PKPM软件系列学习_SATWE参数设置及结果详解1

H≤150
1/550
1/800
1/1000
1/1000
1/250
H≥250
1/500
1/500
1/500
1/500
1/250
150＜H＜250
插值
1/250
有吊车单层工业厂房，按吊车使用要求，无吊车排架，可取 1/330，框排架：框架结构和排架结构之间
30
PKPM V2.2 SATWE 参数设置
注意事项： 1 程序输出层间位移角数值，是否满足规范要求由设计人员判断。 2 对跃层柱的结果应再进行判别和调整。 3 弹塑性层间位移的计算和限值在《抗》5.5.4 和 5.5.5 条，单层钢筋混凝土柱排架为 1/30。多层工业厂 房应区分结构材料(钢和混凝土)和结构类型(框、排架)，分别采用相应的弹性及弹塑性层间位移角限值， 框排架结构中的排架柱的弹塑性层间位移角限值，《抗规》附录 H 第 H.1 节中规定为 1/30。
层间受剪承载力比
概念：抗侧力结构的层间受剪承载力/相邻上一层的层间受剪承载力。控制结构竖向不规则性和判断薄弱 层的重要指标。由楼层承载力产生的薄弱层，可通过提高配筋来实现，如提高【超配系数】。 规范限值： ①多层、A 级高度高层：宜≥80%（＜80%则为竖向不规则），应≥65%。 ②B 级高度高层：宜≥80%（＜80%则为竖向不规则），应≥75%。 层间受剪承载力：所考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之和。SATWE 计算层间受剪承载力时，以计算配筋代替实配钢筋，不够真实。受剪承载力以矩形柱代替异形柱和剪力 墙做近视计算，结果仅供参考。在【结构设计信息】(WMASS.OUT)文件中输出。 程序没有自动判定承载力是否超出限值而出现薄弱层，需要设计人员自行判定并指定薄弱层。
3 连体结构或多塔楼结构，应按实际情况对相关部位的扭转位移比进行复核验算。对多塔楼结构，除应按
整体进行扭转位移比验算外，还应对各塔楼（单塔含相关部位）分别计算比较。
4 体育场馆、特殊工业建筑、空旷结构、错层和越层等结构，由于其竖向构件高度不一致，强制刚性楼板
会带来较大的计算误差，因此，这类复杂的建筑结构不宜强行进行位移比控制。
6 位移比超限，往往是结构平面不规则，刚度布置不均匀，结构上下层刚度偏心较大等。
7 高层建筑在水平力作用下，几乎都会产生扭转，故楼层最大位移一般都发生在结构单元的边角部位。
复杂结构位移比：
1 错层结构位移比，应按实际楼层和实际楼层高度进行复核验算，而不能采用程序自动识别结果。
2 跃层柱，应按跃层柱的实际楼层和实际高度进行复核验算，而不能采用程序自动识别结果。
①仅考虑墙、柱等抗侧力构件上节点的最大位移，不是悬挑梁的梁端或悬挑板的板端位移。平均位移是
楼层两端水平位移（或层间位移）的最大值和最小值的平均值，不是楼层的质心位移。
②位移比也可用结构刚心与质心的偏心率表示，二者相距较远的结构在地震作用下扭转效应较大。
③程序可输出多种工况下的位移比，应正确选用。程序不作超限判定，需自行判断。
周期比
概念：结构扭转为主的第一自振周期 Tt 与平动为主的第一自振周期 Tl 之比。 限制周期比的目的是保证结构的抗扭刚度不能太弱, 使地震作用下结构的扭转变形要小于平动变形，控 制扭转激励振动效应不成为主振动效应，避免结构扭转破坏。当 Tt 与 Tl 两者接近时，由于振动耦联影响， 结构扭转效应明显增大。 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。 计算假定 强制刚性板，不考虑偶然偏心，周期是结构的固有属性，双向地震是否勾选对结果没有影响。 规范限值 ①A 级高度高层≤0.9， ②B 级高度、超过 A 级高度的混合结构及复杂高层（《高》第 10 章）≤0.85。 ③多层建筑没有强制要求控制周期比，建议按 A 级高度高层控制。 单塔结构周期比判别 ①将所有扭转系数（平动系数）大于 0.5 的周期，分别按从大到小排列。 ②第一周期：选出数值最大的扭转（平动）周期，查【结构整体空间振动简图】，看该振型是否为整体振 动，如仅引起局部振动，则取下一个周期考察，直到选出不仅数值较大、且其对应的振型为结构整体振 动的周期即为第一扭转（平动）周期。