satwe软件分析与设计参数补充定义.ppt
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1、SATWE软件分析与设计参数补充定义,最不利地震作用方向:概念:地震沿着不同的方向作用,结构地震反应的大小一般也不同。结构地震反应是地震作用方向角的函数,存在某个角度使得结构地震反应取极大,那么这个方向我们就称为最不利地震作用方向。逆时针方向为正。使用:TAT、SATWE和PMSAP可以自动计算出这个最不利方向角,并在文件中输出。如该角度大于 15度,用户可以把这个角度值回填到:“水平力与整体坐标夹角(度)”参数项中,重新进行计算,以体现最不利地震作用的影响。TAT 在 TAT-4.OUT 中输出;SATWE 在 WMASS.OUT 中输出;PMSAP 在 工程名.ABS 中输出;,裙房层数:
2、规范:高规第条条文说明指出为保证多塔楼建筑中塔楼与底盘整体工作,塔楼之间裙房连接体的屋面梁以及塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、墙,从固定端至出裙房屋面上一层的高度范围内,在构造上应予以特别加强。实现:程序设置了裙房层数参数,作为多塔楼结构的底部加强部位的判断因素,即底部加强部位的高度还要满足裙房层数的要求,从而加强墙的抗震构造。裙房层数参数的加强仅限于剪力墙,程序没有对塔楼之间裙房连接体的屋面梁以及塔楼中与裙房连接体相连的外围柱构造上应予以特别加强。对于这些部位用户应在施工图中特别加强。,转换层所在层号:新抗震规范条规定,竖向不规则的建筑结构,其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数;新高规
3、条规定,楼层侧向刚度小于上层的70%或其上三层平均值的80%时,该楼层地震剪力应乘1.15增大系数;新抗震规范条规定,竖向不规则的建筑结构,竖向抗侧力构件不连续时,该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以的增大系数。针对这些条文,程序通过自动计算楼层刚度比,来决定是否采用1.15的楼层剪力增大系数。但是只要有转换层,就必须人工输入“转换层所在层号”,以准确实现水平转换构件的地震内力放大。,对所有楼层强制采用刚性板假定:按照规范要求,结构的位移比是在刚性楼板假定下作出的,所以如果用户设定了弹性楼板,在计算位移比时应选择此项。计算完成后再去掉此项选择,以弹性楼板方式进行后续计算。,地下室层数:是为
4、导算风荷载和自动形成嵌固约束信息服务的,因为地下室无风荷载作用注意:这里的地下室层数是指与上部结构同时进行内力分析的地下室部分,地下室对风荷载计算的影响,地下室顶板,壳元最大边长:是在墙元细分时需要的一个参数,对于尺寸较大的剪力墙,在作墙元细分形成一系列小壳元时,为确保分析精度,要求小壳元的边长不得大于给定限值,程序限定1.0=Dmax=5.0,隐含为2。对于一般工程可取2,对于框支剪力墙结构,可取得小些,如1.5或1.0。,模拟施工的意义:高层建筑结构当竖向恒载一次加上时,其上部的竖向位移往往偏大,为了协调如此大的竖向位移,有时会出现拉柱或梁没有负弯矩的情况。而在实际施工中,竖向恒载是一层一
5、层作用的,并在施工中逐层找平,下层的变形对上层基本上不产生影响。结构的竖向变形在建造到上部时已经完成得差不多了,因此不会产生一次性加荷所产生的异常现象。程序对竖向恒载作用专门做了处理,可以考虑并模拟施工加荷的这种因素。,模拟施工荷载的两种算法,一种叫做施工模拟1,它就是上面说的考虑分层加载、逐层找平因素影响的算法;另一种叫做施工模拟2,它的含义是:将竖向杆件的刚度放大10倍后再做施工模拟1,其计算仅对基础起作用。对框筒结构采用算法2时,计算出的传给基础的力较为均匀合理,可以避免墙轴力远大于柱轴力的不合理情形。由于竖向构件的刚度放大,将使得水平梁的两端竖向位移差减小,从而其剪力减小,这样就削弱了
6、楼面荷载因刚度不均而导致的重分配,使荷载分配更接近于手算结果。,竖向地震作用:规范条文 新抗震规范条规定,对于9度的高层建筑,其竖向地震作用标准值应按公式()和()计算,并宜乘以1.5的放大系数。相当于重力荷载代表值的23.4%;新抗震规范条规定,长悬臂和其它大跨度结构竖向地震作用标准值,8度、8.5度和9度时分别取重力荷载代表值的10%、15%和20%;新高规条规定,带转换层的高层建筑结构,8度抗震设计时转换构件应考虑竖向地震影响。程序变动 新版本程序将竖向地震的计算开关向用户开放,是否考虑竖向地震由用户自定。注意:上部外挑结构应考虑竖向地震。程序只能对全体而不是单个构件计算竖向地震。,风荷
