SATWE用户手册.doc

多层及高层建筑结构空间有限元多层及高层建筑结构空间有限元 分析与设计软件分析与设计软件 SATWE 中国建筑科学研究院 建研科技股份有限公司 2009 年 12 月 SATWE 目录 1 目目 录录 前前 言言 1 第一章第一章 SATWE 的基本功能与限制的基本功能与限制 3 一 SATWE简介 3 二 SATWE的基本功能 4 三 SATWE的使用限制 5 第二章第二章 SATWE 的运行环境与安装的运行环境与安装 6 一 SATWE的运行环境与硬件要求 6 二 SATWE软件的安装与文件管理 6 三 SATWE软件的数据文件管理 7 第三章第三章 SATWE 软件的前处理软件的前处理 数据准备数据准备 10 第一节 SATWE 前处理的主要功能 10 第二节 分析与设计参数定义 11 一 总信息 11 二 风荷载信息 15 三 地震信息 17 四 活荷信息 20 五 调整信息 21 六 设计信息 24 七 配筋信息 26 八 荷载组合 26 九 地下室信息 28 十 砌体结构信息 29 第三节 特殊构件补充定义 31 一 数据存取方式 31 二 基本操作 32 第四节 温度荷载定义 38 第五节 弹性支座 支座位移定义 39 第六节 特殊风荷载定义 41 第七节 多塔结构补充定义 46 第八节 用户指定 0 2QO调整系数 51 第九节 生成 SATWE 数据文件及数据检查 52 第十节 修改构件计算长度系数 54 第十一节 水平风荷载查询 修改 55 第十二节 图形检查与修改 56 一 基本功能与操作 56 二 各层平面简图 57 SATWE 目录 2 三 各层荷载简图 58 四 结构轴侧简图 58 五 墙元立面简图 58 第十三节 SATWE 前处理的特点和原则 58 一 结构分析的统一前处理实现一模多算 58 二 按结构原型输入 58 三 轴网输入 58 四 柱 梁的截面形式及材料 58 五 板 柱结构的输入 58 六 厚板转换层结构的输入 58 七 越层柱的改进 58 八 越层支撑的改进 58 九 广义层建模方式的分析 58 十 斜坡梁建模方式的分析 58 十一 错层结构的输入 58 十二 错层剪力墙 顶部山墙的分析处理 58 十三 新增约束节点的定义和处理原则 58 十四 增加任意截面的输入分析和设计 58 十五 增加三角形过渡单元改进了协调性 58 第四章第四章 结构整体分析与构件内力配筋计算结构整体分析与构件内力配筋计算 58 第一节 功能简介 58 第二节 结构内力 配筋计算 58 第三节 PM 次梁内力与配筋计算 58 第四节 08 版新增加的计算和处理 58 一 增加符合异形柱设计规程的设计 58 二 调整混凝土柱长度系数的控制方式 58 三 改进了位于柱截面内的刚性梁的处理 58 四 增加了 分段 分塔方式的0 2Qo 0 25Qo调整 58 五 剪力墙组合配筋 58 第五节 分析结果的图形显示 58 一 各层配筋构件编号简图 58 二 混凝土构件配筋及钢构件验算简图 58 三 梁弹性挠度 柱轴压比 墙边缘构件简图 58 四 各荷载工况下构件标准内力简图 58 五 梁设计内力包络图 58 六 梁设计配筋包络图 58 七 基础设计荷载简图 58 八 水平力作用下各层平均侧移简图 58 九 各荷载工况下结构空间变形简图 58 十 各荷载工况下构件标准内力三维简图 58 十一 结构各层质心振动简图 58 十二 结构整体空间振动简图 58 十三 吊车荷载下的预组合内力简图 58 SATWE 目录 3 十四 柱钢筋修改柱双偏压验算 58 十五 剪力墙组合配筋程序 58 第六节 分析结果的文本输出 58 一 结构分析 设计信息输出文件 WMASS OUT 58 二 周期 地震作用与振型输出文件 WZQ OUT 58 三 结构位移输出文件 WDISP OUT 58 四 各层内力标准值输出文件 WNL OUT WWNL OUT 58 五 底层柱 墙最大组合内力 WDCNL OUT 58 六 混凝土构件配筋 钢构件验算输出文件 WPJ OUT 58 七 超筋超限信息 WGCPJ OUT 58 八 楼层地震作用调整信息 WV02Q OUT 58 九 简化薄弱层验算文件 SAT K OUT 58 十 剪力墙边缘构件输出文件 SATBMB OUT 58 十一 柱在吊车荷载作用下的预组合内力文件 WCRANE OUT 58 第五章 接力梁 柱 剪力墙设计和基础设计第五章 接力梁 柱 剪力墙设计和基础设计 58 一 接力钢筋混凝土梁 柱 剪力墙设计 58 二 接力基础设计 58 三 接力钢结构梁柱的节点设计 58 第六章第六章 部分参数的合理选取和计算原则的说明部分参数的合理选取和计算原则的说明 58 第一节 部分参数的合理选取 58 一 竖向荷载计算 58 二 抗震等级 58 三 振型组合数 58 四 地震力 风力作用方向 58 五 周期折减系数 58 六 活荷质量调整系数Rmc 58 七 0 2Q0调整系数 58 八 针对梁的调整系数Bk Bt Bm Blz Tb 58 九 顶层小塔楼地震力放大系数 58 十 混凝土结构的容重Gc 58 十一 剪力墙竖向分布筋的配筋率Rw 58 十二 箍筋间距Sb Sc Swh 