应注意，在判断复杂结构的第一平动周期时，还应考察该振型产 生的基底剪力是否为各振型中最大值，如该振型产生的基底剪力很小，就不是第一平动周期。 ③本条 Tl 是指刚度较弱方向的平动为主的第一周期，对刚度较强方向的平动为主的第一周期与扭转为主 的第一振型周期 Tt 的比值，规范做规定。如两方向的周期比均满足限值，则抗扭刚度更为理想。 ④一般，当局部振动的周期靠前时，应在消除局部振动后再对周期比进行判别。 复杂结构周期比判别 1 多塔结构如上部没有连接，各个塔楼应分别计算周期比。 2 体育馆、空旷结构、特殊的工业建筑等，一般可不控制周期比。 周期比不满足规范要求 说明结构的扭转刚度（抗侧力构件对扭转刚度的贡献与其到结构刚心的距离成正比，外围抗侧力构件对 扭转刚度贡献最大；扭转周期的大小只与楼层抗扭刚度有关）相对于侧移刚度较小，一般只能通过调整 平面布置来改善这一状况。总的调整原则“加强外围刚度”或“削弱内部刚度”。 ①剪力墙全部按同一主轴两向正交布置时，较易满足；周边墙与核心筒墙斜交布置时要注意是否满足。 ②第一振型为扭转时，说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴的侧移刚度过小。若某主轴方向的层间位 移角小于限值较多，即侧向刚度有富余，对该主轴方向宜采用“削弱内部刚度”；某主轴方向的层间位移 角大于限值较多，即侧向刚度不足，对该主轴方向宜采用“加强外围刚度”；某主轴方向的层间位移角接 近限值，对该主轴方向可同时采用“加强外围刚度”和“削弱内部刚度”，并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。优先采用前者，使扭转刚度增加幅值大于侧向刚度。 ③第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大，扭转刚度相对其中一主轴（第一 阵型转角方向）的侧移刚度较合理；但相对于另一主轴（第三振型转角方向）的侧移刚度偏小，此时宜 适当削弱结构内部沿“第三振型转角方向”的刚度，或适当加强外围（沿第一振型转角方向）刚度。 ④刚度调整时，周边不宜过分加强，否则有可能引起内力集中，对基础和构件设计不利。相同条件下框 剪结构比框筒结构受力合理，因为框筒的刚度太集中在核心筒区域了。
32
PKPM V2.2 SATWE 参数设置
层间刚度比
概念：结构竖向不同楼层的侧向刚度（产生单位侧向位移所需要的力）的比值，主要为了控制高层结构
的竖向规则性，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。
控制参数
项目
计算方法
公式
要求及补充验算
方案及初步 ①等效剪切刚度比值法
估算
②剪切刚度
γ = G1A1 × h2 G2 A2 h1
规范限值：
①当位移比大于 1.2 时，判定为扭转不规则； ②A 级高度高层：宜≤1.2，应≤1.5；
③B 级高度高层、超过 A 级高度的混合结构及复杂高层（《高》第 10 章）：宜≤1.2，应≤1.4。
④当楼层的最大层间位移角不大于最大层间位移角的限值的 40％时，可适当放松，但应≤1.6。
注意事项：
PKPM V2.2 SATWE 参数设置
计算结果分析与调整
位移比
位移比：竖向构件最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值的比值。
层间位移比：竖向构件最大弹性层间位移与该楼层两端弹性层间位移平均值的比值。
目的：避免平面扭转不规范，以免产生过大的偏心导致结构产生较大的扭转效应。
计算假定：
刚性板，考虑偶然偏心，规定水平力，单向地震。
最大层间位移角
概念：风荷载或地震作用下按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u /h；
楼层层间最大位移：楼层各竖向构件最大的水平位移差，不扣除整体弯曲变形，以弯曲变形为主的较高
的高层建筑（如 H≥150 或 H/B＞6 的高层建筑）可扣除结构整体弯曲产生的楼层水平绝对位移值。
