谈SATWE进行结构设计时注意的几个问题

时间：2023-03-18 20:17:03 理工毕业论文我要投稿

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摘要： SATWE软件具有准确、高效的特点，在结构设计中得到了越来越广泛的运用。本文浅谈SATWE进行结构设计时注意的几个问题。

关键词： SATWE 特点结构设计

　　PKPM是中国建筑科学研究院研发的一种设计软件，现在已广泛应用于设计领域。而SATWE是应现代多、高层建筑发展要求而研制的空间结合结构有限于元分析软件，在运用这种软件进行结构设计时，有一些问题一直会涉及到，在这里将简单的谈几点。
　　一、SATWE的特点
　　1、模型化误差小、分析精度高
　　SATWE采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等构件，用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙。墙元不仅具有墙所在的平面内刚度，也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的实际受力状态。对楼板，SATWE给出四种简化假定：楼板整体平面内无限刚、分块无限刚、分块无限刚带弹性连接板带和弹性楼板。在应用中，可根据工程实际情况和分析精度要求，选用其中一种或几种简化假定。
　　2、计算速度快
　　SATWE可动态管理计算机内存资源，所以其在解题能力和速度方面的优越性更突出。
　　3、前后处理功能强
　　PMCAD模块建立后，SATWE读取其数据，自动将其转换成空间有限元分析所需的数据格式，并具自动导荷及墙元和弹性楼板单元自动划分功能。PK、JLQ为SATWE的后处理模块，在SATWE计算完后，可用PK绘梁、柱施工图，接JLQ绘剪力墙施工图，并可进行基础等其他软件的设计工作。
　　二、运用SATWE进行结构设计时注意的几个问题
　　1、接PM生成SATWE数据
　　在PMCAD中已经输入了结构模型的数据，在SATWE中还要对这些数据进行分析和补充，下面有几点问题是设计时需考虑到的。由于恒载的特殊性，SATWE软件将施加荷载的方式分为两种：“一次性加载”和“模拟施工加载”。其中“模拟施工加载1”方式较好地模拟了在钢筋混凝土结构施工过程中，逐层加载，逐层找平的过程。“模拟施工加载2”是在1的理论基础上，将竖向构件的轴向刚度增大10倍，在一定程度上考虑了基础的不均匀沉降。对于框剪结构而言，外围框架受力有所增大。剪力墙核心筒受力略有减小，有利于基础受力更均匀。所以高层建筑一般选择“模拟施工加载1”，高层框剪基础宜取“模拟施工加载2”，多层建筑一般选择“一次性加载”。
　　建筑设计时应考虑抗震的要求，不应采用严重不规则的设计方案。体形复杂、平立面不规则的结构，可在适当部位设置防震缝，或调整平面形状和尺寸，加强构造措施。不规则的建筑在计算时采用的是空间结构计算模型，并需进行薄弱层验算。这在SATWE信息输入时都要引起注意。
　　在计算地震力时，如果考虑单向地震作用，即用偶然偏心计算，多层规则的结构可以不考虑。质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。这在抗震规范和高层建筑混凝土结构技术规程中都有强制性条文。
　　在调整信息中，有几个数据的取值是需要注意的。“梁端弯矩调幅系数”一般现浇框架梁取0.8-0.9，装配整体式框架梁取0.7-0.8.弯矩调幅原因是：钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，在竖向荷载作用下考虑适当降低梁端弯矩，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。另一个跟梁弯矩有关系的信息是“梁设计弯矩增大系数”，取值为1.0-1.3，但一般都取1.0，是因为已考虑了活荷载的不利布置。“中梁刚度增大系数”的取值要根据梁高和楼板的厚度比较来确定，现浇楼板取值1.3-2.0，一般取2.0，因为在整体式肋形楼盖中，楼板和梁浇注在一起形成T形截面梁，在承载力计算时整体刚度会有所增大。其余的调整信息，只要查看规范就很容易确定下来，这里就不再细说。
　　另外一个需要注意的信息是“柱配筋计算原则”。一般第一次计算宜按“单偏压”计算，然后再按“双偏压”来计算角柱，角柱在特殊构件定义中点取，角柱的配筋取两次计算中的大值。异形柱按“双偏压”来计算。
“周期折减系数”默认的取值是1.0，这个值应在建筑考虑非承重墙体刚度的影响后进行调整。系数按如下规定选取，框架结构：砖填充墙多时取0.6-0.7，砖填充墙少时取0.7-0.8；框剪结构：砖填充墙多时取0.7-0.8，砖填充墙少时取0.8-0.9；剪力墙结构取1.0.
　　2、特殊构件补充定义
　　这一步的工作是一定要做的，梁是否铰结、不调幅梁的点取、角柱的点取等都是要用户指定，这需要对所设计的建筑物的受力体系有全面、清晰的理解。如梁铰接的点取与不点取，所配的钢筋是完全不同的：两端铰接的梁完全靠下部钢筋来承受荷载，下部配筋很大，支座只构造配筋；两端固接的梁的支座也配有钢筋，这是由于上部有负弯矩，承受拉力。当双偏压计算角柱时，角柱应点取，否则就不按照角柱计算，配筋也不予增大。
　　3、结构分析和构件内力计算
　　这一项要选的参数很少，但对整个结构模型的计算起到关键的作用。“层刚度比计算”有三种方法：1.剪切刚度、2.剪弯刚度、3.地震剪力与地震层间位移的比值。方法1按《高规》给出得方法计算，过于简单；方法2按有限元方法，通过加单位力来计算，用于转换层的计算；程序隐含的是方法3，概念和计算均简单.但未扣除刚体转角引起的位移。三种方法可能给出差别较大的刚度比结果，所以要根据工程实际情况进行选取。
　　4、分析结果图形和文本显示
　　在进行配筋计算与验算后，即可以得到梁柱的配筋简图及一些文本。在查看结果图形和文本时要注意几个参数的限值。
　　首先，柱轴压比限值应满足《抗规》6.3.7条的规定，并查看梁柱的配筋是否超筋，如有超筋就要考虑调整梁柱的截面来调整配筋量。
　　另外，结构整体性能应加以控制：
　　（1）、位移控制：程序输出结果第一项是构件节点位移，第二项是层间位移.位移控制是通过控制位移比进行的。计算结果应满足《抗规》5.5.1条规定，出现个别位移比超限时，可查位移的大小，在位移很小的情况下，可不考虑。
　　（2）、周期控制：《抗规》5.2.5条对楼层最小剪重比做了规定，X 、Y方向的有效质量系数一般不应小于90%.地震作用最大的方向一般控制在15O内，当大于15O时，应将该角度在调整信息中再次输入，并重新导荷验算。另外《高规》的4.3.5条规定，结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期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复杂高层建筑不应大于0.850.（3）、层刚度比控制：《抗规》附录E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2；《高规》的4.4.3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临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%；《高规》的5.3.7条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍：《高规》的10.2.6条

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