提要:在使用中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部開發(fā)研制的PKPM系列軟件中的高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件（SATWE）進行高層結(jié)構(gòu)的配筋計算后，可以得到一些計算結(jié)構(gòu)圖形和文本。本文僅以SATWE程序的電算結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范條文的要求，談談如何對高層結(jié)構(gòu)電算結(jié)果進行判讀、分析、控制與調(diào)整。
　　關(guān)鍵字：高層建筑，建筑結(jié)構(gòu)，SATWE，電算結(jié)果，限值，分析，調(diào)整
　　引言:
　　高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件（SATWE）是中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部專門為高層結(jié)構(gòu)分析與設計而開發(fā)的基于殼元理論的三維組合結(jié)構(gòu)有限元分析軟件。根據(jù)SATWE電算結(jié)果文件，可以方便快捷的對《建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001（2008版）》(以下簡稱為抗規(guī));《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2002》(以下簡稱為高規(guī))中規(guī)定一些重要參數(shù)的限值，如位移、周期、軸壓比、層剛度比、剪重比、剛重比、層間受剪承載力比等的限值進行判讀、分析、調(diào)整與控制。本文對電算結(jié)果中最重要的三個文本輸出文件和一個圖形輸出文
　　件，逐條進行分析。
　　一、結(jié)構(gòu)設計信息WMASS.OUT
　　本文本信息需要分析與調(diào)整的主要包括剛度比、剛重比和層間受剪承載力之比。
　　1.1剛度比的控制
　　1.1.1規(guī)范條文及其控制意義
　　見《高規(guī)》4.4.2、5.1.14條及《抗規(guī)》3.4.2條。
　　控制剛度比主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。
　　1.1.2電算結(jié)果判讀分析
　　剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)（例如一層框支）及地下室嵌固條件的判定，判斷地下室嵌固時，依據(jù)《高規(guī)》5.3.7，地下室其上一層的計算信息中Ratx，Raty結(jié)果不應大于0.5。剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)（例如二層以上框支）；通常工程都采用地震剪力與地震層間位移比。在各層剛心、偏心率、相鄰層側(cè)移剛度比等計算信息中Ratx1，Raty1結(jié)果大于等于1。即滿足規(guī)范要求。
　　1.1.3不滿足時的調(diào)整方法
　　應適當加強本層墻柱、梁的剛度，適當削弱上部相關(guān)樓層墻柱、梁的剛度。如實在不便調(diào)整，SATWE會自動將不滿足要求樓層定義為薄弱層，并按高規(guī)5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。
　　1.2剛重比的控制
　　1.2.1規(guī)范條文及其控制意義
　　見《高規(guī)》5.4.1及5.4.4條。
　　控制剛重比主要為了控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在風載或地震力的作用下整體失穩(wěn)、滑移、傾覆。
　　1.2.2電算結(jié)果判讀分析
　　<結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算結(jié)果>X向剛重比EJd/GH**2；Y向剛重比EJd/GH**2。結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH**2大于1.4,能夠通過《高規(guī)》(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗算；該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考慮《高規(guī)》（5.4.1）的
　　重力二階效應。剛重比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的剛度相對于重力荷載過小；但剛重比過分大，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標較差。
　　1.2.3不滿足時的調(diào)整方法
　　不滿足要求時需改變結(jié)構(gòu)布置，加強墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度，若過分大時，也宜適當減少墻柱等豎向構(gòu)件的截面面積。
　　1.3層間受剪承載力之比的控制
　　1.3.1規(guī)范條文及其控制意義
　　見《高規(guī)》4.4.3條及《抗規(guī)》3.4.2條。
　　控制層間受剪承載力之比主要為了控制豎向不規(guī)則性，以免豎向樓層受剪承載力突變，形成薄弱層.
