第3章 SATWE空间组合结构有限元分析与设计
第4章SATWE结构空间有限元分析与设计软件
第4章 SATWE建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE建筑结构空间有限元分析与设计软件
SATWE软件的基本功能 软件的基本功能
第4章 SATWE建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE建筑结构空间有限元分析与设计软件
墙 元 SATWE的墙元是专为模拟多 高层结构中的剪力墙而构造的; SATWE的墙元是专为模拟多、高层结构中的剪力墙而构造的; 的墙元是专为模拟多、 对于尺寸较大或带洞口的剪力墙，按照子结构的基本思想， 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， 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; 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的大小及空间位置无限制，具有较好的适用性； 这种墙元对剪力墙的洞口的大小及空间位置无限制，具有较好的适用性； 墙元不仅具有墙所在的平面内刚度，也具有平面外刚度， 墙元不仅具有墙所在的平面内刚度，也具有平面外刚度，可以较真实地模 拟工程中剪力墙的受力状态。 拟工程中剪力墙的受力状态。
第4章 SATWE建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE建筑结构空间有限元分析与设计软件
弹性楼板单元 弹性楼板单元是一种特殊的超单元。 PMCAD数据输入中 弹性楼板单元是一种特殊的超单元。在PMCAD数据输入中，一个房间 数据输入中， 的楼板就是一个弹性楼板单元。 的楼板就是一个弹性楼板单元。 弹性楼板单元的形状任意，可以是凸多边形，也可以是凹多边形。 弹性楼板单元的形状任意，可以是凸多边形，也可以是凹多边形。 与剪力墙墙元相类似，由程序自动进行单元划分和自由度凝聚。 与剪力墙墙元相类似，由程序自动进行单元划分和自由度凝聚。 在弹性楼板单元划分过程中，考虑了单元形状优化，以矩形最优， 在弹性楼板单元划分过程中，考虑了单元形状优化，以矩形最优， 无奇异角度的四边形次之，再其次是三角形。 无奇异角度的四边形次之，再其次是三角形。
PKPM结构设计与应用实例第3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
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。
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。
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。
SATWE计算结构分析
要在使用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部开发研的PKPM系列软件中的高层建筑结构空间有限元分析软件（SATWE）进行高层结构的配筋计算后，可以得到一些计算结构图形和文本。
本文仅以SATWE程序的电算结果，结合现行规范条文的要求，谈谈如何对高层结构电算结果进行判读、分析、控制与调整。
关键字：高层建筑，建筑结构，SATWE，电算结果，限值，分析，调整引言;高层建筑结构空间有限元分析软件（SATWE）是中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部专门为高层结构分析与设计而开发的基于壳元理论的三维组合结构有限元分析件。
根据SATWE电算结果文件，可以方便快捷的对《建筑抗设计规范GB50011-2001（2008版）》(以下简称为抗规);《高建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002》(以下简称为高规)中规一些重要参数的限值，如位移、周期、轴压比、层刚度比、重比、刚重比、层间受剪承载力比等的限值进行判读、分析、调整与控制。
本文对电算结果中最重要的三个文本输出文和一个图形输出文件，逐条进行分析。
一、结构设计信息WMASS.OUT 本文本信息需要分析与调整的主要包括刚度比、刚重比和层间受剪承载力之比。
1.1刚度比的控制1.1.1规范条文及其控制意义见《高规》4.4.2、5.1.14条及《抗规>>3.4.2条。
控制刚度比主要为控制结构竖向规则，刚度突变，形成薄弱层。
1.1.2电算结果判读分析剪切刚度主要用于底部大空间为一层转换结构（例如一层框支）及地下室嵌固条件的判定，判断地下室嵌固时，依据《高规》5.3.7，地下室其上一层的计算信息中Ratx，Raty结果不应大于0.5。
剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构（例如二层以上框支）；通常工程都采用地震剪力与地震层间位移比。
在各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息中Ratx1，Raty1结果大于等1 。
即满足规范要求。
1.1.3不满足时的调整方法应适当加强本层墙柱、梁的刚度，适当削弱上部相关楼层墙柱、梁的刚度。
58.SATWE功能楼板有限元分析与设计
