SAWE软件结构计算讲义

PKPM结构软件

学习研讨会

新规范版本合理选择计算程序PMCAD软件：主要用于建模，但其第八项可作砖混结构和底部框架－抗震墙结构中砖混部分的抗震分析计算。PK软件：适用于二维框架、排架结构计算，尤其适用于带重型吊车的工业厂房设计。TAT软件：采用薄壁杆件原理的空间分析软件，适用于一般多高层建筑设计。SATWE软件：基于壳元理论的空间有限元分析软件，适用于复杂多高层建筑设计。PMSAP软件：核心是通用有限元程序，适用于任意空间结构及复杂多高层建筑设计。SATWE软件计算结果分析结构总体性能控制总论位移比和层间位移比周期比层间刚度比层间受剪承载力之比刚重比剪重比一、位移比和层间位移比

（输出结果参见WDISP.OUT）

位移比控制的意义位移比的大小反映了结构的扭转效应，同周期比的概念一样都是为了控制建筑的扭转效应提出的控制参数。

规范条文规范条文：

新高规4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，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《高规》第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。在文件WDISP.OUT中,主要由以下几个参数来控制位移比和层间位移比：Ratio-(X),Ratio-(Y):最大位移与层平均位移的比值Ratio-Dx,Ratio-Dy:最大层间位移与平均层间位移的比值Max-Dx/h，Max-Dy/h:X,Y方向的最大层间位移角最大位移：

墙顶、柱顶节点的最大位移

平均位移：

墙顶、柱顶节点的最大位移与最小位移

之和除2

最大层间位移：墙、柱层间位移的最大值

平均层间位移：墙、柱层间位移的最大值与最小值之和除2

按照规范要求的定义，位移比表示为“最大位移/平均位移”，而平均位移表示为“（最大位移+最小位移）/2”，其中的关键是“最小位移”，当楼层中产生0位移节点，则最小位移一定为0，从而造成平均位移为最大位移的一半，位移比为2。则失去了位移比这个结构特征参数的参考意义，所以计算位移比时，如果楼层中产生“弹性节点”，应选择“强制刚性楼板假定”。

层间位移角限值《高规》第4.6.3条规定，按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u/h宜符合以下规定：1、高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h不宜大于表4.6.3的限值：结构类型△u/h限值框架1/550框－剪、框－筒、板柱－剪力墙1/800筒中筒、剪力墙1/1000框支层1/10002、高度等于或大于250米的高层建筑，其楼层层间最大位移之比△u/h不宜大于1/500；

3、高度在150～250米之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h的限值按本条第1款和第2款的限值线性插入取用。

注：楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。抗震设计时，本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。

计算方法及程序实现

位移比的限值是根据“刚性楼板假定”的条件下确定的，其平均位移的计算方法，也基于“刚性楼板假定”。程序中对每一层都计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，用户可以一目了然地判断是否满足规范。注意事项：复杂结构的位移控制

复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层根本没有楼板，此时如果采用“强制刚性楼板假定”，结构分析严重失真，位移比也没有意义。所以这类结构可以通过位移的“详细输出”或观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。

对于错层结构或带有夹层的结构，这类结构总是伴有大量的越层柱，当选择“强制刚性楼板假定”后，越层柱将受到楼层的约束，如果越层柱很多，计算失真。

总之，结构位移特征的计算模型之合理性，应根据结构的实际出发，对复杂结构应采用多种手段。

二、周期比

（输出结果参见WZQ.OUT）

周期比控制的意义周期比控制什么？

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。一句话，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。周期比不满足要求，如何调整？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，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。规范条文规范条文：新高规的4.3.5条规定，结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；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0.85。

对于通常的规则单塔楼结构，如下验算周期比:

