SATWE设计参数的合理 设计参数的合理选取
1、抗震等级的确定:钢筋混凝土房屋应根烈度、结构类型和房屋高度的不同分别按〈抗规〉6.1.2条或〈高规〉4.8条确定本工程的抗震等级。但需注意以下几点:
(1)上述抗震等级是“丙”类建筑,如果是“甲”、“乙”、“丁”类建筑则需按规范要求对抗震等级进行调整。 (2)接近或等于分界高度时,应结合房屋不规则程度及场地、地基条件慎重确定抗震等级。
(3)当转换层〉=3及以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部的抗震墙等级宜按〈抗规〉6.1.2条或〈高规〉4.8条查的抗震等级提高一级采用,已为特一级时可不调整。 (4)短肢剪力墙结构的抗震等级也应按〈抗规〉6.1.2条或〈高规〉4.8条查的抗震等级提高一级采用??但注意对多层短肢剪力墙结构可不提高。
(5)注意:钢结构、砌体结没有抗震等级。计算时可选“5”,不考虑抗震构造措施。
2、振型组合数的选取:在计算地震力时,振型个数的选取应是振型参与质量要达到总质量90%以上所需要振型数。但要注意以下几点:
(1)振型个数不能超过结构固有的振型总数,因一个楼层最多只有三个有效动力自由度,所以一个楼层也就最多可选3个振型。如果所选振型个数多于结构固有的振型总数,则会
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造成地震力计算异常。
(2)对于进行耦联计算的结构,所选振型数应大于9个,多塔结构应更多些,但要注意应是3的倍数。
(3)对于一个结构所选振型的多少,还必需满足有效质量系列化大于90%.在WDISP.OUT文件里查看。 3、主振型的判断;
(1)对于刚度均匀的结构,在考虑扭转耦联计算时,一般来说前两个或前几个振型为其主振型。
(2)对于刚度不均匀的付杂结构,上述规律不一定存在,此时应注意查看SATWE文本文件“周期、振型、地震力”WZQ.OUT.程序输出结果中,给出了输出各振型的基底剪力总值,据此信息可以判断出那个振型是X向或Y向的主振型,同时可以了解没个振型对基底剪力的贡献大小。
4、地震力、风力的作用方向:结构的参考坐标系建立以后,所求的地震力、风力总是沿着坐标系的方向作用。但设计者注意以下几种情况:(1)设计应注意查看SATWE文本文件“周期、振型、地震力”WZQ.OUT.输出结果中给出了地震作用的最大方向是否与设计假定一致,对于大于15度时,应将此方向输入重新计算。
(2)对于有有斜交抗侧力构件的结构,当大等于15度时,应分别计算各抗力构件方向的水平地震力。此处所指交角是指与设计输入时,所选择坐标系间的夹角。
(3)对于主体结构中存在有斜向放置的梁、柱时,也要
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分别计算各抗力构件方向的水平地震力。
5、周期折减系数:高规4.3.17条规定:当非承重墙体为填充砖墙时,高层建筑结构的计算自振周期折减系数,可按下列规定取值。
(1)框架结构 0.6—0.7;框架—剪力墙结构0.7—0.8;剪力墙结构 0.9—1.0;短肢剪力墙结构 0.8—0.9. (2)请大家注意:周期折减是强制性条文,但减多少则不是强制性条文,这就要求在折减时慎重考虑,既不能太多,也不能太少,因为折减不仅影响结构内力,同时还影响结构的位移。
6、活荷载质量调整系数:该参数即为荷载组合系数。可按《抗规》5.1.3条取值。注意该调整系数只改变楼层质量,不改变荷载总值,即对竖向荷载作用下的内力计算无影响, 7、关于柱长计算系数《混规》7.3.11条规定了三种情况下柱计算长度的选取,设计者应根据实际情况区别对待。 程序默认是7.3.11-2情况。
8、关于阻尼比:不同的结构有不同的阻尼比,设计者应区别对待:钢筋混凝土结构:0.05小于12层纲结构:0.03大于12层纲结构:0.035纲结构:0.05
第一节 结构模型输入及参数设置
1、总信息:
1.1水平力与整体坐标系夹角:0
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根据抗规(GB50011-2001)5.1.1条规定,“一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向的抗侧力构件承担;有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用”。
当计算地震夹角大于15度时,给出水平力与整体坐标系的夹角(逆时针为正),程序改变整体坐标系,但不增加工况数。同时,该参数不仅对地震作用起作用,对风荷载同样起作用。
通常情况下,当Satwe文本信息“周期、振型、地震力”中地震作用最大方向与设计假定大于15度(包括X、Y两个方向)时,应将此方向重新输入到该参数进行计算。
注意事项:(1)为避免填入该角度后图形旋转带来的不便,也可以将最不利地震作用方向在多方向水平地震参数中输入。
(2)本参数不是规范要求的,供设计人员选用。
(3)本参数也可以考虑最大风力作用的方向,但需要用户自行设定多个角度进行计算,比较多次计算结构取最不利值。
1.2混凝土容重:26
本参数用于程序近似考虑其没有自动计算的结构面层重量。同时由于程序未自动扣除梁板重叠区域的结构荷载,因而该参数主要近似计算竖向构件的面层重量。
通常对于框架结构取26;框架-剪力墙结构取27;剪力墙结构,取28。
注意事项:如果结构分析是不想考虑混凝土构件自重荷载,可以填0。
1. 3钢容重:78
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一般情况下取78,当考虑饰面设计时可以适当增加。
1. 4裙房层数:按实际填入
1. 混凝土高规(JGJ3-2002)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。
2. 同时抗规(GB50011-2001)6.1.10条条文说明要求:带有大底盘的高层抗震墙(筒体)结构,抗震墙的底部加强部位可取地下室顶板以上H/8,向下延伸一层,大底盘顶板以上至少包括一层。裙房与主楼相连时,加强部位也宜高出裙房一层。
3. 本参数必须按实际填入,使程序根据规范自动调整抗震等级,裙房层数包括地下室层数。
1.5转换层所在层号:按实际填入
该参数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。输入转换层号后,程序可以自动判读框支柱、框支梁及落地剪力墙的抗震等级和相应的内力调整。
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。自动实现0.2Q0或0.3Q0的调整。
本参数必须按实际填入,转换层层号包括地下室层数。指定转换层层号后,框支梁、柱及转换层的弹性楼板还应在特殊构件定义中指定。
1.6嵌固端所在层号
嵌固端确定:
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① 判断地下一层侧向刚度是否大于地上一层侧向刚度2倍(一般建筑短向墙长增加有限,较难满足);
② 当满足顶板嵌固要求,可指定地下室顶板为嵌固端,此时软件按规范要求对该层柱、梁内力放大,嵌固端以下柱配筋直接按一层柱纵向钢筋计算值的1.1倍配置;
③ 满足地下室顶板嵌固要求时,可不将地库建入模型,此时一层与二层的侧向刚度比不宜小于1.5;
④ 当不满足地下室顶板嵌固时,可指定地下室底板或地下一层、二层为嵌固端,此时软件对指定嵌固端及地下室顶板均按嵌固端的要求包络设计;
建议:实际工程中均如实输入地下室层数,嵌固均选为底板(输入1),此时计算结果偏安全,同时设计时构造上仍将地下室顶板(板厚,配筋,混凝土标号)满足嵌固要求;
1. 7地下室层数:按实际填入
程序据此信息决定底部加强区范围和内力调整,内力组合计算时,其控制高度扣除了地下室部分;对I、II、III、即抗震结构的底层内力调整系数乘在地下室的上一层;剪力墙的底部加强部位扣除了地下室部分。
程序据该参数扣除地下室的风荷载,并对地下室的外围墙体进行土、水压力作用的组合,有人防荷载时考虑水平人防荷载。
本参数必须按实际填入,当地下室局部层数不同时,以主楼地下室层数输入。
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1. 8墙元细分最大控制长度:2.0;
该参数用于墙元细分形成一系列小壳元时,为确保设计精度而给定的壳元边长限值。该限值对精度有影响但不敏感。
对于尺寸较大的剪力墙,可取2.0,对于框支结构和其他的复杂结构、短肢剪力墙等,可取1.0~1.5。
这是剪力墙计算“精度和速度”取舍的一个选择。选择“内部节点”,那么剪力墙侧边的节点将作为内部节点而凝聚掉,但这样速度快,精度稍有降低;作为“外部节点”,那么剪力墙侧边的节点也将作为出口节点,这样墙元的变形协调性好,计算准确,但速度慢。 所以程序建议规则的结构可以选择“内部节点”,复杂的结构还是选择“外部节点”进行计算。
1. 9强制刚性楼板假定:按照需要勾选
计算楼层位移比,结构层间位移比和周期比时应勾选;计算结构内力与配筋计算时不应勾选。
注意事项:对于复杂结构,如不规则坡屋顶、体育馆看台、工业厂房,或者柱、墙不在同一标高,或者没有楼板,楼层开大洞等情况,如果采用强制刚性楼板假定,结构分析会严重失真。对这类结构可以查看位移的<详细输出>,或观察结构的动态变形图,考察结构的扭转效应。
(2)对于错层或带夹层的结构,总是伴有大量的越层柱,如采用强制刚性楼板假定,所有越层柱将受到楼层约束,造成计算结构失真。
1.10强制刚性楼板假定时保留弹性板面外刚度:
PKPM2010强制地下室楼面板(包括自定义的弹性板)为刚性楼板,即只考虑平面内刚度,不考虑平面外刚度,因此在计算地下室墙柱内力时(板柱结构)必须勾选此项;
注意:弹性板6一般用于板柱结构,对普通梁板结构会造成梁上漏载
1. 11墙元侧向节点:内部
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墙元刚度矩阵凝聚计算的控制参数。对于多层结构或者复杂高层建筑需提高计算精度时,选择出口节点;对于一般高层建筑,可选择内部节点。
选择出口节点,只把因墙元细分而在其内部形成的节点凝聚掉,四边上的节点均作为出口节点,墙元的变形协调性较好,但计算量大;选择内部节点,墙元仅保留上下两边的节点作为出口节点,墙元的其它节点作为内部节点被凝聚掉,故墙元两侧的变形不协调,精度稍差,但效率高。
1.12结构材料信息:钢筋混凝土结构
根据该参数确定地震作用和风荷载计算所遵照的规范。不同结构的地震影响系数取值不同,不同结构体系的风振系数不同,结构基本周期也不同,影响风荷计算。
结构材料信息分应按实填写。其中底框结构按砌体结构填写。
1.13结构体系:按照实际结构体系填写
规范规定不同体系的结构内力调整及配筋要求不同,程序根据该参数对应规范中相应的调整系数。当结构体系定义为短肢剪力墙时,对墙肢高度和厚度之比小于8的短肢剪力墙,程序对其抗震等级自动提高一级。(短肢剪力墙见高规7.1.2)
结构体系应在给出的多种体系中选最接近实际的一种按实填写。
1.14荷载计算信息:模拟施工加载3
程序给出4种模拟施工加载方式,通常情况下应选择模拟施工加载3。 一次性加载:整体刚度一次加载,适用于多层结构、有上传荷载的情况;
模拟施工加载1:整体刚度分次加载,可提高计算效率,但与实际不相符;
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模拟施工加载2:整体刚度分次加载,但分析时将竖向构件的刚度放大10倍,是一种近似方法,改善模拟施工加载1的不合理处,是结构传给基础的荷载比较合理;
模拟施工加载3:分层刚度分次加载,比较接近实际情况。
操作要点:
? 不计算恒活荷载:仅用于研究分析。
? 一次性加载:主要用于多层结构、钢结构和有上传荷载(例如吊柱)的结构。 ? 模拟施工加载1:适用于多高层结构。
? 模拟施工加载2:仅可用于框筒结构向基础软件传递荷载(不要传递刚度) ? 模拟施工加载3:适用于多高层无吊车结构,更复合工程实际情况,推荐使用。 ?
