SATWE参数设置

《2005版SATWE补充用户手册》BY老虎空间wxh53302008-08-19-1-免责声明本手册的编写整理花费了本人相当的时间、精力及心血。虽然手册中大部分参数取值来源于《SATWE用户手册》及《PKPM新天地》，但仍有部分系个人理解，因此并不完全代表PKPM官方论点。用户必须清楚在手册使用的可靠性上编写者未做任何直接或暗示性的担保。如果用户对手册中个别参数理解有疑义，请电话或E-mail咨询PKPM官方。＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝简介SATWE是SPACEANALYSISOFTALL-BUILDINGSWITHWALL-ELEMENT的词头缩写，这是应现代多、高层建筑发展要求专门为多、高层建筑设计而研制的空间组合结构有限元分析软件。SATWE的多层版记为SAT-8，适用于8层及8层以下的多层结构。SATWE采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等杆件，用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙。墙元是专用于模拟多、高层结构中剪力墙的，对于尺寸较大或带洞口的剪力墙，按照子结构的基本思想，由程序自动进行细分，然后用静力凝聚原理将由于墙元的细分而增加的内部自由度消去，从而保证墙元的精度和有限的出口自由度。这种墙元对剪力墙的洞口（仅考虑矩形洞）的大小及空间位置无限制，具有较好的适用性。墙元不仅具有墙所在的平面内刚度，也具有平面外的刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的实际受力状态。对于楼板，SATWE给出了四种简化假定，即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，选用其中的一种或几种简化假定。SATWE作为PKPM系列CAD软件的一个模块，其前处理工作主要由PMCAD完成。对于一个工程，经PMCAD的1、2、3项菜单后，生成如下数据文件（假定工程文件名为AAA）：AAA.*和*.PM。这些文件是进行SATWE计算所必需的。SATWE的第一项主菜单（即“接PM生成SATWE数据”菜单）的主要功能就是在PMCAD生成的上述数据文件的基础上，补充高层结构分析所需的一些参数，并对一些特殊结构（如多塔、错层结构）、特殊构件（如角柱、非连梁、弹性楼板等）作出相应设定，最后将上述所有信息自动转换成高层结构有限元分析及设计所需的数据格式，生成几何数据文件STRU.SAT、竖向荷载数据文件LOAD.SAT和风荷载数据文件WIND.SAT，供SATWE的第二、三项主菜单调用。用户在采用SATWE建模时，需要注意以下几点：1）按柱、异形柱、墙（含开洞）、梁等构件的原型输入，没有楼板的房间要开洞，不要把TAT薄壁柱理论对结构的简化带入；2）删除各层无用网点；利用偏心布置构件功能；删除短梁、短墙、柱内多节点；PMCAD的数据检查要通过；SATWE数据检查报告提示的问题要解决，3）用户手册附录A中的17种截面类型，程序可计算其自重；范例外的自重需要用户输入；4）板-柱结构轴网处应输入截面为100*100的虚梁；5）厚板转换层要以板中为层分界点；轴网处应输入截面为100*100的虚梁；注：本手册所述参数取值均以2008/04/11版本PKPM安装程序为准，其它版本安装程序可做参考。《2005版SATWE补充用户手册》BY老虎空间wxh53302008-08-19-2-总信息....................................................................................................................................水平力与整体坐标夹角（度）：ARF=0.0该参数为地震力、风荷载作用方向与整体坐标的夹角。当用户输入一个非0角度后，结构沿顺时针方向旋转一个角度，但地震力、风荷载仍沿屏幕的水平X向和Y向，竖向荷载不受影响。