1）

根据各振型的平动系数大于0.5，还是扭转系数大

于0.5，区分出各振型是扭转振型还是平动振型。

2）

通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周

期Tt，周期最长的平动振型对应的就是第一平动

周期T1。

3）对照“结构整体空间振动简图”，考察第一扭转/平动

周期是否引起整体振动，如果仅是局部振动，不是

第一扭转/平动周期。再考察下一个次长周期。

4）考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大。

5）计算Tt/T1，看是否超过0.9(0.85)。

多塔结构周期比：对于多塔楼结构，不能直接按上面的

方法验算，而应该将多塔结构切分成多个单塔，按

多个单塔结构分别计算。

计算方法及程序实现程序计算出每个振型的侧振成份和扭振成份，通过平动系数和扭转系数可以明确地区分振型的特征。周期最长的扭振振型对应的就是第一扭振周期Tt，周期最长的侧振振型对应的就是第一侧振周期T1（注意：在某些情况下，还要结合主振型信息来进行判断）。知道了Tt和T1，即可验证其比值是否满足规范。文件W商ZQ.拔OUT取：结构柴振动特摩性周期染、地持震力础与振警型输蜡出文平件(侧刚分谋析方法)振型号连周早期透转祖角嫁平动系泳数(殿X+Y痰)荡扭舍转系数1构0拔.46首65鼠128倍.67蜓0敌.25产(冤0.1匙0+0瞧.15快)伙0嫩.752售0.鼓43萍51厉1借9.司25钻0黄.9下5泪(秆0.菠85便+0驶.1涨1扇)巩0没.0末53械0.她42葡62忙10盖4.六29林0.何89并(己0焦.0刺5+株0.班84绩)屿0.专114差0惠.16示31征119党.98抛0扶.83抱(闪0.2女1+0霸.62狐)洒0田.175播0.局16洒08摧2碰7.贩03即0扁.9鞭8坦(艳0.爪78拉+0辨.2臭0速)割0丛.0嘴26煤0.当14姓94括5擦4.倍48辫0周.0搜0话(姓0.付00搅+0师.0分0绘)矮1概.0帅0地震介作用优最大菌的方坡向测=冒4.渔73庙7肤(度侦)考虑扭候转耦联渠时的振愿动周期拘(秒)疲、X,樱Y方旦向的平庸动系数辈、扭转滴系数振型纲号班周毛期激转欧角庙平禾动系穗数文(X杀+Y澡)喷扭转输系数1引1撒.57绘42嚷83您.44疯0震.06涌(熟0.0贤0+0开.06轰)鸽0农.942长1.扰45规24巡寿9补0.腹89血0.验94忧(锄0舰.0猛0+民0.坛94粘)便0.勤063然1室.26听65狼0汇.45绩1口.00遗(惑1.0牧0+0携.00逮)柳0场.004闷0费.53们02怨90舅.56匀0熄.03魔(极0.0期0+0君.03蜘)肢0偿.975兼0银.40酷25受103蛾.18傻0好.97王(推0.0搬5+0闷.92战)暖0批.036慌0香.37健48箩14刷.35梨1虚.00侵(艺0.9亡4+0锡.05卡)砖0绒.007便0报.36闸31拿138绸.63录0鸟.50每(救0.2劈燕9+0攻.21彩)尾0胡.508弹0.微30哀82冤9重3.够37借0.营05别(鸣0识.0累0+贞0.著05闯)缘瑞0.夹959哈0.凝21尾26英9岔2.筑74瞒0.舌06解(搂0篇.0恢0+摇0.遵06佳)荷0.蛇94第一璃振型磨为扭党转考虑拨周期员比限支制以卸后，厉以前翼看来昼规整紫的结为构平参面，烂从新规范讲的角度喊来看，估可能成亚为“平志面不规灰则结构膛”文件见WZ耍Q.逮OU必T奸：判夜断主悦振型各振型舒作用下妄X俘方向的朗基底剪拳力及占赛总基底西剪力的急比例振型号景剪力拜(kN抬)当比例(劝%)1睬30辣2.1莫1迎9.2失3226典85隔.8盟582趟.0异33拉17穷1.6周1惨5.2议44伏2笑8.卖19把0语.8抄65扰8雨6.可25搏2恢.6晚36贿0屑.1桌3诵0.棕00显然淋的主弱振型三、层虑间刚度赞比（输出各结果参岗见WMA票SS.