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1、结构设计 pkpm 软件 SATWE 计算结果分析SATWE 软件计算结果分析 一、位移比、层间位移比控制规范条文：新高规的 4.3.5 条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角，A、B 级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍；且 A 级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的 1.5倍，B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的 1.4倍。高规 4.6.3 条规定，高度不大于 150m 的高层建筑，其楼层层间最大位移与层间之比（即最大层间位移角）u/h 应满足以下要求：结构休系 u/h 限值框架 1/550框架-剪力墙，框架-核心筒 1/800筒中
2、筒，剪力墙 1/1000框支层 1/1000名词释义：（1） 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。（2） 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
3、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
4、均层间位移的比值即要求：Ratio-(X)= Max-(X)/ Ave-(X) 最好90% 说明无需再增加振型计算电算结果的判别与调整要点:1. 对于刚度均匀的结构，在考虑扭转耦连计算时，一般来说前两个或几个振型为其主振型，但对于刚度不均匀的复杂结构，上述规律不一定存在。总之在高层结构设计中，使得扭转振型不应靠前，以减小震害。SATWE 程序中给出了各振型对基底剪力贡献比例的计算功能,通过参数 Ratio(振型的基底剪力占总基底剪力的百分比)可以判断出那个振型是 X 方向或 Y 方向的主振型，并可查看以及每个振型对基底剪力的贡献大小。2. 振型分解反应谱法分析计算周期，地震力时，还应注意两个问
5、题，即计算模型的选择与振型数的确定。一般来说，当全楼作刚性楼板假定后，计算时宜选择“侧刚模型”进行计算。而当结构定义有弹性楼板时则应选择“总刚模型”进行计算较为合理。至于振型数的确定，应按上述高规5.1.13 条（高层建筑结构计算振型数不应小于 9,抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不小于 15,对于多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的 9 倍 ,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的 90%）执行，振型数是否足够，应以计算振型数使振型参与质量不小于总质量的 90%作为唯一的条件进行判别。(耦联取 3 的倍数，且 3 倍层数，非耦联取层数，直到参与计算振型的有效质量系数90
6、)3. 如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。即周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性。考虑周期比限制以后，以前看来规整的结构平面，从新规范的角度来看，可能成为“平面不规则结构”。一旦出现周期比不满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。周期比不满足要求，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，总的调整原则是要加强外圈结构刚度、增设抗震墙、增加外围连梁的高度、
7、削弱内筒的刚度。4. 扭转周期控制及调整难度较大，要查出问题关键所在，采取相应措施，才能有效解决问题。a)扭转周期大小与刚心和形心的偏心距大小无关，只与楼层抗扭刚度有关；b)剪力墙全部按照同一主轴两向正交布置时，较易满足；周边墙与核心筒墙成斜交布置时要注意检查是否满足；c)当不满足周期限制时，若层位移角控制潜力较大，宜减小结构竖向构件刚度，增大平动周期；d)当不满足周期限制时，且层位移角控制潜力不大，应检查是否存在扭转刚度特别小的层，若存在应加强该层的抗扭刚度；e)当不满足扭转周期限制，且层位移角控制潜力不大，各层抗扭刚度无突变，说明核心筒平面尺度与结构总高度之比偏小，应加大核心筒平面尺寸或加
8、大核心筒外墙厚，增大核心筒的抗扭刚度。f)当计算中发现扭转为第一振型，应设法在建筑物周围布置剪力墙，不应采取只通过加大中部剪力墙的刚度措施来调整结构的抗扭刚度。三、层刚度比控制规范条文：1抗震规范附录 E2.1 规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于 2；2高规的 4.4.2 条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的 70%或其上相临三层侧向刚度平均值的 80%；3高规的 5.3.7 条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的 2 倍；4高规的 10.2.3 条规定，底部
