高層satwe數(shù)據(jù)分析

1、satwe計算結(jié)果的分析與調(diào)整發(fā)布時間2010-12-11 來源：鳴網(wǎng)作者：徐巍侯 琳 李競克提要 : 在使用中國建筑科學(xué)研究院pkpmcad 工程部開發(fā)研制的pkpm 系列軟件中的高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件 （satwe ）進行高層結(jié)構(gòu)的配筋計算后，可以得到一些計算結(jié)構(gòu)圖形和文本。本文僅以satwe 程序的電算結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范條文的要求，談?wù)勅绾螌Ω邔咏Y(jié)構(gòu)電算結(jié)果進行判讀、分析、控制與調(diào)整。關(guān)鍵字：高層建筑，建筑結(jié)構(gòu)，satwe ，電算結(jié)果，限值，分析，調(diào)整引言 : 高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件（satwe ）是中國建筑科學(xué)研究院pkpmcad 工程部專門為高層結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計而開發(fā)的

2、基于殼元理論的三維組合結(jié)構(gòu)有限元分析軟件。根據(jù)satwe 電算結(jié)果文件，可以方便快捷的對建筑抗震設(shè)計規(guī)范gb50011-2001（2008 版） ( 以下簡稱為抗規(guī)); 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程jgj3-2002(以下簡稱為高規(guī))中規(guī)定一些重要參數(shù)的限值，如位移、周期、軸壓比、層剛度比、剪重比、剛重比、層間受剪承載力比等的限值進行判讀、分析、調(diào)整與控制。本文對電算結(jié)果中最重要的三個文本輸出文件和一個圖形輸出文件，逐條進行分析。一、結(jié)構(gòu)設(shè)計信息wmass.out 本文本信息需要分析與調(diào)整的主要包括剛度比、剛重比和層間受剪承載力之比。1.1 剛度比的控制1.1.1規(guī)范條文及其控制意義見高規(guī) 4.

3、4.2 、5.1.14條及抗規(guī) 3.4.2條。控制剛度比主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。1.1.2電算結(jié)果判讀分析剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)（例如一層框支）及地下室嵌固條件的判定，判斷地下室嵌固時，依據(jù)高規(guī)5.3.7 ，地下室其上一層的計算信息中ratx ，raty 結(jié)果不應(yīng)大于0.5 。剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)（例如二層以上框支）；通常工程都采用地震剪力與地震層間位移比。在各層剛心、偏心率、相鄰層側(cè)移剛度比等計算信息中ratx1 ，raty1結(jié)果大于等于1。即滿足規(guī)范要求。1.1.3不滿足時的調(diào)整方法應(yīng)適當加強本層墻柱、梁的剛度，適當

4、削弱上部相關(guān)樓層墻柱、梁的剛度。如實在不便調(diào)整，satwe會自動將不滿足要求樓層定義為薄弱層，并按高規(guī)5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。1.2 剛重比的控制1.2.1規(guī)范條文及其控制意義見高規(guī) 5.4.1及 5.4.4條?？刂苿傊乇戎饕獮榱丝刂平Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在風(fēng)載或地震力的作用下整體失穩(wěn)、滑移、傾覆。1.2.2電算結(jié)果判讀分析x 向剛重比 ejd/gh*2；y 向剛重比 ejd/gh*2。結(jié)構(gòu)剛重比ejd/gh*2大于 1.4, 能夠通過高規(guī)(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗算；該結(jié)構(gòu)剛重比ejd/gh*2大于 2.7,可以不考慮高規(guī)（5.4.1 ）的重力二階效應(yīng)。剛重比不滿足要求，

