多高层设计软件SATWE PMSAP专题讲座PPT.ppt

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1、2010新规范版多、高层设计软件SATWE、PMSAP,黄吉锋 中国建筑科学研究院 2012 年 6 月,目录,1. 顺风向风荷载计算的修改 2. “横风向风振”与“扭转风振” 3. 按荷载规范进行风振舒适度验算 4. 增加设缝连梁功能 5. 地下室强制刚性楼板假定的修改 6. 板的变形协调控制 7. 梁柱刚域的独立控制 8. 按主振型确定地震效应符号 9. 地震效应的构件内力调整系数 10. 薄弱层判断规则的修改 11. 计算倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘 12. 砼矩形梁转T形 13. 在剪重比调整的基础上执行0.2V0调整和框支柱调整 14. 统计结果输出的相关修改 15. 荷载组合的修

2、改,目录,16. 增加一字形短肢剪力墙的面外设计的功能 17. 节点核心区验算的改进 18. 修改了顶层柱的判断和设计 19. 完善了钢框架的强柱弱梁验算 20. 完善了连梁设计 21. 楼层抗剪承载力的调整 交叉斜筋与对角暗撑 23. 地震波直接用于构件承载力设计(PMSAP) 24. 矩形砼梁翼缘内力贡献折减系数(PMSAP) 25. 对结构中所有剪力墙自动做面外设计(PMSAP) PMSAP的楼板导荷方式 PMSAP中梁活荷效应的自动折减 PMSAP中偶然偏心的精确算法 PMSAP间接格式的地震波组织文件,目录,30. 地下室约束刚度双向控制（适应三面挡土） 31. 支撑临界角干预,1

3、顺风向风荷载计算的修改,01规范,10规范,风 压 高 度 变 化 系 数,风 振 系 数,风荷载的对比,不同高度结构风荷载总值的新旧差异,2 横风向风振与扭转风振,横风向风振 8.5.1: 对于横风向风振作用效应明显的高层建筑及细长圆形截面构筑物，宜考虑横风向风振的影响； 确定方法：风洞试验，规范附录H1(圆形截面)，规范附录H.2(矩形截面及凹角或削角矩形截面)；,规范计算方法适用范围,横风向风振计算适用范围 附录H1: 适应于圆形截面； 附录H2: 1 建筑的平面形状和质量在整个高度范围内基本相同； 2 高宽比H/ 在48之间，深宽比D/B在0.52之间； 3,规范计算方法适用范围,H.

4、3扭转风振计算适用范围 矩形截面 建筑的平面形状在整个高度范围内基本相同 刚度及质量的偏心率(偏心距/回转半径)小于0.2 在1.55范围内，,软件界面（SATWE）,计算条件校核,风振作用下位移,风振作用下位移,x,考虑风振时的预组合,软件计算与风洞试验区别,软件按规范附录计算 各向取最大值，因此需要预组合 求解中横风向风振与扭转风振作为独立工况 风洞试验结果 试验数据中已经体现了规范中预组合的思想 求解中横风向风振与扭转风振不作为独立工况,PMSAP参数设置,PMSAP横风向及扭转风振,顺风向风工况 ：WX,WY,WX1,WY1, 横风向风工况 ：VX,VY,VX1,VY1, 扭转风工况

5、：TX,TY,TX1,TY1, 承载力组合： （1）1.0Wd （2）0.6*Wd+1.0Wl （3）1.0Wt 变形控制：顺风向和横风向独立输出控制,PMSAP横风向及扭转风振,PMSAP横风向及扭转风振,“计算书”中核查顺风、横风、扭风的作用值,PMSAP横风向及扭转风振,独立的横风向和扭转工况,顺风、横风、扭风参与承载力组合,PMSAP横风向及扭转风振,3 按荷载规范进行风振舒适度验算,高规3.7.6房屋高度不小于150m的高层混凝土建筑结构应满足风振舒适度要求，结构顶点的加速度可按高钢规计算。 荷载规范J.1顺风向风振加速度 荷载规范J.2横风向风振加速度,风振舒适度验算-SATWE,