9、大空间剪力墙结构，转换层上部结构与下部结构的侧向刚度，应符合高规附录 E 的规定： E.0.1) 底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构，可近似采用转换层上、下层结构等效刚度比 表示转换层上、下层结构刚度的变化，非抗震设计时 不应大于 3，抗震设计时不应大于 2。E.0.2) 底部大空间层数大于一层时，其转换层上部框架-剪力墙结构的与底部大空间层相同或相近高度的部分的等效侧向刚度与转换层下部的框架-剪力墙结构的等效侧向刚度比e 宜接近 1，非抗震设计时不应大于 2，抗震设计时不应大于 1.3。名词释义：刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值（也称层刚度比），该值主要为了控制高层结构的竖向规则性
10、，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。对于地下室结构顶板能否作为嵌固端，转换层上、下结构刚度能否满足要求，及薄弱层的判断，均以层刚度比作为依据。抗规与高规提供有三种方法计算层刚度，即剪切刚度（Ki=GiAi/hi）、剪弯刚度（Ki=Vi/i）、地震剪力与地震层间位移的比值（Ki=Qi/ui）。通常选择第三种算法。刚度的正确理解应为产生一个单位位移所需要的力建筑结构的总信息(WMASS.OUT)=各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度 70%的比值或上三层平均侧移刚度 80%的比值中之较小者=即要求：Ratx1、Raty
11、1 1电算结果的判别与调整要点:1. 规范对结构层刚度比和位移比的控制一样，也要求在刚性楼板假定条件下计算。对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次，在刚性楼板假定条件下计算层刚度比并找出薄弱层，然后在真实条件下完成其它结构计算。2. 层刚比计算及薄弱层地震剪力放大系数的结果详建筑结构的总信息 WMASS.OUT。一般来说，结构的抗侧刚度应该是沿高度均匀或沿高度逐渐减少，但对于框支层或抽空墙柱的中间楼层通常表现为薄弱层，由于薄弱层容易遭受严重震害，故程序根据刚度比的计算结果或层间剪力的大小自动判定薄弱层，并乘以放大系数，以保证结构安全。当然，薄弱层也可在调整信息中通过人工强制指定。3. 对于上
12、述三种计算层刚度的方法，我们应根据实际情况进行选择：对于底部大空间为一层时或多层建筑及砖混结构应选择“剪切刚度”；对于底部大空间为多层时或有支撑的钢结构应选择“剪弯刚度”；而对于通常工程来说，则可选用第三种规范建议方法，此法也是 SATWE 程序的默认方法。四、层间受剪承载力之比控制规范条文：新高规的 4.4.3 条和 5.1.14 条规定，A 级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的 80，B 级高度不应小于 75。建筑结构的总信息(WMASS.OUT)*楼层抗剪承载力、及承载力比值*Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比即要求：Ratio_Bu
13、0.8(0.75)如不符，说明本层为薄弱层，加强软件实现方法:1. 层间受剪承载力的计算与砼强度、实配钢筋面积等因素有关，在用 SATWE 软件接 PK出施工图之前，实配钢筋面积是不知道的，因此 SATWE 程序以计算配筋面积代替实配钢筋面积。2. 目前的 SATWE 软件在结构设计信息（WMASS.OUT）文件中输出了相邻层层间受剪承载力之比的比值，该比值是否满足规范要求需要设计人员人为判断。 五、刚重比控制规范条文：(高规 5.4.4 条)1对于剪力墙结构,框剪结构,筒体结构稳定性必须符合下列规定:(见规范)2对于框架结构稳定性必须符合下列规定: Di*Hi/Gi=10名词释义：结构的侧向
14、刚度与重力荷载设计值之比称为刚重比。它是影响重力二阶（p-）效应的主要参数,且重力二阶效应随着结构刚重比的降低呈双曲线关系增加。高层建筑在风荷载或水平地震作用下,若重力二阶效应过大则会引起结构的失稳倒塌，故控制好结构的刚重比，则可以控制结构不失去稳定。建筑结构的总信息(WMASS.OUT)=结构整体稳定验算结果=X 向刚重比 EJd/GH*2= 47.79Y 向刚重比 EJd/GH*2= 41.49该结构刚重比 EJd/GH*2 大于 1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算该结构刚重比 EJd/GH*2 大于 2.7,可以不考虑重力二阶效应电算结果的判别与调整要点:1按照下式计算等效侧向刚度： 高规 5.4.12对于剪切型的框架结构,当刚重比大于 10 时，则结构重力二阶效应可控制在 20%以内,结构的稳定已经具有一定的安全储备；当刚重比大于 20 时,重力二阶效应对结构的影响已经很小,故规范规定此时可以不考虑重力二阶效应。3对于弯剪型的剪力墙结构、框剪结构、筒体结构，当刚重比大于 1.4 时，结构能够保持整体稳定；当刚重比大于 2.7
