縱論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計新規(guī)范與軟件SATWE的合理應(yīng)用

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要： 隨著建筑結(jié)構(gòu)新規(guī)范全面頒布，新規(guī)范在工程設(shè)計已全面開始，這對于如何在工程設(shè)計中正確應(yīng)用理解規(guī)范條文，正確選擇設(shè)計軟件及合理選取設(shè)計參數(shù)顯得尤為重要。

    關(guān)鍵詞： SATWE 規(guī)范

    一、前言：

    隨著建筑結(jié)構(gòu)新規(guī)范全面頒布，新規(guī)范在工程設(shè)計已全面開始，這對于如何在工程設(shè)計中正確應(yīng)用理解規(guī)范條文，正確選擇設(shè)計軟件及合理選取設(shè)計參數(shù)顯得尤為重要。

    二、明確幾個概念：

    1、“多塔結(jié)構(gòu)”與“分縫結(jié)構(gòu)”的區(qū)別：（1）“塔”的概念：這里的塔是個工程概念，指的是四邊都有迎風(fēng)面且在水平荷載作下可獨自變行的建筑體部。將多個塔建同一個大底盤體部上，叫多塔結(jié)構(gòu)。

    （2）多塔結(jié)構(gòu)的定義：對與大底盤多塔結(jié)構(gòu)、巨型框架結(jié)構(gòu)，如果把裙房部分按塔的形式切開計算，則裙房部分誤差較大，且各塔的相互影響無法考慮。因此，程序采用了分塊平面內(nèi)無限剛的假定以減少自由度，且同時考慮塔與塔的相互影響。對于多塔結(jié)構(gòu)，各剛性樓板的信息程序自動定義。但其包含區(qū)域需由用戶定義。

    （3）分縫結(jié)構(gòu)：在一個大的建筑體部里，因設(shè)伸縮縫、沉降縫、抗震縫，分成了若干小的建筑體部，叫分縫結(jié)構(gòu)。分縫結(jié)構(gòu)與多塔結(jié)構(gòu)區(qū)別是四邊中有的邊不是迎風(fēng)面。

    （4）對分縫結(jié)構(gòu)各塊要分開計算。

    （5）多塔結(jié)構(gòu)新規(guī)范條文注意事項：第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比值限值、最大位移平動位移的比值限值，對多塔結(jié)構(gòu)特別注意，目前程序是不對的，不能直接采用，必須將多塔結(jié)構(gòu)分搭計算，方可判斷兩者的比值。

    2、“剛性樓板”與“彈性摟板”（1）剛性樓板是是指平面內(nèi)設(shè)定為剛度無限大，內(nèi)力計算時不考慮平面內(nèi)外變形，與板厚無關(guān)，程序默認(rèn)樓板為剛性樓板。

    （2）彈性摟板：必需以房間為單元進行定義，與板厚有關(guān)，分以下三種情況：彈性摟板6：程序真實考慮樓板平面內(nèi)、外剛度對結(jié)構(gòu)的影響，采用殼單元，原則上適用于所有結(jié)構(gòu)。但采用彈性摟板6計算時，樓板和梁共同承擔(dān)平面外彎矩，其結(jié)果梁的配筋偏小，樓版承擔(dān)的平面外彎矩計算配又未考慮，此外計算工做量大，因此該模型僅適用板柱結(jié)構(gòu)。

    彈性摟板3：程序設(shè)定樓板平面內(nèi)剛度為無限大，而僅考慮平面外剛度對結(jié)構(gòu)的影響，采用殼單元，因此該模型僅適用厚板結(jié)構(gòu)。

    彈性膜：程序真實考慮樓板平面內(nèi)剛度，而假定平面外剛度為零。采用膜剪切單元，因此該模型適用鋼樓板結(jié)構(gòu)。

    注意：1：彈性摟板僅適用于高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2：不適用于多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)建筑。3：多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)建筑中存在有彈性摟板時，可近似的按開洞處理，但要注意人工將荷載分配到周邊梁上。

    3、有關(guān)振型的幾個概念（1）振型參與系數(shù)：每個質(zhì)點質(zhì)量與其在某一振型中相應(yīng)坐標(biāo)乘積之和與該振型的主質(zhì)量（或者說該模態(tài)質(zhì)量）之比，即為該振型參與系數(shù)。

    （2）振型的有效質(zhì)量：這個概念只對于串連剛片系有效（即基于剛性樓板假定的，不適用于一般構(gòu)），某一振型的某一方向的有效質(zhì)量為各個質(zhì)點質(zhì)量與該質(zhì)點在該一振型中相應(yīng)方向?qū)?yīng)坐標(biāo)乘積之和的平方。

    （3）有效質(zhì)量系數(shù)：如果計算時只取了幾個振型，那么這幾個振型的有效質(zhì)量之和與總質(zhì)量之比即為有效質(zhì)量系數(shù)。用于判斷參與參與振型數(shù)足夠與否，并將用于程序。

    （4）振型參與質(zhì)量：某一振型的主質(zhì)量（或者說該模態(tài)質(zhì)量）乘以該振型的參振型與系數(shù)的平方，即為該振型的振型參與質(zhì)量。

