結(jié)構(gòu)計(jì)算SATWE的應(yīng)用

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

2、的計(jì)算軟件。其中的SATWE是應(yīng)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?wù)勛约涸谑褂弥袑?duì)SATWE的一些體會(huì)。 2SATWE的特點(diǎn) 1)模型化誤差小、分析精度高。 2)計(jì)算速度快。 3)強(qiáng)大的后處理功能。 3SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算的要點(diǎn) 31接PMCAD生成SATWE數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)計(jì)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(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和補(bǔ)充，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮以下幾點(diǎn)： 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(jì)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(jì)算僅對(duì)基礎(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(guān)，應(yīng)保證振型參與質(zhì)量系數(shù)不小于總質(zhì)量的90。對(duì)于規(guī)則結(jié)構(gòu)，振型數(shù)一般取35，當(dāng)考慮耦聯(lián)時(shí)取915；對(duì)于B級(jí)高度的高層建筑結(jié)構(gòu)和復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)少于l5；對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)，振型數(shù)不應(yīng)小于9塔數(shù)。但應(yīng)該特別強(qiáng)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮抗震的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。體型復(fù)雜、平立面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，可在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫，或調(diào)整平面形狀和尺寸，加強(qiáng)構(gòu)造措施。不規(guī)則的建筑在計(jì)算時(shí)采用的是空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，并需進(jìn)行薄弱層驗(yàn)算。這在SATWE信息輸入時(shí)都要引起注意。 4)在調(diào)整信息中，有幾個(gè)數(shù)據(jù)的取值是需要注意的。考慮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(dāng)減小支座負(fù)彎矩，相應(yīng)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(gè)跟梁彎矩有關(guān)系的信息是“梁設(shè)計(jì)彎矩增大系數(shù)”，取值為1012，但一

5、般都取I0，是因?yàn)橐芽紤]了活荷載的不利布置。“中梁剛度增大系數(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(shè)計(jì)參數(shù)的合理選取 321抗震等級(jí)的確定 鋼筋混凝土房屋應(yīng)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(jí)。但需要注意以下幾點(diǎn)： (1)上述抗震等級(jí)是“丙”類建筑，如果是“甲”、“乙”、“丁”類建筑則需按規(guī)范要求對(duì)抗震等級(jí)進(jìn)行調(diào)整。 (2)接近或等于分界高度時(shí)，應(yīng)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(jí)。 (3)當(dāng)轉(zhuǎn)換層I3時(shí)，其框支柱、剪力墻底部加強(qiáng)的抗震墻等級(jí)直接按612條或48條規(guī)定抗震等級(jí)提高一級(jí)采用，已為特

6、級(jí)時(shí)可不調(diào)整。 (4)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)也應(yīng)按612條或48條查的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用口口但注意對(duì)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(jì)算地震力時(shí)，振型個(gè)數(shù)的選取應(yīng)是振型參與質(zhì)量要達(dá)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(diǎn)： (1)振型個(gè)數(shù)不能超過結(jié)構(gòu)固有的振型總數(shù)，因一個(gè)樓層最多只有三個(gè)有效動(dòng)力自由度，所以一個(gè)樓層也就最多可選3個(gè)振型。如果所選振型個(gè)數(shù)多于結(jié)構(gòu)固有的振型總數(shù)，則會(huì)造成地震力計(jì)算異常。 (2)對(duì)于進(jìn)行耦聯(lián)計(jì)算的結(jié)構(gòu)，所選振型數(shù)應(yīng)大于9個(gè)，多塔結(jié)構(gòu)應(yīng)更多些，但要注意應(yīng)是3的倍數(shù)。 323周期折減系數(shù) 高規(guī)3317條規(guī)定：當(dāng)非承重墻體為填充磚墻時(shí)

7、，高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算白振周期折減系數(shù)，可按下列規(guī)定取值?？蚣芙Y(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(jì)算 這一項(xiàng)要選的參數(shù)很少，但對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算起到關(guān)鍵的作用。層剛度比計(jì)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(jì)算，比較簡單；“剪彎剮度”是按有限元方法，通過加單位力來計(jì)算，用于轉(zhuǎn)換層的計(jì)算；地震剪力與相應(yīng)位移的比值方法是建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范條文說明中給出的，概念和計(jì)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(yīng)根

8、據(jù)工程實(shí)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(gè)選項(xiàng)，“側(cè)剛分析方法”是指按側(cè)剮模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析，“總剛分析方法”則是指按總剛模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析。當(dāng)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(cuò)層構(gòu)件時(shí)，應(yīng)該采用“總剛分析方法”，其余情況均應(yīng)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(jìn)行配筋計(jì)算與驗(yàn)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(shí)要注意幾個(gè)參數(shù)的限值。首先，柱軸壓比限值應(yīng)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(yīng)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(yīng)適當(dāng)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(yīng)加以控制： 1)位移控制：程序輸出結(jié)果第一項(xiàng)足構(gòu)件節(jié)點(diǎn)位移，第二項(xiàng)是層間位移。位移控制是通過控制位移比進(jìn)行的。計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足抗規(guī)551條規(guī)定，出現(xiàn)個(gè)別位移比超限時(shí)，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(duì)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(yīng)小于90。地震作用最大的方向一般控制在15。內(nèi)，當(dāng)大于15。時(shí)，應(yīng)將該角度在調(diào)整信息中再次輸入，并重新導(dǎo)荷驗(yàn)算。當(dāng)周期不滿足要求時(shí)，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(shè)計(jì)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(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，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2倍。 4結(jié)語 在計(jì)算機(jī)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件廣泛應(yīng)用的條件，除了要選擇使用可靠的計(jì)算軟件并合理選取設(shè)計(jì)參數(shù)外，還應(yīng)對(duì)軟件產(chǎn)