58 十三 混凝土强度等级 CCb CCc CCw 58 第二节 地震计算的原则说明 58 一 耦联抗震计算 58 二 结构的地震反应分析方法 58 三 竖向地震力计算 58 四 动力时程分析 58 五 罕遇地震作用下的薄弱层计算 58 六 有效质量系数 58 七 最不利地震方向 58 八 振型的方向 主振型的判断 58 SATWE 目录 4 九 振型的侧振 扭振成分 58 十 偶然质量偏心 58 十一 双向地震的扭转效应 58 十二 存在斜交抗侧力结构时的多方向地震作用计算 58 十三 各楼层剪重比的控制 58 十四 地震位移控制和位移比 58 十五 周期比控制 58 十六 转换梁地震作用下的内力调整 58 十七 薄弱层地震作用效应调整 58 十八 框支柱地震作用下的内力调整 58 十九 短肢剪力墙 58 二十 边榀地震作用效应调整 58 二十一 板柱 抗震墙结构地震作用调整 58 第三节 结构整体分析的原则说明 58 一 刚性楼板的位移参考点和层间位移控制 58 二 多塔 错层结构计算 58 三 多塔结构的挡风面定义及相关计算 58 四 上部结构与地下室联合工作分析及地下室设计 58 五 砼异形柱框架结构的分析与设计 58 六 关于风荷载计算 58 七 层刚度比控制 58 八 重力二阶效应 58 九 传给基础的上部结构刚度 58 十 层刚度中心 偏心率与层抗侧移刚度计算 58 十一 模拟施工3和施工次序定义的原理及使用说明 58 十二 中 大 震弹性及中 大 震不屈服分析和设计 58 十三 有关钢结构计算 58 十四 关于活荷载计算 58 十五 有关梁的计算 58 十六 新增约束节点的定义和处理原则 58 第四节 设计计算的原则说明 58 一 梁 柱 支撑的标准截面信息 58 二 框剪结构中框架承担的倾覆力矩计算 58 三 三 三 剪力墙轴压比计算 58 四 剪力墙底部加强区 58 五 五 五 剪力墙的约束边缘构件和构造边缘构件 58 七 SATWE的整体稳定验算功能 58 八 SATWE对梁 柱 斜撑和墙的抗震等级的逐个指定功能 58 九 柱计算长度系数的计算原则 58 十 墙梁刚度模型的转换 58 十一 托墙梁刚度的放大选择 58 十二 位于柱截面内的刚性梁的处理 58 十三 关于 分段 分塔方式的0 2Q0 0 25Q0调整 58 第五节 砌体结构计算的原则说明 58 SATWE 目录 5 一 底框 抗震墙结构分析 58 二 复杂砌体结构整体有限元分析 58 三 配筋砌块砌体结构分析 58 第六节 特殊荷载计算的原则说明 58 一 地下室的人防设计 58 二 吊车荷载空间计算的内力组合与配筋 58 三 温度效应计算原理 58 四 关于自动计算的特殊风荷载和自适应的荷载组合 58 第七节 特殊建模的原则说明 58 一 2008版SATWE对越层柱的改进 58 二 2008版SATWE对越层支撑的改进 58 三 广义层建模方式的分析 58 四 斜坡梁建模方式的分析 58 五 错层梁结构和层间梁结构 58 六 错层剪力墙 顶部山墙的分析处理 58 第七章第七章 SATWE 的静力分析模型的静力分析模型 58 第一节 结构分析模型的简化 58 一 概述 58 二 柱 梁及支撑 58 三 剪力墙 58 四 楼板 58 五 有关构件的特殊处理 58 六 模拟施工加载计算 58 第二节 SATWE 的单元库 58 一 空间杆单元 58 二 墙元 58 第三节 单元的转换矩阵 58 一 局部座标到整体座标系的转换 58 二 节点主从关系变换矩阵 58 第四节 结构的总刚度矩阵及结构整体平衡方程的求解 58 一 结构的总刚度矩阵 58 二 结构整体平衡方程的求解 58 第五节 构件的内力计算 58 第八章第八章 结构的抗震计算结构的抗震计算 58 第一节 概述 58 第二节 固有振动分析原理 58 一 总刚分析方法 58 二 侧刚分析方法 58 三 子空间迭代法 58 第三节 振型分解反应谱方法的地震力计算 58 一 按 侧刚分析方法 考虑耦联影响 58 二 按 侧刚分析方法 不考虑耦联影响 58 SATWE 目录 6 三 按 总刚分析方法 的地震力计算 58 第四节 振型叠加法进行弹性动力时程分析 58 一 振型叠加法原理 58 二 弹性动力时程分析相关参数输入 58 第九章第九章 内力组合和内力调整内力组合和内力调整 58 第一节 总则 58 第二节 分项系数和组合系数 58 第三节 偶然偏心 活载不利布置和其它可变荷载的内力组合 58 第四节 地震作用内力的调整 58 第五节 设计内力的调整 58 第十章第十章 钢筋混凝土及钢结构构件设计技术条件钢筋混凝土及钢结构构件设计技术条件 58 第一节 一般规定 58 一 材料指标 58 二 极限状态设计表达式 58 三 承载力计算一般规定 58 四 结构构件抗震设计一般规定 58 第二节 梁设计 58 一 梁正截面设计计算 58 二 梁斜截面设计计算 58 第三节 柱设计 58 一 柱正截面承载力计算 58 二 柱斜截面承载力计算 58 第四节 墙设计 58 一 墙正截面承载力计算及构造要求 58 二 墙斜截面承载力计算 58 三 剪力墙边缘构件设计 58 第五节 框架梁柱节点设计 58 一 框架梁柱节点核心区剪力设计值 