    （5）振型參與質(zhì)量系數(shù)：由于有效質(zhì)量系數(shù)只適用于剛性樓板假定，《高規(guī)》5.1.13條及《抗規(guī)》5.2.2條文說明，提出了用振型參與質(zhì)量系數(shù)來判斷參與振型數(shù)足夠與否的方法。即選定振型個數(shù)的振型參與質(zhì)量之和與總質(zhì)量之比即為振型參與質(zhì)量系數(shù)。這種方法適用于剛性樓板假定，也適用于彈性樓板。

    4、總剛與側(cè)剛的概念（1）總剛：就是用結(jié)構(gòu)的總剛陣和與之相對的質(zhì)量陣按振型疊加法求解結(jié)構(gòu)的周期及振型。結(jié)構(gòu)的總剛陣即為結(jié)構(gòu)靜力分析時形成的結(jié)構(gòu)總剛度矩陣。自由度數(shù)為N的高層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的總剛度矩陣為N階方矩陣，若定義有較大范圍多的彈性樓板或有較多的不與樓板相連構(gòu)件時，可準(zhǔn)確分析出結(jié)構(gòu)每層每根構(gòu)件的空間反應(yīng)，可發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的剛度突變部位，連接薄弱的構(gòu)件以及數(shù)據(jù)有誤的部位。缺點是計算量大，費時長。

    （2）側(cè)剛：在高層結(jié)構(gòu)分析中，為了提高分析效率，對于引入樓板平面內(nèi)無限剛或分塊無限剛，平面外剛度為零的假定后，采用一種簡化計算方法，可已大大降低結(jié)構(gòu)的自由度，使得結(jié)構(gòu)每層只有3個獨立的平動自由度，這就是側(cè)剛的方法。優(yōu)點是分析效率高，誤差在允許范圍。

    （3）若平面沒有布置彈性樓板且沒有不與樓板相連構(gòu)件的工程，側(cè)剛、總剛的結(jié)果是一致的。

    5、抗震措施與抗震構(gòu)造措施概念（1）抗震措施：是指除地震作用計算和抗力計算以外的設(shè)計內(nèi)容，包括建筑總體布置，結(jié)構(gòu)選型，地基抗液化措施，考慮概念設(shè)計要求對地震作用效應(yīng)（內(nèi)力及變形）的調(diào)整，以及各種構(gòu)造措施。

    （2）抗震構(gòu)造措施：是指根據(jù)抗震概念設(shè)計的原則，一般不需計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分所采取的細(xì)部構(gòu)造，如鋼筋錨固、塔接，混凝土保護層，最小配筋率等。“抗震措施”涵蓋了“抗震構(gòu)造措施”，請注意：抗震等級劃分屬“抗震措施”。

    6、有關(guān)高層建筑超限的審查規(guī)定：建設(shè)部第111號令2002年7月25日頒發(fā)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》，所謂的超限高層建筑，是指：超出現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的適應(yīng)高度和適應(yīng)結(jié)構(gòu)類型的高層建筑工程，體型特別不規(guī)則的建筑工程，高位轉(zhuǎn)換層（8度3層以上、7度5層以上）及有關(guān)規(guī)范、規(guī)程規(guī)定應(yīng)當(dāng)進行抗震專項審查的高層建筑。

    注意：取消了對于高寬比超限時審查要求，高層建筑的高寬比，是對結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定及經(jīng)濟合理性的宏觀控制。

    彈性摟板6：程序真實考慮樓板平面內(nèi)、外剛度對結(jié)構(gòu)的影響，采用殼單元，原則上適用于所有結(jié)構(gòu)。但采用彈性摟板6計算時，樓板和梁共同承擔(dān)平面外彎矩，其結(jié)果梁的配筋偏小，樓版承擔(dān)的平面外彎矩計算配又未考慮，此外計算工做量大，因此該模型僅適用板柱結(jié)構(gòu)。

    彈性摟板3：程序設(shè)定樓板平面內(nèi)剛度為無限大，而僅考慮平面外剛度對結(jié)構(gòu)的影響，采用殼單元，因此該模型僅適用厚板結(jié)構(gòu)。 ）

    這對于ＳＡＴＷＥＫ參數(shù)中，梁的剛度取值是否為１。

    三、設(shè)計參數(shù)的合理選取

    1、抗震等級的確定：鋼筋混凝土房屋應(yīng)根烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度的不同分別按〈抗規(guī)〉6.1.2條或〈高規(guī)〉4.8條確定本工程的抗震等級。但需注意以下幾點：（1）上述抗震等級是“丙”類建筑，如果是“甲”、“乙”、“丁”類建筑則需按規(guī)范要求對抗震等級進行調(diào)整。

    （2）接近或等于分界高度時，應(yīng)結(jié)合房屋不規(guī)則程度及場地、地基條件慎重確定抗震等級。

    （3）當(dāng)轉(zhuǎn)換層〉=3及以上時，其框支柱、剪力墻底部加強部的抗震墻等級宜按〈抗規(guī)〉6.1.2條或〈高規(guī)〉4.8條查的抗震等級提高一級采用，已為特一級時可不調(diào)整。

    （4）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級也應(yīng)按〈抗規(guī)〉6.1.2條或〈高規(guī)〉4.8條查的抗震等級提高一級采用……但注意對多層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可不提高。

    （5）注意：鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)沒有抗震等級。計算時可選“5”，不考慮抗震構(gòu)造措施。