7、载基本风压 基本值的重现期由原来的30年一遇改为50年一遇;对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,按100年一遇的风压值采用。修正后的基本风压 基本风压一般要考虑地点和环境的影响,如沿海地区和强风地带等,在规范规定的基础上要把基本风压放大1.1或1.2倍.地面粗糙度类别 由原来的A、B、C类,改为A、B、C、D类。C类是指有密集建筑群的城市市区;D类为 有密集建筑群,且房屋较高的城市市区。,结构基本周期:采用高规中的经验公式或者直接采用软件的缺省值,待计算完成后输入计算书中的结构基本周期。体型系数:现代多、高层结构立面变化较大,不同的区段内的体型系数可能不一样.(程序限定最多为三段),结构
8、规则性:建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具有良好的整体性,建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免抗力结 构的侧向刚度和承载力突变。如果平面或竖向不规则,会对楼层水平位移、层间位移以及薄弱层的计算都会产生很大的影响。,抗震设防烈度:新抗震规范改变了抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系,增加了7度(0.15g)和8度(0.30g)两种情况(见新抗震规范表),因而程序在原有6,7,8,9度的基础上,又增加了7度(0.15g)和8度(0.30g)两个选项。设计地震分组:设计近震、远震改为设计地震分组,分别为
9、设计地震第一组、第二组和第三组,程序输入菜单相应修改。特征周期值:比89规范增加了0.05s以上,这在一定程度上提高了地震作用(见新抗震规范5.1.4)。,扭转耦连:新高规条规定,质量、刚度不对称、不均匀的结构,以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法。TAT、SATWE和PMSAP三个程序都具有考虑扭转耦连的功能,是否考虑可以通过参数设定。耦联计算适用于任何空间结构计算,总是正确的;非耦联仅适用于平面结构计算。耦联计算的结果不一定比非耦联计算的结果大,二者没有必然关系建议总是选择耦联计算,不会出问题。,振型组合数:规范:高规条规定,抗震计算时,宜考虑平扭
10、耦联计算结构的扭转效应,振型数不应小于15,对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。振型数的多少与结构层数及结构形式有关,当结构层数较多或结构层刚度突变较大时,振型数也应取得多些,如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。注意:程序中可参看文件WZQ.OUT中的有效质量系数值来判断振型数取的是否够。,有效质量系数:振型数够不够?概念来源:WILSON E.L.教授曾经提出振型有效质量系数的概念用于判断参与振型数足够与否,并将其用于ETABS程序,他的方法是基于刚性楼板假定的,现已推广到一般结构及弹性楼板。经验:根据我们的计算经验,当有效质量系数大
11、于0.9时,基底剪力误差一般小于5%。在这个意义上我们称有效质量系数大于0.9的情形为振型数足够;否则称振型数不够。注意:1、要首先考虑有效质量系数是否满足要求,否则后续计算没有意义。2、振型数不能取的太少(小于0.9),否则剪重比等参数不正确。3、振型数也不能取的太多,最多不能多于结构的固有振型总数,如刚性楼板结构,不能超过楼层数的3倍,否则可能出现计算异常。,振型数选取原则,粗略估计 振型数不应小于15,多塔结 构的振型数不应小于塔楼数的9倍等经过计算看振型参与质量是否超过总质量的90%。如超过,则继续进行;如不够,则应返回参数设置项,去增加振型数。,双向地震作用:规范条文:新抗震规范条规
12、定,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。判定标准:楼层位移比(层间位移比)大于1.2 程序实现:现在我们考虑某个地震反应参数,该参数在X和Y地震作用下的反应分别为SX和SY,那么在考虑了双向地震扭转效应后:这意味着对于X和Y地震作用都作不同程度的放大。考虑双向地震时,配筋平均增大58%,但构件最大增加1倍。对于柱的弯矩和剪力处理方法有所不同,要比较 Sx和Sy的绝对值,只放大大的,不动小的。,对于柱的弯矩和剪力,处理方法稍有不同,举例说明如下:我们令S代表某个柱截面在某个方向上的弯矩或剪力:X地震作用下的值SX,Y地震作用下的值SY,考虑双向地震后 改变成为,偶然偏
13、心:新高规条规定,计算地震作用时,应考虑偶然偏心的影响,附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。偶然偏心的含义指的是:由偶然因素引起的结构质量分布的变化,会导致结构固有振动特性的变化,因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。考虑偶然偏心,也就是考虑由偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用。从理论上,各个楼层的质心都可以在各自不同的方向出现偶然偏心,从最不利的角度出发,我们在程序中只考虑下列四种偏心方式:A)X向地震,所有楼层的质心沿Y轴正向偏移5%,记作EXPB)X向地震,所有楼层的质心沿Y轴负向偏移5%,记作EXMC)Y向地震,所有楼层的质心沿X轴正向偏移5%,记作EYPD)Y