惰OUT）层间刚告度比控祖制的意摘义新规催范要种求结哥构各昏层之架间的炸刚度蒙比，当并根电据刚婶度比叙对地聪震力调进行僻放大择。状新余规范摧对结浆构的格层刚贴度有晴明确擦的要堵求，右在判依断楼雪层是部否为狭薄弱沃层、滔地下枯室是许否能剑作为窝嵌固蛮端、密转换折层刚助度是染否满饱足要炒求等焰等，望都要尊求有何层刚睡度作奴为依酿据，瓦直观阳的来眠说,浪层刚树度比虾的概令念用胖来体辟现结拣构整决体的蛮上下抛匀称饿度.规范蜜条文1）验抗震敌规范茎附录势E2洒.1哄规定哲，筒笋体结旱构转渴换层耀上下者层的伪侧向串刚度叶比远不宜煎大于鞭2；2）方高规申的4抓.4姨.2泡条规件定，喇抗震弄设计俘的高装层建钞筑结届构，其楼袖层侧烫向刚再度不巴宜小筋于相压临上箩部楼轰层侧趟向刚非度的躺70付%或既其上斜相临冬三层搏侧向弃刚度井平均滚值的丸80馒%；3）柴高规飘的5指.3定.7音条规洗定，米高层歇建筑奶结构争计算叫中，当地悲下室拥的顶么板作株为上常部结秀构嵌由固端导时，虎地下数室结挺构的纽奉楼层准侧向负刚度缸不应竞小于渣相邻狠上部迷结构畅楼层横侧向秋刚度边的2士倍；4）及高规半的1秒0.聋2.滩3条楼规定穷，底碰部大夜空间鹅剪力做墙结朝构，瘦转换窃层上里部结西构与渐下部冤结构速的侧州向刚佛度，惯应符粱合高酸规附材录E惭的规悬定：霸E芒.0纪.1愤)秃底部乎大空垄间为仗一层缸的部像分框号支剪植力墙侮结构也，可激近似搏采用越转换捐层上客、下秋层结叮构等筝效刚裁度比外γ表攀示转北换层孕上、熊下层何结构奸刚度埋的变点化，舌非抗延震设灾计时剪γ不军应大颠于3厚，抗掘震设翅计时药不应密大于呈2。请E筹.0代.2合)忘底部煤大空达间层顷数大探于一兵层时般，其并转换贤层上训部框裙架-产剪力膨墙结券构的普与底完部大拣空间积层相脂同或卧相近盒高度坚的部请分的晴等效民侧向摆刚度粱与转途换层书下部洞的框经架-议剪力霞墙结趣构的容等效鸣侧向示刚度劫比γ朝e宜数接近活1，永非抗鱼震设只计时权不应闷大于唱2，守抗震息设计耐时不蜻应大乌于每1.惜3。上述鞭所有臭这些趴刚度疯比的赢控制烘，都叠涉及仍到楼洞层刚饰度的忌计算方法洗，目肺前看层来，顽有三什种方依案可伞供选愁择：高规推附录项E.洒0.绘1建女议的富方法迈——他剪切忧刚度超Ki=齐GiAi/针hi高规附北录E.霜0.2渡建议的偏方法—弱—剪弯堡刚度械Ki=Vi/Δi抗震规砖范的3晓.4.侍2和3陆.4.蛇3条文陆说明中堪建议方锁法Ki=遭Vi/宿Δui新规极范软摆件全念部提欺供这甲三种程算法家,用宰户可析以根宿据需棋要。具体选撕择，通锯常选择第三种算法。四、层醉间受剪灾承载力罚之比（输出游结果参暮见WM院AS渐S.虫OU唐T）层间帖受剪烂承载辈力之却比控司制的情意义避免薄尖弱层的创轻易出淹现,若霸不可避柳免要采齿取相应居措施予奥以加强胆。规范条杀文新高涝规的放4.惠4.壮3条风和5液.1甘.1坦4条出规定瞎，A罗级高玩度高趁层建如筑的云楼层东层间象抗侧蜘力结盗构的投受剪练承载倦力不宜小于其最上一层牙受剪承外载力的80笋％，不应小于磨其上摄一层遵受剪屠承载扩力的65％；B中级高顿度…汇…不喷应小恰于…损…7去5％值。计算方师法及程炭序实现1）层间受甩剪承载役力的计嫂算与砼顶强度、驼实配钢枪筋面积搜等因素票有关，介在用S梅ATW悔E软件仁接PK躁出施工衰图之前利，实配造钢筋面净积是不仙知道的坝，因此美SAT轻WE程雷序以计循算配筋俭面积代娇替实配交钢筋面兴积2）目前长的S救AT纤WE贷软件痰在《兵结构裙设计鼓信息抖》（WM释ASS沟.OU园T）文件中输出了谷相邻层茧层间受茫剪承载情力之比臣的比值，该转比值涂是否咸满足吨规范勉要求蒙需要未设计控人员愤人为各判断纲。五、所刚重吹比（输出储结果参恐见WMA塑SS.尚OUT）刚重叶比控氏制的菊意义对结构主稳定性谢的控制敬,避免删建筑在客地震时疼发生倾慢覆.送。当高轿层、恶超高否层建担筑高喂宽比守较大貌，水英平风谜、地慕震作牧用较栽大，努地基惰刚度提较弱邪时，阁结构排整体五倾覆耐验算填很重来要，芽它直齿接关毫系到浑结构鸭安全散度的浸控制号。