1.15风荷载计算信息:计算风荷载
除完全的地下结构,均应计算风荷载;若建筑立面复杂,风荷载计算应选计算水平荷载及特殊风荷载。
1.16地震作用计算信息:计算水平地震作用
一般应计算水平地震作用
规范规定:
? 《抗震规范》3.1.2条规定,“抗震设防烈度为6度时,除本规范有具体规定外,对乙丙
丁类建筑可不进行地震作用计算。” ? 《抗震规范》5.1.6条规定,“6度时的建筑(不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高
层建筑除外),以及生土房屋和木结构房屋等,应允许不进行截面抗震验算,但应符合有关的抗震措施要求。”“6度时不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑,7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外),应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。”
? 《抗震规范》5.1.1条规定,“8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应
计算竖向地震作用。” ? 《高规》4.3.2条规定,“8度、9度抗震设计时,高层建筑中的大跨度和长悬臂结构应考虑竖向地震作用;”“9度抗震设计时应计算竖向地震作用。” ? 《高规》10.2.6条规定,“8度抗震设计时转换构件尚应考虑竖向地震的影响。” ? 《高规》10.5.2条规定,“8度抗震设计时,连体结构的连接体应考虑竖向地震的影响。” 程序实现:这是地震作用控制采纳数,程序设有三个选项,其含义如下: ? 不计算地震作用:即不计算地震作用。
? 计算水平地震作用:计算X、Y两个方向的地震作用
? 计算水平和竖向地震作用:计算X、Y和Z三个方向的地震作用。
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注意事项:8(9)度地区大跨度结构一般指看度不小于24m(18m),长悬臂构件指悬臂板不小于2(1.5)m,悬臂梁不小于6(4.5)m。
1.17结构所在地区:全国。
目前山东省没有地方规定,按国家规范执行。广东、上海等地区的工程按要求选择。
1.18“规定水平力”的确定方式
楼层剪力差方法(规范方法)
2、风荷载信息:
如果“总信息”页中选择了“不计算风荷载”,可以不设置本页参数
2.1地面粗糙度类别:根据具体情况选择
荷载规范(GB5009-2001)、高规(JGJ3-2002)3.2.3条规定: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。 按实际选择,应注意靠近海边的建筑。
2.2修正后的基本风压:按荷载规范
荷载规范(GB5009-2001)7.1.2条规定:一般按照50年一遇的风压采用,但不得低于0.3KN/m2。对于高层建筑、高耸结构及对风荷载敏感的结构,基本风压应适当提高。
对于门式刚架,规程(CECS102:2002)规定基本风压按荷载规范的规定值乘以1.05。
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高规(JGJ3-2002)3.2.2条条文说明,房屋高度大于60m时,按照100年一遇风压值采用;
风荷载作用面的宽度,程序按计算简图的外边线的投影距离计算,因此当结构顶层带多个小塔楼而没有设置多塔楼时,会造成风载过大,或漏掉塔楼的风荷载。因此一定要进行多塔楼定义,否则风荷载会出现错误。另外,顶层女儿墙高度大于1米时应修正顶层风载,在程序给出的风荷上加上女儿墙风荷。
这里风荷载的计算是一种简化输入,假定迎风面、背风面受荷面积相同,每层风荷载作用于各刚性块的形心上,楼层所有节点平均分配风荷载,忽略了侧向风影响,也不能计算屋顶的风吸力和风压力。所以,对于平面、立面不规则的结构(如空旷结构、大悬挑结构、体育场馆、较大面积的错层结构、需要计算屋面风荷载的结构等),应考虑特殊风荷载的输入,目的是更真实的反应结构受力的情况。
注意事项:当没有100年一遇的风压资料时,可近似将50年一遇的基本风压乘以1.1增大系数。
2.3结构基本周期:分两次计算 ???
目的是计算风荷载的风振系数。荷载规范(GB5009-2001)7.4.1条:对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋和基本周期大于0.25s的各种高耸结构及大跨度屋盖结构,均应考虑风压脉动对结构顺风向的风振的影响。
高规(JGJ3-2002)3.2.6条给出近似值: 规则框架T=(0.08-0.10)N;
框剪结构、框筒结构T=(0.06-0.08)N; 剪力墙、筒中筒结构T=(0.05-0.06)N。
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N为房屋层数。另外荷载规范7.4.1条,附录E也给出近似计算方法,程序中给出的基本周期是采用近似方法计算得到的。
首先按默认值试算,然后将试算的结构基本周期结果填入,作为本结构的基本周期,并与近似计算值相比较。
2.4风荷载作用下结构的阻尼比:5%
2.5承载力设计时风荷载效应放大系数:
建议高层建筑填写1.1(根据《高规》4.2.2条规定,对于风荷载比较敏感的高层建筑,承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用);
2.6用于舒适度验算的风压: ???
根据《高规》3.7.6条,在高层混凝土建筑大于150m时按10年一遇(无锡:0.30);
2.7考虑风振影响:
大于30m且高宽比大于1.5的房屋和基本自震周期T1大于0.25s的高耸结构以及大跨度屋盖结构,均须勾选此项(《荷载规范》7.4.1);
2.8体型分段数:1
一般情况下分段数为1。高层立面复杂时,可考虑体型系数分段。程序自动扣除地下室高度,不必将地下室单独分段。
2.8体型分段最高层号:结构最高层号
当体型分段数为1时,即结构最高层号。其它情况按分段的最高层号填入。
2.9体型系数:按荷载规范7.3节和高规3.2.5条
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高规(JGJ3-2002)3.2.5条:1)圆形和椭圆形平面,Us=0.8; 2)正多边形及三角形平面,Us=0.8+1.2/(n的平方根),其中n为正多边形边数;
3)矩形、鼓形、十字形平面Us=1.3; 4)下列建筑的风荷载体形系数Us=1.4; i:V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面; ii:L形和槽形平面;
iii:高宽比H/Bmax大于4、长宽比L/Bmax不大于1.5的矩形、鼓形平面。
5)须更细致进行风荷载计算的场合,按附录A采用。
荷载规范(GB5009-2001)7.3.2条和高规(JGJ3-2002)3.2.7条:多栋高层建筑间距较近时,宜考虑风力相互干扰的群体效应。根据国内学者的研究,当相邻建筑物的间距小于3.5倍的迎风面宽度且两建筑物中心线的连线与风向成45度角时,群楼效应明显,其增大系数一般为1.25-1.5,最大到1.8。
目前多栋高层建筑间距较近时,如多塔结构,可取群楼效应增大系数1.25执行。
2.10设缝多塔被风面体型系数:0.5
应用于设缝多塔结构。由于遮挡造成的风荷载折减值通过该系数来指定。当缝很小时,可取0.5。
3、地震信息:
3.1规则性信息:不规则
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抗规(GB50011-2001)3.4.2条规定了不规则的类型:
平面不规则的类型:扭转不规则(位移比超标)、凹凸不规则(结构平面凹进大于30%)、楼板局部不连续(楼板的尺寸和平面刚度急剧变化)
竖向不规则的类型:侧向刚度不规则(刚度比超标、立面收进超过25%)、竖向抗侧力构件不连续(带转换层结构)、楼层承载力突变(层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%)。
目前该参数对结构计算不起作用。
3.2设计地震分组、设防烈度、场地类别:按实填写
由设计地震分组和场地类别确定场地特征周期,由设防烈度、特征周期、结构自振周期及阻尼比确定结构的水平地震影响系数,从而进行地震作用计算。
应注意场地类别自地质勘查报告中查得后应按照抗规(GB50011-2001)4.1.6条复核。
3.3框架抗震等级、剪力墙抗震等级、钢框架抗震等级:按规范要求填写
按照抗规(GB50011-2001)6.1.2条或高规(JGJ3-2002)4.8的规定采用。抗震等级确定应注意如下几点:
1)框架-剪力墙结构,当框架承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,框架部分的抗震等级按框架结构确定;
2)裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定外,不应低于主楼的抗震等级(主楼为带转换层高层结构时,裙房的抗震等级按主楼的高度,框架-剪力墙结构的剪力墙查表)。
3)当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级
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应与上部结构相同,地下一层以下可根据情况采用三级或四级。
4)无上部结构的地下室或地下室中无上部结构的部分,可根据情况采用三级或四级。
5)乙类建筑时,应按照提高一度的设防烈度查表确定抗震等级。 6)高规(JGJ3-2002)10.6.2条及其条文说明:抗震设计时,转换层不宜设置在底盘屋面的上层塔楼内,否则,应采取增大构件内力,提高抗震等级等有效的抗震措施。
对于复杂高层建筑,因可能带来结构不同部位的抗震等级不同。如带转换层的高层建筑,底部加强部位和非底层加强部位以及地下二层以下抗震等级不一致,程序给出两种指定方式。
但无论采用何种方式,程序以手工修改的抗震等级为最优级别进行计算。
第一种方式:在该两项填入底部加强部位剪力墙和框架的抗震等级,
然后在特殊构件补充定义中,人工调整非加强部位(包括地下二层及以下楼层)的抗震等级。此时应注意,填入的抗震等级为按照高规(JGJ3-2002)表4.8.2、4.8.3查出的抗震等级,对于转换层在3层及以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位抗震等级的提高有程序自动完成,不必再人工干预底部加强部位的柱、墙抗震等级。
第二种方式:在该两项填入非底部加强部位剪力墙和框架的抗震等级,然后在特殊构件补充定义中,人工调整加强部位和地下二层及以下楼层的抗震等级,这时注意底部加强部位人工调整的框支梁、柱及剪力墙的抗震等级应为提高以后的最终等级。
另外,对于转换层在3层及以上时底部加强部位的剪力墙的抗震等级,
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无论程序自动调整还是人工调整,抗震等级提高均指落地剪力墙,非落地剪力墙不必提高,参见高规(JGJ3-2002)10.2.5条条文说明。
短肢剪力墙结构输入剪力墙抗震等级时,应按照剪力墙结构查表给出,程序自动提高一级计算。
3.4 抗震构造措施的抗震等级
该项主要针对抗震措施的抗震等级与抗震构造措施的抗震等级不一致时设定。抗震措施即注意事项的第一条,由抗震设防标准确定;抗震构造措施需根据特殊情况(《抗规》3.3.2、3.3.3)进行调整,否则应选择不改变;