PKPM V4.1版SATWE新功能——楼板有限元分析与设计目 录1.PKPM楼板设计概述2.SATWE楼板有限元设计流程3.SATWE楼板有限元设计的技术条件4.SATWE楼板有限元设计结果查看及接力施工图1.PKPM楼板设计概述楼板分析设计砼结构施工图——板施工图SATWE 楼板有限元PMSAP 楼板有限元SLAB 楼板有限元1.PKPM楼板设计概述•按房间计算楼板，矩形房间采用静力计算，复杂房间采用有限元分析砼结构施工图——板施工图•整层楼板按有限元分析，可设计无梁楼盖、空心楼盖SLAB 楼板有限元•整体结构楼板有限元分析，可进行水平荷载、温度荷载下楼板计算和设计PMSAP 楼板有限元•同PMSAP 楼板分析和设计SATWE 楼板有限元1.PKPM楼板设计概述位移云图目 录1.PKPM楼板设计概述2.SATWE楼板有限元设计流程3.SATWE楼板有限元设计的技术条件4.SATWE楼板有限元设计结果查看及接力施工图2.SATWE楼板有限元设计流程PMCAD建模SATWE分析设计绘楼板施工图前处理参数定义分析、设计后处理结果查看2.1 前处理定义•勾选楼板有限元设计参数；2.1 前处理定义•设置楼板保护层厚度和钢筋等级；2.1 前处理定义弹性板6弹性板3弹性膜刚性板2.2 分析、设计•生成数据并计算；分析模型简图2.3 后处理查看结果•结果查看（位移等值线）；2.4 绘楼板施工图•读取SATWE有限元结果；2.4 绘楼板施工图•自动布置钢筋；目 录1.PKPM楼板设计概述2.SATWE楼板有限元设计流程3.SATWE楼板有限元设计的技术条件4.SATWE楼板有限元设计结果查看及接力施工图3.1 楼板有限元设计改变楼面荷载传力路径平面导荷楼板有限元•分析模型不同，传力路径不同；3.1 楼板有限元设计改变楼面荷载传力路径•荷载下楼板位移效应不同；弹性板6+楼面导荷弹性板6+楼板有限元3.1 楼板有限元设计改变楼面荷载传力路径•与“弹性板6+楼面荷载导荷”不同，楼板有限元设计时增加竖向荷载下梁扭矩和墙面外弯矩；3.1 楼板有限元设计改变楼面荷载传力路径•与“刚性楼板假定”不同，楼板有限元设计时减小竖向荷载下梁弯矩；3.2 楼板有限元设计的配筋•引入概念“楼板配筋角度ALF”，ALF是楼板配筋方向与局部坐标系x轴的逆时针转动夹角，ALF+90°则是楼板另一配筋方向；X Y3.2 楼板有限元设计的配筋•以单向板为例；3.2 楼板有限元设计的配筋•单向板配筋结果（板底简化配筋）；3.2 楼板有限元设计的配筋•单向板配筋结果（板顶简化配筋）；3.2 楼板有限元设计的配筋•楼板配筋原则：1）当轴拉比大于0.15时，按照拉弯和纯弯配筋取大值；2）当轴压比大于0.15时，按照压弯和纯弯配筋取大值；3）除上述两种情况外，按照纯弯进行配筋；可在GJ工具中，分别对应采用梁正截面、柱正截面、梁正截面进行校核。
第二讲第三章SATWE.ppt
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模拟施工加载1的计算简图
模拟施工加载1
考虑了从下往上依次施工和逐层找平因素的影响； 未考虑结构地基的不均匀沉降； 若结构地基无不均匀沉降，模拟施工加载1能较准确 地反映结构的实际受力状态； 若结构地基有不均匀沉降，上述分析结果会存在一定 的误差，尤其对于框剪结构，外围框架柱受力偏小。
下完成其它计算。
7. 墙元侧向节点信息： ▪剪力墙少时取[出口]，剪力墙多时取[内部]， ▪[出口]精度高于[内部]，参见《SATWE手册》
8. 结构材料信息： ▪按主体结构材料填写
9. 结构体系： ▪按结构体系填写
10. 恒荷载计算信息： ▪多层取[一次性加载]； ▪高层取上部设计[模拟施工加载1]，《高规》5.1.9条， ▪高层基础设计宜取[模拟施工加载2]
4. 地下室层数： ▪ 按实际情况填写，当无地下室结构把基础梁在 PMCAD中与上部结构整体建模录入时，可将地下室 层数设为“1”层，即将基础梁层设为地下室层。 ▪ 地下室无风荷载作用。
5. 墙元细分最大控制长度： ▪ 墙元细分长度是在墙元细分时的参数，对于尺寸 较大的剪力墙，在作墙元细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的墙 元细分最大控制长度值。一般工程可取Dmax=2m； 对框支剪力墙结构可取Dmax=1.0m或1.5m。
模拟施工加载的机理
在竖向荷载作用下，结构变形基本上是在施工过 程中逐层形成的。 在施工过程中，由于从下往上依次施工和逐层找 平的原因：某一层的恒载仅对该层及其以下各层 的变形和内力有影响，而不影响该层以上各层， 也不受上面各层刚度影响。
恒载作用下结构变形形成示意图
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1 i1
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2 i2
最新-结构计算SATWE的应用 精品
结构计算SATWE的应用1前言计算软件是现在设计人员经常使用到的工具，它帮助设计人员从繁琐的计算过程中解脱出来。
但是设计人员必须知道程序只能起到设计工具的作用，并不能代替设计，所以就需要我们的结构设计人员充分的理解程序的适用范围、条件和校对结果的合理性、可靠性。
在设计程序中有很多设计参数需要设计人自己确定，首先就是要让设计人员真正的掌握工程的设计过程，能够尽可能的控制设计过程。
其次就是要把一些关键的责任交由设计人员来担任，如《高层建筑混凝土结构技术规程》的5．1．16条要求对结构分析软件的计算结果，应进行分析结果判断，确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据。
是我们设计人员现在广泛应用的计算软件。
其中的是应现代多、高层建筑发展要求而研制的空间结合结构有限于元分析软件。
现在我就谈谈自己在使用中对的一些体会。
2的特点1模型化误差小、分析精度高。
2计算速度快。
3强大的后处理功能。
