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1、,2005新版PKPM结构软件专题 研讨会 SATWE参数祥解,PKPM2005新版软件特点及改进,新版设计规范（6本）,建筑结构荷载规范GB50009-2001 建筑抗震设计规范GB50011-2001 混凝土结构设计规范GB50010-2002 建筑地基基础设计规范GB50007-2002 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002 砌体结构设计规范GB50003-200,钢结构新规范,钢结构设计规范GB50017-2003 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102:2002 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002,新规范修订的背景及指导原则,工程界关于结构可靠度的大讨
2、论 基于概率极限状态的设计方法是否适用 结构设计安全度是否需要大幅提高 新规范修订指导原则 适当提高结构设计安全度 与国际主流规范靠近,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
3、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： 规范： 高规第10.6.4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
4、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3.4.3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5.1.14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3.4.3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1.25-1.5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
5、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
6、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
7、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5.3.1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（5.3.1-1）和（5.3.1-2）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5.3.3条规定，长悬臂和其它大跨度结构竖向
8、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10.2.6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
9、.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
10、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3.2.2），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3.3.4-1条规定，质量、刚度不对
11、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5.1.13-2条规定，抗震计算时，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
12、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
13、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5.1.1条规定，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：
14、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,偶然偏心：新高规3.3.3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
15、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EXP B) X向地震，所有楼层的质心沿Y轴负向偏移5%，记作EXM C) Y向地震，所有楼层的质心沿X轴正向偏移5%，记作EYP D) Y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
16、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 -146.8 -108.8 294.6 -619.7 292.8 -178.9 (+5%) 209.2