3.5中震(大震)不屈服设计:不选
属于结构性能设计的范围,目前规范没有规定。程序处理的原则为:地震影响系数按中震(大震)采用;地震分项系数为1.0;取消强柱弱梁、强剪弱弯调整;材料强度取标准值;等等。
不同于中震(大震)弹性设计,这时应采用中震(大震)的地震影响系数,将抗震等级改为四级(不进行相关调整)。
程序实现:该参数用于实现基于性能的抗震设计,选择该项可以对结构进行中震或大震不屈服设计,程序执行以下操作:
(1) 取消地震组合内力调整(不做强柱弱梁、强剪弱弯调整)。 (2) 荷载作用分项系数取1.0(组合值系数不变)。 (3) 抗震承载力调整系数?RE取1.0。 (4)
钢筋和混凝土材料强度取标准值。
操作要点:进行中震或大震不屈服设计时选择此项,还应按抗震等级修改(多遇地震影响系数最大值),一般?max中震取2.8倍小震值,大震取4.5~6倍的小震值。
注意事项:基于性能的抗震设计还有中震(或大震)弹性设计,此时不选择<中震(或大震)的不屈服做结构设计>,但地震最大影响系数取为中震(或大震)值,构件抗震等级取“不考虑“(取消地震组合内力调整,即强柱弱梁、强剪弱弯调整)。
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3.6斜交抗侧力构件方向附加地震数及相应角度:按需要填写
这里填入的参数主要是针对非正交的平面不规则结构中,除了两个正交方向外,还要补充计算的方向角数。注意该参数仅对地震作用计算有关,与风荷载计算无关。
根据抗震规范(GB50011-2001)5.1.1条规定,当计算地震夹角大于15度时,应计算抗侧力构件方向的水平地震作用。抗侧力构件方向一般就是结构的较大侧向刚度方向,也就是地震力作用不利方向,所以在此应输入沿平面布置中局部柱网的主轴方向。同时,输入时应选择对称的多方向地震,如45度和-45度(逆时针方向为正),因为风荷载计算没有考虑多方向不对称的输入易造成对称结构的配筋不对称。
相应角度:就是除0、90这两个角度外需要计算的其他角度,个数要与“斜交抗侧力构件方向附加地震数”相同,且不得大于90和小于0。这样程序计算的就是填入的角度再加上0度和90度这些方向的地震力。
操作要点:当建筑结构中有斜角抗侧力构件,且其与主轴方向相交角度大于15°时,应输入斜交构件的数量和角度。 注意事项:(1)程序内定斜交抗侧力构件方向附加地震数取值范围是0~5。初始值为0。 (2)程序计算的斜交地震方向是成组出现的,例如,在<附加地震数>中输入“2”,在<相应角度>中输入“30,60”,则程序自动增加30°和120°、60°和150°两组工况计算水平地震作用。
(3)可以在此输入最大地震作用方向,避免模型旋转带来的不便。 (4)考虑多方向地震作用并没有改变风力的方向。
3.7考虑偶然偏心:勾选
抗规(GB50011-2001)5.2.3条对平面规则的结构采用增大边榀结构
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地震内力的方式考虑该扭转影响,这对高层建筑不尽合理。根据高规(JGJ3-2002)3.3.3条,由于施工、使用、地震地面运动的扭转分量等因素所引起的偶然偏心的不利影响,计算单向地震作用是,应考虑偶然偏心(5%Li)的影响。
同时,高规(JGJ3-2002)3.3.3条条文说明规定当计算双向地震作用时,可不考虑质量的偶然偏心影响。当设计者同时指定考虑偶然偏心和双向地震作用时,程序仅对无偏心的地震作用效应进行双向地震作用,无论左偏心还是右偏心均不做双向地震作用计算。
因此,无论是否考虑双向地震作用,均应勾选本参数。
3.8双向地震作用:勾选
抗规(GB50011-2001)5.1.1条和高规(JGJ3-2002)3.3.2条规定质量和刚度明显不对称的结构应计入双向地震作用的影响。位移比超过1.2时,必须考虑双向地震作用。
程序计算双向地震的扭转效应方法见PKPM08用户手册,X、Y方向的地震作用均有不同程度的放大,比高规(JGJ3-2002)5.2.3条的要求严格。
程序隐含“考虑双向地震作用”是不考虑偶然偏心的,自动按二者最不利计算,因此,所有结构计算均应选上考虑双向地震作用。
操作要点:当建筑结构的质量和刚度明显不对称、不均匀时,应选择该项。初始值为不选择 注意事项:(1)不对称不均匀的结构是不规则结构的一种,指同一平面内质量、刚度布置不对称,或虽在本层内对称,但沿高度分布不对称的结构。
(2)从计算公式可以看出,考虑双向水平地震作用,意味着对X和Y方向地震作用予以放大,构件配筋也会相应增大。
(3)允许同时考虑偶然偏心和双向地震作用,程序按规范要求分别计算,不进形叠加,取不利结果。
3.9计算振型个数:15
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抗震规范(GB50011-2001)5.2.2条条文说明规定振型个数一般取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数,同时高规(JGJ3-2002)3.3.10条规定不考虑扭转藕联振动的结构,规则结构取3,当建筑较高、结构沿竖向刚度不均匀是可取5-6;高规(JGJ3-2002)3.3.11条规定考虑扭转转藕联振动的结构,一般情况可取9-15,多塔结构每个塔楼的振型数不小于9个。
目前Satwe软件对所有结构均考虑扭转转藕联振动计算。因此振型数按以下原则选取,并同时满足地震作用有效质量系数要大于等于0.9且不小于3个,振型数应为3的倍数。
当结构按侧刚计算时,单塔楼考虑耦联时应大于等于9;复杂结构应大于等于15;多塔结构的振型个数应大于等于9倍的塔楼数。(注意各振型的贡献由于扭转分量的影响而不服从随频率增加面递减的规律)。
当结构按总刚计算时,采用的振型数不宜小于按铡刚计算的2倍,存在长梁或跨层柱时应注意低阶振型可能是局部振型,其阶数低,但对地震作用的贡献却较小。
注意事项:(1)通常振型数取值应不小于3,且为3的倍数。
(2)必须保证有效质量系数大于0.9,否则计算振型数量不够,说明后续振型产生的地震效应被忽略了,地震作用偏小,结构设计不安全。
(3)振型数也不能取的太多,不能多于结构有质量贡献的自由度总数(每个刚性板取3个,每个弹性节点取2个)。例如全部为刚性楼板的结构,振型数不能超过楼层数的3倍,否则可能出现异常。
(4)当结构楼层数较多或结构层刚度突变较大时,如高层、错层、越层、多塔、楼板开大洞、顶部有小塔楼、有转换层、有弹性板等复杂结构,振型数应相对多取
3.10活载折减系数:0.5
按照抗规(GB50011-2001)5.1.3条和高规(JGJ3-2002)3.3.6条执行。
1. 楼面活荷载按照实际情况计算时取
1.0;按等效均布活荷载计算时。藏
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书库、档案库、库房取0.8;硬钩吊车悬吊物重力取0.3,软钩吊车悬吊物重力取0;其它情况取0.5。
3.11周期折减系数:0.9
周期折减的目的是为了充分考虑非承重填充墙刚度对结构自振周期的影响,因为周期小的结构,其刚度较大,相应吸收的地震力也较大。若不做周期折减,则结构偏于不安全。
高规(JGJ3-2002)3.3.17 条规定,当非承重墙体为实心砖墙时,可按下列规定取值:框架结构0.6-0.7;框架-剪力墙结构0.7-0.8;剪力墙结构0.9-1.0。
实际取值时可根据填充墙的数量和刚度大小取上限或下限。当非承重墙体为空心砖或砌块时,可按下列规定取值:框架 0.6~0.7; 框剪 0.7~0.8 ;
框筒 0.8~0.9; 剪力墙 0.8~1.0;
应注意短肢剪力墙结构的周期折减可按照框架-剪力墙取值。 当结构的第一自振周期T1≤Tg时,不需进行周期折减,因为此时地震影响系数由程序自动取结构自振周期与特征周期的较大值进行计算。
注意事项:
(1)以上折减系数是按实心粘土砖做填充墙确定的,如采用轻质填充材料,折减系数应按实际情况不折减或少折减。
(2)周期折减不改变结构的自振特性,只改变地震影响系数。
3.12结构阻尼比:5%
抗规(GB50011-2001)5.1.5条规定,除有专门规定的外,建筑结构的阻尼比取0.05;抗规(GB50011-2001)8.2.2条、高层民用钢结构规程(JGJ99-98)4.3.3条规定,钢结构在多遇地震下的阻尼比,不超过12层的钢结构可采用0.035,超过12层的钢结构可采用0.02,罕遇地震分析,阻尼比采用0.05。
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操作要点:根据规范规定和工程实际情况输入结构的阻尼比,通常钢筋混凝土结构可取初始值0.05,钢结构可取0.02,混合结构取0.03。
3.13特征周期: 按照规范执行。
抗规(GB50011-2001)5.1.4条给出了场地特征周期和水平地震影响
系数。场地特征周期根据设计地震分组确定;水平地震影响系数由设防烈度确定。
3.14 用于12层以下规则混凝土框架结构薄弱层验算的地震影响系数最大值
即原版PKPM的“罕遇地震影响系数最大值”,根据抗规5.4.1-1确定,程序默认值即可,该项仅用于12层以下规则混凝土框架结构的薄弱层验算(程序自动设定);
4、活载信息:
若横荷载与活荷载不分开计算,该页信息无效。
4.1柱 墙设计时活载:按照需要勾选或不选
按照荷载规范(GB5009-2001)4.1.2条规定,设计楼面梁、墙柱、基础时,楼面活荷载应乘以规定的折减系数。其中楼面梁的活荷载折减是在PM楼面荷载导算过程中完成,而竖向荷载折减在Setwe荷载信息中规定。 规定楼面梁活荷载折减时,程序的处理方式为:对房间荷载导算到梁上时才折减,导算到墙上时不折减;程序只对标准层(即楼面)的梁折减,对屋面梁不折减;当次梁按照主梁输入时,结构主梁可能被分成几段引起导荷面积减少,程序无法判断而少折减部分活荷载;程序无法判断大底盘主楼以外的屋面梁而统一按照楼面梁进行折减;程序无法判断汽车通道及
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汽车库的楼板为单向板或双向板,统一按一个折减系数进行折减;Setwe计算时,直接按照折减后的楼面梁荷载向下传递,如此时规定竖向构件和基础的活荷载折减,将导致活荷载被折减了两次,与规范规定不符。因此如果需要,楼面梁的和竖向构件的内力和配筋应按照折减和不折减分别计算两次。
规定竖向(柱、墙)构件及基础的活荷载折减时,程序自动判断柱、墙上方楼层数进行折减,在JCCAD中点取自动按楼层折减活荷载,也可实现柱、墙下的活荷载根据其上连楼层数折减;按照荷载规范(GB5009-2001)4.1.2条第2款规定的折减系数,根据建筑功能和结构特点修改折减系数。
通常情况下,民用建筑可以折算,工业厂房不折算。建议楼面梁在PM导算时不考虑楼面梁荷载折减,Satwe计算时考虑墙、柱及基础活荷载的折算,当应注意根据不同建筑功能修改活荷载折减系数。
规范规定:《荷载规范》4.1.2条规定,“设计墙、柱和基础时的折减系数,应按表4.1.2规定采用”。 程序实现:作用在楼面的活荷载,不可能以标准值同时布满在所有的楼层尚,根据规范规定,在柱、墙、基础设计时,可对活荷载进行折减。程序初始值采用规范表4.1.2规定的楼层活荷载折减系数。
结构计算完成后,在计算书WDCNL.OUT中输出组合内力,这是按《基础规范》要求给出的各竖向构件的各种控制组合,活荷载作为一种工况,在荷载组合计算时可以进行折减。
