计算软件2010版本介绍之二

1、2010范版多、设计SATWE和PMSAP中国建筑科学2011 年 6 月目录17.规定水平力的相关计算18.楼层刚度比的控制计算的“简化方法”和“振型叠加反应谱法”19.竖向20.风荷载作用下结构的舒适度验算21.筒体结构的二道防线调整22.相邻楼层质量比23.框支框架剪力及倾覆力矩百分比24.风荷载阻尼比25.影响系数曲线修改，增加了I0类场地26.板柱抗震墙结构的剪力调整27.连梁刚度折减17 规定水平力抗规 3.4.3 和高规 3.4.5 对“扭转不规则”采用 “规定水平力”定义，其中抗规条文：“在规定水平力下楼层的最大弹性水平位移或(层间位移)，大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移

2、)平均值的1.2 倍 ”抗规 6.1.3和高规 8.1.3 倾覆力矩的计算采用规定水平力，其中抗规条文：设置少量抗震墙的框架结构，在规定的水平力作用下，底部框架所承担的倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级仍应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同。规定水平力的计算方式抗规条文说明 3.4.3-2“该水平力一般采用振型组合后的楼层剪力换算的水平作用力，并考虑偶然偏心”高规条文说明 3.4.5在规定的水平力作用下；采用振型组合以后的楼层剪力换算的水平作用力；换算原则：每一楼层处水平作用力，取该楼面上下两个楼层塔楼的剪力差的绝对值。连体下一层的总水平作用力可按该层各

3、剪力大小分配，计算出各塔楼在该层的水平作用力。规定水平力的实施除了原有各工况的位移统计结果，当计算作用时，软件同时给出规定水平力下的位移统计结果，用于位移比的判断。除了规范中的规定水平力计算方法，提供按照结点力CQC方法计算得到的规定水平力，以适应一些复杂结构的需要。规定水平要用于计算作用下的位移比和倾覆力矩，其中后者包含了：框架倾覆力矩、短肢墙倾覆力矩、框支框架倾覆力矩和一般剪力墙的倾覆力矩统计。规定水平力的实施 SATWE在WDISP.OUT输出规定水平力下的楼层位移和位移比规定水平力的实施 PMSAP在计算书item021项输出规定水平力下的楼层位移和位移比SATWE在WV02Q.OUT

4、中输出规定水平力下的“V*H求和方式”和“力学标准方式”的倾覆力矩百分比PMSAP在计算书item031项输出规定水平力下的“力学标准方式”的倾覆力矩百分比PMSAP在计算书item034项输出规定水平力下的“V*H求和方式”的倾覆力矩百分比计算倾覆力矩的“力学标准方式”和“V*H求和方式”第 k 层的框架倾覆力矩力学标准方式nc Nx) MM *( xckkjkjk0kjj1V*H求和方式nstncM ck Vijhijikj1计算倾覆力矩的“力学标准方式”和“V*H求和方式”第k层取矩参考点位置确定 Nkixkix Nk0ki计算倾覆力矩的“力学标准方式”和“V*H求和方式”框剪结构中总框

5、架的计算简图Fxn , Fyn , Mznnnn FH FD MM*cxiiyiczii1i1i1nnn VihiDc Fyi Mzii1i1i1ni1F, F, M Mc Dc Nc Mzix2y2z2Fx1, Fy1, Mz1Dc一目了然，M* , M有明显的不同cc计算倾覆力矩的“力学标准方式”和“V*H求和方式”x,iF,Mzi指的是第 i 层框架受到的总一部分是由剪力墙间接施加的作用，一部分是直接作用；作用，yiNc是框架底部的合轴力，由剪力墙直接引起；nMzi i 1是框架底部的附加弯矩，由剪力墙直接引起；Mc是V*H方式得到的框架底部的倾覆弯矩，由剪力墙和直接作用共同引起；M*是