3．进行结构计算的要点3．1接生成数据结构计算中，在中建立结构模型的数据后，在中还需要对这些数据进行分析和补充，设计时需考虑以下几点1施加荷载方式的选择。
由于恒载的特殊性，软件将施加荷载的方式分为3种不计算恒活荷载一次性加载和模拟施工加载。
其中一‘‘模拟施加载1，方式较好地模拟了在钢筋混凝土结构施工过程中，逐层加载，逐层找平的过程；模拟施工加载2足将竖向杆件的刚度放大10倍后再做施工模拟，其计算仅对基础起作用。
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。
所以高层建筑一般选择模拟施工加载，高层框剪基础宜按模拟施工加载2，多层建筑一般选择一次性加载。
2振型的数量。
振型数的多少与结构层数及结构形式有关，应保证振型参与质量系数不小于总质量的90％。
对于规则结构，振型数一般取3～5，当考虑耦联时取9—15；对于级高度的高层建筑结构和复杂高层建筑结构的振型数不应少于5；对于多塔结构，振型数不应小于9×塔数。
SATWE结构有限元分析设计软件参数理解与选择(二)
SATWE结构有限元分析设计软件参数理解与选择（二）四．活荷载信息1.柱、墙活荷是否折减注意PM建模中的荷载折减和这里的折减是叠加的，不应重复选择。
---《荷规》4.1.2 设计楼面梁、墙、柱及基础时，表4.1.1中的楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。
1 设计楼面梁时的折减系数：1)第1(1)项当楼面梁从属面积超过25m2时，应取0.9；2)第1(2)～7项当楼面梁从属面积超过50m2／时应取0.9；3)第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0.8；对单向板楼盖的主梁应取0.6对双向板楼盖的梁应取0.8；4)第9—12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。
2 设计墙、柱和基础时的折减系数1)第1(1)项应按表4.1.2规定采用；2)第1(2)～7项应采用与其楼面梁相同的折减系数；3)第8项对单向板楼盖应取0.5；对双向板楼盖和无梁楼盖应取0.8；4)第9～12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。
注：楼面梁的从属面积应按梁两侧各延伸二分之一梁间距的范围内的实际面积确定。
表4.1.2 活荷载按楼层的折减系数注：当楼面梁的从属面积超过25n／时，应采用括号内的系数。
2.传给基础的活荷载是否折减注意PM建模中的荷载折减和这里的折减是叠加的，不应重复选择。
---《荷规》4.1.2……..3.考虑活荷不利布置的最高层号多层、高层建筑均宜取全部楼层。
---《高规》5.1.8 高层建筑结构内力计算中，当楼面活荷载大于4kN/m2时，应考虑楼面活荷载不利布置引起的梁弯矩的增大。
4.活荷折减系数---《荷规》4.1.2…….五．调整信息1.梁端负弯矩调幅系数即考虑梁的塑性内力重分布，通过调整使梁的负弯矩减小，增加跨中弯矩，使梁上下配筋均匀一些。
对于现浇框架主梁取0.8-0.9；对装配整体式框架主梁取0.7-0.8。
---《高规》5.2.3 在竖向荷载作用下，可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅，并应符合下列规定：1 装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.7～0.8；现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.8～0.9；2 框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大；3 应先对竖向荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅，再与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合；4 截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。
SATWE结构有限元分析设计软件参数理解与选择.
SA TWE结构有限元分析设计软件参数理解与选择(一时间:2009-05-24 00:00来源:/bl 作者:admin 点击:3680次可按该方向角输入计算,无地下室时填0。
7. 壳元最大边长:是墙元细分时需要的一个参数。
程序限定1-5,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
4 8 、9 度时的大跨度和长悬臂结构及9 度时的高层建筑,对其平面规则性进行判定。
再在真实条件下计算一.总信息1. 水平力与整体坐标夹角:一般情况下取0,平面复杂(如L形、三角形或抗侧力结构非正交时,理应分别按各抗侧力构件方向角算一次,但实际上是按0、45各算一次即可。
当程序给出的最大地震力方向大于15度时,可按该方向角输入计算,配筋取三者的大值。
2. 混凝土重度(KN/m3:一般框架结构取25,框剪结构取26,剪力墙结构取27。
3. 钢材重度:一般取78。
4. 裙房层数:层数是计算层数,等同于裙房屋面层层号。
---《高规》4.8.6抗震设计时,与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级,主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施。
5. 转换层所在层号:层号是计算层号。