操作要点:设计人员可根据工程实际情况确定柱、墙或基础的活荷载是否要折减,折减系数应根据计算截面以上的楼层数确定,采用程序初始折减值或进行适当修改。 注意事项:(1)该折减系数是有限元分析之后进行内力组合时考虑的,因此不会影响结构其它构件的设计。但PMCAD建模时,设置了按从属面积对楼面梁的活荷载折减系数;此处为按楼层对柱墙的活荷载折减系数,应注意区分两者的不同,通常可以选择在一处对活荷载折减。如对活荷载折减两次会折减过多,可能导致结构不安全。
(2)注意此处输入的是构件计算截面以上的楼层数,不是构件所在楼层数。
(3)对于带群房的高层建筑,群房不宜按竹楼的层数取用活荷载折减系数。同理,顶部带小塔楼的结构、错层结构、多塔结构等,都存在同一楼层柱墙活荷载折减系数不同的情况,应按实际情况灵活处理。
(4)传给基础的活荷载折减系数仅用于SATWE内力输出,并没有传给JCCAD基础程序,因此按楼层的活荷载折减系数还要在JCCAD中另行输入。
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(5)称许折减柱墙活荷载时,对斜撑不进形折减。
1.考虑结构使用年限的活荷载调整系数:根据《高规》2010版5.6.1条,对于使用年限为100年时取1.1(注:新高规对恒+活+风的荷载组合上考虑了持久设计与短暂设计的区别,新增了活荷载调整系数); 2. 非荷载规范表4.1..1中类型及结构层数与建筑层数有较大差别时注意修改折减系数;
5、调整信息:
5.1梁端负弯矩调幅系数:0.85
高规(JGJ3-2002)5.2.3条规定竖向荷载作用下,可考虑框架梁端塑性变形内力重分布,其调幅系数为:现浇框架梁取0.8-0.9;装配整体式框架梁取0.7-0.8;
程序实现:在竖向荷载作用下,钢筋混凝土框架梁设计允许考虑混凝土的塑性变形引起的内力重分布,适当减小支座处梁的负弯矩,相应增大跨中梁的正弯矩,使梁上下配筋比较均匀,
框架梁端负弯矩调幅后,梁跨中弯矩按平衡条件相应增大。
操作要点:根据工程实际情况输入调幅系数。调幅系数取值范围0.8~1.0。初始值为0.85。 注意事项:(1)此项调整只针对竖向荷载,对地震力和风荷载不起作用。
(2)通常装配整体式框架梁端可取调幅系数0.7~0.8,现浇框架可取0.8~0.9。
(3)梁截面设计时,为保证框架梁跨中截面底部钢筋不至于过少,其正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩的一半。
(4)程序内定钢梁为不调幅梁,如需要对钢梁调幅,可以再特殊构件设置时定义。 (5)通常实际工程中悬挑梁的梁端负弯矩不调幅。
对于现浇楼板,一般取0.8。另外,程序隐含钢梁为不调幅梁,若需调幅,应在特殊构件定义中人工交互修改。
5.2梁活载内力放大系数:1.0
在活荷载信息中考虑活荷载最不利布置时可填写1.0,如若未考虑活荷载不利布置建议取值1.1~1.2;
程序实现:版软件该参数为<梁设计弯矩增大系数>,程序通过此参数
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调整梁弯矩设计值,以作为安全储备。但由于梁弯矩放大系数是最后乘在组合后的弯矩设计值上,不仅放大活荷载,也将恒荷载、地震及风作用放大,显然不够合理,此外,活荷载不利布置不仅对弯矩有影响,对剪力也有影响,仅放大弯矩是不完善的。
新版软件该参数改为<梁活荷载内力放大系数>,该系数只对梁在满布活荷载下的内力(弯矩、剪力、轴力)进行放大。程序初始值为1。 操作要点:一般工程建议该系数取值1.1~1.2,如已输入梁活荷载不利布置楼层数,则应填1,初始值为1.0.
5.3梁扭矩折减系数:0.4
高规(JGJ3-2002)5.2.4条规定对于现浇楼板结构,应考虑楼板对梁抗扭的约束作用。程序通过对梁的扭矩进行折减达到减少梁的扭转变形和扭矩计算值,折减系数为0.4-1.0,一般取0.4。对不与刚性楼板相连或圆弧梁,此系数不起作用。
规范规定:《高规》5.2.4条规定,“高层建筑结构楼面梁受扭计算中应考虑楼盖对梁的约束作用。当计算中未考虑楼盖对梁扭转的约束作用时,梁的扭转变形和扭矩计算值往往过大,因此应对现浇楼板的梁扭矩折减。”
操作要点:对于现浇楼板结构,采用刚性楼板假定时,折减系数取值范围0.4~1.0,初始值为0.4。
注意事项:(1)若不是现浇楼板,或楼板开洞,或设定了弹性楼板,或有弧梁等情况,梁扭矩应不折减或少折减。
(2)程序没有自动搜索判断梁周围楼盖情况的功能,梁扭矩是否折减及折减系数的大小需要设计人员自行确定。
(3)若同一建筑中有的梁扭矩需要折减,有的梁不需要折减,可以分别设定梁的扭矩折减系数计算两次,分别取相应计算结果。
5.4托墙梁刚度放大系数:1
由于Satwe程序计算框支梁和梁上的剪力墙分别采用梁元和墙元两种不同的计算模型,造成剪力墙下边缘与转换大梁的中性轴变形协调,而与转换大梁的上边缘变形不协调,或者说,计算模型的刚度偏柔了。
为了真实反映转换梁刚度,使用该放大系数。一般取1,当为了使设计保持一定的富裕度,也可小考虑或不考虑该系数。
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5.5实配钢筋超配系数:
该项针对9度抗震设防烈度的各类框架和一级抗震的框架结构,其余情况可忽略该项,取默认值;
5.6拖墙梁刚度放大系数:
该项主要考虑板对梁刚度的贡献,选取此项即梁刚度按《混规》5.2.4自动计算不同板厚对梁刚度的贡献;如若按老版PKPM采用自定义中梁放大系数,可不勾选此项,即可出现老版本PKPM的梁刚度放大系数界面,近似考虑时Bk可根据粱翼缘情况取1.3~2.0)
5.7薄弱层地震内力放大系数:1.25 5.8 框支柱调整系数上限: 程序默认5,可参看高规10.2.17 5.9调整与框支柱相连的梁内力:勾选
高规(JGJ3-2002)10.2.7条规定,框支柱按0.3Q0调整后,应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁(不包括转换梁)的剪力和弯矩,框支柱轴力可不调整。
该参数目前不起作用。
5.10部分框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗震等级自动提高一级(高规表3.3.9、表3.9.4):
程序默认勾选
5.11连梁刚度折减系数:0.6
抗规(GB50011-2001)6.2.13条规定折减系数不宜小于0.5,当连梁内力由风荷载控制时,不宜折减;高规(JGJ3-2002)5.2.1条条文说明指
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出,设防烈度低(6、7度)时可少折减(0.7),抗震烈度高时可多折减(0.5),折减系数不宜小于0.5,以保证连梁承受竖向荷载的能力。
程序通过该参数考虑连梁进入塑性状态后的连梁刚度。一般工程取0.7(并不小于0.55),位移由风载控制时取≥0.8。
该系数仅对地震作用下的连梁刚度进行折减,风荷载作用时不折减,与老版本PKPM不同,《高规》2010中5.2.1规定不宜小于0.5;
5.12 梁刚度放大系数按2010规范取值:勾选 5.13按抗震规范5.2.5条调整各楼层地震内力:
剪重比:主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性,见抗规5.2.5,高规3.3.13。这个要求如同最小配筋率的要求,算出来的地震剪力如果达不到规范的最低要求,就要人为提高,并按这个最低要求完成后续的计算。
剪重比不满足时的调整方法:
1)程序调整:在SATWE的“调整信息”中勾选“按抗震规范5.2.5调整各楼层地震内力”后,SATWE按抗规5.2.5自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之和,用以调整该楼层地震剪力,以满足剪重比要求。
2)人工调整:如果还需人工干预,可按下列三种情况进行调整:
a)当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时,说明结构过柔,宜适当加大墙、柱截面,提高刚度; b)当地震剪力偏大而层间侧移角又偏小时,说明结构过刚,宜适当减小墙、柱截面,降低刚度以取得合适的经济技术指标;
c)当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时,可在SATWE的“调整信息”中的“全楼地震作用放大系数”中输入大于1的系数增大地震作用,以满足剪重比要求。
按抗规(5.2.5)调整各楼层地震内力:建议初步计算时不勾选此项方便判断各项指标,如若勾选软件会自动按《抗规》5.2.5条文说明将不满足剪重比的楼层及以上所有楼层地震剪力进行放大;该项与同界面中的地震作用调整功能类似,但地震作用调整只能将全楼地震作用放大;(注意:两项均选时是否重复放大,尚不明确)
5.14在内力与位移计算时,中梁刚度放大系数:2
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高规(JGJ3-2002)5.2.2条:现浇楼面和装配整体式楼面可考虑翼缘作用对梁的刚度予以放大。
一般情况下,装配式楼板取1.0;装配整体式楼板取1.3;现浇楼板取2.0。程序自动处理边梁、独立梁及与弹性楼板相连梁的刚度不放大。另外,该系数对连梁不起作用。
抗规(GB50011-2001)5.2.5条为强制性条文,必须执行。应注意的是6度区没有剪重比控制指标要求,宜按λ=0.008控制。该内容可在计算结果文本信息中查看。
操作要点:根据工程实际情况确定是否选择程序自动调整。初始值为选择。
注意事项:合理的结构设计应该自然满足楼层最小地震剪力系数的要求,如果不满足规范要求,建议:
(1)先不选择该项考察剪重比,如离规范要求相差较大,应首先优化设计方案,调整结构布置、增加结构刚度,绝不能仅靠调整剪重比完成设计。
(2)当设计方案合理,剪重比基本满足规范要求或相差不大时,在选择该项由程序自动调整地震力,以便完全满足规范对剪重比的要求。(3)对于6度区,由于《抗震规范》没有规定楼层最小地震剪力系数值,通常可以不控制。SATWE软件参照《抗震规范》表5.2.5中7、8、9度区数值的变化规律,给出6度区的取值为0.008,设计人员可以根据工程实际情况决定是否选择该项。
(4)程序计算书WZQ.OUT输出的是未经调整的原始值,而WWNL*.OUT输出的是调整后的值。
5.15指定的薄弱层(加强层)个数及其层号:根据具体情况选择
程序只是根据层间侧向刚度的比值来确定薄弱层,没有根据受剪承载力的比值确定薄弱层。通常情况下,如框支结构、刚度、承载力削弱层应人工定义为薄弱层层。
程序实现:程序要求设计人员输入薄弱层个数及薄弱层层号,程序自动对薄弱层构件的地震力乘以1.25的增大系数。
操作要点:根据规范要求和工程实际情况输入薄弱层个数和楼层号,当有多个薄弱层时,层号间用逗号或空格格开。薄弱层个数初始值为0。
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注意事项:对规范提出的三种薄弱层情况,程序处理方法有所不同;
(1)对刚度比突变形成的薄弱层,程序自动计算刚度比,自动判断薄弱层,自动调整薄弱层的地震力。
(2)对承载力突变形成的薄弱层,程序自动计算承载力,需要人工判定薄弱层,人工指定薄弱层;
(3)队友转换构件形成的薄弱层,程序不能自动搜索转换构件,需要人工指定薄弱层。 (4)对十二层以下框架结构的简化薄弱层验算,程序可以自动进行,验算结果在计算书中输出。
5.16地震作用调整
5.16.1全楼地震作用放大系数:一般情况下可以不用考虑"全楼地震
力放大系数".特殊情况如采用弹性动力时程分析时计算出的楼层剪力大于振型分解法计算出的楼层剪力时,可填入此参数.