5、說明結(jié)構(gòu)的剛度相對于重力荷載過小；但剛重比過分大，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標較差。1.2.3不滿足時的調(diào)整方法不滿足要求時需改變結(jié)構(gòu)布置，加強墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度，若過分大時，也宜適當減少墻柱等豎向構(gòu)件的截面面積。1.3 層間受剪承載力之比的控制1.3.1規(guī)范條文及其控制意義見高規(guī) 4.4.3條及抗規(guī) 3.4.2條?？刂茖娱g受剪承載力之比主要為了控制豎向不規(guī)則性，以免豎向樓層受剪承載力突變，形成薄弱層. 1.3.2電算結(jié)果判讀分析樓層抗剪承載力、及承載力比值ratio_bu:x,y在 a 級高度時均應(yīng)不宜小于0.8 ，不應(yīng)小于0.65 ；在 b 級高度時均應(yīng)小于0.75 。1.3.3不滿足時的

6、調(diào)整方法應(yīng)適當加強本層構(gòu)件的剛度，如提高混凝土強度或加大截面，以提高本層墻柱等抗側(cè)力構(gòu)件的承載力。如實在不便調(diào)整，需在satwe 的“ 調(diào)整信息 ” 中的 “ 指定薄弱層個數(shù)” 中填入該樓層層號，satwe 將按高規(guī) 5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。二、周期振型地震力wzq.out 本文本信息需要分析與調(diào)整的主要包括周期比、剪重比及有效質(zhì)量系數(shù)。計算中應(yīng)注意當?shù)卣鹱饔米畲蟮姆较虼笥?5 度時，應(yīng)將該數(shù)值回填satwe“總信息 ” 的“ 水平力與整體坐標夾角 ” 選項并重新計算。結(jié)構(gòu)基本周期可先保留程序默認值（程序默認值是按高規(guī)附錄b 公式b.0.2計算的），待計算后將wzq.out

7、中的第一振型的周期重新填入計算。2.1 周期比的控制2.1.1規(guī)范條文及其控制意義見高規(guī) 4.3.5條?？刂浦芷诒戎饕獮榱丝刂平Y(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。2.1.2電算結(jié)果判讀方法satwe 程序中的振型是以其周期長短排序的，結(jié)構(gòu)的第一、第二振型宜為平動，扭轉(zhuǎn)周期宜出現(xiàn)在第三振型之后。判斷振型是平動還是扭轉(zhuǎn)一般可依據(jù)平動系數(shù)和扭轉(zhuǎn)系數(shù)，但當結(jié)構(gòu)不規(guī)則時，還需參看振型圖確定扭轉(zhuǎn)是否為局部扭轉(zhuǎn)。確定第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比a 級高度不應(yīng)大于0.9 ，b 級高度不應(yīng)大于 0.85 。2.1.3不滿足時的調(diào)整方法周期比不滿足時，應(yīng)加強結(jié)構(gòu)外圍墻柱、梁的剛度，

8、適當削弱結(jié)構(gòu)中間墻柱的剛度。2.2 剪重比及有效質(zhì)量系數(shù)的控制2.2.1規(guī)范條文及其控制意義見高規(guī) 3.3.13、5.1.13條及抗規(guī) 5.2.5條。主要為限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結(jié)構(gòu)的安全。2.2.2電算結(jié)果判讀方法查看 floortowerfyvy(分塔剪重比 )( 整層剪重比 )mystaticfy， wzq.out中按照抗震規(guī)范5.2.5規(guī)定已得出最小剪重比數(shù)值（如 3.2 ）。后面緊跟著有效質(zhì)量系數(shù)需大于90 。剪重比不滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)的剛度相對于水平地震剪力過??；但剪重比過分大，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標較差，宜適當減少墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。2.2.3

9、不滿足時的調(diào)整方法當剪重比偏小且與規(guī)范限值相差較大時，宜調(diào)整增強豎向構(gòu)件，加強墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度。當剪重比偏小但達到規(guī)范限值的80 以上時，可按下列方法之一進行調(diào)整：1）在 satwe 的“ 調(diào)整信息 ” 中勾選 “ 按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整各樓層地震內(nèi)力” ，satwe 按抗規(guī) 5.2.5自動將樓層最小地震剪力系數(shù)直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和，用以調(diào)整該樓層地震剪力，以滿足剪重比要求。2）在 satwe 的“ 調(diào)整信息 ” 中的 “ 全樓地震作用放大系數(shù)” 中輸入大于1 的系數(shù)，增大地震作用，以滿足剪重比要求。3）在 satwe 的“ 地震信息 ” 中的 “ 周期折減系數(shù) ” 中