6. 地下室层数:指上部结构同时进行内力分析的地下室部分层数。
当地下室局部层数不同时,以主楼地下室层数输入,无地下室时填0。
7. 壳元最大边长:是墙元细分时需要的一个参数。
程序限定1-5,隐含为2。
对于一般工程可取2,对于框支剪力墙结构,可取得小些如1.5或1.0。
8. 墙元侧向节点信息:在为配筋而进行的工程计算中,对于多层结构,由于剪力墙相对较少,工程规模相对较小,应选“出口”,而对于高层结构,由于剪力墙相对较多,工程规模相对较大,可选“内部”。
9. 结构材料信息:混凝土结构;钢与混凝土混合结构;钢结构;砌体结构。
10. 结构体系:框架;框剪;框筒;筒中筒;剪力墙;短肢剪力墙;复杂高层;板柱剪力墙。
11. 恒活荷载计算信息:不计算竖向荷载即不计算竖向力;一次性加载主要用于多层结构,因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影响很小,所以不要采用模拟施工方法计算;模拟施工加载1主要用于一般的多层、高层建筑,---《高规》5.1.9高层建筑进行重力荷载作用效应分析时,柱、墙轴向变形宜考虑施工过程的影响。
SATWE空间结构墙元分析软件
41
5
75
第 1 层墙柱 墙梁编号及节点简图 梁总数 = 92 柱总数 = 52 墙梁数 = 0
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1
墙柱数 = 0
图四 有斜交抗侧力结构
1
2
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58
32
2）
混凝土容重、钢材容重 混凝土按25kN/m3,若为轻骨料或考虑装修，可按实际情况填写。 一般民用建筑可填写为26~27kN/m3。钢材可按78kN/m3。 3） 裙房层数、转换层所在层号 指定高层建筑的裙房层数是为了是为了0.2Q0的调整．对于立面 有变化的高层，程序给出0.2Q0调整可能偏大，可人工干预调整。转 换层所在层号按实际所在楼层填写。 4） 地下室层数 地下室和上部结构一起建模进行内力分析时须指定地下室层 数。这是为了导算风荷载（地下室无风荷载）和自动形成嵌固约束 信息。 5） 墙元细分最大控制长度。 隐含值为2m。填写范围在1≤D≤5。对于一般工程取2m，对框支 剪力墙取1m。 6） 对所有楼层强制采用刚性楼板假定 验算结构层间位移比和判断参与振型数足够与否时选择。除此 之外，不选择此项。 “刚性楼板假定”是由程序自动判断结构的楼板情况，当该房间 布臵楼 板后，且没有对该房间定义为“弹性楼板” ，则程序自动按 “刚性楼板 假定”分析； “强制性刚性楼板”是新规范设计“位移 比”的需要，楼层中的房间可能是“刚性板” 、 “弹性斑” 、 “板厚为0” 等这三种情况，这样在计算楼层平均位移时，只有把楼层中的所有 房间均按“强制刚性楼板”计算，平均位移才能计算准确，则位移 比也能计算合理； “强制刚性楼板”仅用于位移比的计算，构件设计 则不应选择“强制刚性楼板” ，因次需要进行两次计算。 7） 墙元侧向节点信息 “内部节点”只考虑上下边变形协调，是一种简化模拟，精度稍 差，有洞口墙元侧边会有变形不协调，但分析效率高，适合剪力墙 多的工程规模大的高层； “出口节点”四边上节点均考虑，变形协调好，计算精度高，但计 算量大，适合剪力墙少的工程规模小的高层。 8） 结构材料信息、结构体系、风荷载计算、地震计算 按实际情况填写。 9） 恒活荷载计算信息 “不计算竖向力” ：它的作用主要用于对水平荷载效应的观察和 对比等。 “一次性加载计算” ：主要用于多层结构，而且多层结构最好采 用这种加载计算法。因为施工的层层找平对多层结构的竖向变位影 响很小，所以不要采用模拟施工方法计算。
PKPM结构设计应用第3章 SATWE空间组合结构有限元分析与设计
3.2 SATWE的前处理
SATWE主菜单1“接PM生成SATWE数据”的主 要功能就是在PMCAD生成的(假定工程文件名为 XX)XX.*和*.PM数据文件基础上，补充结构分析所 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 ）做出相应设定，最后将上述所有信息自动转换结 构有限元分析及设计所需的数据格式，生成几何数 据文件STRU.SAT、竖向荷载数据文件LDAD.SAT和 风荷载数据文件WIND.SAT，供SATWE主菜单2、3 调用。
3.2 SATWE的前处理
4 活荷信息
3.2 SATWE的前处理
4 活荷信息 ⑴柱、墙设计时活荷载是否折减 根据《荷载规范》，有些结构在柱、墙设计时 ，可对承受的活荷载进行折减。 ⑵传给基础的活荷载是否折减 在结构分析计算完成后，程序会输出一个名为 “WDCNL.OUT”的组合内力文件，这是按照地基 设计规范要求给出的竖向构件的各种控制组合，活 荷载作为一种工况，在荷载组合计算时，可进行折 减。
Байду номын сангаас
3.2 SATWE的前处理
2 风荷载信息 ⑺用于舒适度验算的风压：高度≥150m时考虑； ⑻用于舒适度验算的结构阻尼比（%）; ⑼考虑风振影响：选此项时，程序自动按照荷载规 范计算风振系数，否则不考虑风振系数； ⑽构件承载力设计时考虑横风向风振影响：普通工 程不用考虑； ⑾水平风体形系数： ①体型分段数：定义结构体型变化分段，体型无变 化填1； ②各段最高层号：按各段内的最高层号填写； ③各段体形系数：高宽比不大于4的矩形、方形、十 字形平面取1.3。
3.2 SATWE的前处理
