) 鋼結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)工程 (56層層)鋼與砼混合結(jié)構(gòu)工程鋼與砼混合結(jié)構(gòu)工程 (56層層) 連體雙塔連體雙塔 (45層層)連體雙塔連體雙塔 (48層層思考題：思考題：1.1.在執(zhí)行在執(zhí)行SATWESATWE軟件之