    2、振型組合數(shù)的選?。涸谟嬎愕卣鹆r，振型個數(shù)的選取應(yīng)是振型參與質(zhì)量要達(dá)到總質(zhì)量90%以上所需要振型數(shù)。但要注意以下幾點：（1）振型個數(shù)不能超過結(jié)構(gòu)固有的振型總數(shù)，因一個樓層最多只有三個有效動力自由度，所以一個樓層也就最多可選3個振型。如果所選振型個數(shù)多于結(jié)構(gòu)固有的振型總數(shù)，則會造成地震力計算異常。

    （2）對于進行耦聯(lián)計算的結(jié)構(gòu)，所選振型數(shù)應(yīng)大于9個，多塔結(jié)構(gòu)應(yīng)更多些，但要注意應(yīng)是3的倍數(shù)。

    （3）對于一個結(jié)構(gòu)所選振型的多少，還必需滿足有效質(zhì)量系列化大于90%.在WDISP.OUT文件里查看。

    3、主振型的判斷；（1）對于剛度均勻的結(jié)構(gòu)，在考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時，一般來說前兩個或前幾個振型為其主振型。

    （2）對于剛度不均勻的付雜結(jié)構(gòu)，上述規(guī)律不一定存在，此時應(yīng)注意查看SATWE文本文件“周期、振型、地震力”WZQ.OUT.程序輸出結(jié)果中，給出了輸出各振型的基底剪力總值，據(jù)此信息可以判斷出那個振型是X向或Y向的主振型，同時可以了解沒個振型對基底剪力的貢獻大小。

    4、地震力、風(fēng)力的作用方向：結(jié)構(gòu)的參考坐標(biāo)系建立以后，所求的地震力、風(fēng)力總是沿著坐標(biāo)系的方向作用。但設(shè)計者注意以下幾種情況：（1）設(shè)計應(yīng)注意查看SATWE文本文件“周期、振型、地震力”WZQ.OUT.輸出結(jié)果中給出了地震作用的最大方向是否與設(shè)計假定一致，對于大于150度時，應(yīng)將此方向輸入重新計算。

    （2）對于有有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)大等于150度時，應(yīng)分別計算各抗力構(gòu)件方向的水平地震力。此處所指交角是指與設(shè)計輸入時，所選擇坐標(biāo)系間的夾角。

    （3）對于主體結(jié)構(gòu)中存在有斜向放置的梁、柱時，也要分別計算各抗力構(gòu)件方向的水平地震力。

    5、周期折減系數(shù)：高規(guī)3.3.17條規(guī)定：當(dāng)非承重墻體為填充磚墻時，高層建筑結(jié)構(gòu)的計算自振周期折減系數(shù)，可按下列規(guī)定取值。

    （1）框架結(jié)構(gòu) 0.6—0.7；框架—剪力墻結(jié)構(gòu)0.7—0.8；剪力墻結(jié)構(gòu) 0.9—1.0；短肢剪力墻結(jié)構(gòu) 0.8—0.9.（2）請大家注意：周期折減是強制性條文，但減多少則不是強制性條文，這就要求在折減時慎重考慮，既不能太多，也不能太少，因為折減不僅影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力，同時還影響結(jié)構(gòu)的位移。

    6、活荷載質(zhì)量調(diào)整系數(shù)：該參數(shù)即為荷載組合系數(shù)?？砂础犊挂?guī)》5.1.3條取值。注意該調(diào)整系數(shù)只改變樓層質(zhì)量，不改變荷載總值，即對豎向荷載作用下的內(nèi)力計算無影響，

    7、關(guān)于柱長計算系數(shù)《混規(guī)》7.3.11條規(guī)定了三種情況下柱計算長度的選取，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)實際情況區(qū)別對待。

    程序默認(rèn)是7.3.11-2情況。

    8、關(guān)于阻尼比：不同的結(jié)構(gòu)有不同的阻尼比，設(shè)計者應(yīng)區(qū)別對待：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：0.05小于12層綱結(jié)構(gòu)：0.03大于12層綱結(jié)構(gòu)：0.035綱結(jié)構(gòu)：0.05

    9、關(guān)于梁的幾個調(diào)整系數(shù)（1）剛度調(diào)整系數(shù)Bk：梁的剛度調(diào)整，主要是考慮現(xiàn)澆樓板對梁的剛度貢獻，樓板與梁按T形共同工作。而程序是按矩形取，所以可以考慮梁的剛度放大。一般可取1.5—2.0，但對預(yù)制樓板、板柱結(jié)構(gòu)的等代梁取1.0，注意剛度調(diào)整系數(shù)對連梁不起作用。

    （2）梁端負(fù)彎矩調(diào)整系數(shù)：框架梁在豎向荷載作用下梁端負(fù)彎矩調(diào)整系數(shù)，是考慮梁的塑性內(nèi)力重分布。通過調(diào)整使梁端負(fù)彎矩減小，跨中正彎矩加大（程序自動加）。梁端負(fù)彎矩調(diào)整系數(shù)一般取0……85.注意：1：程序隱含鋼梁為不調(diào)幅梁。2：不要將梁跨中彎矩放大系數(shù)與其混淆。