6、力学方式得到的框架底部的倾覆弯矩，由剪力墙和直接作用共同引起；c计算倾覆力矩的“力学标准方式”和“V*H求和方式”一般而言，对于对称布置的框剪、框筒结构，力学方式的框架倾覆力矩要远大于V*H方式的倾覆力矩2倍！计算倾覆力矩的“力学标准方式”和“V*H求和方式”而对于偏置布置的框剪、框筒结构，力学方式的框架倾覆力矩与V*H方式的倾覆力矩比较接近X向力学方式只是略大一点计算倾覆力矩的“力学标准方式”和“V*H求和方式”总之，总框架与总剪力墙配合的越紧密，二者之间的传力越显著，两种方法统计的框架倾覆力矩差异越大。反过来，对于独立工作的框架和剪力墙，两种方法是一致的。力学方式的框架倾覆力矩一方面可以反

7、映框架的数量；另一方面可以反映框架的空间布置；是更为合理的衡量“框架在整个抗侧力体系中作用”的指标。PMSAP可对多方向考虑规定水平力的计算 PMSAP PMSAP可对多方向考虑规定水平力的计算 PMSAP 方向各的含义51EX2EY3EX14EY167EX28EX2EY2EY3 “规定水平力方向数”2,4,6,8等偶数值MEDIR 取对任一个方向EXi，考虑规定水平力时增加三个静力工况LXi，PXi，MXi；对任一个方向EYi，考虑规定水平力时增加三个静力工况LYi，PYi，MYi；0，30，60三个角度；共六个方向：EX，EY，EX1，EY1，EX2，EY2；MEDIR可取0；2；4；6；

8、 PMSAP PMSAP 填写MEDIR=4，增加了1425共12个规定水平力工况规定水平力对于相对规则的单塔楼结构，采用规定水平力计算的结构位移比，与02规范方法差别不大，通常在5%以内。举几个例子如下：例一 某剪力墙结构：三维例一 某剪力墙结构：位移比对比例二 某框剪结构：三维例二 某框剪结构：位移比对比例三 某框架双筒结构：三维例三 某框架双筒结构：位移比对比规定水平力下的倾覆力矩百分比与老办法相差也很小层号12345678910塔号1111111111框架弯矩10153.( 21.3%)短肢墙弯矩墙及支撑弯矩37423.( 78.7%)31678.( 76.9%)25869 ( 74

9、5%)总弯矩47576.41215.347380.(0.(0.0%)0.0%)0 0%)9537 (8870.(7981.(6957.(5844.(4685.(3518.(2366.(1290.(23.1%)25.5%)28.0%)30.9%)34.4%)39.1%)46.1%)58.3%)83.8%)0 (0CQC振型叠加法00 ()()0.(0.(0.(0.(0.0%)0.0%)0.0%)0.0%)7287.(4108.(1694.(249.(60.9%)53.9%)41.7%)16.2%)11972.7626.4060.1539.层号12345678910塔号1111111111框架弯矩

10、短肢墙弯矩墙及支撑弯矩总弯矩46498.40325.9915.(9324.(8678.(7813.(6812.(5720.(4582.(3437.(2309 (21.3%)23.1%)25.5%)27.9%)30.7%)34.0%)38.5%)45.2%)57.0%)0.(0 (0.0%)0 0%)36584.(31001 (78.7%)76 9%)063.991.208. 规定水平力 0.(0.(0.(0.(0.(0.0%)0.0%)0.0%)0.0%)0.0%)11089.( 66.0%)16809.11898.7597.4051.1530.7316.(4161.(1743.(272.(6

11、1.5%)54.8%)43.0%)17.8%)1258.( 82.2%)楼层刚度比控制薄弱层判断10抗规的楼层刚度算法及刚度比控制同01抗规，仍然要求本层刚度不小于上层刚度的70%及上三层刚度平均值的80%；对于框架结构的楼层刚度算法及刚度比控制，10高规与抗规一致；对于非框架结构，10高规采用“引入层高修正的单层刚度比”控制，不再要求本层刚度与上三层刚度平均值的比值。同时刚度比限值更为细化：“本层与相邻上层的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5”。根据规松一些；初步计算的经验，高规的控制通常要比抗对于非框架结