6、风振舒适度验算-PMSAP,4 设缝连梁,抗规6.2.13-2 “抗震墙的连梁刚度折减后，如部分连梁尚不能满足剪压比限制，可采用双连梁、多连梁的布置” 支持单缝连梁，多缝连梁，指定荷载比例,设缝连梁-SATWE,设定双连梁时的整体指标对比,不设双连梁 0. 7838(X) 0.7836(Y) 0.7798(T) 底部剪力VX=2095, VY=2039 设置双连梁： 0.8806(X) 0.8804(Y) 0.8477(T) 底部剪力VX=1901, VY=1847,连梁内力对比,X向地震剪力 -294KN,X向地震剪力 -71KN,连梁配筋结果,双连梁配筋结果,SATWE与SAP2000对比

7、,墙梁弯矩对比,墙肢弯矩对比,平衡校验,设缝连梁,设缝连梁的作用 缓和连梁超筋问题； 结构变柔，位移加大；,设缝连梁-PMSAP,在“补充建模”的“特殊梁”中，可交互定义单缝和多缝连梁,设缝连梁-PMSAP,需要指明缝的位置、宽度以及承受竖向荷载的位置 目前只允许在“按框架梁输入的连梁”上设缝 程序自动处理设缝后的每根梁与墙的协调关系 设缝后的每根梁独立配筋设计,设缝连梁-PMSAP,设置双缝和单缝的连梁计算模型,双缝连梁,单缝连梁,设缝连梁-PMSAP,双缝连梁的地震弯矩图,设缝连梁-PMSAP,单缝连梁的配筋图,设缝连梁-PMSAP,双缝连梁的配筋图,5 地下室强制刚性楼板假定的修改,取消

8、参数“强制刚性楼板假定时保留弹性板的面外刚度” 该参数目的是解决地下室为板柱体系时的计算问题 隐含作用为控制梁与弹性板的变形协调 增加参数“地下室强制采用刚性楼板假定” 地下室的计算模型完全由用户控制 “对所有楼层强制采用刚性楼板假定”包含了地下室,地下室的强制刚性楼板假定 2011年9月及以前版本，地下室总是默认采用强制刚性楼板假定，对板柱体系需选择“强制刚性楼板假定时保留弹性板面外刚度” 在此条件下，对跃层构件及楼板开洞均有偏差，可能会导致部分地下室构件内力不够真实； 地下室土的约束总是施加在刚性楼板的质心上。,Kx,Ky,Kxy,原版本地下室施加约束方式,新版本地下室施加约束方式,地下室

9、强制刚性楼板假定时位移,地下室定义弹性板后位移,两种计算模型下柱底地震剪力对比,柱底剪力 -500KN/-97KN,柱底剪力 -556KN/-996KN,6 梁板的协调变形控制,平面简图对比,非协调模型,协调模型,变形协调对梁内力的影响,7 梁柱刚域的独立控制,刚域对结构周期的影响,新版本 周期：0.8321，0.8230，0.8227 (考虑梁/柱刚域) 周期：0.8783，0.8507，0.8504 (只考虑柱刚域) 周期：0.8321，0.8230，0.8227 (只考虑梁刚域),新旧版本对于柱刚域的不同处理方式,柱: BH=700700 梁: BH=300500 2011.9版本 Lc

10、1=c1-0.25bc=75mm Lc2=c2-0.25bc=75mm 新版本 只在柱顶,且考虑梁宽,8 按主振型确定地震效应符号,地震作用效应,其中 分别为j,k振型地震作用标准值的效应,梁的弯矩图,原有方式各内力分量独立确 定符号，可能的错误,按主振型确定符号时,对于多塔结构，主振型如何选取？,9 地震效应的构件内力调整系数,-75.1=-33.61.1182 29.0=12.721.137,地震效应的构件内力调整系数,10 薄弱层判断规则的修改,10抗规的楼层刚度算法及刚度比控制同01抗规，仍然要求本层刚度不小于上层刚度的70%及上三层刚度平均值的80%； 对于框架结构的楼层刚度算法及刚

11、度比控制，10高规与抗规一致； 对于非框架结构，10高规采用“引入层高修正的单层刚度比”控制，不再要求本层刚度与上三层刚度平均值的比值。同时刚度比限值更为细化：“本层与相邻上层的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5”。,薄弱层判断规则的修改,2011年版本，软件两本规范同时执行，并从严控制；,2012年版本，由用户选择判断标准,SATWE,PMSAP,选择“按抗规和高规从严判断”时,选择“仅按高规判断”时,11 计算倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘,剪力墙的腹板和有效翼缘是设计中的传统概念， 如：砼规范9.4.3