58 二 框架梁柱节点核心区受剪承载力计算 58 第六节 钢构件的截面验算 58 一 强度及调整系数 58 二 钢梁验算 58 三 钢柱验算 58 四 钢支撑验算 58 第七节 钢管混凝土构件的截面验算 58 第八节 型钢混凝土构件的截面验算 58 第九节 人防设计 58 一 材料强度调整 58 二 梁延性比控制 58 三 梁斜截面混凝土强度等级影响 58 附录附录 A A 梁柱标准截面数据梁柱标准截面数据 58 SATWE 目录 7 附录附录 B 加载分类表加载分类表 58 附录附录 C 错误信息表错误信息表 58 咨询电话 010 84276262 64516161 e mail pub 通讯地址 北京北三环东路 30 号 邮政编码 100013 SATWE 前言 1 前前 言言 随着经济的高速发展 我国多 高层建筑发展迅速 设计思想也在不断更新 结构体 系日趋多样化 建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂 这就给高层结构分析和设计提出 了更高的要求 如何高效 准确地对这些复杂结构体系进行内力分析与设计 已成为我国 多 高层建筑研究领域急待解决的重要课题之一 在多 高层结构分析中 对剪力墙和楼板的模型化假定是关键 它直接决定了多 高 层结构分析模型的科学性 同时也决定了软件分析结果的精度和可信度 自 80 年代以来 我国不少单位组织研制了多 高层建筑结构分析软件 在一定程度上促进了我国多 高层 建筑的发展 目前在工程中应用较多的多 高层结构分析软件主要有三类 一类是基于薄 壁柱理论的三维杆系结构有限元分析软件 薄壁柱理论的优点是自由度少 使复杂的高层 结构分析得到了极大的简化 但是 实际工程中的许多剪力墙难以满足薄壁柱理论的基本 假定 用薄壁柱单元模拟工程中的剪力墙出入较大 尤其对于越来越复杂的现代多 高层 建筑 计算精度难以保证 第二类是基于薄板理论的结构有限元分析软件 把无洞口或有较小洞口的剪力墙模型 化为一个板单元 把有较大洞口的剪力墙模型化为板 梁连接体系 这类软件对剪力墙的模 型化不够理想 没有考虑剪力墙的平面外刚度及单元的几何尺寸影响 对于带洞口的剪力 墙 其模型化误差较大 第三类是基于壳元理论的三维组合结构有限元分析软件 由于壳元既具有平面内刚度 又具有平面外刚度 用壳元模拟剪力墙和楼板可以较好地反映其实际受力状态 基于壳元 理论的多 高层结构分析模型 理论上比较科学 分析精度高 但美中不足的是现有的基 于壳元理论的软件均为通用的有限元分析软件 虽然功能全面 适用领域广 但其前后处 理功能较弱 这在一定程度上限制了这类软件在高层结构分析中的应用 SATWE 是我们应现代多 高层建筑发展要求专门为高层结构分析与设计而研制的空 间组合结构有限元分析软件 SATWE 的核心工作就是要解决剪力墙和楼板的模型化问题 尽可能地减小其模型化误差 使多 高层结构的简化分析模型尽可能地合理 更好地反映 出结构的真实受力状态 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 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 前言 2 SATWE 适用于高层和多层钢筋混凝土框架 框架 剪力墙 剪力墙结构 以及高层钢 结构或钢 混凝土混合结构 SATWE 考虑了多 高层建筑中多塔 错层 转换层及楼板局 部开大洞等特殊结构形式 SATWE 可完成建筑结构在恒 活 风 地震力作用下的内力分析 动力时程分析及 荷载效应组合计算 可进行活荷不利布置计算 底框结构空间计算 吊车荷载计算 并可 将上部结构和地下室作为一个整体进行分析 对钢筋砼结构可完成截面配筋计算 对钢构 件可作截面验算 SATWE 在 WINDOWS 环境下运行 可动态管理计算机内存资源 机器的内存越大 SATWE 的效率越高 用 SATWE 分析规模大 层数多的高层或超高层结构 其在解题能 力和速度方面的优越性更突出 SATWE 所需的几何信息和荷载信息全部都从 PMCAD 建立的建筑模型中自动提取生 成 并且有墙元和弹性楼板单元自动划分 多塔 错层信息自动生成功能 大大简化了用 户操作 SATWE 完成计算后 可经全楼归并接力 PK 绘梁 柱施工图 接力 JLQ 绘剪力墙施 工图 并可为各类基础设计软件提供荷载 望广大用户在使用中多提意见和建议 若在工程分析中发现问题 电话里难以解决 可通过 E mail 将工程数据传给我们 SATWE SATWE 的基本功能与限制 3 第一章第一章 SATWE 的基本功能与限制的基本功能与限制 一 一 SATWE 简介简介 中国建筑科学研究院的 PKPM 系列 CAD 软件 自 1987 年以来 历经多年的开发 和推广应用 现已形成了一个包括建筑设计 结构设计 设备设计 在结构设计中又包 括多层和高层 工业厂房和民用建筑 上部结构和各类基础在内的综合 CAD 系统 并 正在向集成化和初级智能化方向发展 到目前为止 已为国内 9000 多家设计单位所采 用 成为国内用户最多 应用最广的一个 CAD 系统 并逐渐推广到港 澳地区及东南 亚国家 SATWE 为 