5.16.2顶塔楼地震作用放大起算层号:
起算层号按突出屋面部分最低层号填写,若无顶塔楼或不调整顶塔楼的内力,可将起算层号填为0(注:该系数仅放大顶塔楼的内力,并不改变位移)。计算振型为9-15及以上时,内力放大系数宜取1.0(不调整);计算振型为3时,可取1.5。
抗规(GB50011-2001)5.2.4条:当采用底部剪力法计算地震剪力时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大系数3;采用振型分解法时,可将突出屋面部分作为一个质点。
如果振型数取得足够多(按前述振型数),可不考虑顶塔楼地震作用放大,否则,应考虑鞭梢效应。
根据Satwe用户手册,计算振型数与放大系数的关系为:振型数小于12大于9时,取放大系数小于3.0;振型数小于15大于12时,取放大系数小于1.5。
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5.17 0.2Q0调整的起始层号和终止层号:按实填入
仅用于框-剪结构和钢框架-支撑(剪力墙)结构体系,
可将起始层号填入负值(-m),表示取消程序内部对调整系数上限2.0限制。
0.2Q0调整也可以人工干预,实现分段、分塔0.2Q0的调整。具体方法为在前处理程序中选取“用户指定0.2Q0调整系数”(SatInput.02Q),按约定格式输入要修改的各层具体调整系数。
对框支剪力墙结构,当在特殊构件定义中指定框支柱后,程序自动按照高规(JGJ3-2002)10.2.7条实现0.2Q0或者0.3Q0的调整。
对于柱少剪力墙多的框架剪力墙结构,0.2Qo调整一般只用于主体结构,一旦结构内收则不往上调整。0.2Qo调整的放大系数只针对框架梁柱的弯矩和剪力,不调整轴力。
6、设计信息:
6.1结构重要性系数:1.0
混凝土结构设计规范(GB50010-2002)3.2.1、3.2.3条,高规(JGJ3-2002)4.7.1条:对安全等级为一级或实际使用年限为100年及以上的结构构件,不应小于1.1;对安全等级为二级或使用年限为50年的结构构件,不应小于1.0;对安全等级为三级或设计使用年限为5年及以下的结构构件,不应小于0.9;在抗震设计中,不考虑结构构件的重要性系数。
注意事项:该系数主要是针对非抗震地区设置的。程序在组合配筋时,对非地震参与的组合乘以该放大系数。
6.2梁、柱保护层厚度:25,30
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钢筋保护层厚度主要反映构件的耐久性指标,具体应用一般按照混凝土规范(GB50010-2002)9.2.1条执行,对处于腐蚀环境中的混凝土构件,可参考混凝土耐久性设计规范的规定。
操作要点:梁保护层厚度初始值为25mm,柱保护层厚度为30mm设计人员应根据工程实际情况修改。 注意事项:(1)程序的保护层厚度是指构件外表面到钢筋中心的距离,与规范要求的边到边距离不同,设计人员应引起注意,如净保护层厚度为Cover,则一排钢筋的合理作用点到截面外缘的距离为Cover+12.5。因此,梁单排布筋实际保护层厚度为Cover+12.5mm;梁双排布筋实际保护层厚度为Cover+12.5+25mm
(2)当梁柱实配钢筋直径大于25mm时,应复核保护层厚度不小于钢筋直径。
(3)设置钢筋保护层厚度时还应考虑构件工作环境,如在地下室、露天或其他恶劣环境中的构件应按规范要求加大保护层厚度。
6.3考虑P-Δ效应:
高规(JGJ3-2002)5.4节给出由结构刚重比确定是否考虑重力二阶效应的原则;高层民用钢结构(JGJ99-98)5.2.11条给出对于无支撑结构和层间位移角大于1/1000的有支撑结构,应考虑P-Δ效应。 具体应用中由程序计算(Wmass.out)确定是否勾选。
6.4梁柱重叠部分简化为刚域:不选
高规(JGJ3-2002)5.3.4条:在内力和位移计算中,可以考虑框架或壁式框架梁柱节点区的刚域。
一般情况下可不考虑刚域的有利作用,作为安全储备。但异形柱框架结构应加以考虑;对于转换层及以下的部位,当框支柱尺寸巨大时,可考虑刚域影响。
刚域与刚性梁不同,刚性梁具有独立的位移,但本身不变形。程序对刚域的假定包括:不计自重;外荷载按梁两端节点间距计算,截面设计按扣除刚域后的长度计算。
程序实现:正常情况下,梁的长度为柱间形心的距离。当柱的截面面积较大时,可将梁柱重
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叠部分作为刚域考虑,此时程序对赖宁嘎进行如下的力学模型简化: (1)梁的自重按扣除刚域后的梁长计算;
(2)梁上的外荷载仍按梁两端节点计算; (3)截面设计按扣除刚域后的梁长计算。
? 作为刚域:程序将梁柱重叠部分作为刚域计算,梁刚度大,自重小,梁端负弯矩小。
? 不作为刚域:程序将梁柱重叠部分作为梁的一部分计算,梁刚度小,自重大,梁端负弯矩大。
? 操作要点:根据工程实际情况设定梁柱重叠部分是否作为刚域,初始值不作为刚域。
? 注意事项:大截面柱和异形柱应考虑选择此项
6.5按高规或高钢规进行构件计算:根据情况选择
高规(JGJ3-2002)1.02条给出混凝土高层建筑的适用范围为10层及以上或高度28m以上的民用建筑结构;高层民用钢结构规程(JGJ99-98)1.0.2条没有给出使用高度的下限,多层钢结构也可按照高钢规进行构件计算。
符合高层条件的建筑应勾选,多层建筑不勾选。是否选择按高规或高钢规进行构件计算的区别在于,荷载组合和构件计算适用的规范不同。
6.6钢柱计算长度系数按有侧移:有侧移
钢结构规范(GB50017-2003)5.3.3条给出钢柱的计算长度按照钢结构规范附录D执行,主要考虑的因素为支撑的侧移刚度。
一般选择有侧移,也可考虑以下原则:楼层最大杆间位移小于1/1000(强支撑)时,按无侧移;楼层最大杆间位移大于1/1000且小于1/300(弱支撑)时,取1.0;楼层最大杆间位移大于1/300(弱支撑、无支撑)时,按有侧移计算。
程序实现:
? 不选择此项,SATWE执行《混凝土规范》7.3.11-2条,按表7.3.11-2取用混凝土柱计算
长度,对相交楼盖底层柱计算长度取1.0H,上层柱取1.25H。
? 选择此项,SATWE自动判断水平弯矩占总弯矩的比值,如大于75%,混凝土柱计算长度
执行《混凝土规范》7.3.11-3条的计算公式(7.3.11-1/-2)否则,同上一条。
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操作要点:根据工程实际情况决定是否选择此项,初始值为不选。 注意事项:(1)鉴于程序增加了自动判断功能,建议尽可能选择该项;
(2)为避免计算错误,程序内定混凝土柱长度系数上限为2.5,钢柱为6.0; (3)程序可以正确考虑越层柱的计算长度(地下室除外);
(4)工业厂房排架柱的计算长度,需要设计人员按《混凝土规范》7.3.11-1条的规定设定。 (5)柱计算长度系数修改后应立即退出,不要再执行参数定义和数据检查,否则柱长度系数又恢复为初始值。
6.7剪力墙构造边缘构件的设计执行高规7.2.16-4条:勾选 6.8框架梁端配筋考虑受压钢筋:
用户选择该项参数,原来只对地震作用组合进行该项控制,10版对所有组合下的框架梁支座进行相对受压区高度验算,一级抗震 x小于等于0.25h0,其他都是x小于等于0.35h0,不满足时会按此限值重新计算受拉及受压钢筋。
针对高规6.3.3条,梁端支座抗震设计时,如果受压钢筋配筋率不小于受拉钢筋的一半时,梁端最大配筋率可以放宽到2.75%(原来为2.5%),当选择该项时,同时执行这一条,否则还是按最大配筋率2.5%来控制。
6.9结构中的框架部分轴压比限值按照纯框架结构的规定采用:一般不选,少墙框架等应选择此项;
6.10柱配筋计算原则:按单偏压计算,双偏压复核
单偏压计算只考虑平面内的弯矩和轴力,在同一组设计内力中,当两个方向的弯矩都很大时,可能配筋不足。
双偏压计算同时考虑平面内和平面外的弯矩和相应的轴力,但结果不唯一。
程序按照双偏压计算时,按照第一组组合内力进行计算,初步给定角筋和腹筋,从第二组组合内力起,验算初步配筋,并按照先角筋后腹筋或
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按弯矩比例增大的方式给出配筋结果。程序计算没有考虑配筋优化,故配筋可能偏大。
具体应用宜按单偏压计算,并对计算结果按双偏压校核。对于异形柱框架结构中的异形柱和特殊构件定义的角柱,程序自动按照双偏压计算。
操作要点:初始值为单偏压计算,推荐采用以下方式: (1) 单偏压计算,双偏压验算(推荐); (2) 双偏压计算,调整个别配筋偏大的柱; (3) 考虑双向地震时,采用单偏压计算。 注意事项:(1)对异形柱结构程序自动采用双偏压计算。
(2)对单偏压和双偏压计算结果应进行认真复核,因为两种计算方式都有可能出现不合理的计算结果,如发现错误应予以调整。
7、配筋信息:
7.1梁柱及边缘构件箍筋强度
箍筋的选择依据同上。
混凝土构件的箍筋的主要作用有:
1)抗剪,提供混凝土构件的抗剪承载力,其衡量指标为构建的面积配箍率;
2)约束混凝土,提供混凝土竖向构件的横向约束,其控制指标为配箍特征值确定的构件体积配箍率。
3)约束钢筋,提供纵向钢筋的侧向支撑,防止钢筋压屈。 通常情况下根据梁柱受剪承载力和配箍特征值的大小以及保证混凝土对钢筋的握裹选择钢筋品种。对于框支梁柱及约束边缘构件宜采用HRB400钢筋,对于一般框架梁柱和构造边缘构件选择HPB235钢筋。
操作要点:根据工程实际情况选择构件构件箍筋及分布钢筋强度。初始值梁、柱、墙箍筋,边缘构件箍筋强度都为210 N/mm2。
注意事项:此处设置的钢筋强度应与PMCAD建模时设置的相同。
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7.2梁柱及边缘构件主筋强度
Satwe进行构件计算时,按照本参数取得主筋的强度,不同于PM模型输入时的钢筋型号选择,后者用于出图时的钢筋符号表示。输入时建议必须将二者对应起来。
主筋的选择应考虑以下几个因素:
1)符合建筑用钢材的标准,尽量选用规范推荐的钢筋品种; 2)考虑构件的受力情况,使所选用的钢筋强度能充分利用; 3)考虑混凝土对钢筋的握裹能得到保证; 4)考虑钢筋的锚固长度得到充分的保证; 5)市场供应情况; 5)尽可能减少结构成本。
综合以上因素,通常情况下,应按如下原则选择钢筋:
1)受力较大的构件,如大跨度的梁、板构件,框支梁、柱构件,约束边缘构件等,宜采用HRB400钢筋;
2)小跨度的梁,普通框架柱及混凝土墙的构造边缘构件宜宜采用HRB335钢筋。
3)地下室钢筋混凝土外墙,通常情况下由裂缝控制,宜采用HRB335钢筋。
4)楼板应采用HRB400钢筋,楼梯等根据跨度、荷载大小采用HRB400钢筋或HRB335钢筋。
操作要点:根据工程实际情况选择构件主筋强度。初始值梁、柱主筋强度为300N/mm,墙为210 N/mm2。
注意事项:此处设置的配筋参数应与PMCAD建模时设置的相同
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2
7.3墙分布筋强度
一般情况下,墙的竖向分布筋由规范规定的最小配筋率确定,故宜选择HPB235钢筋,以降低钢筋成本。一般部位的混凝土墙的水平分布筋,HPB235钢筋也能能够满足墙受剪承载力的要求。