    （3）梁彎矩放大系數(shù)Bm：當(dāng)不計算活載或不考慮活載不利布置時，可通過此參數(shù)調(diào)正梁在恒、活載作用下的跨中正彎矩，一般取1.1—1.2.在選用時注意：如果活載考慮不利布置時則此系數(shù)取1.0.（4）連梁剛度折減系數(shù)BLz：主要是指那些與剪力墻一端或兩端平行連接的梁，由于梁兩端往往變位差很大，剪力就會很大，所以很可能出現(xiàn)超筋。這就要求連梁在進入塑性狀態(tài)后，允許其卸載給剪力墻，而剪力墻的承載力往往較大，因此這樣的內(nèi)力重分布是可以的。一般取0.55—0.7.注意：如連梁的跨高比大于等于5時，建議按梁輸入，因此時梁往往是受彎為主，剛度不應(yīng)折減。

    （5）梁扭矩折減系數(shù)Tb：是針對新規(guī)范的梁抗扭設(shè)計而設(shè)的，由于目前梁在整體結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)問題研究的還不多，樓板對梁平面外究竟有多大約束作用，還不十分清楚，所以程序給出的范圍較大0.4—1.0，建議取0.4.注意：程序規(guī)定對于不與剛性樓板相連的梁及弧梁不起作用。

    10、關(guān)于頂部小塔樓放大系數(shù)：（1）對于頂部帶有小塔樓的結(jié)構(gòu)，在動力分析中，可能會出現(xiàn)鞭梢效應(yīng)，即二次共振，這對很不利。實際計算過程中。如果參與振型選的足夠多時，則可不再調(diào)整頂部小塔樓的地震力。如果參與振型選的不夠多時，則可按下列要求調(diào)整頂部小塔樓的地震力：計算模型 振型個數(shù)放大系數(shù)非耦聯(lián) 3 <=NMODE <6 3.0非耦聯(lián) 6<= NMODE<= 9 1.5耦聯(lián) 9<= NMODE <12 3.0耦聯(lián) 12<=NMODE<=16 1.5（2）對于頂層帶有空曠大房間或為輕鋼結(jié)構(gòu)的房屋，不宜視為突出屋面的小塔樓，并采用底部剪力法乘以憎大系數(shù)的方法計算地震作用效應(yīng)，而應(yīng)視為結(jié)構(gòu)體系的一部分，用振型分解法計算。

    11、關(guān)于質(zhì)量偶然偏心：國外多數(shù)抗震規(guī)范認(rèn)為，需要考慮由于施工、使用等因素所引起的質(zhì)量偶然偏心或地震地面運動扭轉(zhuǎn)分量的不利影響。我國新規(guī)范也考慮了這一因素。

    （1）《高規(guī)》3.3.3條要求：計算單向地震作用時應(yīng)考慮質(zhì)量偶然偏心的影響，每層質(zhì)心沿垂直于地震作用方向的偏移值可取建筑物總長的5%；而《抗規(guī)》5.2.3條要求規(guī)則結(jié)構(gòu)不進型扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應(yīng)乘以增大系數(shù)。新程序按《高規(guī)》執(zhí)行，主要是因為：考慮耦聯(lián)對任何結(jié)構(gòu)都適用；依靠程序自行確定邊榀框架也較困難。

    （2）對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)必須選此項，主要用來判斷結(jié)構(gòu)平面的規(guī)則性，見《高規(guī)》4.3.5條。特別注意此時，必須對所有樓層強制采用“剛性假定”，執(zhí)行這一開關(guān)后，所計算的地震力、桿件內(nèi)力均不能用，僅僅用來判斷樓層的最大水平位移與層間位移比值。

    注意：對一個不規(guī)則結(jié)構(gòu)，帶彈性板的結(jié)構(gòu)應(yīng)計算兩遍。一是強制樓板“剛性假定”控制位移，二是按真實情況計算地震力、桿件內(nèi)力。

    12、關(guān)于雙向地震的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)：（1）《抗規(guī)》5.1.1條及《高規(guī)》3.3.2條要求：質(zhì)量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，現(xiàn)在程序是按主方向的彎矩、剪力和軸力按0.85開平方。即：S2XY=SX2+（0.85SY）2.S2YX=SY2+（0.85SX）2.（2）當(dāng)計算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響時，程序允許同時考慮質(zhì)量偶然偏心及雙向地震作用，此時僅對無偏心的地震作用效應(yīng)進行雙向水平地震作用計算。當(dāng)然兩者也可不同時考慮。

    （3）《高規(guī)》3.3.3條要求：“計算單向地震作用時應(yīng)考慮偶然偏心的影響力”；而條文說明：“當(dāng)計算雙向地震作用時，可不考慮質(zhì)量偶然偏心的影響”。

    13、關(guān)于樓層剛計算方法的選?。撼绦蚪o出了三種計算方法，三種計算方法可能給出差別較大的剛度比，所以設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的實際情況做出正確選擇，可按下列原則選取：（1）剪切剛度：即《高規(guī)》附錄E.0.1建議的方法。對于底層大空間層數(shù)為——層時，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效剪切剛度比表示轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的剛度變化。此時可近似只考慮剪切變形的影響，適用于多層（砌體、底框），不帶轉(zhuǎn)換層的剪力墻結(jié)構(gòu)也宜選用此項。