SATWE可以自动计算出这个最不利方向角，并在WZQ.OUT文件中输出。如该角度绝对值大于15度，建议用户把这个角度回填到此处，并重新进行数检、计算，以体现最不利地震作用的影响。｛水平力与整体坐标夹角｝与〖地震信息〗栏中｛斜交抗侧力构件附加地震角度｝的区别是：｛水平力｝不仅改变地震力而且同时改变风荷载的作用方向；而｛斜交抗侧力｝仅改变地震力方向（增加一组或多组地震组合），是按《抗规》5.1.1条2款执行的。对于计算结果，｛水平力｝需用户根据输入的角度不同分两个计算工程目录，人为去比较两个不同的结果，取不利情况进行配筋设计等；而｛斜交抗侧力｝程序可自动考虑每一方向地震作用下构件内力的组合，可直接用于配筋设计，不需要人为判断。《2005版SATWE补充用户手册》BY老虎空间wxh53302008-08-19-3-参见《PKPM新天地》06年2期中“关于SATWE参数输入中两个角度的计算”一文及07年4期中“浅淡地震作用方向的合理运用”一文。注：为了避免建立两个目录手工比较构件配筋，用户也可以将WZQ.OUT文件中输出角度填入｛斜交抗侧力构件附加地震角度｝中，这样程序可以自动按最不利工况进行配筋计算。混凝土容重（kN/m3）：Gc=27.0一般情况下，钢筋混凝土容重取25.0。当考虑构件表面粉刷重量后，混凝土容重宜取26~27。一般框架、框剪及框架－核心筒结构可取26.0，剪力墙可取27.0。如果不想让程序自动计算构件自重（梁、柱和墙等），该参数可取0。由于程序在计算构件自重时并没有扣除梁板、梁柱重叠部分，故结构整体分析计算时，混凝土容重没必要取大于27.0。钢材容重（kN/m3）：Gs=78.0一般情况下，钢材容重取78.5。当考虑构件表面装修层重量后，钢材容重可取稍大于78.5。裙房层数：MANNEX=0对于带裙房的大底盘结构，用户应输入裙房所在层号，输入裙房层数后，程序能够自动按照《高规》的规定正确判断底部加强区所在位置。裙房层数应包含地下室层数。《抗规》6.1.3条2款及《高规》4.8.6条规定，“主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施”。程序中此项参数作用暂时没有反映，实际工程中可参考《高规》10.6.4条，将裙房顶部上、下各一层框架柱（含剪力墙端柱）箍筋全高加密，适当提高纵筋配筋率，予以构造加强。转换层所在层号：MCHANGE=0在高层建筑结构的底部，当上部楼层的部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接落地时，应设置结构转换层，并在结构转换层布置转换构件。结构整体计算时，带转换层的高层建筑结构应定义为“复杂高层结构”，并在特殊构件定义中将托墙梁或托柱梁定义为“转换梁”，与转换梁相连的柱则定义为“框支柱”，由程序根据《抗规》3.4.3条2款、《高规》10.2.6及10.2.7条对框支梁、柱、落地剪力墙的抗震等级、内力等进行自动调整。转换层所在层号应包含地下室层数。地下室层数：MBASE=0无地下室时填0；有地下室时根据实际情况填写。该参数是为导算风荷载和自动形成嵌固约束信息服务的，因为地下室部分没有风荷载作用。填写时须注意以下几点：1)程序据此信息决定底部加强区范围和内力调整部位；2)当地下室局部层数不同时，应按主楼地下室层数输入；3)地下室宜与上部结构共同作用分析；4)地下室刚度大于相邻上部结构抗侧刚度的2倍时，可不采用共同分析。墙元细分最大控制长度（m）：DMAX=2.0本参数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。建议一般采用2m；对于框支剪力墙结构，为保证框支梁与上部剪力墙有更好的协调性，可取1.0或1.5m。对所有楼层强制采用刚性楼板假定：｛是｝或｛否｝建议一般在进行结构的整体参数控制（如六个比值的计算）时选｛是｝；在计算构件内力和配筋时，不勾选。这是要避免由于存在局部振动而影响了结构位移比的正确计算。