SATWE计算结果分析和调整方法

SATWE软件计算结果分析一、位移比1.位移规范条文：新高规3.4.5规定：结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。基本概念：位移比包含两项内容（1）楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值；（2）楼层竖向构件的最大层间位移与平均层间位移的比值；计算位移比仅考虑墙顶，柱顶等竖向构件上节点的最大位移，不考虑其他节点的位移。位移比可以用结构刚心与质心的相对位置（偏心率）表示，二者相距较远的结构在地震作用下扭转效应较大，位移比是控制结构整体抗扭特性和平面不规则性的重要指标。钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度应区分为A级和B级：名词释义：位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。其中：最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。控制目的:高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点：1．保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。2．保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。3．控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。结构位移输出文件（WDISP.OUT）Max-(X)、Max-(Y)----最大X、Y向位移。（mm）Ave-(X)、Ave-(Y)----X、Y平均位移。（mm）Max-Dx，Max-Dy:X,Y方向的最大层间位移Ave-Dx，Ave-Dy:X,Y方向的平均层间位移Ratio-(X)、Ratio-(Y)----X、Y向最大位移与平均位移的比值。Ratio-Dx,Ratio-Dy:最大层间位移与平均层间位移的比值即要求：Ratio-(X)=Max-(X)/Ave-(X)最好1.2不能超过1.5Ratio-Dx=Max-Dx/Ave-Dx最好1.2不能超过1.5Y方向相同操作要点：位移比在结构位移（WDISP.OUT）中输出，各楼层位移比为Ratio(X)和Radio(Y)。其中，Ratio(X)=Max(X)/Ave(X)调整方法：1）程序调整：satwe程序不能实现2）人工调整：只能人工调整改变结构平面布置，使结构规则，刚度均匀，减小结构刚心与形心的偏心距：可利用程序的节点搜索功能在satwe的“分析结构图形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中快速找到位移最大的节点，加强该节点对应的墙、柱等构件刚度；也可以找出位移最小的节点削弱其刚度；直到位移比满足要求。注意事项（1）．验算位移比应选择强制刚性楼板假定，但当凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响。最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果（即构件设计可以采用弹性楼板计算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得），故可先采用刚性楼板算出位移，而后采用弹性楼板进行构件分析。（2）但需注意的是，对于复杂结构，如不规则的坡屋顶、体育馆看台、工业厂房、错层和越层结构，或者柱、墙不在同一标高，或者没有楼板等情况，如果采用强制刚性楼板假定，结构分析会严重失真，所以，一般这些结构都不强行进行位移比控制。（3）高层建筑位移比计算应考虑偶然偏心的影响，多层建筑可以不考虑。（4）位移比是判断结构规则性的重要依据，对是否考虑双向地震有重要参考作用。（5）当楼层的最大层间位移角不大于新高规第3．7．3条规定的限值的40％时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松，但不应大于1.6。（6）若位移比超过1.2，则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用；（7）因为高层建筑在水平力作用下，几乎都会产生扭转，故楼层最大位移一般都发生在结构单元的边角部位。二、层间最大位移与层高之比（层间位移角）规范条文：新高规的3.7.3条规定按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移与层高之比△u／h宜符合下列规定：1.高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u／h不宜大于表3．7．3的限值。表3.7.3结构体系Δu/h框架1/550框架—剪力墙、框架—核心筒、板柱—剪力墙1/800筒中筒、剪力墙1/1000除框架结构外的转换层1/10002.高度不小于250m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u／h从不宜大于1／500。3.高度在150m～250m之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u／h从的限值可按本条第1款和第2款的限值线性插入取用。注：楼层层间最大位移△u以楼层竖向构件最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。抗震设计时，本条规定的楼层位移计算可不考虑偶然偏心的影响。抗规5.5.1条文说明：第一阶段设计，变形验算以弹性层间位移角表示。名词释义：（1）层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。其中：层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。控制目的:高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点：1．保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。2．保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。结构位移输出文件（WDISP.OUT）Max—Dx、Max—Dy:x和y方向层间最大位移即要求：Max—Dx/h和Max—Dy/h满足规范要求电算结果的判别与调整要点:1．