    （2）剪彎剛度：即《高規(guī)》附錄E.0.2建議的方法（是按有限元法，通過加單位力計算的）。對于底層大空間層數(shù)大于——層時，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效剪切剛度比表示轉(zhuǎn)換層上、下層的剛度變化，此時同時考慮結(jié)構(gòu)剪切變形和彎曲變形的影響，適用于帶斜撐的鋼結(jié)構(gòu)、不帶轉(zhuǎn)換層的框架——剪力墻結(jié)構(gòu)也宜選用此項。

    （3）地震剪力與地震層間位移比值：即《抗規(guī)》建議的方法。，適用于其它多層結(jié)構(gòu)。

    注意：1：上述三種方法計算剛度的含義是不同的，差異較大。如果僅有一個標(biāo)準(zhǔn)層的簡單框架結(jié)構(gòu)，按方法1、2計算各層的剛度都相同，按方法3計算各層的剛度不相同。

    2：對于高位轉(zhuǎn)換層（8度三層、7度五層以上），建議人工按《高規(guī)》附錄E.0.2分別建兩個模型計算。

    14、關(guān)于P—△效應(yīng)：重力二階效應(yīng)一般稱為P—△效應(yīng)，在建筑結(jié)構(gòu)分析中指的是豎向荷載的側(cè)移效應(yīng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生水平位移時，豎向荷載就會出現(xiàn)垂直于變形后的的豎向軸線分量，這個分量將增大水平位移量，同時也會增大相應(yīng)的內(nèi)力，這在本質(zhì)上是一種幾何非線性效應(yīng)。設(shè)計者可根據(jù)需要選擇考慮或不考慮P—△效應(yīng)。注意：（1）這里考慮的是針對結(jié)構(gòu)原始剛度計算的P—△效應(yīng)，與《混規(guī)》7.3.12條考剛度折減的要求是完全不同的。

    （2）只有高層鋼結(jié)構(gòu)和不滿足《高規(guī)》5.4.1條的高層混凝土結(jié)構(gòu)才需要考慮P—△效應(yīng)對應(yīng)水平力作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。

    （3）計算完后設(shè)計可打開SATWE文本文件“結(jié)構(gòu)設(shè)計信息輸出文件WMASS.OUT文件”，查看是否滿足要求。。

    （4）高厚比超限的鋼筋混凝土的設(shè)計者應(yīng)特別注意。

    15、關(guān)于上部結(jié)構(gòu)嵌固端的選?。骸陡咭?guī)》5.2.7條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固層時，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的2倍，而規(guī)范中設(shè)計內(nèi)力調(diào)整系數(shù)所對應(yīng)的底層即指嵌固層樓板。因此，正確選取嵌固層就成為結(jié)構(gòu)整體計算是否正確的關(guān)鍵。但是目前程序還不能自動判斷嵌固層位置，這就需要設(shè)計者人工干預(yù)。SATWE提供了兩種考慮基礎(chǔ)回填土對結(jié)構(gòu)約束作用的方法：（1）方法一：輸入基礎(chǔ)回填土對結(jié)構(gòu)約束的相對剛度，即輸入基礎(chǔ)回填土對結(jié)構(gòu)約束剛度與地下室抗側(cè)移側(cè)移剛度的比值，若取該參數(shù)為0，則認(rèn)為基礎(chǔ)回填土對結(jié)構(gòu)沒有約束作用，即結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)底板處嵌固。若取該參數(shù)為5，則認(rèn)為結(jié)構(gòu)的地下室部分基本沒有位移，即相當(dāng)于認(rèn)為結(jié)構(gòu)在地下室頂板處嵌固。

    （2）方法二：指定地下室水平嵌固層數(shù)。如對一個有M層地下室的結(jié)構(gòu)，可指定m（m<=M）層地下室沒有水平位移。

    （3）首先按實有地下室層數(shù)進行第一次計算，先假設(shè)回填土對地下室抗側(cè)移側(cè)移剛度的比值為3，然后打開SATWE文本文件“結(jié)構(gòu)設(shè)計信息輸出文件 WMASS.OUT文件”，查看地下結(jié)構(gòu)與地上一層抗側(cè)移側(cè)移剛度的比值，如果。地下結(jié)構(gòu)與地上一層抗側(cè)移側(cè)移剛度的比值>=2.0，則可認(rèn)為結(jié)構(gòu)在地下室頂板處嵌固。如果。地下結(jié)構(gòu)與地上一層抗側(cè)移側(cè)移剛度的比值<2.0，則可認(rèn)為地上結(jié)構(gòu)不能完全嵌固在地下室頂板處，此時建議將嵌固下移至基礎(chǔ)底板處。

    注意：1：結(jié)構(gòu)的側(cè)剛是結(jié)構(gòu)自身固有的特性，不會因地下室層數(shù)的變化而變化。

    2：當(dāng)?shù)叵率翼敯宀荒茏鳛榍豆躺喜拷Y(jié)構(gòu)時，單純將地下室結(jié)構(gòu)加入到上部結(jié)構(gòu)進行計算，即認(rèn)為嵌固層位置在地下頂板以下或更低，則可能造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算結(jié)果不符合實際，有時甚至導(dǎo)致薄弱層位置變化等，因此在設(shè)計時應(yīng)將兩種計算結(jié)果進行比較，取最不利結(jié)果作為設(shè)計依據(jù)。