对于复杂高层和筒体结构的特殊部位,因受力复杂,以考虑HRB400钢筋作为墙分布筋。
混凝土墙的水平分布筋和竖向分布筋应采用同一品种,且都应符合最小配筋率的要求。
7.4梁、柱箍筋间距:100
通常情况下为100,当抗震设计时,本参数为加密区的间距。 混凝土规范(GB50010-2002)10.2.10条规定了非抗震设计时梁箍筋最大间距要求,根据梁的高度和剪压比大小取100-400;10.3.2条规定了非抗震设计时柱箍筋最大间距要求为Min(400、柱短边尺寸、15倍柱纵筋最小直径)。
抗规(GB50011-2001)6.3.3、6.3.8条和高规(JGJ3-2002)6.3.2、6.4.3条规定了抗震设计时梁、柱箍筋加密区的最大间距要求。当个别梁构件因高度(h/4)或个别梁柱因其纵筋最小直径(6d或8d)造成箍筋加密区间距小于100时,应在画图时人工修改以满足规范要求。
7.5墙水平分布筋间距及竖向分布筋配筋率:200、0.25%
混凝土规范(GB50010-2002)6.4.3条、高规(JGJ3-2002)7.2.18条及高规(JGJ3-2002)10.2.15条规定:一、二、三级混凝土竖向和横向分布钢筋的最小配筋率均不应小于0.25%,四级抗震时不应小于0.2%,钢
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筋最大间距不大于300,最小直径不应小于8;部分框支剪力墙结构的底部加强部位,竖向和横向分布钢筋的最小配筋率均不应小于0.3%(非抗震设计时不应小于0.25%),钢筋间距不大于200。
混凝土规范(GB50010-2002)6.5.2条、高规(JGJ3-2002)8.2.1条:框架-抗震墙结构的抗震墙的竖向和横向分布钢筋配筋率,抗震设计时均不应小于0.25%,非抗震设计时均不应小于0.2%。
高规(JGJ3-2002)4.9.2条规定:抗震等级为特一级的筒体、剪力墙一般部位的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率应取为0.35%,底部加强部位应取为0.4%。
高规(JGJ3-2002)7.2.20条:房屋顶层剪力墙及长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、端开间的纵向剪力墙、端山墙的水平及竖向分布筋的最小配筋率不应小于0.25%,钢筋间距不大于200。
高规(JGJ3-2002)10.4.5条:错层处平面外受力的剪力墙,其截面厚度抗震设计时不应小于250(非抗震设计时200),抗震等级提高一级。错层处剪力墙的混凝土强度等级不小于C30,水平和竖向分布筋的配筋率,非抗震设计时不小于0.3%,抗震设计时不小于0.5%。
根据以上规范要求,通常情况下取墙水平分布筋的间距为200,竖向分布筋的配筋率为0.25%,特殊情况根据规范要求调整。混凝土墙分布筋的配筋率为水平、竖向两排或几排钢筋面积和的配筋率。
注意事项:此处设置的配筋参数应与PMCAD建模时设置的相同。
7.6结构底部需要单独指定墙竖向分布筋的层数及其配筋率:顶层加强部位最高层号,0.3%;
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本参数用于设定不同部位的混凝土墙分布筋的配筋率,可按照上述规范要求调整,如底部加强部位和非加强部位;框筒结构核心筒剪力墙的配筋率等。
7.7其它
板配筋宜采用HRB400钢筋,并可采用塑性方法计算板配筋; 另外,除受力钢筋外的其它构造钢筋、分布钢筋宜采用HPB235钢筋。
8、荷载组合:一般按默认值计算
8.1荷载分项系数:恒载:1.2(1.35);活载(含吊车荷载):1.4;风荷载:1.4
按照荷载规范(GB5009-2001)3.2.5条、高规(JGJ3-2002)5.6.2条规定执行。
8.2活荷载组合值系数:0.7
荷载规范(GB5009-2001)4.1.1条、4.3.1、6.1.5条:一般的民用建筑、工业建筑活荷载及屋面雪荷载的组合值系数为0.7;荷载规范(GB5009-2001)4.4节规定了屋面积灰荷载的组合值系数为0.9或1.0(高炉临近建筑的屋面积灰荷载);荷载规范(GB5009-2001)5.4节规定了吊车荷载的组合值系数,除硬钩吊车和工作级别A8的软钩吊车为0.95外,其它软钩吊车的荷载组合值系数均为0.7。荷载规范(GB5009-2001)7.1.4条规定风荷载的组合值系数为0.6。
高规(JGJ3-2002)5.6.1条:无地震作用组合时,当永久荷载起控制作用时,楼面活荷载和风荷载的组合值系数取0.7(书库、档案库、通风机房、电梯机房取0.9)和0.0;当可变荷载起控制作用时应分别取1.0和0.6或者0.7(书库、档案库、通风机房、电梯机房取0.9)和1.0。
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高规(JGJ3-2002)5.6.3条:有地震作用组合时,风荷载的组合值系数取0.2。
8.3活载重力代表值系数:0.5
抗规(GB50011-2001)5.1.3条、高规(JGJ3-2002)3.3.6条规定了活载重力代表值系数,雪荷载及一般民用建筑楼面等效均布活荷载取0.5,屋面活荷载和软钩吊车荷载取0,硬钩吊车取0.3,藏书库、档案库为0.8,按实际情况计算的楼面活荷载取1.0。
8.4地震作用分项系数:水平地震作用:1.3、竖向地震作用:0.5。
按高规(JGJ3-2002)5.6.4条执行。
8.5特殊风荷载分项系数:1.4
按荷载规范(GB5009-2001)3.2.5条执行。
8.6温度荷载分项系数:1.2
参照金属与石材幕墙工程技术规范(JGJ133-2001)5.1.6条的规定,取1.2,同时温差效应组合值系数取0.8。
8.7采用自定义组合及工况:不勾选
直接按规范要求执行,一般不采用另外的组合。
9、地下室信息:
9.1回填土对地下室约束的相对刚度比:3
该参数通过填入与地下室侧移刚度的相对刚度比模拟基础回填土
对结构约束作用。填0认为回填土对结构没有约束作用,上部结构嵌固于
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基础上;若该参数大于5,则认为地下室基本上没有侧移,上部结构在地下一层顶嵌固(但竖向变形没有约束)。
若填入负数(-m),则相当于在地下室在-m层顶的顶板嵌固,这时根据抗规(GB50011-2001)6.1.14条的规定,应保证地下室的剪切刚度大于一层剪切刚度的2倍。
若地下室不考虑嵌固作用,地下室信息中回填土对地下室约束的相对刚度比一般为3,模拟约束作用为70-80%。
9.2外墙分布筋保护层厚度:50
根据地下工程防水规范(GB50108-2008)4.1.7条的规定,结构混凝土迎水面的钢筋保护层厚度不小于50mm,当不考虑结构防水时,应按照混凝土规范(GB50010-2002)9.2.1条依据环境类别选用,并适当加大(可按相应环境类别柱的保护层厚度选用)。该参数用于地下室外墙的配筋计算。
9.3扣除地面以下几层的回填土约束:0
本参数指从第几层地下室考虑基础回填土对结构的约束作用,一般可不扣除,当地下室不完整时,可以考虑扣除相应的地下室层数。
9.4地下室外墙侧土水压力参数:按实际填写
用于计算地下室外墙的土压力,应按实填写,室外地面附加荷载取4.0~10.0KN/m2。
9.5人防设计信息:按实际填写
用于人防地下室外维护结构计算,根据人防地下室设计规范(GB50038-2005)按实际填写。
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10砌体结构信息:
10.1砌块类别、容重:均按实填写 10.2底部框架层数:按实填写
10.3底框结构空间分析方法:按规范算法
通常情况下选择规范算法,以满足规范要求;对一些特殊的复杂砌体结构,可以选取有限元整体算法计算结构中的局部梁柱构件内力。
10.4配筋砌块砌体结构:按实勾选
勾选后,程序按相应的规范进行分析和构件设计。
第二节特殊构件与特殊荷载设置
11特殊构件补充定义: 11.1特殊梁定义
1)按照混凝土高规(JGJ3-2002)7.1.8条,根据跨高跨比确定连梁(<5)或框架梁(>=5),连梁可以进行刚度折减,框架梁不折减,但框架梁考虑刚度放大。
2)程序自动对梁两端的支撑情况判断,当梁两端的支座均为混凝土墙或柱时,隐含定义为调幅梁,否则为不调幅梁;
混凝土规范(GB50010-2002)第5.3.1条:房屋建筑中的钢筋混凝土连续梁和连续单向板,宜采用考虑塑性内力重分布的分析方法,其内力值可由弯矩调幅法确定;框架、框架-剪力墙结构以及双向板等,经过弹性分析求得内力后,也可对支座或节点弯矩进行调幅,并确定相应的跨中弯矩;对直接承受动力荷载的构件及要求不出现裂缝或处于腐蚀环境等情况的结构,不应考虑塑性内力重分布。
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高规(JGJ3-2002)5.2.3条只规定框架梁在竖向荷载作用下,可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅。
通常情况下框架梁一般支座弯矩大,实际配筋困难,而且是实际塑性铰形成的点,所以应该进行调幅。多跨连续梁一般荷载较小,调幅的意义不大。对于梁端内力较大的多跨连续梁,按照规范规定,也可以调幅,实际操作时可灵活掌握。
3)根据实际情况指定框支梁。注意转换次梁和托柱梁也应指定为框支梁,使得程序可以自动对其调整抗震等级并进行内力调整。
4)根据计算结果可以将个别超筋或配筋率大的梁端定义为铰接梁,并在设计图纸中规定相应的构造措施。
5)滑动支座梁、门式钢梁、耗能梁、组合梁根据实际情况指定;梁的抗震等级、材料强度、刚度系数、扭转系数、调幅系数根据需要单独调整个别梁的相关参数。
提示:
(1)程序不能自动搜索转换梁等特殊梁,必须由设计人员指定。
(2)值得注意的是,程序可以根据规范的有关规定,对某些特殊结构的特殊构件自动提高抗震等级,但人工设定优先于程序设定,所以设计人员单独定义构件抗震等级后,程序不再自动提高这些构件的抗震等级。PKPM软件参数设定的优先级别为: ? 人工设定优先于程序设定; ? 程序设定优先于初始设定; ? 后边设定优先于前边设定;
(3)特殊构件定义、设置及显示颜色参看SATWE用户手册。
11.2特殊柱定义
1)根据柱的布置位置判断并定义角柱、框支柱,程序根据指定自动进行相关的内力调整和抗震等级的调整。
2)其它如铰接柱(上端、下端)、门式钢柱根据实际情况指定;柱的
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抗震等级、材料强度、剪力系数(广东规范)根据需要单独调整个别柱的相关参数。
11.3特殊墙、特殊支撑:
根据需要指定或修改相关参数。
11.4弹性楼板:
程序以房间为单元指定进行定义。程序将楼板划分为四类: 1)刚性楼板,平面内无限刚,平面外刚度为0。程序默认楼板为刚性楼板。
2)弹性楼板3,平面内无限刚,平面外有限刚。适用于厚板转换。厚板转换PM建模时,与板柱结构一样布置虚梁,将厚板高度一分为二,分别加在上下楼层的层高上。