12、构的薄弱层判断，取抗规和高规二者之较严格者；一二层转换结构的刚度比控制、嵌固端判断按照高规附录E.0.1计算并输出楼层的剪切刚度和刚度比三层及三层以上转换结构的刚度比控制按照高规附录E.0.2计算并输出楼层的剪弯刚度和刚度比10版SATWE和PMSAP不再需要用户指定楼层刚度算法！SATWE在WMASS.OUT同时输出三种刚度比及转换刚度比 PMSAP在计算书item009，010，011项输出三种刚度比PMSAP在计算书item035项输出转换刚度比19 竖向作用抗规 5.3 和高规 4.3.13-4.3.15简化方法和振型分解反应谱法：给出了竖向作用的4.3.13 给出了简化方法4.3.1

13、4 提出“跨度大于24m的楼盖结构、跨度大于12m的转换结构和连体结构，悬挑长度大于5m的悬挑结构，结构竖向作用效应标准值宜采用时程分析方法或振型分解反应谱方法进行计算”4.3.15 给出竖向作用系数值竖向作用竖向作用下结构反应的特点之一剪力墙、框架柱等竖向构件之间可能存在明显的竖向相互错动，从而在水平构件中自身的内力重分配。显著内力，并导致竖向构件竖向错动效应算例框架梁A连梁A框架梁B某38层框筒结构及典型平面竖向错动效应算例 差3倍 基本相当 作用基本一致的前提下：在总竖向竖向作用下结构反应的特点之二对于带有屋盖系统的建筑结构，不恰当的设计方案，可能导致二次；当二次发生时，结构反应急剧增大

14、。二次算例：理论模型屋盖系统竖振周期为T完整的竖向地震计算模型主体结构竖振周期为Tsup二次算例竖向反应的这些特性，不能通过抗规提供的简化方法反应出来，而只能通过竖向析方法来体现；的振型叠加法或者时程分10抗规和高规，已经把振型叠加法列为大跨度结构可以采用的分析方法；实际上，振型叠加法原则上适用于任何结构类型；10版SATWE和PMSAP，提供了完善的竖向的振型叠加法分析，并可将结果用于构件的设计；竖向振型的求解K M（1）求解完整的特征值问题（1）是标准做法 xy M xy xyK xy(2)当标准做法难以获得足够多的竖向振型时，可以采用强迫解耦方法，分拆式（1）为式（2）和式（3）K M

15、(3)zzzz当结构的竖向振动与水平振动藕联较轻时，这种做法是可以的M M xy M zSATWE和PMSAP均提供标准方法和分拆求解方法竖向作用的实施SATWE竖向控制参数竖向作用的实施SATWE竖向控制参数竖向作用的实施控制参数PMSAP竖向PMSAP：简化方法与反应谱方法取不利(ITEM002) 本工程中各工况的设定工况 1:工况 2:工况 3:工况 4:DL LL WX (恒荷载活荷载0.0度)X向风载WY ( 90.0度)Y向风载工况 6:工况 7:工况 8:工况 9:工况10:工况11:工况12:工况13:工况14:工况15:工况16:工况17:工况18:工况19:LL2 LL3

16、EXP( EXM(活荷载2(负包络)活荷载3(正包络)0.0度)X+5%0.0度)X-5%EYP( 90.0度)Y+5% EYM( 90.0度)Y-5%LX ( 0.0度)PX ( 0.0度)MX ( 0.0度)LY ( 90.0度)PY ( 90.0度)MY ( 90.0度)X静震(对应于EX的静力工况)的正偏心静力工况)的负偏心静力工况)的静力工况)的正偏心静力工况)的负偏心静力工况)X静震P(对应于EX X静震M(对应于EXY静震(对应于EYY静震P(对应于EY Y静震M(对应于EYEX ( 0.0度)X向 EY ( 90.0度)Y向工况20:EZZ(竖向)Z向(振型叠加)工况 5:EZ