    3：設(shè)計時應(yīng)注意無論計算是否考慮地下室外回填土對結(jié)構(gòu)的約束作用，地下室外墻在計算時均未考慮土壓力的作用。[和用戶手冊有矛盾，請測試]

    關(guān)于阻尼比：不同的結(jié)構(gòu)有不同的阻尼比，設(shè)計者應(yīng)區(qū)別對待：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：0.05小于12層綱結(jié)構(gòu)：0.03大于12層綱結(jié)構(gòu)：0.035綱結(jié)構(gòu)：0.05）

    按GB50011-2001 8.2.2應(yīng)該是小于12層綱結(jié)構(gòu)：0.035大于12層綱結(jié)構(gòu)：0.02罕遇地震下的綱結(jié)構(gòu)：0.05

    四、地震作用的調(diào)整

    1.最小地震剪力調(diào)整《抗規(guī)》5.2.5條規(guī)定，抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震的剪重比不應(yīng)小于表5.2.5給出的最小地震剪力系數(shù)，此條程序自動調(diào)整，無須人工干預(yù)。但建議設(shè)計者注意查看SATWE文本文件“周期、地震力及振型輸出文件WZQ.OUT”，目的是從中可判斷薄弱層所在樓層。

    2.0.2V.的調(diào)整系數(shù)對于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，一般剪力墻的剛度很大，剪力墻吸引了大量的地震力，而框架所承擔(dān)的地震力很小。對于框架部分，如果按這樣的地震力進行設(shè)計，在剪力墻開裂后會很不安全，所以需要讓框架部分承擔(dān)至少20%的基底剪力和按框架剪力墻分析的框架部分各樓層地震剪力中最大值1.5倍二者的較小值，以增加框架的安全度，但在考慮調(diào)整時還須注意以下幾點：a.對柱少剪力墻多的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，讓框架梁柱承擔(dān)20%的基底剪力會使放大系數(shù)過大，以致梁柱無法設(shè)計。所以20%的調(diào)整一般只用于主體結(jié)構(gòu)，一旦結(jié)構(gòu)內(nèi)收則不應(yīng)往上調(diào)整。

    b.若考慮調(diào)整后框架梁柱內(nèi)力增加過大，可調(diào)整文件中的放大系數(shù)，程序?qū)碬V02Q.OUT中的系數(shù)調(diào)整。

    c.0.20調(diào)整的放大系數(shù)只針對框架梁柱的彎矩及剪力，不調(diào)整軸力。

    d.對于側(cè)向剛度沿豎向分布不均勻的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，如多塔結(jié)構(gòu)或大底盤結(jié)構(gòu)，已不在《抗規(guī)》6.2.13條規(guī)定的范圍內(nèi)，對這類結(jié)構(gòu)進地調(diào)整時需特別注意。

    e.程序?qū)蚣艚Y(jié)構(gòu)，依據(jù)規(guī)范要求進行0.2V0調(diào)整，設(shè)計者可以指定調(diào)整樓層范圍，同時，也可人工干預(yù)調(diào)整系數(shù)。

    3.豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)調(diào)整《抗規(guī)》3.4.3條及《高規(guī)》5.1.14條規(guī)定：樓層側(cè)向剛度小于上層的70%或其上三層平均值的80%左時，其薄弱層地震剪力應(yīng)乘以 1.15的增大系數(shù)。設(shè)計者應(yīng)注意：此條要求設(shè)計者必須指出薄弱層所在樓層，然后程序?qū)⒏鶕?jù)設(shè)計者指定的薄弱層層號，將這些樓層地震作用的內(nèi)力乘以 1.15的增大系數(shù)。

    4.特殊構(gòu)件地震力調(diào)整系數(shù)（1）。轉(zhuǎn)換梁在地震作用下的內(nèi)力調(diào)整：《高規(guī)》10.2.23條規(guī)定：轉(zhuǎn)換梁在特一級、一級、二級抗震設(shè)計時，基地震作用下的內(nèi)力分別放大1.8、1.5、1.25倍。設(shè)計時注意：設(shè)計必須在特殊構(gòu)件定義時人工定義了轉(zhuǎn)換梁，則程序會自動對其進行調(diào)整。

    （2）?？蛑е诘卣鹱饔孟碌膬?nèi)力調(diào)整：《高規(guī)》10.2.7條規(guī)定也要調(diào)整，設(shè)計時注意：設(shè)計必須在特殊構(gòu)件定義時人工定義了框支柱，則程序會自動對其進行調(diào)整。由于調(diào)整系數(shù)往往很大，為了避免異常情況，程序給出一個控制開關(guān)，設(shè)計者可決是否對與框支柱相連的框架梁的彎矩剪力進行調(diào)整。

    （3）。另外對于“不調(diào)幅的梁”、“鉸接梁”、“滑動支座梁”、“剛性梁”、“鉸接件”、“鉸接支撐”、“彈性樓板”、“臨空墻”等均需人工定義。

    5.其它構(gòu)件地震力調(diào)整系數(shù)如果整個結(jié)構(gòu)的抗震等級確定，則（除特殊要求構(gòu)件外）各構(gòu)件的設(shè)計內(nèi)力調(diào)整均由程序自動完成，不需人工干預(yù)。