14、向地震,所有楼层的质心沿X轴负向偏移5%,记作EYM 简言之,地震组合数将增加到原来的三倍。该功能设有选项开关,考虑偶然偏心时可将开关打开。,柱局部坐标下的标准内力输出:第 1 柱单元 上节点号:1 下节点号:1 主轴夹角:0.0000(rad)(工况号)轴力 X向剪力 Y向剪力 X向底弯矩 Y向底弯矩 X向顶弯矩 Y向顶弯矩(1)91.5-219.5 22.7-61.9-1038.6-60.5-148.1(+5%)81.8-237.9 30.6-83.6-1124.2-81.5-162.0(-5%)102.2-201.5-19.9 54.3-954.7 53.2-134.5(2)222.1-
15、146.8-108.8 294.6-619.7 292.8-178.9(+5%)209.2-166.4-95.5 258.5-709.1 257.5-194.1(-5%)235.6-129.9-122.8 332.9-545.3 330.2-164.9(3)26.1-49.3 0.0-0.2-230.4 0.0-35.6(4)107.4-48.1-51.0 138.0-187.2 137.4-72.6(5)-1214.7-85.5 5.1-12.5-780.4-15.0 318.4(6)-138.0 7.7 0.5-1.0-19.7-1.6 61.0,考虑偶然偏心时的地震内力,偶然偏心对配筋的
16、影响 柱 梁,15层框剪 11.9%2.3%13层框剪(PJ2)0.4%1.7%33层框支 0.8%8层框架 7.7 3.9%21层框剪 0.9%1.2%19层框剪 1.3%1.2%18层框剪 0.7%3.0%平均增加 3.82%2.01%,偶然偏心对最大位移比的影响 不考虑 考虑 增加,15层框剪 1.20 1.31 8.11%13层框剪(PJ2)1.82 1.95 6.99%33层框支 1.05 1.5 30.32%8层框架 1.76 2.39 26.22%19层框剪 1.57 1.75 10.04%18层框剪 1.43 2.03 29.16%平均增加 18.47%,具体操作原则:偶然偏心
17、:对于高层建筑且是规则结构时选择。双向地震:双向地震一般只对不规则结构采用,并注意不要与“偶然偏心”同时用。设计中可以遵循以下规则:1、当为规则结构时(位移比 1.2),只考虑双向地震4、计算结构位移比时应强制所有楼板为刚性楼板假定,活荷质量折减系数 是计算重力荷载代表值时的活荷载组合值系数。(抗震规范5.1.3)周期折减系数 为了充分考虑框架结构和框剪结构的填充墙刚度对计算周期的影响。对于框架结构若砖墙较多,可取;较少可取;对于框架-剪力墙结构可取;纯剪力墙结构可不折减。,多方向水平地震作用,规范条文:抗震规范条规定,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
18、的水平地震作用。程序实现:针对这一条,程序增加了自动计算多方向水平地震作用的功能。用户可以根据需要指定多对地震作用方向,程序对每一对地震方向进行地震反应谱分析,计算相应的构件内力。在构件设计阶段,也将考虑每一方向地震作用下构件内力的组合,这样不至于漏掉最不利情形,保证了结构设计的安全。程序允许输入最多5组地震方向,附加地震数可在0-5之间取值,并填入相应角度,该角度是与X轴正方向夹角,逆时针方向为正。,阻尼比、特征周期、多遇或罕遇地震影响系数最大值 隐含规范规定值,它随地震烈度而变化。对有些地区标准用不同的地震计算参数时,可以通过该参数的变化求得该地区的地震力。,考虑活荷载不利布置的最高层号,
19、程序可以考虑梁活荷载不利布置:若定义为0,表示不考虑梁活荷不利布置作用;若填一个大于零的数N,则表示从1-N各层考虑梁活荷载的不利布置,而N+1层以上则不考虑活荷不利布置;若N等于结构的层数,则表示对全楼所有层都考虑活荷的不利布置。,梁端负弯矩调幅系数,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内力重分布,适当减小支座负弯矩,相应增大跨中正弯矩,梁端负弯矩调幅系数可在范围内取值。注意:此项调整只针对竖向荷载,对地震力和风荷载不起作用。,梁设计弯矩增大系数,通过调整梁的设计弯矩,提高其安全储备。注意:1、对正负设计弯矩均增大 2、对于已经考虑活荷不利布置的楼层,SATWE将使
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