17、Z向(抗震规范)PMSAP：简化方法与反应谱方法取不利232425261.20*DL1.20*DL1.20*DL1.20*DL0.60*LL0.60*LL0.60*LL0.60*LL0.28*WX-0.28*WX 0.28*WX-0.28*WX1.30*EX1.30*EX0.50*EX0.50*EX2192202212221.20*DL1.20*DL1.20*DL1.20*DL0.60*LL0.60*LL0.60*LL0.60*LL0.28*WX-0.28*WX 0.28*WX-0.28*WX1.30*EX1.30*EX0.50*EX0.50*EX0.50*EZ0.50*EZ1.30*EZ1.

18、30*EZ0.50*EZZ0.50*EZZ1.30*EZZ1.30*EZZPMSAP：简化方法与反应谱方法取不利鸟巢竖向振型 SATWE PMSAP 20 风荷载作用下的结构舒适度验算高规3.7.6 “房屋高度不小于150m的混凝土建筑舒适度要求”结构应满足SATWE在WMASS.OUT文件、PMSAP在“计算书”文件输出舒适度验算结果SATWE风荷载作用下的结构舒适度验算PMSAP风荷载下的结构舒适度验算实施根据高钢规5.5.1第4条，给出验算结果：顺风向顶点最大加速度a swrA0wmtot横风向顶点最大加速度brBLatr2TtBt ,cr21 筒体结构二道防线调整高规 9.1.11 “

19、抗震设计时，筒体结构的框架部分按侧向刚度分配的楼层剪力标准值应符合下列要求：除加强层及其上、下层外，框架部分分配的楼层剪力标准值的最大值不宜小于结构底部总剪力标准值的10%；当框架部分分配的剪力标准值的最大值小于结构底部总剪力标准值的10%时，各层框架部分承担的剪力标准值应增大到结构底部总剪力标准值的15%；此时，各层 1.1，但可不大于结构底部总筒墙体的剪力标准值宜乘以增大系数剪力标准值，墙体的抗震构造措施应按抗震等级提高一级后采用，已为特一级的课不再提高；当框架部分楼层承担的剪力标准值大于结构底部总剪力标准值的10%但小于20%时，应按结构底部总剪力标准值的20%和框架部分楼层剪力标准值中

20、最大值的1.5倍二者的较小值进行调整。 ”筒体结构二道防线调整一般框剪结构的调整(0.2V,1 ma.x5VF)0筒体结构的调整(0.2V0,1. max5VF),0.0当0.15V0控制时，各层筒墙体的剪力标准值放大1.1，墙体的抗震构造措施应按抗震等级提高一级后采用；筒体结构二道防线调整实施调整遵循原08版分段分塔的原则，程序自动处理多塔连接关系，由用户指定每段的起始和终止层号，并指定调整限制；特殊约定：边框柱和与z轴夹角大于限值(20或用户指定)的斜撑的剪力统计到剪力墙中， 与z轴夹角小于限制(20或用户指定)统计到柱中；筒体结构二道防线调整算例：周边框架薄弱以首层为例，框架剪力为133

21、.8kN，按02规范调整，框架剪力应调到1.5VFmax（344kN），调整系数为2.58；按照10新高规调整，由于本例1.5VFmax=3440.15V0=488，所以框架剪力应调到0.15V0=488，此时调整系数为3.652，显然，10规范的调整要求，比02规范严格了。10版SATWE程序输出的调整系数：02规范：2.582.5822 相邻楼层的质量比高规 3.5.6“楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍”自动根据多塔定义的连接关系计算每个塔的质量比当质量比超过限值时给出提示SATWE在WMASS.OUT中输出质量比PMSAP在计算书或详细摘要中输出质量比相邻楼层的质量比SATWE相邻楼层的质量比PMSAP23 框支框架倾覆力矩及百分比高规10.2.16-7 “框支框架承担的结构总倾覆力矩的50%”倾覆力矩应小于对转换层以下各层给出