Space Analysis of Tall Buildings with Wall 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 具有如下特点 1 模型化误差小 分析精度高 对剪力墙和楼板的合理简化及有限元模拟 是多 高层结构分析的关键 SATWE 以壳元理论为基础 构造了一种通用墙元来模拟剪力墙 这种墙元对剪力墙的洞口 仅 限于矩形洞 的尺寸和位置无限制 具有较好的适用性 墙元不仅具有平面内刚度 也 具有平面外刚度 可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态 而且墙元的每个节点 都具有空间全部六个自由度 可以方便地与任意空间梁 柱单元连接 而无需任何附加 约束 对于楼板 SATWE 给出了四种简化假定 即假定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 上述假定灵活 实用 在应用中可根 据工程的实际情况采用其中的一种或几种假定 2 计算速度快 解题能力强 SATWE 具有自动搜索微机内存功能 可把微机的内存资源充分利用起来 最大限 度地发挥微机硬件资源的作用 在一定程度上解决了在微机上运行的结构有限元分析软 件的计算速度和解题能力问题 3 前后处理功能强 SATWE 前接 PMCAD 程序 完成建筑物建模 SATWE 前处理模块读取 PMCAD 生成的建筑物的几何及荷载数据 补充输入 SATWE 的特有信息 诸如特殊构件 弹性 楼板 转换梁 框支柱等 温度荷载 吊车荷载 支座位移 特殊风荷载 多塔 以 及局部修改原有材料强度 抗震等级或其它相关参数 完成墙元和弹性楼板单元自动划 分 等等 最终形成传基础荷载 SATWE 以 PK JLQ JCCAD BOX 等为后续程序 由 SATWE 完成内力分析和 SATWE SATWE 的基本功能与限制 4 配筋计算后 可接梁柱施工图绘梁 柱施工图 接 JLQ 绘剪力墙施工图 并可为基础 设计 JCCAD 和箱形基础 BOX 提供柱 墙底组合内力作为各类基础的设计荷载 同时 自身具有强大的图形后处理功能 二 二 SATWE 的基本功能的基本功能 SATWE 是专门为多 高层建筑结构分析与设计而研制的空间组合结构有限元分析 软件 适用于各种复杂体型的高层钢筋混凝土框架 框剪 剪力墙 筒体结构等 以及 钢 混凝土混合结构和高层钢结构 SATWE 的基本功能如下 1 可自动读取经 PMCAD 的建模数据 荷载数据 并自动转换成 SATWE 所需的 几何数据和荷载数据格式 并为用户保留了编辑修改几何数据文件及荷载数据文件的机 会 2 程序中的空间杆单元除了可以模拟常规的柱 梁外 通过特殊构件定义 还可 有效地模拟铰接梁 支撑等 特殊构件记录在 PMCAD 中 这样可以随着 PMCAD 建 模变化而变化 实现 SATWE 与 PMCAD 的互动 3 梁 柱及支撑的截面形状不限 考虑了各种异形截面情况 构件材料也不限 可以是混凝土的 钢的 也可以是复合材料的 如型钢混凝土 钢管混凝土等 4 剪力墙的洞口仅考虑矩形洞 其空间位置及大小不限 无需为结构模型简化而 加计算洞 5 考虑了多塔 错层 转换层及楼板局部开大洞口等结构的特点 可以高效 准 确地分析这些特殊结构 6 SATWE 也适用于多层结构 工业厂房以及体育场馆等各种复杂结构 并实现 了在三维结构分析中考虑活荷不利布置功能 底框结构计算和吊车荷载计算 7 自动考虑了梁 柱的偏心 刚域影响 8 具有剪力墙墙元和弹性楼板单元自动划分功能 9 具有较完善的数据检查和图形检查功能 及较强的容错能力 10 具有模拟施工加载过程的功能 并可以考虑梁上的活荷不利布置作用 11 可任意指定水平力作用方向 程序自动按转角进行座标变换及风荷载导算 12 在单向地震力作用时 可考虑偶然偏心的影响 可进行双向水平地震作用下的 扭转地震作用效应计算 可计算多方向输入的地震作用效应 对于复杂体型的高层结构 可采用振型分解反应谱法进行耦联抗震分析和动力弹性时程分析 13 对于高层结构 程序可以考虑效应 P 14 对于底框结构 可进行底框部分的空间分析和配筋设计 15 对于砖混底框结构 配筋砌体结构和复杂砌体结构 可进行空间有限元分析和 SATWE SATWE 的基本功能与限制 5 抗震验算 16 可进行吊车荷载的空间分析和配筋设计 17 可考虑上部结构与地下室的联合工作 上部结构与地下室可同时进行分析与设 计 18 具有地下室人防设计功能 在进行上部结构分析与设计的同时即可完成地下室 的人防设计 19 SATWE 计算完以后 可接力梁柱施工图软件 直接绘梁 柱施工图 梁 柱 施工图中考虑了高层结构的构造要求 20 可接力 JLQ 绘剪力墙施工图 接力 STS 绘钢结构施工图 21 可为 PKPM 系列中基础设计软件 JCCAD BOX 提供底层柱 墙内力作为其组 合设计荷载的依据 从而使各类基础设计中 数据准备的工作大大简化 三 三 SATWE 的使用限制的使用限制 1 SATWE 的解题能力的解题能力 1 结构层数 高层版 300 2 每层梁数 8000 3 每层柱数 5000 4 每层墙数 3000 