談SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)注意的幾個(gè)問題

摘要： SATWE軟件具有準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了越來越廣泛的運(yùn)用。本文淺談SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)注意的幾個(gè)問題。

關(guān)鍵詞： SATWE 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　PKPM是中國建筑科學(xué)研究院研發(fā)的一種設(shè)計(jì)軟件，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域。而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，在運(yùn)用這種軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有一些問題一直會(huì)涉及到，在這里將簡單的談幾點(diǎn)。
　　一、SATWE的特點(diǎn)
　　1、模型化誤差小、分析精度高
　　SATWE采用空間桿單元模擬梁、柱及支撐等構(gòu)件，用在殼元基礎(chǔ)上凝聚而成的墻元模擬剪力墻。墻元不僅具有墻所在的平面內(nèi)剛度，也具有平面外剛度，可以較好地模擬工程中剪力墻的實(shí)際受力狀態(tài)。對樓板，SATWE給出四種簡化假定：樓板整體平面內(nèi)無限剛、分塊無限剛、分塊無限剛帶彈性連接板帶和彈性樓板。在應(yīng)用中，可根據(jù)工程實(shí)際情況和分析精度要求，選用其中一種或幾種簡化假定。
　　2、計(jì)算速度快
　　SATWE可動(dòng)態(tài)管理計(jì)算機(jī)內(nèi)存資源，所以其在解題能力和速度方面的優(yōu)越性更突出。
　　3、前后處理功能強(qiáng)
　　PMCAD模塊建立后，SATWE讀取其數(shù)據(jù)，自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換成空間有限元分析所需的數(shù)據(jù)格式，并具自動(dòng)導(dǎo)荷及墻元和彈性樓板單元自動(dòng)劃分功能。PK、JLQ為SATWE的后處理模塊，在SATWE計(jì)算完后，可用PK繪梁、柱施工圖，接JLQ繪剪力墻施工圖，并可進(jìn)行基礎(chǔ)等其他軟件的設(shè)計(jì)工作。
　　二、運(yùn)用SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)注意的幾個(gè)問題
　　1、接PM生成SATWE數(shù)據(jù)
　　在PMCAD中已經(jīng)輸入了結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)，在SATWE中還要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和補(bǔ)充，下面有幾點(diǎn)問題是設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到的。由于恒載的特殊性，SATWE軟件將施加荷載的方式分為兩種：“一次性加載”和“模擬施工加載”。其中“模擬施工加載1”方式較好地模擬了在鋼筋混凝土結(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”是在1的理論基礎(chǔ)上，將豎向構(gòu)件的軸向剛度增大10倍，在一定程度上考慮了基礎(chǔ)的不均勻沉降。對于框剪結(jié)構(gòu)而言，外圍框架受力有所增大。剪力墻核心筒受力略有減小，有利于基礎(chǔ)受力更均勻。所以高層建筑一般選擇“模擬施工加載1”，高層框剪基礎(chǔ)宜取“模擬施工加載2”，多層建筑一般選擇“一次性加載”。
　　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。體形復(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。
　　在計(jì)算地震力時(shí)，如果考慮單向地震作用，即用偶然偏心計(jì)算，多層規(guī)則的結(jié)構(gòu)可以不考慮。質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響。這在抗震規(guī)范和高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中都有強(qiáng)制性條文。
　　在調(diào)整信息中，有幾個(gè)數(shù)據(jù)的取值是需要注意的�！傲憾藦澗卣{(diào)幅系數(shù)”一般現(xiàn)澆框架梁取0.8-0.9，裝配整體式框架梁取0.7-0.8.彎矩調(diào)幅原因是：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有塑性內(nèi)力重分布性質(zhì)，在豎向荷載作用下考慮適當(dāng)降低梁端彎矩，以減少負(fù)彎矩鋼筋的擁擠現(xiàn)象。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1.0-1.3，但一般都取1.0，是因?yàn)橐芽紤]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1.3-2.0，一般取2.0，因?yàn)樵谡�體式肋形樓蓋中，樓板和梁澆注在一起形成T形截面梁，在承載力計(jì)算時(shí)整體剛度會(huì)有所增大。其余的調(diào)整信息，只要查看規(guī)范就很容易確定下來，這里就不再細(xì)說。
　　另外一個(gè)需要注意的信息是“柱配筋計(jì)算原則”。一般第一次計(jì)算宜按“單偏壓”計(jì)算，然后再按“雙偏壓”來計(jì)算角柱，角柱在特殊構(gòu)件定義中點(diǎn)取，角柱的配筋取兩次計(jì)算中的大值。異形柱按“雙偏壓”來計(jì)算。
“周期折減系數(shù)”默認(rèn)的取值是1.0，這個(gè)值應(yīng)在建筑考慮非承重墻體剛度的影響后進(jìn)行調(diào)整。系數(shù)按如下規(guī)定選取，框架結(jié)構(gòu)：磚填充墻多時(shí)取0.6-0.7，磚填充墻少時(shí)取0.7-0.8；框剪結(jié)構(gòu)：磚填充墻多時(shí)取0.7-0.8，磚填充墻少時(shí)取0.8-0.9；剪力墻結(jié)構(gòu)取1.0.
　　2、特殊構(gòu)件補(bǔ)充定義
　　這一步的工作是一定要做的，梁是否鉸結(jié)、不調(diào)幅梁的點(diǎn)取、角柱的點(diǎn)取等都是要用戶指定，這需要對所設(shè)計(jì)的建筑物的受力體系有全面、清晰的理解。如梁鉸接的點(diǎn)取與不點(diǎn)取，所配的鋼筋是完全不同的：兩端鉸接的梁完全靠下部鋼筋來承受荷載，下部配筋很大，支座只構(gòu)造配筋；兩端固接的梁的支座也配有鋼筋，這是由于上部有負(fù)彎矩，承受拉力。當(dāng)雙偏壓計(jì)算角柱時(shí)，角柱應(yīng)點(diǎn)取，否則就不按照角柱計(jì)算，配筋也不予增大。
　　3、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，但對整個(gè)結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算起到關(guān)鍵的作用�！皩觿偠缺扔�(jì)算”有三種方法：1.剪切剛度、2.剪彎剛度、3.地震剪力與地震層間位移的比值。方法1按《高規(guī)》給出得方法計(jì)算，過于簡單；方法2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；程序隱含的是方法3，概念和計(jì)算均簡單.但未扣除剛體轉(zhuǎn)角引起的位移。三種方法可能給出差別較大的剛度比結(jié)果，所以要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選取。
　　4、分析結(jié)果圖形和文本顯示
　　在進(jìn)行配筋計(jì)算與驗(yàn)算后，即可以得到梁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)》6.3.7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)整梁柱的截面來調(diào)整配筋量。
　　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)是構(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)》5.5.1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)》5.2.5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(yīng)小于90%.地震作用最大的方向一般控制在15O內(nèi)，當(dāng)大于15O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。另外《高規(guī)》的4.3.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期Tt與平動(dòng)為主的第一周期T1之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9；B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.850.（3）、層剛度比控制：《抗規(guī)》附錄E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2；《高規(guī)》的4.4.3條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的80%；《高規(guī)》的5.3.7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：《高規(guī)》的10.2.6條

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