PKPM结构设计与应用实例第3章 SATWE—结构空间有限元分析
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第三章 SATWE—结构空间有限元分析
学习目标
1. 熟悉SATWE各参数的含义、定义原则与方法； 2. 能读懂SATWE计算结果的主要图形和文本文件； 3. 会结合规范要求，对SATWE计算结果文件进行分
析。 4. 能根据规范要求，对未达规范要求的结构进行修
改、调整。
3.1 SATWE的特点及应用
3.1.3 SATWE的基本操作步骤
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
前处理—接PM生成SATWE数据（补充定义结构分析所需的部分参数）
结构内力和配筋计算
PM次梁内力与配筋计算 分析结果图形和文本显示
结构弹性动力时程分析
框支剪力墙有限元分析
3.2 SATWE的前处理
3.2.1 分析与设计参数补充定义
一、总信息 1.水平力与整体坐标夹角
设置提示： 当该参数为0时，<地下室信息>页为灰色，即不允许输入地下室信息。
8.墙元细分最大控制长度 该参数指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，所要求的小壳元的边长的最大值。
3.钢材容重（kN/m3）
取值方法： 程序初始值为78kN/m3，这适合一般的工程情况，若需要考虑钢构件中加劲 肋等加强板件、连接节点及高强螺栓等附加重量，以及表面装饰层、防腐涂 层和防火层自重时，可适当增大。
设置提示： 考虑到上述因素，钢材容重通常要乘以1.04～1.18的放大系数，故该值可填写 为81～92kN/m3。
3.1.1 SATWE的特点 1.能较好的模拟结构、分析精度高 2.强大的前后处理功能
3.1 SATWE的特点及应用
3.1.2 SATWE的使用范围
结构层数（高层版）≤200 每层梁数≤8000根 每层柱数≤5000根 每层墙数≤3000片 每层支撑数≤2000个 每层塔数≤9个 每层刚性楼板数≤99片 结构总自由度数不限。
6.嵌固端所在层号
该参数用于确定上部结构的计算嵌固端。以便程序确定剪力墙底部加强部位 时，将加强部位延伸到嵌固端下一层 ；自动将嵌固端下一层的柱纵向钢筋 面积取为相应上一层对应位置柱每侧纵筋面积的1.1倍，梁端弯矩设计值放 大1.3倍；当嵌固层为模型底层时，取嵌固层与其相连上层的侧向刚度比限 值为1.5。
5.转换层所在层号
该参数是为了适应不同类型转换层结构的设计需要。通过此处设置<转换层 所在层号>和本菜单页的<结构体系>两项参数，可以区分并完成不同类型的 带转换层结构的设计。
取值方法： 该层号应按PMCAD楼层组装中的自然层号填写，如：地下 室2层，转换层位于地上2层时，则此处应填4。
设置提示： 1. 程序不能自动识别转换层，需要人工指定； 2. 允许输入多个转换层号，数字间以逗号或空格隔开； 3. 对于高位转换的判断，转换层位置以嵌固端起算。
取值方法： 当地下室顶板作为嵌固部位时，那么嵌固端所在的层为地上一 层，即地下室层数+1；当结构嵌固在基础顶面时，则嵌固端所 在的层号为1。
设置提示：
①判断嵌固端位置应由用户自行完成。一般情况下，结构的嵌固端取在基础 顶面；若满足《抗震规范》6.1.14条的要求时，可将结构的嵌固端取在地 下室顶面。
4.裙房层数
该参数用于确定带裙房的塔楼结构剪力墙底部加强区的高度。
取值方法： 程序不能自动识别裙房层数，需人工指定。确定时，应从 结构最底层起算（包括地下室层数）。
设置提示： 此处所填裙房层数仅用作程序判断剪力墙底部加强区高度，而规范中关于 对裙房顶部上下各一层及塔楼与裙房相连接处的其他构件应采取加强措施 的规定，则程序并不自动完成，需要用户自己手动完成。
②如果修改了地下室层数，应注意确认嵌固端所在层号是否需要相应修改。
7.地下室层数
该参数指与上部结构同时进行内力分析的地下室部分的层数。因为地下室层 数会影响风荷载、地震作用计算、内力调整、底部加强区判断等众多内容。