5 每层支撑数 2000 6 每层塔数 或刚性楼板块数 10 7 结构总自由度数不限 2 SATWE 多层版与高层版的区别多层版与高层版的区别 SATWE 分多层和多 高层两种版本 两者区别如下 1 多层版限八层以下 包括八层 2 多层版没有考虑楼板弹性变形功能 3 多层版没有动力时程分析和吊车荷载分析功能 4 多层版没有与 FEQ 的数据接口 SATWE SATWE 的运行环境与安装 6 第二章第二章 SATWE 的运行环境与安装的运行环境与安装 一 一 SATWE 的运行环境与硬件要求的运行环境与硬件要求 SATWE 多层版记为 SAT8 适用于 8 层及 8 层以下的多层结构 SAT8 与 PK PMCAD TAT8 在一起 其加密锁为 S 1 SATWE 高层版适用于 300 层以下的结构 作为一个独立软件 其加密锁为 S 3 购买 SATWE 软件时 提供光盘一张 说明书一套 及相应的加密锁 使用时 用户可任选其中一个版本 1 微机设备 微机设备 机型 奔 或更高等档次的微机 硬盘 不小于 3G 内存 不小于 128 兆 输入设备 键盘和鼠标 输出设备 支持的各种打印机 绘图机 最佳配置 奔 IV 或更高等档次微机 40G 或更大硬盘 512 兆或更大内存 2 所需的硬盘空间 所需的硬盘空间 SATWE 所需的硬盘空间分三部分 第一部分是 SATWE 运行文件所需的硬盘空间 这部分很少 只需 8 兆左右 第二部分为虚拟内存管理所需的硬盘空间 这部分与机器所 配内存有关 内存越大 这部分所需硬盘空间就越小 第三部分为工程输入 输出数据 图形及有关中间数据文件所需的硬盘空间 相对而言 这部分是主要的 所需硬盘大小与 工程规模有关 工程越大 自由度数越多 所需的硬盘空间也就越大 从几十兆到几百兆 不等 在计算中屏幕上提示有关中间数据文件所需的硬盘空间大小 3 内存管理 内存管理 SATWE 具有自动搜索微机内存的功能 最大限度地发挥微机硬件的作用 解决了在 微机上运行的结构有限元分析软件的速度和解题能力问题 Windows 系统环境下的 SATWE 软件利用内存情况取决于 Windows 因为 Windows 要占用较大的内存资源 建议 配置不小于 128 兆内存 最好是 256 兆或更大 为了提高速度 希望用户把微机的内存配 置得越大越好 测试经验表明 内存扩大一倍 运行速度提高 1 3 倍左右 二 二 SATWE 软件的安装与文件管理软件的安装与文件管理 1 安装 安装 Windows 版安装时 启动光盘或运行光盘上的 Setup 命令即启动了安装程序 要求用户指定程序所在的硬盘位置 可以安装 PKPMCAD 的所有模块 也可以选择个 SATWE SATWE 的运行环境与安装 7 别专业或个别模块 安装内容及配置均自动进行 安装完成后 PKPM 程序标识符出现在 Windows 桌面上 点取该标识符 即启动了 PKPM 主菜单 Windows 版 SATWE 软件的运 行是通过 PKPM 总菜单控制的 2 程序管理 程序管理 Windows 版 SATWE 软件的程序清单及各程序模块的主要功能如下 程序文件名主 要 功 能 Winsat p exe Winsat a exe Winsat d exe Winsat f exe SWDB DAT ZHQ PJ exe MWall exe USERSTL LIB 前处理文件 结构整体分析和构件内力计算文件 计算模块菜单文件及动力时程分析 构件配筋与截面验算文件 地震波数据文件 复杂楼板有限元分析的前处理程序 复杂楼板有限元分析计算程序 复杂楼板有限元分析的后处理程序 三 三 SATWE 软件的数据文件管理软件的数据文件管理 SATWE 软件要求不同的工程要在不同的子目录内进行结构分析与设计 以避免数据 文件冲突 SATWE 的数据文件分以下几类 1 工程原始数据文件 工程名 和 PM SATWE SATWE 的运行环境与安装 8 2 SATWE 补充输入数据文件 SAT PM 3 计算过程的中间数据文件 MID 4 计算结果二进制文件 SAT 5 计算结果输出文件 OUT 和 T 1 工程原始数据文件 工程原始数据文件 这里所说的原始数据文件是指 PMCAD 主菜单 1 生成的数据文件 若工程数据文件名 为 AAA 则工程原始数据文件包括 AAA 和 PM 2 补充输入数据文件 补充输入数据文件 由于在 PMCAD 中未考虑高层结构的有关特殊信息 所以在 SATWE 的前处理中要补 充输入这些信息 包括有关参数的取值 特殊构件的定义和多塔信息等 这些信息都记录 在 PM 中 可以跟随模型的改动 最大限度地保留了已定义的部分 大大减少了重复定义 的工作量 Sat PM 类文件记录了上述信息 3 计算过程的中间数据文件 计算过程的中间数据文件 mid 计算过程的中间数据文件以 mid 为后缀 这部分数据对硬盘空间的占用量比较大 为 了节省硬盘空间 这类文件在计算结束后将被删掉 4 计算结果输出文件 计算结果输出文件 计算结果输出文件分三类 其后缀分别为 sat out 和 t 1 以 sat 为后缀的输出文件 Load sat 竖向荷载数据文件 文本文件 Wind sat 风荷载数据文件 文本文件 