摘要：SATWE(SpaceAnalysisofTall-BuildingswithWall-Element)參數選取是在使用PKPM設計軟件對多層和高層建筑進行結構設計的過程中所必需涉及的關鍵工作。參數選取的正確與否直接關系到結構計算的準確性，對建筑結構設計的合理性和安全性尤為重要。本文就SATWE部分參數的選取作一個初步探討。

　　關鍵詞：SATWE,參數選取

　　正文：

　　SATWE是應現代高層建筑發展的要求，專門為高層結構分析與設計而開發的基于殼元理論的三維組合結構有限元分析軟件，其核心是解決剪力墻和樓板的模型化問題，盡可能地減小其模型化誤差，提高分析精度，使分析結果能夠更好地反映出高層結構的真實受力狀態。其參數選取是在使用PKPM設計軟件對多層和高層建筑進行結構設計的過程中所必需涉及的關鍵工作，對建筑結構設計的合理性和安全性尤為重要。以下就2010版pkpm結構軟件中SATWE部分設計參數選取作初步探討。

　　由于篇幅有限，本文僅針對設計中容易出錯的設計參數做初步探討。

　　一、總信息

　　1水平力與整體坐標角

　　參數意義：為地震力作用方向或者風荷載作用方向與結構整體坐標的夾角，逆時針為正。

　　由、于事先很難估算結構的最不利地震作用方向，所以一般先取0度。《抗規》5.1.1-2“有斜交抗側力構件的結構，當相交角大于15度時，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用”。如果SATWE計算后在計算書WZQ.OUT輸出的“地震作用最大的方向”絕對值大于15度，應將該角度輸入重新計算。但是要注意兩點：(1)、改變此參數時，地震作用和風荷載的方向將同時改變。如果只要改變地震作用方向，不改變風荷載的方向，則此處參數不要改變，只在“地震信息”中輸入附加地震作用方向即可。(2)、改變此參數時，圖形會跟著旋轉。

　　2、裙房層數

　　意義：作為帶裙房的塔樓結構剪力墻底部加強區高度的判斷依據。《抗規》6.1.10條文說明：有裙房時，加強部位的高度也可以延伸至裙房以上一層，應從結構最底層起算(包括地下室)。裙房層數僅用作底部哩哩啦啦加強區高度的判斷。規范針對裙房的其他相關規定，程序并未考慮，需要設計者自行完成。

　　3、轉換層所在層號

　　填寫了此參數，程序即判斷該結構為帶轉換層結構。為程序決定底部加強部位及轉換層上下剛度比的計算和內力調整提供信息。對于水平轉換構件和轉換柱，還需在“特殊構件補充定義”中對構件屬性進行指定。對于僅有個別結構構件進行轉換的結構，可只在“特殊構件補充定義”中對構件屬性進行指定，不需填寫“轉換層所在層號”，程序將僅執行對于轉換構件的設計規定。應按PMCAD樓層組裝中的自然層號填寫。如有地下室，應從地下室起算。

　　對于高位轉換的判斷，轉換層位置以嵌固端起算。

　　4、嵌固端所在層號

　　規范中涉及到嵌固端的條文：《抗規》6.1.3-3規定了地下室作為上部結構嵌固部位時應滿足的要求;6.1.10規定剪力墻底部加強部位的確定與嵌固端有關;6.1.14提出了地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時的相關計算要求;《高規》3.5.2-2規定了結構底部嵌固層的剛度比不宜小于1.5。參數選取：(1)當地下室頂板作為嵌固部位時，層號為“地下室層數+1”。此時，應注意：如果修改了地下室層數，應確認嵌固端所在層號是否需要相應修改。(2)如果在基礎頂嵌固時，嵌固端所在層號為1。

　　5、對所有樓層強制采用剛性樓板假定

　　一般僅在計算位移比和周期比時選擇，在進行結構內力分析和配筋計算時不選擇。SATWE對于地下室樓層總是強制采用剛性樓板假定。

　　6、強制剛性樓板假定時保留彈性板面外剛度

　　主要針對板柱結構體系。在“強制采用剛性樓板假定”的條件下，是無法考慮板面外剛度，從而影響到柱內力的計算。此時，就需要選擇本參數，彈性板面外剛度仍按實際情況考慮。

　　7、結構體系

　　與舊版相比，增加了“部分框支剪力墻結構”、“單層鋼結構廠房”、“多層鋼結構廠房”、“鋼框架結構”;取消了“短肢剪力墻結構”和“復雜高層結構”。值得注意的是，新版讀入舊版數據時，“短肢剪力墻結構”自動轉換為“剪力墻結構”;“復雜高層結構”自動轉換為“部分框支剪力墻結構”。

　　注意：框架-剪力墻結構中框架承擔的地震傾覆力矩。如果框架部分承受的地震傾覆力矩≤結構總地震傾覆力矩的10%，按剪力墻結構進行設計;如果框架部分承受的地震傾覆力矩>結構總地震傾覆力矩的10%，按框架-剪力墻結構進行設計。

　　二、風荷載信息

　　1、X、Y向結構的基本周期

　　程序初始給出的是根據規范里的簡化公式計算出來的，一般與實際情況有些差別，所以通常的做法是：SATWE計算完成后，查看實際基本周期，然后回填，重新計算。

　　2、承載力設計時風荷載效應放大系數

　　新規范修改條文，詳見《高規》4.2.2條及其條文說明確定

　　3、設縫多塔背風面體型系數

　　此參數在設計中容易被忽視。以變形縫為界定義多塔時，程序在計算各塔的風荷載時，對設縫處仍作為迎風面，計算風荷載偏大。采用此系數可以對設縫處遮擋面的風荷載進行扣減。遮擋面(設縫處的背風面)的指定：在“多塔結構補充定義”中進行指定。