    五、結(jié)構(gòu)整體性能的控制

    對于一個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要需從以下幾個方面對結(jié)構(gòu)整體性能進行控制：1、水平位移限值（層間位移）

    高規(guī)4.6.3條按彈性方法計算樓層層間最大位移與層高之比△μ/h宜符合以下規(guī)定：高度不大于150m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△μ/h不宜大于表4.6.3的限值；高度等于或大于250m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△μ/h的限值不宜大于 1/500；高度在150m～250m之間的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△μ/h的限值按本條第一款和第二款的限值線性插入取用。

    注意：a.樓層層間最大位移△μ以樓層最大的水平位移差計算，不扣除整體彎曲變形。

    b.抗震設(shè)計時，本條規(guī)定的樓層位移計算不考慮偶然偏心的影響。

    2.位移比控制《高規(guī)》4.3.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和結(jié)構(gòu)層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)最高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層的1.4倍。

    注意： a、這條要求主要是限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性；b.若結(jié)構(gòu)中有不與樓板相連的構(gòu)件或定義了彈性樓板，那么，那么，程序輸出結(jié)果與規(guī)范要求不同，此時，需要由設(shè)計者依據(jù)剛性樓板假定條件下的分析結(jié)果。

    c.查看這個比值須是在考慮偶然偏心影響，并強制假設(shè)在剛性樓板下的情況下；d.這個不是硬性指標(biāo)，是計算方法的問題。規(guī)范中的各種位移比實際上是來控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不能太大的，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)只有在剛性樓板的假定下才有意義，可以想象，如果不考慮剛性樓板假定，那么樓板薄弱的地方位移就會偏大些，樓板強的地方位移就會小一些，這些都是局部的變化，用這樣的位移算出來的位移比是毫無意義的，不能反映整個結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)情況，所以計算位移比時應(yīng)該在剛性樓板假定的條件下進行。

    3.周期比控制《高規(guī)》4.3.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85.注意：a、這條要求主要是限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。b、提醒大家解決扭轉(zhuǎn)，要注意做好加減法。

    4.層剛度比控制（1）?！陡咭?guī)》4.4.2條及《抗規(guī)》3.4.2條規(guī)定，抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%.如不滿足則應(yīng)按薄弱層對待。

    （2）。轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的要求：《高規(guī)》附錄E及《抗規(guī)》附錄E規(guī)定：a.底部大空間為1層時，其轉(zhuǎn)換層上、下層側(cè)向剛度比宜為1，抗震設(shè)計時不應(yīng)大于2，非抗震設(shè)計時不應(yīng)大于3. b.底部大空間層樓大于1層時，其轉(zhuǎn)換層上、下層側(cè)向剛度比宜為1，抗震設(shè)計時不應(yīng)大于1.3，非抗震設(shè)計時不應(yīng)大于2. c.當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時，其樓層側(cè)向剛度尚不應(yīng)小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的60%.（3）?！陡咭?guī)》5.3.7條 高層建筑結(jié)構(gòu)計算中，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時，地下室結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。

    表4.6.3樓層層間最在位移與層高之比的限值結(jié)構(gòu)類型△μ/h限值框架 1/550框架—剪力墻、框架—核力筒、板柱—剪力墻 1/800筒中筒、剪力墻 1/1000框支層 1/1000多（高）層鋼結(jié)構(gòu) 1/300（1/250）

    注意：a.當(dāng)?shù)叵率也荒軡M足嵌固部位的樓層側(cè)向剛度比規(guī)定的，有條件的，可增加地下室的側(cè)向剛度。

    b.沒有條件時，將主體結(jié)構(gòu)的嵌固部位下移至符合要求的部位，如筏形基礎(chǔ)頂面或箱型基礎(chǔ)頂面。

    5.高層建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定的控制《高規(guī)》5.4.4（強規(guī)）高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）剪力墻結(jié)構(gòu)，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要求：EJd＞1.4H2ΣGi（2）框架結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要求：Dj＞10ΣGi/hi注意：a.計算完后設(shè)計可查看SATWE文本文件“結(jié)構(gòu)設(shè)計信息輸出文件WMASS.OUT”，查看是否滿足要求。

    b.大量的工程經(jīng)驗說明：只要高寬比在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，其整體穩(wěn)定性總是滿足的。但設(shè)計時，對于高寬比超限的結(jié)構(gòu)要特別注意。

    6.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中框架承擔(dān)的傾覆力矩控制《高規(guī)》8.1.3條及《抗規(guī)》6.1.3條規(guī)定：抗震設(shè)計的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)部傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)部傾覆力的50% 時，其框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)采用；否則其框架部分的抗震等級應(yīng)按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架采用，程序按《抗規(guī)》6.1.3條的條文說明給出了框架部分承擔(dān)的的傾覆力矩的計算方法Mc=ΣΣVijhi設(shè)計者可查看SATWE文本文件“結(jié)構(gòu)設(shè)計信息輸出文件WMASS.OUTWMASS.OUT”，查看是否滿足要墳。