Data sat 经数据检查后形成的几何 荷载数据文件 计算用 Mass sat 结构的质量矩阵 质心坐标和自由度等信息 计算用 Tojlq sat PM 与 SATWE 之间构件对应关系文件 接 PK 用 Mode sat 周期 振型 地震力信息 Disp sat 结构在各工况下的位移 Wfrc sat 结构构件的内力数据文件 Wpj sat 结构构件的配筋数据文件 Wdcnl sat 接 JCCAD BOX 用底层柱 墙底组合内力 Jlqpj sat 接 JLQ 绘剪力墙施工图用的配筋文件 其中 Data sat 是在前处理数据检查时生成的 2 以 out 为后缀的输出文件 这些文件都是文本格式输出文件 SATWE SATWE 的运行环境与安装 9 Wmass out 质量 质心 刚心等信息文件 Wzq out 周期 地震力 振型等信息 Wdisp out 各工况下的结构位移 Sat k out 薄弱层验算结果 Wnl out 各层内力标准值 Wwnl out 各层地震作用调整后内力标准值 Wpj out 各层配筋输出 Wgcpj out 各层超配筋信息 Wdcnl out 底层柱 墙底组合内力 3 以 t 为后缀的输出文件 这些文件都是图形文件 以图形方式输出的部分主要文件如下 Flr t 各层平面简图 Load t 各层荷载简图 Wpj t 各层配筋简图 Wpjw t 各层墙 柱 墙 梁编号简图 Mode t 振型简图 SATWE 前处理 数据准备 10 第三章第三章 SATWE 软件的前处理软件的前处理 数据准备数据准备 第一节第一节 SATWE 前处理的主要功能前处理的主要功能 SATWE 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 的第 1 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 在点取第一项主菜单后 屏幕弹出如下子菜单 SATWE 前处理 数据准备 11 下面分别介绍上述各项子菜单的功能及有关内容 第二节第二节 分析与设计参数定义分析与设计参数定义 多 高层结构分析需补充的参数共十页 它们分别为 总信息 风荷载信息 地震信 息 活荷信息 调整信息 设计信息 配筋信息 荷载组合 地下室信息和砌体结构信息 对于一个工程 在第一次启动 SATWE 主菜单时 程序自动将上述所有参数赋值 取多数 工程中常用值作为其隐含值 并将其写到硬盘上名为 SAT DEF PM 文件中 以后再启动 SATWE 时 程序自动读取 SAT DEF PM 中的信息 在每次修改这些参数后 程序都自动 存盘 以保证这些参数在以后使用中的正确性 在点取 分析与设计参数补充定义 菜单后 弹出参数页切换菜单 一 总信息一 总信息 第一页参数的含义及取值原则如下 SATWE 前处理 数据准备 12 1 水平力与整体坐标夹角 该参数为地震作用 风荷载作用方向与结构整体坐标的夹角 逆时针方向为正 单位 为度 当需进行多方向侧向力核算时 可改变此参数 程序在形成 SATWE 数据文件时 自动考虑此参数的影响 2 混凝土容重 单位 kN m3 一般情况下 钢筋混凝土结构的容重为 25kN m3 若采用轻砼或要考虑构件表面装修 层重时 砼容重可填入适当值 3 钢材容重 一般情况下 钢材容重为 78 0kN m3 若要考虑钢构件表面装修层重时 钢材的容重 可填入适当值 4 裙房层数 此处定义裙房层数 5 转换层所在层号 如果有转换层 必须在此指明其层号 以便进行正确的内力调整 6 地下室层数 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 详细计算原则可 查看第六章 7 墙元细分最大控制长度 单位 m 这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 max D 隐含值为 0 55 0 max D0 1 max D 8 对所有楼层强制采用刚性楼板假定 当计算结构位移比时 需要选择此项 应该注意的是 除了位移比计算 其他的结构 分析 设计不应选择此项 9 墙元侧向节点信息 这是墙元刚度矩阵凝聚计算的一个控制参数 若选 内部节点 则只把墙元上 下边的节点作为出口节点 墙元的其它节点均作 为内部节点而被凝聚掉 这时 带洞口的墙元两侧边中部的节点为变形不协调点 这种处 理方法是对剪力墙的一种简化模拟 虽然计算量较少 但结果精度较选择 出口节点 时 差 若选 出口节点 则只把墙元因细分而在其内部增加的节点凝聚掉 四边上的节点 均作为出口节点 墙元的变形协调性好 分析结果符合剪力墙的实际 虽然计算量较选择 内部节点 时大 但结果的精度要好于 内部节点 因此最新版本程序设定默认值为 出口节点 SATWE 前处理 数据准备 13 10 结构材料信息 钢筋混凝土结构 按砼结构有关规范计算地震力和风荷载 钢与砼混合结构 目前没有专门的规范 可参照相应的规范执行 有填充墙钢结构 按钢结构有关规范计算地震力和风荷载 无填充墙钢结构 按钢结构有关规范计算地震力和风荷载 砌体结构 按砼结构有关规范计算地震力和风荷载 并对砌块墙进行抗震验算 11 结构体系 分为框架 