　　三、地震信息

　　1、砼框架抗震等級、剪力墻抗震等級、鋼框架抗震等級

　　砼框架抗震等級、剪力墻抗震等級：多層按《抗規》表6.1.2確定，高層按《高規》3.9節確定。注意：(1)、框架-剪力墻結構中的框架的抗震等級，要根據框架承擔的地震傾覆力矩的比例來確定，詳見《高規》8.1.3條;(2)部分框架剪力墻結構：當轉換層在3層及3層以上時，框支柱、底部加強部位的抗震等級宜提高一級，已為特一級時可不提高。詳見《高規》10.2.6條。

　　鋼框架抗震等級：按《抗規》8.1.3條確定。

　　2、考慮偶然偏心

　　考慮偶然偏心：《高規》4.3.3條及條文說明，“計算單向地震作用時應考慮偶然偏心的影響”，“當計算雙向地震作用時，可不考慮偶然偏心的影響，但應與單向地震作用考慮偶然偏心的計算結果進行比較，取不利的情況進行設計”

　　3、考慮雙向地震作用

　　《高規》4.3.2-2條和《抗規》5.1.1-3條：“質量與剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響”。實際工作中，一般當位移比大于1.2時，考慮雙向地震作用。

　　4、斜交抗側力構件方向附加地震數、相應角度

　　如果SATWE計算輸出結果里的“地震作用最大的方向”絕對值大于15度，而且不要改變風荷載的方向，那么需要在此處輸入該角度來計算地震作用。

　　四、活荷信息

　　1、柱、墻、基礎設計時活荷載

　　《荷載規》4.1.2條，梁、柱、墻、基礎設計時，可對樓面活荷載進行折減。

　　梁折減：在PMCAD中進行;柱、墻、基礎折減：在SATWE中進行。注意：此折減僅用于SATWE設計結果的輸出。而SATWE傳遞到JCCAD的內力是沒有折減的。

　　2、梁活荷不利布置最高層號

　　《高規》5.1.8條：高層建筑結構內力計算中，當樓面活荷載大于4kN/m2時，應考慮樓面活荷載不利布置引起的結果內力的增大。

　　3、考慮結構使用年限的活荷載調整系數

　　《高規》5.6.1條，γL為考慮結構設計使用年限的樓面活荷載調整系數，設計使用年限為50年時取1.0，設計使用年限為100年時取1.1。

　　五、調整信息

　　1、梁活荷載內力放大系數

　　《高規》5.1.8條：高層建筑結構內力計算中，當樓面活荷載大于4kN/m2時，應考慮樓面活荷載不利布置引起的結果內力的增大;當整體計算中未考慮樓面活荷載不利布置時，應適當增大樓面梁的計算彎矩。《高規》5.1.8條條文說明：放大系數可取1.1~1.3，正負彎矩同時放大。如果“活荷信息”里已經考慮了樓面活荷載不利布置，此處應填1。

　　2、薄弱層地震內力放大系數

　　《高規》3.5.8條：1.25;《抗規》3.4.4-2條，不小于1.15。

　　3、梁剛度放大系數按2010規范取值

　　根據《砼規》5.2.4，自動計算每根梁的樓板的有效翼緣寬度，按照T型截面與梁截面的剛度比例，確定每根梁的剛度系數。

　　4、按抗震規范第5.2.5條調整各樓層地震力

　　《抗規》表5.2.5規定,抗震驗算時,結構任一樓層的水平地震的剪重比不應小于給出的最小地震剪力系數。程序給出了一個控制開關,由設計人員決定是否由程序自動進行調整。若選擇由程序自動進行調整,則程序對結構的每一層分別判斷,若某一層的剪重比小于規范要求。則相應放大該層的地震作用效應。

　　注意：本項調整只對剪重比和內力有影響，而對周期和位移沒有影響。

　　5、指定薄弱層個數及相應薄弱層層號

　　程序自動按剛度比判斷薄弱層并對薄弱層進行地震內力放大，但對豎向構件不連續、承載力突變的樓層，不能自動判斷為薄弱層，需要設計者在此指定。

　　6、0.2V0調整

　　《抗規》6.2.13-1條、《高規》8.1.4條和9.1.11規定，側向剛度沿豎向分布基本均勻的框架-抗震墻結構和框架-核心筒結構，任一層框架部分的地震剪力，不應小于結構底部總地震剪力的20%和按框架-抗震墻結構、框架-核心筒結構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。程序對框架-抗震墻結構和框架-核心筒結構，將依據規范要求進行0.2Q0調整，設計人員可以指定調整樓層的范圍。如果需要人為控制調整系數，可以在SATWE文件SATINPUT.OUT中給出。

　　以上對2010版pkpm結構軟件中SATWE部分設計參數選取作初步探討。論文中的不正確的地方，也請廣大建筑結構設計工作者不吝賜教。

　　參考資料：

　　《建筑抗震設計規范》GB50011-2010

　　《混凝土結構設計規范》GB50010-2010

　　《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010

　　《建筑結構荷載規范》GB50009--2001(2006年版)

　　《多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件用戶手冊》(2010版)

　　《pkpm結構軟件從入門到精通》楊星編著