3)弹性楼板6,壳元计算真实反映平面内、平面外的刚度。适用于板-柱或板柱-剪力墙结构,按照混凝土高规(JGJ3-2002)5.3.3条的要求执行。
4)弹性膜,应用应力膜单元真实反映板平面内、外的刚度,同时忽略平面外刚度。适用于转换层、楼板开大洞、楼板弱连接的情况。
提示:(1)未设定弹性楼板程序默认为刚性楼板,假定楼板平面内无限刚,楼板平面外刚度为0,刚性板假定使用于大多数常规工程。
(2)弹性楼板设定是以房间为单元进行的,用光标点取房间内的任意点,房间内显示一个带数字的圆圈(数字为板厚),表示该板已设定为弹性楼板。 (3)SATWE程序对楼板作了四种假定:
? 假定楼板整体平面内无限刚,适用于多数常规结构。 ? 假定楼板分块平面内无限刚、适用于多塔和错层结构; ? 假定楼板分块平面内无限刚,并有弹性板带相连,适用于楼板局部开大洞形成狭长板带,
连体多塔结构的连接体楼板;
? 假定楼板为弹性板,适用于板柱结构、厚板转换结构和框支剪力墙转换结构等。
强制刚性楼板仅用于位移比的计算,构件设计则不应选择强制刚性楼板 ,因此需要进行两次计算。
12温度荷载定义:
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超长结构需进行温度荷载定义。
计算结构的温度荷载,应指定相应楼层为弹性楼板(为了计算梁板内力);然后根据30年一遇的夏季最高日平均气温与夏季空调设计温度(26)的差以及30年一遇的冬季最低日平均气温与冬季采暖设计温度(18)的差确定最高升温和最低降温值,升温为正,降温为负,不考虑季节性温度变化温差。
13特殊风荷载
所谓特殊风荷载是指风荷载作用不是水平方向的,例如竖向风荷载。点击【定义梁】,弹出输入梁风荷载对话框,输入竖向风荷载,布置到梁上。 注意:(1)特殊风荷载仅能布置在梁和节点上,不能布置在楼板上,需要时可以将板荷载折算到梁或节点上。
(2)另一种特殊风荷载用于排架厂房,为上部门式刚架的框架结构的设置风荷载。
14弹性支座、支座位移定义:
根据需要按照Satwe用户手册定义。
15多塔定义: 15.1多塔的计算方式
多塔结构应采用拆分建模和整体建模分别计算,对于后者,必须定义为多塔。
周期比计算必须采用拆分单塔模型;位移比、剪重比、刚度比、承载力比的计算可以采用拆分单塔模型或者整体多塔模型。
结构内力分析及构件配筋的计算可以按照多塔整体建模分析(节点数满足软件限制的前提下)或拆分单塔计算,最好采用两种模型包络设计(因本工程裙房层数较少,当裙房层数较多时,应按照整体建模分析)。
15.2多塔结构离散方式
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目前,多塔结构离散模型主要有三种模式如下:
1)对于底盘为地下室,且地下室面积相对塔楼面积较大时,沿塔楼周围向两个方向取地下室层高的两倍范围内的构件;
2)对于塔楼层数较多且相对底盘布置对称,底盘层数相对较少时,沿45度剖分线范围内的构件;
3)对于底盘作为上部结构嵌固部位时,单独将塔楼从底盘中取出,在底部嵌固,另外计算底盘的周期比,验算时将各塔楼质量加在底盘顶相应位置。
15.3多塔结构定义
设缝多塔应进行遮挡定义。折线围区可以重叠,但同一构件不能同
时属于两个不同的区域。最好是从最高楼层编起。
16用户指定0.2Q0调整系数:
根据需要,一般不指定。如需指定0.2Q0调整系数,在弹出的文本文件中按照提示编辑文件,填写时行首不要填入字符“C”,否则该行为注释行,不起作用。
17修改构件计算长度系数:
一般不需要修改。当程序给出的计算长度系数不符合规范要求,明显不合理时,可修改梁(平面外)、柱、支撑的计算长度系数。
18其他信息设定:
选择SATWE前处理菜单第8、9、10页,可以设定构件计算长度系数,水平风荷载查询与修改,指定0.2Q0调整系数等操作。
注意:这几项参数修改厚,应直接退出前处理菜单进行后续计算,不要再执行第1、7项,否则修改的参数全部丢失。
19图形和数据文件的检查与修改:
SATWE前处理的最后两项,是有关工程图形和数据文件检查与修改的,再数据传递和检
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查出错时,应仔细检查有关的图形和数据文件,以便发现问题及时修改。
第三节SATWE结构内力与配筋计算
选择SATWE主菜单的第二项<结构内力,配筋计算>,显示SATWE计算控制参数对话框如图,通常程序默认的计算项目,即带“√”的项目都应选中。 3.1吊车荷载计算
当设计工业厂房需要考虑吊车作业时应选择此项,并应在PMCAD建模时输入吊车荷载,程序初始值为不选择。 3.2生成传给基础的刚度
通常基础与上部结构总是共同工作的,从受力角度看它们是一个不可分割的整体,SATWE软件不仅可以向JCCAD基础软件传递上部结构的荷载,还能将上部结构的刚度凝聚到基础上,使地基变形计算更符合实际情况。
当基础设计需要考虑上部结构刚度影响时,选择<生成传给基础的刚度>项,否则不选。程序初始值为不选。 3.3层刚度比计算
(1)剪切刚度,是《高规》附录E0.1规定的,主要用于底部大空间为一层的转换层结构刚度比计算,及地下室嵌固部位的刚度比计算。
(2)剪弯刚度,是《高规》附录E0.2规定的,主要用于底部大空间层数大于一层的转换层结构刚度比计算。
(3)地震力与地震层间位移的比值,是《抗震规范》3.4.2条、3.4.3条和《高规》4.3.5条规定的,适用于没有转换结构的大多数常规建筑,也可用于地下室嵌固部位的刚度比计算,这是程序默认的层刚度比计算方法。
应当指出的是,由于三种刚度比计算的原理和方法各不同,计算结果有时差异较大,是可以理解的,关键是合理选择刚度比计算方法。一般来讲,常规工程选择第三种方法计算刚度比,对复杂高层建筑,建议多用几种方法计算刚度比,从严控制。
此外,SATWE软件是用刚度串模型计算高位转换结构的等效侧向刚度比,即将上部或下部结构各层的侧向刚度求倒数,得出位移后求和,再求倒数得到上部或下部结构的刚度和等效侧向刚度比,这与《高规》附录E0.2建议的方法有所不同。 3.4地震作用分析方法
程序提供了两种地震作用分析方法:
(1)侧刚分析方法,是指按侧刚模型进行结构振动分析,这是一种简化计算方法,只适用于采用楼板平面内无限刚假定的普通建筑和采用楼板分块采用平面内无限刚假定的多塔建筑。对于这类建筑,每层的每块刚性楼板只有两个独立的平动自由度和一个独立的转动自由度,“侧刚”就是依据这些独立的平动和转动自由度而形成的浓缩刚度矩阵。“侧刚计算方法”的优点是分析效率高,由于浓缩以后的侧刚自由度很少,所以计算速度快。但其应范围是有限的,当定义有弹性楼板或有不与楼板相连的构件时,其计算是近似的,会有一定的误差。 (2)总刚分析方法,是直接采用结构的总刚和与之相应的质量矩阵进行地震反应分析,这
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是详细的分析方法。这种方法精度高、适用范围广,可以准确分析出结构各楼层各构件的空间反应,通过分析计算结果,可以发现结构的刚度突变部位、连接薄弱的构件以及数据输入有误的部位等。
“总刚计算方法”适用于分析有弹性楼板或楼板开大洞的复杂建筑结构,不足之处是计算量大,因而速度稍慢。
对于没有定义弹性板或没有不与楼板相连构件的工程,“侧刚计算方法”和“总刚计算方法”的计算结果是一致的。 3.1.5线性方程组解法
程序提供了两种线性方程组解法,供设计人员选择使用及对比分析;
(1)VSS向量稀疏求解器,采用稀疏矩阵快速求解方法,计算速度快,但适应能力和稳定性差。
(2)LDLT三角求分解,采用非零元素下三角求解方法,比稀疏求解器计算计算速度慢,但适应能力强,稳定性好。 3.1.6位移输出方式
程序提供了两种位移计算结果输出方式:
(1)简化输出:计算书中没有各工况和各振型下的节点位移信息。 (2)详细输出:计算书中有各工况和各振型下的节点位移信息。 3.1.7构件配筋及验算
需要生成构件配筋计算结果时,选择该项,并设置配筋起始层号和配筋终止层号。 以上计算控制参数设置完毕,点取<确认>,软件按设定的参数进行计算分析。 注意:(1)《抗震规范》5.5.3条规定,“结构再罕遇地震作用下薄弱层(部位)弹塑性变形计算,可采用下列方法:1.不超过12层且刚度无突变的钢筋混凝土框架结构、单层钢筋混凝土厂房可采用本节第5.5.4条的简化计算法;”SATWE程序可以自动进行12层以下钢筋混凝土框架结构的简化弹塑性验算,计算结果再文件SAT-K.OUT中输出,考察弹塑性层间位移角是否符合《抗震规范》表5.5.5的限制。
(2)如果建模时布置了次梁,还应执行SATWE主菜单的第三项
第四节 SATWE计算结果分析与调整
选择SATWE正主菜单第4项<分析结果图形和文本显示>,显示SATWE后处理对话框,分
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为两页,分别是<图形文件输出>和<文本文件输出>,如图所示:
<图形文件输出>共有工15个选项,通过平面图和三维彩色云斑图显示计算分析结果, (文本文件输出)共有11个计算结果文件,详细提供了计算结果数据。
SATWE输出的计算结果可以分为四类:计算书、动态图形、静态图形和校验数据,分别叙述如下: 4.1、计算书
通过数字和文字等数据形式反应计算分析结果,设计人员应认真核对计算结果,对不满足规范要求的控制参数进行分析和必要的调整。下面对计算控制参数的分析与调整作详细说明,主要是位移比、层间位移比、周期比、层间刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比等。
4.1.1位移比
规范规定:《高层规程》4.3.5条规定,“在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值得1.4倍。” 基本概念:位移比包含两项内容:
(1)楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值; (2)楼层竖向构件的最大层间位移与平均层间位移的比值。
计算位移比仅考虑墙顶、柱顶等竖向构件上节点的最大位移,不考虑其它节点的位移。位移比可以用结构刚心与质心的相对位置(偏心率)表示,二者相距较远的结构在地震作用下扭转效应较大,位移比是控制结构整体抗扭特性和平面不规则性的重要指标。
操作要点:位移比在<结构位移输出文件>(WDIDP.OUT)中输出,各楼层位移比为Ratio(X)和Radio(Y),本书例题X方向位移比,如图所示。
注意事项:(1)程序可以输出单向地震、双向地震、偶然偏心等工况下的位移比。设计人员应正确选用。
(2)程序仅输出位移比数值,不作是否超限判定,设计人员需根据规范规定自行判定。 (3)值得注意的是,规范规定位移比按刚性板假定计算,如果在结构模型中设定了弹性板或楼板开大洞,应计算两次,第一次抗震计算时选择<对所有楼层强制采用刚性楼板假定>。按规范要求的条件计算位移比;第二次应在位移比满足要求后,不选择该项,以弹性楼板假定进行配筋等计算。
(4)对于体育场馆、特殊工业建筑、空旷结构、错层和越层等结构,由于其竖向构件高度不一致,采用强制刚性楼板假定会带来较大的计算误差,因此,对这类复杂的建筑结构不宜强行进行位移比控制。
(5)位移比是判断结构规则性的重要依据,对是否考虑双向地震有重要的参考作用。 (6)高层建筑位移比计算应考虑偶然偏心的影响,多层建筑可以不考虑。