框剪 框筒 筒中筒 剪力墙 短肢剪力墙和复杂高层 板柱剪力墙等结 构体系 这个参数用来对应规范中相应的调整系数 12 结构恒载计算模型信息 这是竖向力计算控制参数 其含义如下 不计算恒活荷载 不计算竖向力 一次性加载 按一次加荷方式计算竖向力 采用整体刚度一次加载模型 这种计算模 型适用于多层结构 或有上传荷载 如 吊柱等 的结构 模拟施工加载 1 按模拟施工加荷方式 1 计算竖向力 采用整体刚度分层加载模型 这种计算模型普遍应用于各种类型的下传荷载的结构 目的是去掉下部荷载对上部结构产 生的平动影响 注意 其不适应有吊柱的情况 模拟施工加载 2 按模拟施工加荷方式 1 计算竖向力 同时在分析过程中将竖向构件 柱 墙 的轴向刚度放大十倍 以削弱竖向荷载按刚度的重分配 这样做将使得柱和墙 上分得的轴力比较均匀 接近手算结果 传给基础的荷载更为合理 模拟施工加载 3 按模拟施工加荷方式 3 计算竖向力 采用分层刚度分层加载模型 与模拟施工加载 1 类似 只是在分层加载时 去掉了没有用的刚度 如第 1 层加载 则只 有 1 层的刚度 而模拟施工加载 1 却仍为整体刚度 使其更接近于施工过程 建议可以首 选模拟施工加载 3 来计算恒载 关于模拟施工加载的计算原理在第六章有详细介绍 13 模拟施工次序信息 施工次序定义 模拟施工 1 或 3 的计算模式下 为适应某些复杂结构 新增了自定义 施工次序菜单 可以对楼层组装的各自然层分别指定施工次序号 程序隐含指定每一个自然层是一次施工 简称为逐层施工 用户可通过施工次序定 义指定连续若干层为一次施工 简称为多层施工 对一些传力复杂的结构 应采用多层施工的施工次序 如 转换层结构 下层荷载由上层构件传递的结构形式 巨型结构等 如果采用模拟 施工 3 中的逐层施工 可能会有问题 因为逐层施工 可能缺少上部构件刚度贡献而导至 了上传荷载的丢失 SATWE 前处理 数据准备 14 对于广义层的结构模型 由于层概念的泛延 应考虑楼层的连接关系来指定施工次序 避免下层还未建造 上层反倒先进入施工行列 类似这样的结构 用模拟施工 1 和模拟施工 3 计算都可能会有问题 所以 05 版本遇 到这样的情况 只能采用 一次性加载 的模式 使用 08 版 则可以使用模拟施工 3 并 根据情况对某些部分定义多层施工的施工次序 关于模拟施工加载次序的计算原理在第六章有详细介绍 14 风荷载计算信息 这是风荷载计算控制参数 这一选项中原来只有 不计算风荷载 和 计算风荷载 两个选择 新版本增加到四个选项 名称及其含义如下 不计算风荷载 即不算风荷载 计算风荷载 计算 X Y 两个方向的风荷载 此时计算风荷载的算法是一种相对简化 的算法 对于比较规则的工程 计算结果能够满足设计的要求 计算特殊风荷载 对于平 立面变化较复杂 或者对风荷载有特殊要求的结构或某些 部位 按原有算法计算的风荷载显得有些简单 因此新版程序增加了按照更加精细的算法 自动生成风荷载的选择 计算水平和特殊风荷载 同时计算上述两种风荷载 15 地震作用计算信息 这是地震作用计算控制参数 其含义如下 不计算地震作用 即不计算地震作用 计算水平地震作用 计算 X Y 两个方向的地震作用 计算水平和竖向地震作用 计算 X Y 和 Z 三个方向的地震作用 16 结构所在地区或设计还需要遵循的地区规程 分为全国 上海 广东 分别采用中国国家规范 上海地区规程和广东地区规程 另 外最新版程序还增加了 89 规范的相关选项 17 剪力墙洞口墙梁自动转为框架梁 程序对于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 如下图所示 采用梁元进行分析 否则仍按墙元分析 如果输入零值则不进 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 但目前程序自动判断局限于规则对齐的洞口 对于上下层洞口不对齐 墙厚变化等特殊情况不进行转换 应通过平面图查看转换后的结果 SATWE 前处理 数据准备 15 二 风荷载信息二 风荷载信息 这页是与风荷载计算有关的信息 若在第一页参数中选择了不计算风荷载 可不必考 虑本页参数的取值 各参数的含义及取值原则如下 SATWE 前处理 数据准备 16 1 地面粗糙度类别 分 A B C D 四类 2 修正后的基本风压 可根据有关规范取值 单位为 kN m2 3 结构基本周期 结构基本周期的缺省值由经验公式确定 如果已经知道结构的计算周期 此处可以直 接填计算周期 可以使风荷载的计算更准确 但应注意此处不可填写 0 4 体型分段数 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 程序限定体 型系数最多可分三段取值 由于程序计算风荷载时自动扣除地下室高度 因此分段时只需考虑上部结构 而不用 将地下室单独分段 5 各段最高层号 按实际情况填写 若体型系数只分一段或两段时 则仅需填写前一段或两段的信息 其余信息可不填 6 各段体型系数 对于一些常见体型 风荷载体型系数取值如下 a 圆形和椭圆形平面 8 0 s b 正多边形及三角形平面 式中为正多边形边数 n s 2 18 0 n c 矩形 鼓形 十字形平面 