控制结构整体刚度和不规则性的主要指标。正常使用条件下，限制层间位移的主要目：
31
PKPM V2.2 SATWE 参数设置
⑤加强外围刚度 a 增大周边柱、剪力墙的截面或数量； b 增大周边梁的高度、楼板的厚度； c 减少周边剪力墙洞口。 d 在楼板外伸段凹槽处设拉梁或拉板； e 加强转角窗周边构件的截面和强度，特别是增设暗梁。 ⑥削弱结构内部刚度 a 结构中部剪力墙上开洞； b 中部核心筒开结构洞再填充。 c 降低中部梁的高度 关于振型的一些规定 ①结构在两个主轴方向的动力特性（周期和振型）宜相近。第一、第二振型宜为平动，扭转周期宜出现 在第三振型及以后。结构的第一周期对应的振型时所需的能量最小，最易发生，依次后推。周期只与结 构本身的质量、刚度和边界条件有关，与外界力没有关系，地震只是提供一个激振力，基底剪力是反映 这个激振效果的一个指标。 ②主振型：地震引起的结构反应，参与振型贡献最大的就是主振型。可能不是最容易被激励起的振型， 但一旦被激励起了，就是结构振动的主要成分，所以应尽量避免它与扭转振型靠近。 ③衡量振型贡献大小有两个指标较合适，一是基底剪力贡献，二是应变能贡献。基底剪力贡献较易为工 程人员接受。SATWE 给出每个振型每个地震方向的基底剪力贡献，用于判断每个地震方向的主振型。 ④还需结合质量参与系数判断，质量参与系数最大的振型，比如是 2 振型的贡献最大（达到 40%），那么 就认为它就是主振型。而其它的振型的贡献可能相对很小。 ⑤振型特征判断还与宏观振动形态有关。对结构整体振动而言，某些局部振动的振型是可忽略的。局部 振动可采用振型总剪力的大小或振型质量参与系数来判断，忽略某些总剪力很小或质量参与系数很小的 振型。当结构中存在某些相对软弱的部分或构件时，则结构的主振型会比较靠后，因为软弱的地方在激 励能量相对小的时候就会局部振动，此时不是整体振动，所以该振型的质量参与系数很小，但是它们却 是低阶振型。此时某些构件的刚度、尺寸、材料等原因的错误，造成局部软弱，应尽量避免。 ⑥振型的方向：沿着角度α作用的地震使得振型Φ上有最大的反应，则称该方向角α为振型Φ的方向角。 振型方向角的意义在于它能够使我们明确地知道结构刚度的薄弱方向。
1 保证主结构基本处于弹性受力状态； 2 保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好。
计算假定：
CQC 组合，可不考虑偶然偏心，考虑扭转耦联（程序已默认考虑），连梁刚度可不折减。
规范限值：
钢筋砼 钢筋砼框剪、框筒、 钢筋砼剪力墙、 钢筋混凝土的框支层 多高层
框架结构
板柱抗震墙
筒中筒
(框架结构除外)
钢结构
刚重比
概念：结构的侧向刚度与重力荷载设计值之比。它是影响重力二阶（p-Δ）效应的主要参数,且 p-Δ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，则可控制结构不失去稳定。《高》5.4.4。 电算结果的判别与调整 刚重比在【结构设计信息】（WMASS.OUT）文件输出， ①剪切型的框架结构,刚重比大于 10 时，则 p-Δ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, p-Δ效应对结构的影响很小,此时可不考虑重 p-Δ效应。 ②弯剪型的剪力墙结构、框剪结构、板柱剪力墙结构、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 时，p-Δ效应导致的内力和位移增量仅在 5%左右，可不考虑 p-Δ效应。 ③高层建筑的高宽比满足限值时，可不进行稳定验算。 ④当高层建筑的稳定不满足上述规定时，应调整并增大结构的侧向刚度。
④如模型中设定了弹性板或楼板开大洞，应计算两次，第一次选择【对所有楼层强制采用刚性楼板假定】，
计算位移比；应在位移比满足要求后，不选择该项，以弹性楼板假定进行内力和配筋等计算。
5 位移比是判断结构规则性的重要依据，对是否考虑双向地震有重要的参考作用。一般当位移比＞1.2 时，
应ຫໍສະໝຸດ Baidu虑【双向地震】作用。