(7)当结构层间位移角很小,例如一般结构结构弹性位移角小于规定限值的l/2,复杂结构和高层结构弹性位移角小于规定限值的l/3,位移比可以适当放宽,如放大20%。
(8)位移比不满足要求的原因,往往是结构平面不规则,刚度布置不均匀,结构上下层刚度偏心较大等,解决办法主要是改进设计,使结构规则,刚度均匀。 4.1.2间最大位移与层高之比(层间位移角)
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规范规定:《抗震规范》5.5.1条和《高层规程》4.6.3条规定,“按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比?u/h宜符合以下规定”(略)。
《抗震规范》5.5.1条说明规定,“第一阶段设计,变形验算以弹性层间位移角表示。” 基本概念:层间最大位移与层高之比(简称层间位移角)是控制结构整体刚度和不规则性的主要指标。限制建筑物,特别是高层建筑的层间位移角主要目的有两点:一是保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土受力构件出现裂缝或裂缝超过规范允许的范围;二是保证填充墙和各种管线等非结构构件完好,避免产生明显的损伤。
操作要点:各楼层层间位移角和全楼最大层间位移角都在<结构位移输出文件>(WDIDP.OUT)输出,各楼层层间位移角为Max-Dx/h和Max-Dy/h。如图所示。
注意事项:(1)程序输出层间位移角数值,是否满足规范要求由设计人员判断。 (2)层间位移角和位移比一样,也应在刚性楼板假定下计算。 4.1.3周期比
规范规定:《高层规程》4.3.5条规定,结扭转为主的第一自振周期Tt,与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
基本概念:扭转周期与平动周期之比足控制结构扭转效应的重要指标,是结构扭转刚度、扭转惯量分布大小的综合反应。控制周期比的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不会出现过大的扭转效应。控制结构周期比的实质是,控制结构的扭转变形要小于结构的平动变形,周期比不是要求结构足够结实,而是要求结构刚度布局合理,以此控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主振动效应,避免结构扭转破坏。
操作要点:周期比不能在计算书中直接查到,但在<周期、振型、地震力>(WZQ.OUT)文件中给出了计算周期比的原始数据,需要设计人员自行计算,如图
周期比计算方法如下:
(1)划分平动振型和扭转振型。考察各振型是平动系数还是扭转系数占主导地位(最好大于0.8,至少也要大于0.5),区分出各振型是平动振型还是扭转振型。从图示计算书可以看出,在所取得15个振型中,第5~14振型为扭转振型,其余为平动振型。 (2)找出第一平动振型和第一扭转振型。在平动振型和扭转振型找出周期最长的(一阶振型)为第一平动周期T1和第一扭转周期Tt。必要时还应查看该振型的基底剪力是否较大,考查该振型在(结构整体空间振动简图)中,是否能引起结构整体振动,局部振动周期不能作为第一周期。本例题第1和第5周期分别为第一平动周期和第一扭转周期。
(3)周期比计算。将第一扭转周期Tt除以第一平动周期T1即为周期比,考查其值是否小于0.9(或0.85)。本例题周期比为:0。1708/0.5854=02918,满足规范要求。
注意事项:(1)在结构符合刚性楼板假定时,周期比计算应在刚性楼板假定下进行;对于不适宜刚性楼板假定的复杂高层建筑结构,不宜考虑周期比控制。 (2)对于多塔大底盘结构,各个塔楼宜分别计算周期比。
(3)如周期比不满足规范要求,说明该结构扭转效应明显,对抗震不利,应进行调整。 (4)周期比调整原则:
1)结构抗侧力构件的布局均匀对称。 2)增加结构周边的刚度,方法如下: ? 增大周边柱、剪力墙的截面或数量;
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? 增大周边梁的高度、楼板的厚度;
? 在楼板外伸段凹槽处设置连接梁或连接板;
? 加强转角窗周边构件的截面和强度,包括剪力墙、暗柱、窗间墙、楼板等,特别是增设
暗梁。
? 减少周边剪力墙洞口。
3)降低结构中部的刚度,方法如下:
? 结构中部剪力墙上开洞; ? 中部核心筒开结构洞再填充。 4.4.4层间刚度比 规范规定:《高层规程》4.1.2条规定,“抗震设计的高层建筑结构,其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。” 《高层规程》5.1.14条规定,“对竖向不规则的高层建筑结构.包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%??其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数”。 《高层规程》附录E.0.2条规定,“当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。”
《抗震规范》附录E.2.1条规定,筒体结构“转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。” 程序实现:刚度比是控制结构竖向不规则和判断薄弱层的重要指标。程序根据规范要求自动计算层间刚度比,自动判定是否因刚度比突变出现薄弱层,自动对薄弱层放大地震剪力。
操作要点:层间刚度比和薄弱层地震剪力放大信息在(结构设计信息)(WMASS.OUT)文件中输出,层间刚度比为Ratx1和Raty1,如图所示。从计算书中可知,本图各楼层的“薄弱层地震剪力放大系数”都是“1”,书名该结构没有薄弱层。
注意事项:(1)程序提供了剪切刚度、剪弯刚度、地震剪力与地震层间位移之比三种刚度比的计算方法,由于计算方法不同,计算结果差异较大,设计人员应正确选用。
(2)转换层数以楼层竖向抗侧力构件不连续形成的薄弱层,不论层间刚度比是多少,都将该楼层设置为薄弱层。 4.1.5层间受剪承载力比 规范规定:《抗震规范》3.4.3条规定,“平面规则而竖向不规则的建筑结构??楼层承载力突变时,薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。” 《高层规程》4,4.3条规定,“A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%,不应小于其上一层受剪承载力的65%;B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。” 《高层规程》5.L1-4条规定,“对竖向不规则的高层建筑结构??结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%??其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数”。
程序实现:层间受剪承载力比也是控制结构竖向不规则性和判断薄弱层的重要指标。根据规范要求,程序自动计算层间受剪承载力比。
操作要点:层间受剪承载力在<结构设计信息>(WMASS.OUT)文件中输出,层间受剪承力比为Ratio_BuX和Ratio_BuY。程序没有自动判定承载力是否超出限值而出现薄弱层,需要设计
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人员自行判定。如有薄弱层,应手工设定薄弱层后重新计算,程序自动放大薄弱层的地震剪力,如图所示例题层间受剪承载力比。
注意事项:(1)受剪承载力的计算与混凝土强度、实配钢筋面积等因素有关,在SATWE计算时尚不知实配钢筋面积,因此程序以计算配筋面积代替实配钢筋面积作计算不够真实。 (2)受剪承载力计算以矩形柱代替异型柱和剪力墙作近似计算,结果仅供参考。 4.1.6 剪重比
规范规定:《抗震规范》5.2.5条和《高规》3.3.13条规定,“抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求 nVEki??Gj
j?i剪力系数,不应小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数。”
基本概念:剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范规定剪重比计算,主要是因为在长周
?期作用下,地震影响系数下降较快,对于基本周期大于3.5s的结构,由此计算出来的水平地震作用下的结构效应有可能太小。而对于长周期结构,地震动态作用下的地面运动速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用,而振型分解反应谱法尚无法对此做出准确的计算。出于安全考虑,规范规定了各楼层水平地震剪力的最小值,该值如不满则要求,说明结构有可能出现比较明显的薄弱部位,须进行调整
操作要点:剪重比在<周期、振型、地震力>(WZQ.OUT)文件中输出,各塔的地震剪力为VX和Vy。如图例题X方向各楼层剪重比和规范要求的最小剪重比。
注意事项:(1)若结构剪重比不满足规范要求,建议先不选择程序自动调整,首先考查剪重比原始值,若与规范要求相差较大,应优化设计方案,改进结构布局、调整结构刚度;当剪重比与规范要求相差不大时,再选择该项自动调整地震剪力,以完全满足规范要求。 (2)正确计算剪重比,必须选取足够的振型个数使有效质量系数大于0.9。 (3)地下室由于受回填土的约束作用,可以不考虑剪重比调整。 4.1.7刚重比 规范规定:《高规》5.4.4条规定,“高层建筑结构的稳定应符合下列规定”(略)。
基本概念:刚重比时结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定的重要只标。高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下,重力荷载产生的二阶效应(P-△效应)不致过大,导致结构失稳倒塌。结构的刚重比是影响重力二阶效应的主要参数,通过对结构刚重比的控制,满足高层建筑稳定性要求。
操作要点:刚重比在<结构设计信息>(WMASS.OUT)文件输出,若该文件显示“能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算”,表示刚重比满足规范要求,否则应修改设计。如图例题所示刚重比计算结果。
注意事项:刚重比不满足规范要求,通常应调整结构的高宽比。 4.1.8框架的倾覆力矩比 规范规定:《抗震规范》6.1.3条规定,“框架-抗震墙结构,在基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定,最大适用高度可比框架结构适当增加。”
基本概念:框架-剪力墙结构在进行抗震设计时,在基本振型地震作用下,框架部分承受的地震倾覆力矩和结构总倾覆力矩的比值MP/M,决定框架的抗震等级、结构最大适用高度
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