3 1 s d 下列建筑的风荷载体形系数 4 1 s i V 形 Y 形 弧形 双十字型 井字形平面 ii L 形和槽形平面 iii 高宽比大于 4 长宽比不大于 1 5 的矩形 鼓形平面 BH BL 7 计算特殊风荷载时的各项参数 按简化方法计算风荷载时 假定迎风面和背风面的受风面积相同 用户输入的体型系 数是迎风面和背风面体型系数之和 同时还忽略了侧向风的影响 当选择计算特殊风荷载时 结构的体型系数被细分为迎风面体型系数 背风面体型系 数 侧风面体型系数 其值应按相关规范给定 挡风系数是为了考虑楼层外侧轮廓并非全部为受风面积 存在部分镂空的情况 当该 系数为 1 0 时 表示外侧轮廓全部为受风面积 小于 1 0 时表示有效受风面积占全部外轮廓 SATWE 前处理 数据准备 17 的比例 程序计算风荷载时按有效受风面积生成风荷载 8 设缝多塔背风面体型系数 对于设缝多塔结构 可在前处理第 6 项 多塔结构补充定义 中指定各塔的挡风面 程序在计算风荷载时会自动考虑挡风面的影响 并采用此处输入的背风面体型系数对风荷 载进行修正 三 地震信息三 地震信息 这页是有关地震作用的信息 由于抗震设防烈度为 6 度时 某些房屋可不进行地震作 用计算 但仍应采取抗震构造措施 因此 若在第一页参数中选择了不计算地震作用 本 页中地震烈度 框架抗震等级和剪力墙抗震等级仍应按实际情况填写 其他参数可不必考 虑 上述参数的含义及取值原则如下 1 结构规则性信息 此项目前不起作用 2 设计地震分组 SATWE 前处理 数据准备 18 依据抗震规范指定设计地震分组 3 设防烈度 设防烈度的取值有 6 7 8 或 9 分别代表抗震设防烈度 6 7 8 和 9 度 需要注意 的是与旧规范相比 增加了 7 度 0 15g 和 8 度 0 30g 两种情况 4 场地类别 场地类别可取值 1 2 3 4 分别代表 类土 5 6 框架 剪力墙抗震等级 可取值 0 1 2 3 4 5 其中 0 1 2 3 4 分别代表抗震等级为特一级 一 二 三或四级 5 代表不考虑抗震构造要求 7 考虑偶然偏心 如果考虑偶然偏心 程序将自动增加计算 4 个地震工况 分别是质心沿 Y 正 负向偏 移 5 的 X 地震和质心沿 X 正 负向偏移 5 的 Y 地震 8 考虑双向地震作用 考虑双向地震时 程序将自动对 x y 的地震作用效应进行修改 yx SS 22 85 0 yxxx SSSsignS 22 85 0 xyyy SSSsignS 9 计算振型个数 一般计算振型数应大于 9 多塔结构计算振型数应取更多些 但也要特别注意一点 此处指定的振型数不能超过结构固有振型的总数 比如说 一个规则的两层结构 采用刚 性楼板假定 由于每块刚性楼板只有三个有效动力自由度 整个结构共有 6 个有效动力自 由度 这样系统自身只有 6 个特征值 这时候就不能指定 9 个振型 最多只能取 6 个 否 则会造成地震作用计算异常 10 活荷质量折减系数 指的是计算重力荷载代表值时的活荷载组合值系数 缺省取值与荷载组合中的活荷载 组合值系数相同 一般为 0 5 如果用户需要 也可以自己修改 11 周期折减系数 周期折减的目的是为了充分考虑框架结构和框架 剪力墙结构的填充墙刚度对计算周期 的影响 对于框架结构 若填充墙较多 周期折减系数可取 0 6 0 7 填充墙较少时可取 0 7 0 8 对于框架 剪力墙结构 可取 0 8 0 9 纯剪力墙结构的周期可不折减 12 结构的阻尼比 对于一些常规结构 程序给出了结构阻尼比的隐含值 用户可通过这项菜单改变程序 的隐含值 13 特征周期 多遇或罕遇地震影响系数最大值 可以通过抗震规范确定 也可以根据具体需要来指定 SATWE 前处理 数据准备 19 14 斜交抗侧力构件方向附加地震数 相应角度 最多可允许附加 5 组地震 附加地震数可在 0 5 之间取值 在 相应角度 输入框填 入各角度值 该角度是与 x 轴正方向的夹角 逆时针方向为正 各角度之间以逗号或空格 隔开 15 按中震 或大震 不屈服做结构设计 SATWE 提供了两种性能设计的选择 即 中震或大震的弹性设计 中震或大震的不 屈服设计 这两种设计方法属于结构性能设计的范畴 目前没有放到规范中 只有在具体 提出结构性能设计要点时 才能对其进行有针对性的分析 验算 具体操作如下 A 中震或大震的不屈服设计法 程序使用时 需要用户 1 按中震或大震输入 如 8 度 0 2g 的多遇小震地震影 max 响系数为 0 16 中震约为 0 456 2 选择 按中震不屈服或大震不屈服做结构设计 的 按钮 则程序在分析时自动把 1 荷载分项系数均取为 1 2 强柱弱梁强剪弱弯的调整系 数均取为 1 属于经验系数 3 抗震调整系数取为 1 4 钢筋和混凝土材料采用标 RE 准强度 B 中震或大震的弹性设计法 程序使用时 需要用户 1 按中震或大震输入 2 构件抗震等级指定为 4 级 max 程序按此参数设置来设计 因为抗震等级为 4 级 所以所有的强柱弱梁 强剪弱弯的 调整系数均为 1 16 查看和调整地震影响系数曲线 点击该按钮 在弹出的对话框中可查看按规范公式的地震影响系数曲线 并可在此基 础上根据需要进行修改 形成自定义的地震影响系