    六、計算結(jié)果正確性的判斷

    〈高規(guī)〉5.1.16條及〈抗規(guī)〉3.6.5條均有要求：對結(jié)構(gòu)分析軟件的計算結(jié)果，應(yīng)進行分析判斷，確認(rèn)其合理，有效后方可作為工程設(shè)計依據(jù)。如何判斷？當(dāng)然只能依靠概念設(shè)計來判斷：概念設(shè)計是一種設(shè)計的思路，可以認(rèn)為是定性的設(shè)計，概念設(shè)計不以精確的力學(xué)分析、生搬硬套的規(guī)范條文為依據(jù)，而是由我們對工程進行概括的分析，制定設(shè)計目標(biāo)，采取相應(yīng)措施，概念設(shè)計概念包括安全度的概念、力學(xué)的概念、材料的概念、荷載的概念、地震的概念、施工的概念、使用的概念等等。概念設(shè)計要求我們?nèi)诤线@些概念，并貫徹到結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置、計算簡圖抽象、計算結(jié)果處理中。對理論無法明確的部位，要有定義的認(rèn)識。建議大家對計算結(jié)果從以下方面檢查：1、檢查原始數(shù)據(jù)是否有誤，特別是是否遺漏荷載；2、計算簡圖是否與實際相符，計算程序是選得正確；3、對計算結(jié)果分析：檢查設(shè)計參數(shù)是否選擇合適；檢查“七種比值”即：（1）柱及剪力墻軸壓比是否滿足要求，主要為控制結(jié)構(gòu)延性；（2）剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性；（3）剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突形，形成薄弱層；（4）位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響；（5）周期：主要為控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減少扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)帶來不利影響（此時要注意：第一、二震型在高層建筑中不能發(fā)扭轉(zhuǎn)為主第二振震型不能以`扭轉(zhuǎn)為主）；（6）剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆；（7）有效質(zhì)量比：主要為控制結(jié)構(gòu)的地震力是否全計算出來。

    以上這七種比值規(guī)范中均有明確要求。

    4.另外大家也要注意超配筋信息文件，對超配筋的處理。

    七、結(jié)束語

    高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注重概念設(shè)計，重視結(jié)構(gòu)的選型和平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系，加強構(gòu)造措施。在抗震設(shè)計中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，使整個結(jié)構(gòu)具有必要的承載力、剛度和延性。應(yīng)該來講概念設(shè)計在初步設(shè)計階段特別重要，設(shè)計中不能陷入只憑計算的誤區(qū)，不要盲目的依賴計算結(jié)果。

    結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的目標(biāo)是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)敏感的薄弱部位，地震能量的耗散僅集中在極少數(shù)薄弱部位，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早破壞。現(xiàn)有抗震設(shè)計方法的前提之一是假定整個結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，在此前題下，才能以多遇地震作用進行結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)件設(shè)計并加以構(gòu)造措施，或采用動力時程分析進行驗算，試圖達(dá)到罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)不倒塌的目標(biāo)。對一個結(jié)構(gòu)并非設(shè)計得越剛強越好，一個好的設(shè)計應(yīng)該是“結(jié)構(gòu)剛度、承載力、延性、經(jīng)濟性完美的匹配”。

    參考文獻1.建筑抗震設(shè)計規(guī)定（GB50011-2001）

    2.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2002）

    3.高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）

    4.中國建筑科學(xué)研究院編制的PKPM系軟件2003年5版雜志編者按語在2005年第4期《PKPM新天地》中的“縱論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計新規(guī)范與軟件SATWE的合理應(yīng)用（上）”一文中提到“注意：a、彈性樓板僅適用于高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；b、不適用于多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)建筑；c、對于多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)建筑中存在有彈性樓板時，可以近似按洞口處理，但要注意人工將荷載分配到四周的梁上。這段文字是不正確的。

    彈性樓板假定的應(yīng)用，并不是針對結(jié)構(gòu)的高度來設(shè)置，主要是針對樓板的布置，結(jié)構(gòu)的類型等情況選擇不同的樓板假定，來反映各種結(jié)構(gòu)的受力特性和傳力途徑，滿足各種結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。對于各種樓板的應(yīng)用范圍可采用如下方法確定：彈性樓板6假定是采用殼單元真實地計算樓板平面內(nèi)和平面外的剛度。從理論上講，彈性樓板6最符合樓板的實際情況，可用于任何工程。但部分豎向樓面荷載將通過樓板面外剛度直接傳遞給豎向構(gòu)件，導(dǎo)致梁的彎矩減小。相應(yīng)的配筋也會減小，造成梁的安全儲備減小。困此，我們建議彈性樓板6一般用于板柱結(jié)構(gòu)和板柱抗震墻結(jié)構(gòu)的計算。

    彈性樓板3假定樓板平面內(nèi)無限剛，程序僅真實地計算樓板平面外剛度，是針對厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換厚板提出的?？紤]厚板轉(zhuǎn)換層的板厚一般在1m以上，面內(nèi)剛度很大，面外剛度是結(jié)構(gòu)傳力的關(guān)鍵，程序采用中厚板彎曲單元計算樓板的平面外剛度。

    彈性膜假定采有平面應(yīng)力膜單元真實計算樓板的平面內(nèi)剛度，忽略樓板的平面外剛度。主要針對空曠的工業(yè)廠房地產(chǎn)體育場館結(jié)構(gòu)、樓板局部開大洞結(jié)構(gòu)、樓板平面較長或在較大凹入以及平面弱連接結(jié)構(gòu)等。