第3章 SATWE空间组合结构有限元分析与设计

SATWE软件的基本功能 SATWE软件的基本功能 活荷不利布置计算 活荷载随 机作用， 机作用， 按房间独 立加载， 立加载， 计算活荷 作用的最 大包络。 大包络。
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。

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
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。

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。

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。