12、 “在承载力计算中，剪力墙的翼缘计算宽度可取剪力墙的间距、门窗洞间翼墙的宽度、剪力墙厚度加两侧各6倍翼墙厚度、剪力墙墙肢总高度的110四者中的最小值。 ”,将此概念引入倾覆力矩的计算,SATWE,PMSAP,hi 与翼缘墙肢相交各腹板墙肢的投影长度 _ H 墙肢的总高度 翼缘墙肢的厚度,不选择“计算倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘”,选择“计算倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘”,12 砼矩形梁转T形,砼规范5.2.4: 对现浇楼盖和装配整体式楼盖，宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。,新版本在原有梁刚度放大系数的基础上增加选项“砼矩形梁转T形”,转T形梁后平面简图,矩形梁x向地震作用下梁弯矩

13、,T形梁x向地震作用下梁弯矩,矩形梁配筋,T形梁配筋,13 在剪重比调整的基础上执行0.2V0调整和框支柱调整,当剪重比调整时，剪重比调整系数为cVgx， cVgy 则 V0x = V0x cVgx V0y = V0y cVgy Vcx = Vcx cVgx Vcy = Vcy cVgy Vkzzx = Vkzzx cVgx Vkzzy = Vkzzy cVgy,当剪重比调整为速度或者位移调整时0.2V0和框支柱调整会有不同,14 统计结果输出的相关修改,地震作用位移结果取消位移比的输出,统计结果输出的相关修改,规定水平力作用位移结果取消位移角的输出,统计结果输出的相关修改,0.2V0输出柱剪

14、力相对每段底部剪力的比例,15 荷载组合的修改,1：温度作用与恒活、风、地震的组合值系数单独控制,2：吊车荷载添加了单独的组合值系数；吊车与地震组合时，由“重力荷载代表值的吊车荷载组合值系数”控制,16 增加一字形短肢剪力墙的面外设计的功能,软件对截面高厚比小于4的一字形剪力墙按柱设计。,17 节点核心区验算的改进,节点核心区抗剪验算考虑梁的宽度与偏心的影响； 节点核心区验算时，梁端的弯矩改为取刚域处的梁弯矩。,18 修改了顶层柱的判断和设计,顶层柱的判断准则改为按照柱上部是否存在竖向构件进行判断。 主要影响范围有： 非顶楼层的柱，但其上层无对应的竖向构件，新版本将不再进行强柱弱梁的调整 ;

15、按照【混凝土规范】11.6.2，对顶层与非顶层的节点核心区计算公式不同。 地下室顶板梁的弯矩放大1.3倍的范围进行了修改： 1）新版本中仅对地下室顶板层与嵌固端所在层的下层进行调整 2）仅对与柱相连的梁支座进行调整； 3）若其上层无柱则不进行调整。,19 完善了钢框架的强柱弱梁验算,钢框架的强柱弱梁验算中 增加了 的判断 增加了与支撑斜杆相连的节点的判断,20 完善了连梁设计,增加了连梁的合并，解决连梁被框架梁打断时的跨高比计算不准确的问题。 将对连梁的最大配筋率、最小配筋率、抗剪箍筋、剪压比验算等有一定影响,21 楼层抗剪承载力的调整,与竖轴夹角小于20度的支撑的楼层抗剪承载力，取按支撑与按

16、柱计算的楼层抗剪承载力的小值 型钢的楼层抗剪承载力的计算，按照型钢混凝土组合技术规程中承载力的公式计算其极限弯矩与极限剪力进行控制。,22 交叉斜筋与对角暗撑,跨高比不大于2.5时,交叉斜筋与对角暗撑,交叉斜筋与对角暗撑-PMSAP,23 地震波直接用于构件承载力设计(PMSAP),地震波直接用于构件承载力设计,结构设计可以取下列五种反应谱曲线之一 设计谱 地震波平均谱 （7条波） 设计谱与地震波平均谱的包络（7条波） 地震波包络谱 （3条波） 设计谱与地震波包络谱的包络（3条波） 当CQC计算结果不能包住时程分析结果时 过去采用全楼地震力放大，进行重新设计 现在可以采用包络谱或 ，更为合理，