　　1.3.2電算結(jié)果判讀分析
　　樓層抗剪承載力、及承載力比值Ratio_Bu:X,Y在A級高度時均應不宜小于0.8，不應小于0.65；在B級高度時均應小于0.75。
　　1.3.3不滿足時的調(diào)整方法
　　應適當加強本層構(gòu)件的剛度，如提高混凝土強度或加大截面，以提高本層墻柱等抗側(cè)力構(gòu)件的承載力。如實在不便調(diào)整，需在SATWE的“調(diào)整信息”中的“指定薄弱層個數(shù)”中填入該樓層層號，SATWE將按高規(guī)5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。
　　二、周期振型地震力WZQ.OUT
　　本文本信息需要分析與調(diào)整的主要包括周期比、剪重比及有效質(zhì)量系數(shù)。
　　計算中應注意當?shù)卣鹱饔米畲蟮姆较虼笥?5度時，應將該數(shù)值回填SATWE“總信息”的“水平力與整體坐標夾角”選項并重新計算。結(jié)構(gòu)基本周期可先保留程序默認值（程序默認值是按《高規(guī)》附錄B公式B.0.2計算的），待計算后將WZQ.OUT中的第一振型的周期重新填入計算。
　　2.1周期比的控制
　　2.1.1規(guī)范條文及其控制意義
　　見《高規(guī)》4.3.5條。
　　控制周期比主要為了控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應。
　　2.1.2電算結(jié)果判讀方法
　　SATWE程序中的振型是以其周期長短排序的，結(jié)構(gòu)的第一、第二振型宜為平動，扭轉(zhuǎn)周期宜出現(xiàn)在第三振型之后。判斷振型是平動還是扭轉(zhuǎn)一般可依據(jù)平動系數(shù)和扭轉(zhuǎn)系數(shù)，但當結(jié)構(gòu)不規(guī)則時，還需參看振型圖確定扭轉(zhuǎn)是否為局部扭轉(zhuǎn)。確定第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比A級高度不應大于0.9，B級高度不應大于0.85。
　　2.1.3不滿足時的調(diào)整方法
　　周期比不滿足時，應加強結(jié)構(gòu)外圍墻柱、梁的剛度，適當削弱結(jié)構(gòu)中間墻柱的剛度。
　　2.2剪重比及有效質(zhì)量系數(shù)的控制
　　2.2.1規(guī)范條文及其控制意義
　　見《高規(guī)》3.3.13、5.1.13條及《抗規(guī)》5.2.5條。
　　主要為限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結(jié)構(gòu)的安全。
　　2.2.2電算結(jié)果判讀方法
　　查看FloorTowerFyVy(分塔剪重比)(整層剪重比)MyStaticFy，WZQ.OUT中按照《抗震規(guī)范》5.2.5規(guī)定已得出最小剪重比數(shù)值（如3.2％）。后面緊跟著有效質(zhì)量系數(shù)需大于90％。剪重比不滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)的剛度相對于水平地震剪力過小；但剪重比過分大，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標較差，宜適當減少墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。
　　2.2.3不滿足時的調(diào)整方法
　　當剪重比偏小且與規(guī)范限值相差較大時，宜調(diào)整增強豎向構(gòu)件，加強墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度。
　　當剪重比偏小但達到規(guī)范限值的80％以上時，可按下列方法之一進行調(diào)整：
　　1）在SATWE的“調(diào)整信息”中勾選“按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整各樓層地震內(nèi)力”，SATWE按抗規(guī)5.2.5自動將樓層最小地震剪力系數(shù)直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和，用以調(diào)整該樓層地震剪力，以滿足剪重比要求。
　　2）在SATWE的“調(diào)整信息”中的“全樓地震作用放大系數(shù)”中輸入大于1的系數(shù)，增大地震作用，以滿足剪重比要求。
　　3）在SATWE的“地震信息”中的“周期折減系數(shù)”中適當減小系數(shù)，增大地震作用，以滿足剪重比要求。
　　當有效質(zhì)量系數(shù)小于90％時，應增加振型組合數(shù)以滿足大于90％的要求，振型組合數(shù)應不大于結(jié)構(gòu)自由度數(shù)（結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍）。
　　三、結(jié)構(gòu)位移WDISP.OUT