3 地震信息 ⑾“活荷重力荷载代表值组合系数”，一般为0.5。 ⑿“周期折减系数”对于框架结构，若填充墙较多 ，可取0.6～0.7；填充墙较少，可取0.7～0.8；对于 框剪结构，可取0.8～0.9；纯剪力墙结构可不折减。 ⒀“结构的阻尼比（%）”，对于一些常规结构， 程序给出了隐含值。 ⒁“特征周期Tg（秒）”，根据抗震规范确定。 ⒂“地震影响系数最大值”，根据抗震规范确定。 ⒃“用于12层以下规则砼框架结构薄弱层验算的地 震影响系数最大值”，仅用于12层以下规则混凝土 框架结构薄弱层验算。
satwe高层建筑结构空间有限元分析与设计程序讲义
SATWE高层建筑结构空间有限元分析与设计程序SATWE是高层建筑结构分析与设计有限元分析程序。
与TAT的区别在于墙和楼板的计算模型不同，SATWE对剪力墙采用的是在壳元基础上凝聚而成的墙元模型，对于楼盖，SATWE程序采用多种模式来模拟，有“刚性楼板”和“弹性楼板”两种。
采用墙元模型，在建模时就不需要像TAT程序那样做那么多的简化，只需要按实际情况输入即可；应用弹性楼板可以准确地计算更复杂、不规则的实际工程。
第一节、SATWE的特点及应用一、SATWE与TAT程序的对比SATWE是利用壳元理论的三维组合结构分析与设计有限元分析程序，TAT是利用薄壁杆件理论的三维杆系结构有限元分析程序。
二者均属于空间三维高层建筑结构空间分析程序，已有很多应用实例，但是它们是两种不同的程序，有如下区别：1、TAT采用薄壁杆件理论，它具有两个基本假定：（1）把彼此相连在一起的剪力墙模型简化为一个薄壁杆件单元，把上、下层剪力墙洞口间的部分模型化为一个连系梁单元（容许开裂，可以进行刚度折减的梁单元）。
（2）对于楼板，假定平面内无限刚，平面外刚度为零。
SATWE采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑杆件，用在壳单元基础上凝聚而成的墙元来模拟剪力墙。
墙元是专用于模拟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单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的大小及空间位置无限制，具有较好的适应性。
墙元不仅具有墙所在的平面内刚度，也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的实际受力状态。
对于楼板，SATWE给出了四种简化假定：⑴楼板平面内为刚性，适用于多数常见结构；⑵分块楼板为刚性，适用于多塔或错层结构；⑶分块楼板为刚性用弹性板带连接，适用于楼板局部开大洞、塔与塔之间上部相连的多塔结构及某些平面布置较特殊的结构；⑷楼板为弹性，可用于特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构。
PKPM结构设计与应用实例第3章 SATWE—结构空间有限元分析
2.混凝土容重（kN/m3）
设置提示：
当选择“矩形或圆形截面结构并考虑横风向或扭转风振影响”时，程序将按照 《荷载规范》附录H.1～H.3的方法自动进行计算，此时用户应特别注意校核本 工程是否符合规范公式的适用前提，如不符合，应根据风洞试验或有关资料自行 确定横风向和扭转风振影响。
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。
6. 用于舒适度验算的风压和结构阻尼比
设置提示： 在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009规定的10年一遇的风荷载标准 值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度计算值不应超过表3.7.6 的限值。计算时结构阻尼比宜取0.01～0.02。
7. 考虑顺风向风振
规范要求：
• 《荷载规范》8.4.1条规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋，以及 基本自振周期T1大于0.25s的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向 风振的影响。 • 《荷载规范》8.4.2条规定，对于风敏感的或跨度大于36m的柔性屋盖结构， 应考虑风压脉动对结构产生风振的影响。 • 《荷载规范》8.4.3条规定，对于一般竖向悬臂型结构，例如高层建筑和构架、 塔架、烟囱等高耸结构，均可仅考虑结构第一振型的影响。
02、03. PMCAD建模及Satwe参数解释
{Ftotal } [ K total ]{d total } 各单元经坐标转换，再集成后得：
(6)
1.FEM原理简介
常应变三角形单元的插值函数
单元内任一点位移： 或矩阵形式：
1.FEM原理简介
二维梁单元的MATLAB有限元程序
单元节点位移： 单元节点力：
1.FEM原理简介
二维梁单元的MATLAB有限元程序
2 网点生成
已绘制的定位轴线自动分割为网格和节点，即轴线相交处都会产 生一个节点。构件可以布置在节点上（柱）或节点之间（梁、墙、 斜杆等）
3. PMCAD入门
PMCAD建模流程 3 楼层定义
定义各楼层柱、梁、墙、墙上洞口及斜杆支撑等构件的截面尺寸， 根据结构平面布置图布置柱、梁、墙、斜杆等构件，通过自动生 成楼板和对楼板进行开洞、错层、修改板厚等命令完成结构楼板 的布置，形成一层标准层结构布置。 用户可通过复制命令得到新的标准层，对新的标准层进行增删修 改，以相同方式依次完成全楼的标准层几何模型创建。
SATWE的空间梁单元
2. 结构电算的几点注记
SATWE的墙单元（膜+壳）
2. 结构电算的几点注记
SATWE的墙单元（膜+壳）
2. 结构电算的几点注记
结构计算分析（电算）的作用
2. 结构电算的几点注记
结构计算分析的基本原则
当地下室顶板作为嵌固部位时，地下一层与首层侧 向刚度比不宜小于2（《高规》）……