10、適當減小系數(shù)， 增大地震作用， 以滿足剪重比要求。當有效質(zhì)量系數(shù)小于90 時，應(yīng)增加振型組合數(shù)以滿足大于90 的要求，振型組合數(shù)應(yīng)不大于結(jié)構(gòu)自由度數(shù)（結(jié)構(gòu)層數(shù)的3 倍）。三、結(jié)構(gòu)位移wdisp.out 本文本信息需要分析與調(diào)整的主要包括層間位移角和樓層位移比。這兩個量值都必須是在剛樓板假下得出的，彈性樓板條件下得到的值將沒有意義。層間位移角計算時只需考慮結(jié)構(gòu)自身的扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)，無需考慮偶然偏心和雙向地震；樓層位移比計算時需要考慮偶然偏心，但不考慮雙向地震。下面著重位移比進行分析與調(diào)整。3.1 位移比的控制3.1.1規(guī)范條文及其控制意義見抗規(guī) 3.4.2條及高規(guī) 4.3.5條。主要為限制結(jié)構(gòu)平面布置

11、的不規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。位移比不滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)的剛心偏離質(zhì)心的距離較大，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)過大，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件布置不合理。3.1.2電算結(jié)果判讀方法位移比需在剛性樓板假定下計算的，最大位移與層平均位移的比值ratio-(x),ratio-(y)，最大層間位移與平均層間位移的比值ratio-dx,ratio-dy在 a 級高度時均不宜大于1.2 ，不應(yīng)大于1.5 ；在 b 級高度時均不宜大于1.2 ，不應(yīng)大于1.4 。3.1.3不滿足時的調(diào)整方法通過調(diào)整改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距；調(diào)整方法如下：1） 由于位移比是在剛性樓板假定下計算的，結(jié)構(gòu)最

12、大水平位移與層間位移往往出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的邊角部位；因此應(yīng)注意調(diào)整結(jié)構(gòu)外圍對應(yīng)位置抗側(cè)力構(gòu)件的剛度，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距。同時在設(shè)計中，應(yīng)在構(gòu)造措施上對樓板的剛度予以保證。2）對于位移比不滿足規(guī)范要求的樓層，也可利用程序的節(jié)點搜索功能在satwe 的“ 分析結(jié)果圖形和文本顯示 ” 中的 “ 各層配筋構(gòu)件編號簡圖” 中，快速找到位移最大的節(jié)點，加強該節(jié)點對應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度。節(jié)點號在 “satwe 位移輸出文件 ” 中查找。也可找出位移最小的節(jié)點削弱其剛度，直到位移比滿足要求四、梁彈性撓度、柱軸壓比、墻邊緣構(gòu)件簡圖本圖形文件信息需要分析與調(diào)整的主要包括墻、柱軸壓比。4.1 軸壓比的控制4.1

13、.1規(guī)范條文及其控制意義見抗規(guī) 6.3.7和 6.4.6條，高規(guī)6.4.2和 7.2.14條控制軸壓比主要為限制結(jié)構(gòu)的軸壓比，保證結(jié)構(gòu)的延性要求，規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求。軸壓比不滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)的延性要求無法保證；軸壓比過小，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標較差，宜適當減少相應(yīng)墻、柱的截面面積。4.1.2電算結(jié)果判讀方法在 wpjc*(*為結(jié)構(gòu)層號 )中，墻柱構(gòu)件邊白色數(shù)字為柱軸壓比，綠色數(shù)字為墻肢軸壓比，若柱、墻肢的軸壓比超限，則以紅色數(shù)字顯示。4.1.3不滿足時的調(diào)整方法增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。結(jié)語 : 在高層建筑結(jié)構(gòu)計算中，satwe 軟件的應(yīng)用非常廣泛，如何讀懂satwe 電算的結(jié)果，判斷建筑結(jié)構(gòu)模型的合理性，有的放矢的調(diào)整計