17、更为节省 相当于对于不同的振型效应，采用不同的放大系数,地震波直接用于构件承载力设计,24 矩形砼梁翼缘内力贡献折减系数(PMSAP),采用刚度放大系数法考虑楼板翼缘作用时，梁的内力会增大，增大的部分实际上是楼板翼缘贡献 PMSAP新增参数“矩形砼梁翼缘内力贡献折减系数”，勾选此项，梁的设计内力将剔除楼板翼缘贡献。 这种设计方法会减小梁的配筋，但从抗震概念上可能更为合理。,折减系数1,折减系数0.5,25 对结构中所有剪力墙自动做面外设计(PMSAP),缺省仅对人防临空墙、地下室外墙进行面外设计 新增“对结构中所有剪力墙自动做面外设计”，勾选后，程序自动对所有剪力墙提供面外设计结果,26 楼板

18、导荷方式(PMSAP),楼板导荷方式(PMSAP),传统方式 矩形板：塑性铰线方式； 异型板：边长均分； 有限元方式 仅对弹性楼板起作用； 荷载按照实际刚度和约束情况自动计算；,楼板导荷方式,15,33,21,26,27 梁活荷效应的自动折减(PMSAP),梁活荷效应的自动折减,自动搜索每根梁的从属面积 A 若用户填写临界从属面积A025，以及折减系数C00.9，那么： 若某根梁的从属面积 A A0，则其活荷效应折减系数取C=C0 影响梁的配筋 每根梁的折减系数可在内力调整文件（工程名.adj）中察看复核,28 偶然偏心的精确算法(PMSAP),偶然偏心的精确算法,缺省方法：附加扭矩法 准确方

19、法：多次计算偏心特征值问题，运用振型叠加法 两种方法得到的结构反应不存在固定的大小关系 计算条件允许的话，建议采用准确方法 适用于扭转不规则结构,29、间接格式的地震波组织文件(PMSAP),采用间接格式的文本文件 UserWave 自定义地震波,间接格式地震波组织文件 UserWave 工作目录下手工填写 nwave=num_wave iwave=1 fileX=fnamex fileY=fnamey fileZ=fnamez Wave_Name=wname iwave=2 fileX=fnamex fileY=fnamey fileZ=fnamez Wave_Name=wname iwav

20、e=nwave fileX=fnamex fileY=fnamey fileZ=fnamez Wave_Name=wname fnamex,fnamey,fnamez是地震波单分量文本文件名，可以带有路径,分别表示主分量、次分量和竖向分量；主分量fnamex必填； fnamey,fnamez可以不填，不填代表相应的分量为零, 文件名(含路径)总长度不能超过30字符,采用间接格式的文本文件 UserWave 自定义地震波,文本文件UserWave示例： nwave=5 iwave=1 filex=user1.x filey=user1.y filez=user1.z iwave=2 filex=

21、user2.x filey=user2.y iwave=3 filex=E:WAVEuser3.x iwave=4 filex=user4.x filez=user4.z iwave=5 filex=user5.x filez=user5.z,采用间接格式的文本文件 UserWave 自定义地震波,地震波单分量文本文件的格式 第一行：Npoint Dt=Dt Acc_max=Acc_max 第二行及以后其他行连续写：A(1),A(2),A(npoint) Npoint： 地震波点数，必填； Dt： 地震波时间间隔，不填写取dt=0.02； s Acc_max：指定地震波峰值，不填写取实际峰值；

22、m/s2 A(i)： 各点加速度值，必填； m/s2,采用间接格式的文本文件 UserWave 自定义地震波,地震波单分量文本文件填写示例 10 10 dt=0.005 10 dt=0.01 acc_max=0.7 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 10 0.02 10 0.005 10 0.01 0.7 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10,例一,例二,例三,采用间接格式的文本文件 UserWave 自定义地震波,优点： 待选地震波可以统一存放在一个特定目录，不必放在工作目录 选波时，只需修改组织文件UserWave ，无须文件拷贝管理 可以任意控制地震波的时距和峰值 单分量文件格式相当灵活健壮，对于采集点数与实际数据数量 不符的情况，也可以正确处理。,30 地下室约束刚度双向控制 （适应三面挡土）(PMSAP),31 支撑临界角干预(PMSAP),