只要选中该项，单独定义的“弹《2005版SATWE补充用户手册》BY老虎空间wxh53302008-08-19-4-性楼板”就也按刚性板计算了。对楼板形状复杂的工程，如有效宽度较窄的环形楼板、有大开洞的楼板、有狭长外伸段的楼板、局部变窄形成薄弱连接部位的楼板、连体结构的狭长连接体楼板等，则应采用符合楼板平面内实际刚度、楼板平面外刚度为零的“弹性膜”假定。对于这些形状复杂的楼板，由于楼板平面内刚度有较大削弱且不均匀，楼板平面内的变形会使楼层内抗侧力刚度较小的构件的位移和内力加大，仍然采用刚性楼板假定就不能保证这些构件计算结果的可靠性。应特别指出，在采用弹性楼板假定并用总刚分析方法进行结构整体计算时，应补充计算结构在刚性楼板假定下的位移比、周期比（扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比）和楼层侧向刚度比。因为控制结构平面规则性、扭转特性和竖向刚度比的这些参数，规范要求在刚性楼板假定下进行计算。参见《建筑结构★技术通讯》06年5期中“建筑结构整体电算时应合理假定楼板的刚度”一文。规范中虽未明确指出周期比验算时要采用刚性楼板假定，但《多层及高层结构CAD软件高级应用》中第13页指出，周期比的要求原则上是针对高层建筑整体振动效应，并且为了避免局部振动，结构也应该按“刚性楼板假定”来分析，这样得到的周期比才有意义。多塔结构如果上部没有连接，则各塔楼应分别计算并分别验算其周期比。体育场馆、空旷结构的特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周期比。注：SATWE中把弹性板分为：弹性板6、弹性板3及弹性膜三种。对框架结构、剪力墙结构、框剪结构、框架－核心筒结构等结构的复杂形状的楼板，不应采用弹性楼板6或弹性楼板3，而只能采用弹性膜。因为弹性楼板6是采用壳单元真实地计算楼板的面内刚度和面外刚度，是针对板柱结构和板柱剪力墙结构提出的；采用弹性楼板6会使梁的配筋偏少，不安全。弹性楼板3则是假定楼板平面内无限刚，平面外刚度按楼板的真实情况用中厚板弯曲单元计算，是针对带厚板转换层结构的转换厚板提出的。墙元侧向节点信息：｛内部节点｝或｛出口节点｝若选择“出口节点”，则墙元的协调性好，分析结果符合剪力墙的实际，但计算量大；若选择“内部节点”，则只是对剪力墙的一种简化模拟，其精度略逊于前者，但效率高。对于一般工程，若特殊要求，均可采用“内部节点”。墙梁转框架梁的控制跨高比（0为不转换）本参数是指剪力墙洞口连梁自动转为框架梁时的控制跨高比，对于跨高比大于该值的墙梁自动转换为框架梁，采用梁元进行分析，否则按墙元分析，如果输入0则不进行转换。详见《高规》7.1.8条。当跨高比为0.5时，剪切变形占连梁变形的90%以上；当跨高比为5.0时，剪切变形只占10%左右，基本以弯曲变形为主。程序对建模时输入的剪力墙洞口进行自动判断，对于跨高比大于该值的墙梁自动转换为框架梁，并采用梁元进行分析；否则仍按墙元(即连梁)分析。如果输入0则不进行转换。该参数的目的主要是方便用户建模输入，可直接按照剪力墙洞口输入，无需手工转换为“墙+框架梁”。目前程序自动判断仅局限于规则对齐的洞口，而对于上下层洞口不对齐、墙厚变化等特殊情况不进行转换。用户可通过平面图查看转换后的结果。对于这一参数的取值，虽然规范建议跨高比以5作为连梁和框架梁的界限，但在程序实际应用中，结合大量工程实际，发现对于跨高比在3~5之间的连梁，如果采用壳元模型，由于目前SATWE程序的墙元划分不够细，即使采用细化网格划分，仍然会存在一定的畸变，造成分析误差。由于高估了单元刚度，使得结构刚度增加，地震作用相应增大，容易造成连梁超筋，给设计带来一定困难。建议一般取5，参见《PKPM新天地》07年4期中“墙梁计算模型合理选取”一文。注意，墙元不论是否转换，其设计属《2005版SATWE补充用户手册》BY老虎空间wxh53302008-08-19-5-性默认为“连梁”，且不能修改。注：对于上下层不对齐洞口形成的墙梁，程序不做转换；对于上下层不同厚度的墙开洞形成的连梁，梁宽取高度加权均值。结构材料信息：｛钢混凝土结构｝或｛砌体结构｝等分为｛钢