规范意条文结构雷刚重葵比大隆于1勾.4姑,能烈够通辅过《筝高规躬》(察5.宫4.唯4)真的整捏体稳捆定验酸算；口该结秧构刚刮重比椒大于耍2.数7,奔可以饿不考牙虑重刻力二败阶效马应《洽高规剪》（5.长4.1晕）。计算方角法及程版序实现重力盒二阶粪效应宰即P免-Δ溜效应盘包含挤两部趁分爱：（1狭）由变构件瓣挠曲坟引起仙的附瓦加重完力效洁应；（2）真由水平青荷载产停生侧移朝，重力弦荷载由张于侧移冠引起的塑附加效况应。一般慢只考志虑第袄（2旺）种勇，第外（1关）种胜对结袋构影捕响很惜小当结妖构侧帜移越雾来越哭大时娘，重馆力产桂生的牌福角染效应（P讨-Δ故效应翅）将蛛越来渠越大佣，从梨而降指低构贱件性丙能直斧至最喷终失疲稳。对于购多层骡结构竞P举-Δ狸效应圈影响雀很小热。偷对艺于大肤多数锅高层撞结构陈，事P-巧Δ效挠应影炭响将占在5掉%～酷10此%之钥间。鸭对于艰超高怪层结午构，敬P砍-Δ复效应祖影响勇将在某10江%以胖上。国所以皱在分武析超涛高层益结构伟时，缺应该套考虑归P筋-Δ胞效应煤影响侨。(拦P-影Δ效死应对贤高层自建筑脉结构怠的影报响规柏律:仅中间出大两孝端小能)。颗框召架为花剪切蚂型变装形，鸣按每骑层的晴刚重擦比验织算结芝构的港整体艰稳定总。纷剪说力墙泥为弯椅曲型需变形奖，按宾整体枯的刚胆重比典验算访结构京的整漫体稳翁定。注意义事项1、结构的听整体稳行定的调也整当结饱构整守体稳铸定验雅算符健合高效规5玩.4伶.4畏条，幼或通涨过考堂虑P喇-Δ厘效应葡提高过了结隙构的谦承载扫力后四，对穴于不钱满足动整体封稳定灵的结跳构，烤必须芬调整砍结构训布置蜻，减寨少结售构的畜高宽朋比，归提高拾结构侧的整庙体刚染度（禁只有讲高宽迟比很手大的摄结构出才有演可能隆发生夏）。筝对术一些畜特殊观的工危业建樱筑物棉，在本没有物特殊秋要求渠的情鞭况下四，也晶应满刮足整迅体稳移定的澡要求丢。2、结构大招震下的里稳定第二泉阶段将设计穴是结惕构的板弹塑困性变悔形验数算，匙对地恋震下像容易羡倒塌絮的结粪构和销有特肾殊要陪求的拢结构马，要踩求其峰薄弱托部位应的验裁算应纲满足沙大震罗不倒释的位躁移限陡制，警并采城用相勒应的结专门市的抗毕震构女造措含施。踏对于拨复杂并和超冠限高臭层结铅构宜崭进行处第二玩阶段概的设疯计。搞第二音阶段巡寿的弹懒塑性型变形箭分析所，宜医同时范考虑挺结构丹的P辞-Δ渴效应漠。为了慕保证察结构会大震唇下的梅稳定愉，弹杰塑性定层间顿位移善角应订满足傲下表锯的要妻求：结构类别[θp]框架结构1/50框－剪、框－筒、板柱－剪力墙1/100剪力墙结构和筒中筒结构1/120框支层1/120多高层钢结构1/503、结词构整体躁抗倾覆创验算《高规校》与《炸抗规》州对高层倘建筑尤来其是高钓宽比大淋于4的爸高层建说筑的整芒体抗倾昆覆提出找了更严赢格的要哑求。凳计算倘时假定辆基础及巨地基均率具有足粒够的刚划度，基麦底反力垫呈线性煮分布；茅重力荷震载合力宵中心与离基底形诵心基本援重合（屡一般要般求偏心鞋距不大会于B/库60）察。如为雅基岩，勉地基足棕够刚，圈MR/放MOV鲁要求可帜是当放爽松；如察为中软棍土地基妄，MR醋/MO怀V要求知还应适酸当从严似。输地震时悲，地基袄稳定状彼态受到叼影响，怖故抗震沙设计时灿，尤其晨抗震设头防烈度湖为8度搅以上地这区，够MR/住MOV艇要求还异要求适土当从严装；抗风访时，可呆计及地太下室周码边被动环土压力裤作用，混但MR羡/MO诵V要求裁仍应满啄足规程虏要求、问不宜放摄松。域当扩谋大的裙伏房地下健室底板满较薄、蒜地下室径墙体较声少、地追下室墙乞体、顶初板开洞鞭削弱较速多时，详抗倾覆扯力矩计差算的基忠础底面随宽度宜沃适当减恼少，或脖可取塔愿楼基础裤的外包巷宽度计杏算，以济策安全或。剪重比鼓控制剪重比加是抗震斥设计中则非常重邻要的参泳数。规昼范之所剂以规定耀剪重比吵，主要诸是因为户在长周沫期作用乎下，地睡震影响挎系数下彩降较快防，由此瘦计算出尸来的水推平地震净作用下健的