取值方法： 当上部结构与地下室共同进行内力整体分析时（此时，一般基 础顶面为结构嵌固端），应输入地下室层数；当地下室不与上 部结构进行整体分析时（此时，一般地下室顶板为嵌固端，按 规范要求，此时地下一层结构的楼层侧向刚度与相邻上层的侧 向刚度比大于2），则虽然有地下室，也输入0。
设置提示：
一般不建议修改该参数，主要原因是： ①输入该角度后，程序输出结果的整个图形也会旋转一个角度，会给识图 带来的不便。当结构的主轴方向与坐标系方向不一致时，宜将最不利地震作 用方向在<地震信息>页的<斜交抗侧力构件方向附加地震方向>中输入。
②按“最不利地震作用方向”输入水平荷载时，不一定能得到所有结构构件 的最不利内力，因此，对于构件的配筋还需按“考虑该角度”和“不考虑该 角度”两次计算结果做包络设计得到。对于这种情况，可通过在<地震信息> 页的<斜交抗侧力构件方向附加地震方向>中输入相应角度，程序可自动考虑 每一方向地震作用下构件内力的组合，可直接用于配筋设计，不需人为进行 包络设计。
取值方法： 程序初始值为25kN/m3，这适合一般的工程情况，但若采用 轻质混凝土或需要考虑构件装饰层等自重时，可适当在25 kN/m3基础上减小或增大。
设置提示： 一般均应考虑构件表面抹灰等装饰层自重，故该值可填写为26～27 kN/m3。 一般框架、框剪及框架－核心筒结构可取26 kN/m3，剪力墙结构可取27 kN/m3。
取值方法：
由于用户很难事先估算结构的最不利地震作用方向，因此可以先取程序的缺省值0°， 当执行完【生成SATWE数据文件及数据检查】菜单后，在SATWE主菜单4【分析结果 图形和文本显示】的输出文本文件WZQ.OUT中查看“地震作用最大的方向（度）” （图3-6），如果这个角度与主轴夹角大于±15°，则将该角度填入此处，并重新计算， 以考虑最不利地震作用方向的影响。
③图形旋转后的方向并不一定是用户所希望的风荷载作用方向。而改变此参数 时，地震作用和风荷载的方向将同时改变，所以建议在仅需改变风荷载作用方 向时，才采用此参数。如不需要改变风荷载方向，只需考虑其他角度的地震作 用时，则无需填写本参数，只填写<地震信息>页的<斜交抗侧力构件方向附加 地震方向>即可。
2.混凝土容重（kN/m3）
学习目标
1. 熟悉SATWE各参数的含义、定义原则与方法； 2. 能读懂SATWE计算结果的主要图形和文本文件； 3. 会结合规范要求，对SATWE计算结果文件进行分
析。 4. 能根据规范要求，对未达规范要求的结构进行修
改、调整。
3.1 SATWE的特点及应用
3.1.3 SATWE的基本操作步骤
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
前处理—接PM生成SATWE数据（补充定义结构分析所需的部分参数）
结构内力和配筋计算
PM次梁内力与配筋计算 分析结果图形和文本显示
结构弹性动力时程分析
框支剪力墙有限元分析
3.2 SATWE的前处理
3.2.1 分析与设计参数补充定义
一、总信息 1.水平力与整体坐标夹角
设置提示： 当该参数为0时，<地下室信息>页为灰色，即不允许输入地下室信息。
8.墙元细分最大控制长度 该参数指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，所要求的小壳元的边长的最大值。
3.钢材容重（kN/m3）
取值方法： 程序初始值为78kN/m3，这适合一般的工程情况，若需要考虑钢构件中加劲 肋等加强板件、连接节点及高强螺栓等附加重量，以及表面装饰层、防腐涂 层和防火层自重时，可适当增大。
设置提示： 考虑到上述因素，钢材容重通常要乘以1.04～1.18的放大系数，故该值可填写 为81～92kN/m3。
3.1.1 SATWE的特点 1.能较好的模拟结构、分析精度高 2.强大的前后处理功能
3.1 SATWE的特点及应用
3.1.2 SATWE的使用范围
结构层数（高层版）≤200 每层梁数≤8000根 每层柱数≤5000根 每层墙数≤3000片 每层支撑数≤2000个 每层塔数≤9个 每层刚性楼板数≤99片 结构总自由度数不限。
6.嵌固端所在层号