三维空间结构电算方法（按剪力墙单元类型划分）
空 间 杆 单 元 （梁柱单元、 梁单元、 Frame element 、 Beam element ） 发 展 较成熟； 剪力墙单元发 展颇费周折
2. 结构电算的几点注记
有限元分析方法第三章平面问题的三角形单元PPT课件
2A1E121
1bl
2112cl
2021
1cl
cl ,l i, j,m
2112bl
34
3.4 用结点 表示l点位移对单元应力的贡献率，一旦 单元确定，Se也就确定了，此时单元内的 应力仅依赖于结点位移。
– Se中所有元素都是常数，σe的三个分量也 是常数，与坐标x，y无关，因此称这种 三结点单元为常应力单元。
1
xj
1 xm
1
x 2021 m
1
xi
xi yi
xj
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1
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1 yi
1
xi
1 xj
15
3.2 三结点单元的位移模式
• （二）形函数
C1
1 2A
abii ci
aj bj cj
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ai
x j ym xm yi
xj xm
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1
yj ym
1 ci xm x j 1
e u i v i u j v j u m v m T
– 单元内虚位移场
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ue v2021
Nee
37
3.5 单元刚度矩阵
• （一）单元结点力
– 单元内的虚应变
eLeuB e e
– 单元结点力在结点虚位移上的虚功
e T F e F iu x i F iv i y F ju x j F jv y j F m u m x F m v m
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• 在单元ijm的ij边上积分有
SATWE有限元分析软件应用详解
SATWE设计参数设置详解——地震信息
SATWE设计参数设置详解——地震信息
SATWE设计参数设置详解——地震信息
按实际情况计算时取1.0 按等效均布活荷载计算时：藏书库、 档案库0.8，其他民用建筑取0.5 详见抗震规范表5.1.3 只改变楼层质量，不改变荷载总值。
SATWE设计参数设置详解——地震信息
SATWE设计参数设置详解——活载信息
荷载规范(2012)表5.1.2
表明1~7层考虑不利荷载布置
SATWE设计参数设置详解——调整信息
SATWE设计参数设置详解——调整信息
针对竖向荷载 装配整体式框架取0.7~0.8，现浇框 架取0.8~0.9 正弯矩设计值不小于竖向荷载作用 下按简支梁计算的跨中弯矩的一半 钢梁为不调幅梁 悬挑梁的梁端负弯矩不调伏
SATWE设计参数设置详解——调整信息
现浇楼板结构，采用刚性楼板假定 时，折减系数取0.4~1 若不是现浇楼板，或楼板开洞，或 设定了弹性楼板，或有弧梁，梁扭 矩不折减或少折减 若有些梁需要折减，有些不需要， 则分别计算，各取所取
楼面梁受扭计算中考虑楼盖 对梁的约束作用
SATWE设计参数设置详解——调整信息
SATWE有限元分析软件应用 详解
主要内容
• 计算参数设置 • 特殊构件设定 • 特殊荷载设定 • 计算分析方法 • 计算结果分析 • 控制参数调整 • 结构设计优化
SATWE是基本软件 功能强大，采用墙元分 析模型，可以进行复杂 结构的计算分析 为其他结构计算软件打 下基础
SATWE设计参数设置详解
SATWE设计参数设置详解——调整信息
对竖向不规则的高层建筑结构，包 括某楼层抗侧刚度小于其上一层的 70%或小于其相邻三层侧向刚度平 均值的80%，或结构楼层层间抗衡 侧力结构的承载力小于其上一层的 80%，或某层竖向抗侧力构件不连 续，其薄弱层对应于地震剪力应乘 以1.15的增大系数。 人员指定层数和层号，程序自动对 薄弱层构件的地震力乘以1.15的放 大系数。
SATWE知识点讲解PPT课件
11-2、调整起、止层号：按自然层的起、止层号填入。 11-3、顶塔楼地震作用放大起始层号及系数：按顶塔楼 的起始层自然层号填入。系数一般取3。
1、考虑“p-△”：可暂不勾选，经计算确定。 2、梁柱重叠部分简化位刚域：一般不简化，梁、 柱截面特别大的节点可勾选。 3、按高规或高钢规进行构件设计：符合高层条件 的建筑应勾选，多层建筑不勾选。 4、钢柱计算长度系数按有侧移计算：勾选按有侧 移计算，否则按无侧移计算。判断见《钢规条 5、混凝土柱的计算长度系数计算执行《混规条： 当水平荷在产生的弯矩大于75%勾选。 6、结构重要性系数：按《混规条确定。 7、梁保护层厚度：按《混规节慎重确定。 8、柱保护层厚度：按《混规节慎重确定。 9、钢构件截面净毛面积比：偏小，可据节点连接 方式、螺孔多少适当加大。 10、柱配筋计算原则：由X、Y轴的弯矩比例确定， 选双偏压比较稳妥。
三、运用SATWE进行结构设计时注
意的几个问题
1、SATWE软件将施加荷载的方式分为两种：“一次性加 载”和“模拟施工加载”。其中“模拟施工加载1”方式较 好地模拟了在钢筋混凝土结构施工过程中，逐层加载，逐 层找平的过程。“模拟施工加载2”是在1的理论基础上， 将竖向构件的轴向刚度增大10倍，在一定程度上考虑了基 础的不均匀沉降。
钢筋混凝土结构：； 小于12层纲结构：；大于12层纲结 构：。
13、特征周期：见相关规范。
14、多遇地震最大影响系数：见相关规范。