　　本文本信息需要分析與調(diào)整的主要包括層間位移角和樓層位移比。這兩個量值都必須是在剛樓板假下得出的，彈性樓板條件下得到的值將沒有意義。層間位移角計算時只需考慮結(jié)構(gòu)自身的扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)，無需考慮偶然偏心和雙向地震；樓層位移比計算時需要考慮偶然偏心，但不考慮雙向地震。下面著重位移比進行分析與調(diào)整。
　　3.1位移比的控制
　　3.1.1規(guī)范條文及其控制意義
　　見《抗規(guī)》3.4.2條及《高規(guī)》4.3.5條。
　　主要為限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應。
　　位移比不滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)的剛心偏離質(zhì)心的距離較大，扭轉(zhuǎn)效應過大，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件布置不合理。
　　3.1.2電算結(jié)果判讀方法
　　位移比需在剛性樓板假定下計算的，最大位移與層平均位移的比值Ratio-(X),Ratio-(Y)，最大層間位移與平均層間位移的比值Ratio-Dx,Ratio-Dy在A級高度時均不宜大于1.2，不應大于1.5；在B級高度時均不宜大于1.2，不應大于1.4。
　　3.1.3不滿足時的調(diào)整方法
　　通過調(diào)整改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距；調(diào)整方法如下：
　　1）由于位移比是在剛性樓板假定下計算的，結(jié)構(gòu)最大水平位移與層間位移往往出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的邊角部位；因此應注意調(diào)整結(jié)構(gòu)外圍對應位置抗側(cè)力構(gòu)件的剛度，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距。同時在設計中，應在構(gòu)造措施上對樓板的剛度予以保證。
　　2）對于位移比不滿足規(guī)范要求的樓層，也可利用程序的節(jié)點搜索功能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號簡圖”中，快速找到位移最大的節(jié)點，加強該節(jié)點對應的墻、柱等構(gòu)件的剛度。
　　節(jié)點號在“SATWE位移輸出文件”中查找。也可找出位移最小的節(jié)點削弱其剛度，直到位移比滿足要求
　　四、梁彈性撓度、柱軸壓比、墻邊緣構(gòu)件簡圖
　　本圖形文件信息需要分析與調(diào)整的主要包括墻、柱軸壓比。
　　4.1軸壓比的控制
　　4.1.1規(guī)范條文及其控制意義
　　見抗規(guī)6.3.7和6.4.6條，高規(guī)6.4.2和7.2.14條
　　控制軸壓比主要為限制結(jié)構(gòu)的軸壓比，保證結(jié)構(gòu)的延性要求，規(guī)范對墻肢和柱均有相應限值要求。軸壓比不滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)的延性要求無法保證；軸壓比過小，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標較差，宜適當減少相應墻、柱的截面面積。
　　4.1.2電算結(jié)果判讀方法
　　在WPJC*(*為結(jié)構(gòu)層號)中，墻柱構(gòu)件邊白色數(shù)字為柱軸壓比，綠色數(shù)字為墻肢軸壓比，若柱、墻肢的軸壓比超限，則以紅色數(shù)字顯示。
　　4.1.3不滿足時的調(diào)整方法
　　增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。
　　結(jié)語:
　　在高層建筑結(jié)構(gòu)計算中，SATWE軟件的應用非常廣泛，如何讀懂SATWE電算的結(jié)果，判斷建筑結(jié)構(gòu)模型的合理性，有的放矢的調(diào)整計算模型，解決電算結(jié)果中不合理的因素，是我們工程設計人員必須要掌握的一門知識。這里，只是淺談了根據(jù)SATWE電算結(jié)果文件對現(xiàn)行規(guī)范條文規(guī)定的一些重要計算參數(shù)的限值進行控制調(diào)整的方法，這些重要限值的調(diào)整涉及構(gòu)件截面、剛度及平面位置的改變，在調(diào)整過程中可能相互關(guān)聯(lián)，應注意不要顧此失彼。其實在設計過程中還有很多方面需要我們控制，以設計出合理的結(jié)構(gòu)，保證建筑物的質(zhì)量。這要我們不斷總結(jié)和完善才能使結(jié)構(gòu)設計更加的合理化。
　　
　　參考文獻
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　　中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部，2008
　　[4]《PKPM結(jié)構(gòu)軟件常見問題剖析》，中國建筑工業(yè)出版社，2009