验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心；2．最大层间位移是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果（即构件设计可以采用弹性楼板计算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得），故可先采用刚性楼板算出位移，而后采用弹性楼板进行构件分析。3．因为高层建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转,故楼层最大位移一般都发生在结构单元的边角部位。4.当结构层间位移角很小，例如一般结构弹性位移角小于规定限值的1/2，复杂结构和高层结构弹性位移角小于规定限值的1/3，位移比可适当放宽，如放大20%。二、周期比结构的自振周期周期、地震力与振型输出文件（WZQ.OUT）抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比=1.60%电算结果的判别与调整要点:1．对于竖向不规则结构的薄弱层的水平地震剪力应增大1.15倍，即上表中楼层最小剪力系数λ应乘以1.15倍。当周期介于3.5S和5.0S之间时，可对于上表采用插入法求值。2．对于一般高层建筑而言,结构剪重比底层为最小,顶层最大,故实际工程中,结构剪重比由底层控制,由下到上,哪层的地震剪力不够，就放大哪层的设计地震内力.3．各层地震内力自动放大与否在调整信息栏设开关；如果用户考虑自动放大，SATWE将在WZQ.OUT中输出程序内部采用的放大系数.4．六度区剪重比可在0.7％～1％取。若剪重比过小，均为构造配筋,说明底部剪力过小，要对构件截面大小、周期折减等进行检查;若剪重比过大，说明底部剪力很大，也应检查结构模型，参数设置是否正确或结构布置是否太刚。对一般的工程，结构的自振周期在考虑折减系数后应控制在一定的范围内。如结构的基本自振周期（即第一周期）大致为：框架结构T1≈(0.12~0.15)n框-剪和框-筒结构T1≈(0.08~0.12)n剪力墙和筒中筒结构T1≈(0.04~0.06)n式中,n为建筑物的总层数。第二周期、第三周期与第一周期的关系大致为：T2≈(1/3~1/5)T1T3≈(1/5~1/7)T1周期偏长，说明结构过“软”、所承担的地震剪力偏小，应考虑抗侧力构件（柱、墙）截面太小或布置不当；如周期偏短，说明结构过“刚”、所承担的地震力偏大，应考虑抗侧力构件截面太大或墙的布置太多或墙的刚度太大（宜设结构洞予以减小其刚度）。如果抗侧力构件的截面尺寸、布置都很正常，无特殊情况而自振周期偏离太远，则应检查输入数据是否有错误。对20层以上的高层建筑结构，如果一切正常，其基本自振周期往往在2.0~3.0之间（叫次长周期），则需要增加地震力（调整系数取1.5~1.8）重新进行计算。以上的判断是根据平移振动振型分解方法得出来的。考虑弯扭耦连振动时情况要复杂得多，可以挑出与平移振动相对应的自振周期来进行上述比较，至于扭转周期的合理数值，由于缺乏经验尚难提出。周期比新高规的3.4.5条规定结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期Tl之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。(抗规中没有明确提出该概念，所以多层时该控制指标可以适当放松，但一般不大于1.0。)新高规5.1.13条规定，抗震设计时，B级高度的高层建筑结构、混合结构和本规程第10章规定的复杂高层建筑结构，尚应符合下列规定：1宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90％；2应采用弹性时程分析法进行补充计算；3宜采用弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算。名词释义：周期比:即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt与平动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。周期比主要控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，使结构的抗扭刚度不能太弱。因为当两者接近时,由于振动藕连的影响,结构的扭转效应将明显增大。对于通常的规则单塔楼结构，如下验算周期比:（1）计算结果详周期、地震力与振型输出文件（WZQ.OUT），因satwe电算结果中并未直接给出周期比，故对于通常的规则单塔楼结构，需人工按如下步骤验算周期比。（2）根据各振型的两个平动系数和一个扭转系数（三者之和等于1）判别各振型分别是扭转为主的振型（也称扭转振型）还是平动为主的振型（也称平动振型）。一般情况下，当扭转系数大于0.5时，可认为该振型是扭振振型，反之应为平动振型。当然，对某些极为复杂的结构还应结合主振型信息来进行判断；（3）通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt，周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T1（4）对照“结构整体空间振动简图”，考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动，局部振动不能当做第一扭转/平动周期。需考察下一个次长周期。（5）考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大（值得注意的是在判断某些复杂工程的第一平动周期时，还应考察该振型产生的基底剪力是否为各振型中的最大值，如果该振型产生的基底剪力很小，那么在地震力作用下他出现的概率就很小，因而也就不是平动主振型，当然也就不能成为第一平动周期）（6）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0.85。多塔结构周期比：对于多塔楼结构，不能直接按上面的方法验算，而应该将多塔结构切分成多个单塔，按多个单塔结构分别计算。体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周期比。体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周期比。周期、地震力与振型输出文件（WZQ.OUT）考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,