15、罕遇地震最大影响系数：见相关规范。
16、斜交抗侧力构件方向附加地震数及相应角度：见相关 规范。
1、柱、墙设计活荷载：民用建筑勾选折减。 非民用建筑另议。
1、结构规则性信息： 结构平面规则性判断见《抗规》表、《高规节。结构竖象 规则性判断见《抗规》表、《高规节。
SATWE计算结果的分析与调整
SATWE计算结果的分析与调整引言:高层建筑结构空间有限元分析软件（SATWE）是中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部专门为高层结构分析与设计而开发的基于壳元理论的三维组合结构有限元分析软件。
根据SATWE电算结果文件，可以方便快捷的对《建筑抗震设计规范GB50011-2001（2008版）》(以下简称为抗规);《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002》(以下简称为高规)中规定一些重要参数的限值，如位移、周期、轴压比、层刚度比、剪重比、刚重比、层间受剪承载力比等的限值进行判读、分析、调整与控制。
本文对电算结果中最重要的三个文本输出文件和一个图形输出文件，逐条进行分析。
一、结构设计信息WMASS.OUT本文本信息需要分析与调整的主要包括刚度比、刚重比和层间受剪承载力之比。
1.1刚度比的控制1.1.1规范条文及其控制意义见《高规》4.4.2、5.1.14条及《抗规》3.4.2条。
控制刚度比主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。
1.1.2电算结果判读分析剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构（例如一层框支）及地下室嵌固条件的判定，判断地下室嵌固时，依据《高规》5.3.7，地下室其上一层的计算信息中Ratx，Raty 结果不应大于0.5。
剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构（例如二层以上框支）；通常工程都采用地震剪力与地震层间位移比。
在各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息中Ratx1，Raty1结果大于等于1。
即满足规范要求。
1.1.3不满足时的调整方法应适当加强本层墙柱、梁的刚度，适当削弱上部相关楼层墙柱、梁的刚度。
如实在不便调整，SATWE会自动将不满足要求楼层定义为薄弱层，并按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。
1.2刚重比的控制1.2.1规范条文及其控制意义见《高规》5.4.1及5.4.4条。
控制刚重比主要为了控制结构的稳定性，避免结构在风载或地震力的作用下整体失稳、滑移、倾覆。
中级职称论文--应用Satwe进行结构计算时应注意的几个重要参数
应用Satwe进行结构计算时应注意的几个重要参数作者：目前国内的大多数建筑结构设计人员都在使用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列软件进行混凝土结构计算。
尽管使用 PKPM软件进行建模计算是比较简单的，然而，同样的一个工程由不同的设计人员计算设计出来的施工图却往往有很多不同，甚至在经济合理等方面可能会存在较大的差距。
使用PKPM经行结构设计计算时,大多数设计人员都是用SATWE进行结构模型计算。
SATWE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。
使用SATWE进行结构设计时，计算参数的选择是否合适是能否设计出经济合理的结构的前提条件。
现将在学习使用过程中觉得应当重视的几个参数的如何正确选取进行总结归纳,以便在以后的设计工作中交流学习。
水平力与整体坐标夹角根据PKPM使用手册，该参数为地震力、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)。
当结构与软件整体坐标系不正交,在按这个方向重新计算地震力和风荷载时可以填入这个参数，程序会自动按照设计者输入的方向进行水平力的计算.《建筑抗震设计规范》（以下简称抗规）第5。
1。
1条和《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称高规）第3.3。
2条规定，“一般情况下，应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算"。
如果地震沿着不同方向作用，结构地震反应的大小一般情况下也不相同，那么一定存在某个角度使得结构地震反应最为剧烈，这个方向则称为“最不利地震作用方向".这个角度与结构的刚度与质量及结构所在位置有关,对结构可能会造成最不利的影响，在这个方向地震作用下,结构的变形及部分结构构件内力可能会达到最大。
特别是当结构不规则时，地震作用的主方向不一定就是0度和90度。
在计算中,软件本身可以自动计算出这个最不利方向角，并在计算结果文件WZQ。
OUT文件中体现。
如果这个角度绝对值大于15度，我们应按此方向角重新计算地震力，以便能投体现最不利地震作用方向的影响。
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3.2 SATWE的前处理
1 总信息 ⒃地震作用计算信息 ➢ 不计算地震作用：对于不进行抗震设防的地区或
者抗震设防烈度为6度时的部分结构，可选此项； ➢ 计算水平地震作用：计算X、Y方向的地震作用； ➢ 计算水平和规范简化方法竖向地震：按抗规5.3.1条
规定的简化方法计算竖向地震； ➢ 计算水平和反应谱方法竖向地震：按竖向振型分