该参数用于确定上部结构的计算嵌固端。以便程序确定剪力墙底部加强部位 时，将加强部位延伸到嵌固端下一层 ；自动将嵌固端下一层的柱纵向钢筋 面积取为相应上一层对应位置柱每侧纵筋面积的1.1倍，梁端弯矩设计值放 大1.3倍；当嵌固层为模型底层时，取嵌固层与其相连上层的侧向刚度比限 值为1.5。
5.转换层所在层号
该参数是为了适应不同类型转换层结构的设计需要。通过此处设置<转换层 所在层号>和本菜单页的<结构体系>两项参数，可以区分并完成不同类型的 带转换层结构的设计。
取值方法： 该层号应按PMCAD楼层组装中的自然层号填写，如：地下 室2层，转换层位于地上2层时，则此处应填4。
设置提示： 1. 程序不能自动识别转换层，需要人工指定； 2. 允许输入多个转换层号，数字间以逗号或空格隔开； 3. 对于高位转换的判断，转换层位置以嵌固端起算。
取值方法： 当地下室顶板作为嵌固部位时，那么嵌固端所在的层为地上一 层，即地下室层数+1；当结构嵌固在基础顶面时，则嵌固端所 在的层号为1。
设置提示：
①判断嵌固端位置应由用户自行完成。一般情况下，结构的嵌固端取在基础 顶面；若满足《抗震规范》6.1.14条的要求时，可将结构的嵌固端取在地 下室顶面。
4.裙房层数
该参数用于确定带裙房的塔楼结构剪力墙底部加强区的高度。
取值方法： 程序不能自动识别裙房层数，需人工指定。确定时，应从 结构最底层起算（包括地下室层数）。
设置提示： 此处所填裙房层数仅用作程序判断剪力墙底部加强区高度，而规范中关于 对裙房顶部上下各一层及塔楼与裙房相连接处的其他构件应采取加强措施 的规定，则程序并不自动完成，需要用户自己手动完成。
②如果修改了地下室层数，应注意确认嵌固端所在层号是否需要相应修改。
7.地下室层数
该参数指与上部结构同时进行内力分析的地下室部分的层数。因为地下室层 数会影响风荷载、地震作用计算、内力调整、底部加强区判断等众多内容。
取值方法： 当上部结构与地下室共同进行内力整体分析时（此时，一般基 础顶面为结构嵌固端），应输入地下室层数；当地下室不与上 部结构进行整体分析时（此时，一般地下室顶板为嵌固端，按 规范要求，此时地下一层结构的楼层侧向刚度与相邻上层的侧 向刚度比大于2），则虽然有地下室，也输入0。
设置提示：
一般不建议修改该参数，主要原因是： ①输入该角度后，程序输出结果的整个图形也会旋转一个角度，会给识图 带来的不便。当结构的主轴方向与坐标系方向不一致时，宜将最不利地震作 用方向在<地震信息>页的<斜交抗侧力构件方向附加地震方向>中输入。
②按“最不利地震作用方向”输入水平荷载时，不一定能得到所有结构构件 的最不利内力，因此，对于构件的配筋还需按“考虑该角度”和“不考虑该 角度”两次计算结果做包络设计得到。对于这种情况，可通过在<地震信息> 页的<斜交抗侧力构件方向附加地震方向>中输入相应角度，程序可自动考虑 每一方向地震作用下构件内力的组合，可直接用于配筋设计，不需人为进行 包络设计。
取值方法： 程序初始值为25kN/m3，这适合一般的工程情况，但若采用 轻质混凝土或需要考虑构件装饰层等自重时，可适当在25 kN/m3基础上减小或增大。
设置提示： 一般均应考虑构件表面抹灰等装饰层自重，故该值可填写为26～27 kN/m3。 一般框架、框剪及框架－核心筒结构可取26 kN/m3，剪力墙结构可取27 kN/m3。
取值方法：
由于用户很难事先估算结构的最不利地震作用方向，因此可以先取程序的缺省值0°， 当执行完【生成SATWE数据文件及数据检查】菜单后，在SATWE主菜单4【分析结果 图形和文本显示】的输出文本文件WZQ.OUT中查看“地震作用最大的方向（度）” （图3-6），如果这个角度与主轴夹角大于±15°，则将该角度填入此处，并重新计算， 以考虑最不利地震作用方向的影响。
③图形旋转后的方向并不一定是用户所希望的风荷载作用方向。而改变此参数 时，地震作用和风荷载的方向将同时改变，所以建议在仅需改变风荷载作用方 向时，才采用此参数。如不需要改变风荷载方向，只需考虑其他角度的地震作 用时，则无需填写本参数，只填写<地震信息>页的<斜交抗侧力构件方向附加 地震方向>即可。
2.混凝土容重（kN/m3）