PKPM中SATWE设计参数的合理选取策略.docx
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PKPM中SATWE设计参数的合理选取策略
PKPM中SATWE设计参数的合理选取策略
（一）
（2014-04-2522:
53:
44）
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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层钢结构：
0.03；大于12层钢结构：
0.035；钢结构：
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
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
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：
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。
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
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；
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。
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。
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。
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
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
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，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
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