3.2 SATWE的前处理
点取SATWE的主菜单1 后，弹出“SATWE前处理” 菜单。其中1和6是必须执行 的，在1菜单（分析与设计参 数补充定义）中共包含10项 内容，这10项内容需要用户 根据工程实际情况进行修改。
3.2 SATWE的前处理1 总信息源自3.2 SATWE的前处理
1 总信息 ⑴水平力与整体坐标夹角：该参数为地震力、风力 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。当需进行多方向侧力核算时，可改变 此参数，这样在后面的计算中，程序自动考虑此参 数的影响。
第3章 SATWE空间组合结构有限元分 析与设计
PMCAD是PKPM系列CAD软件的基本组成模块 之一，用于实现结构平面计算机辅助设计，它采用 人机交互方式布置各层平面和各层楼面，从而建立 整栋建筑的数据结构。它为各功能设计提供数据接 口，因此，它在整个系统中起到承前启后的重要作 用。
3.1 SATWE的基本功能及有关说明
1 SATWE的基本功能
SATWE可自动读取经PMCAD主菜单1、2形成 的几何数据和荷载数据，进行参数设置与结构分析， 并可接力施工图的绘制。
2 SATWE的适用范围
结构层数（高层版）≤200 每层节点数≤8000
每层梁数 ≤8000
每层柱数≤5000
每层墙数≤3000
每层支撑数≤2000
每层塔数≤9
解反应谱方法计算竖向地震。 ⒄“规定水平力”的确定方法：主要计算位移比， 倾覆力矩。
3.2 SATWE的前处理
2 风荷载信息
3.2 SATWE的前处理
2 风荷载信息 ⑴地面粗糙度类别：分A、B、C、D四类，用于计算 风压高度变化系数等； ⑵修正后的基本风压：一般按照荷载规范给出的50 年一遇的风压采用； ⑶X向结构基本周期（秒）：根据SETWE计算结果 填写； ⑷Y向结构基本周期（秒）：根据SETWE计算结果 填写； ⑸风荷载作用下结构的阻尼比（%）：程序会根据“ 结构材料信息”自动对此项赋值，一般不做修改； ⑹承载力设计时风荷载效应放大系数：程序将直接 对风荷载作用下的结构内力进行放大，不改变结构 位移；
每层刚性楼板块数≤99
结构总自由度数不限
3.2 SATWE的前处理
SATWE主菜单1“接PM生成SATWE数据”的主 要功能就是在PMCAD生成的(假定工程文件名为 XX)XX.*和*.PM数据文件基础上，补充结构分析所 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 ）做出相应设定，最后将上述所有信息自动转换结 构有限元分析及设计所需的数据格式，生成几何数 据文件STRU.SAT、竖向荷载数据文件LDAD.SAT和 风荷载数据文件WIND.SAT，供SATWE主菜单2、3 调用。
⑸转换层所在层号：按PMCAD楼层组装中的自然 层号填写，如有转换层时，必须指明其层号，以便 程序能够进行正确的内力调整。
⑹嵌固端所在层号：这里的嵌固端指上部结构的计 算嵌固端，可根据实际情况填写。
⑺地下室层层数：指与上部结构同时进行内力分析 的地下室部分层数。
3.2 SATWE的前处理
1 总信息 ⑻墙元细分最大控制长度（单位为m）：程序限定 在1.0～5.0之间，程序隐含值为2.0。对于一般的工 程足以满足设计要求，但对于框支剪力墙结构，为 了更好地保证框支梁与上部剪力墙有更好地协调性 ，该值可以取1.0或1.5。 ⑼对所有楼层强制采用刚性楼板假定：只有在计算 结构的位移比和周期比的时候，才选用此项，在计 算结构的内力和配筋时，不用选择。
3。
3.2 SATWE的前处理
1 总信息 ⒂风荷载计算信息 不计算风荷载：任何风荷载均不计算； 计算水平风荷载：仅水平风荷载参与内力分析和组 合，无论是否存在特殊风荷载数据； 计算特殊风荷载：仅特殊风荷载参与内力分析和组 合； 计算水平和特殊风荷载: 水平和特殊风荷载同时参 与内力分析和组合。此选项只用于特殊情况，一般 工程不建议采用。
⑵混凝土容重：一般情况下，钢筋混凝土结构的容 重为25 KN/m3，若采用轻混凝土或要考虑构件表面 装修层重时，混凝土容重可填入适当值。 ⑶钢材容重：一般情况下，钢材容重为78 KN/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。
3.2 SATWE的前处理
1 总信息
⑷裙房层数：裙房层数仅用作底部加强区高度的判 断，根据实际情况填写。
⑿结构材料信息：采用什么材料，就填写什么材料 ，程序会按相应的规范计算地震力和风荷载。 ⒀结构体系：是什么结构形式，就在其中选取。
3.2 SATWE的前处理
1 总信息 ⒁恒活荷载计算信息：
不计算恒活荷载：不计算竖向荷载； 一次性加载：按一次加荷方式计算竖向荷载； 模拟施工加载1：按模拟施工加荷方式计算竖向荷载； 模拟施工加载2：按模拟施工加荷方式计算竖向荷载，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：比较真实地模拟结构竖向荷载的加载过程 ，即分层计算各层刚度后，再分层施加竖向荷载，采用这种 方法计算出来的结果更符合工程实际。建议用模拟施工加载
⑽强制刚性楼板假定时保留弹性板面外刚度：勾选 此项时，程序在进行弹性板网格划分时自动实现梁 ，板边界变形协调，以保证计算的准确性。
3.2 SATWE的前处理
1 总信息 ⑾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，程序强制为“出口”，即只把墙 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，使得墙元的变形协调性好， 分析结果更符合剪力墙的实际。