作者: 小貝 查看次數: 1912 發表時間: 2007/9/26 07:53
【論壇瀏覽】TAT、SATWE、PMSAP
應用指南
黃 吉 鋒
目 錄
1. 扭轉耦聯
2. 雙向地震扭轉效應
3. 偶然偏心
4. 豎向地震作用
5. 有效質量系數：參與振型數夠不夠？
6. 振型的側振、扭振成分---判斷一個振型是扭轉振型還是平動振型？
7. 多方向水平地震作用
8. 最小地震剪力調整
9. 豎向不規則結構地震作用效應的調整
10. 0.2Q0調整
11. 框支柱地震作用下的內力調整
12. 設計內力調整(強柱弱梁,強剪弱彎)
13. 位移比控制，層間位移比控制
14. 周期比控制
15. 層剛度比控制
16. 框剪結構中框架承擔的傾覆力矩計算
17. 重力二階效應
18. 傳給基礎的上部結構剛度
19. 彈性時程分析及地震波的選取
20. 整體穩定驗算
21. 高位轉換結構的剛度比驗算
22. 短肢剪力墻結構設計
23. 轉換層結構
24. 柱墻活荷載折減系數的理解
25. 梁活荷載折減的正確應用
26. 梁彎矩放大系數的合理使用
27. 框架剪力墻結構設計
28. 剪力墻結構設計
29. 總剛計算模型不過的主要原因
30. 如何定義彈性樓板
1. 扭轉耦連
規范條文：新高規3.3.4-1條規定，質量、剛度不對稱、不均勻的結構，以及高度超過100m的高層建筑結構應采用考慮扭轉耦連振動影響的振型分解反應譜法。
具體操作原則：TAT、SATWE和PMSAP三個程序都具有考慮扭轉耦連的功能。
程序考慮方式：
1) TAT,SATWE將該功能作為用戶選項，考慮與否由用戶自定
2) PMSAP計算時總是考慮扭轉耦連
3) 非耦聯計算僅適用于平面結構以及能夠解耦成平面結構的簡單空間結構，對復雜空間結構可能造成錯誤結果。
4) 耦聯計算適用于任何結構，總是正確的。
5) 耦聯計算的結果不一定比非耦聯計算的結果大（保守），二者沒有必然關系。
6) 建議總是選擇耦聯計算，不會出問題。
2. 雙向地震作用
規范條文：新抗震規范5.1.1條規定，質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向地震作用下的扭轉影響。
具體操作原則：樓層位移比或者層間位移比超過1.2，考慮雙向地震。
程序實現：現在我們考慮某個地震反應參數S，該參數在X和Y地震作用下的反應分別為Sx和Sy，那么在考慮了雙向地震扭轉效應后：
Sx⇐S2x＋(0.85Sy)2
Sy⇐S2y＋(0.85Sx)2
這意味著對于X和Y地震作用都作不同程度的放大。考慮雙向地震時，內力組合不改變。該功能作為用戶選項，考慮與否由用戶自定。
對于柱的彎矩和剪力，處理方法稍有不同，舉例說明如下：
我們令S代表某個柱截面在某個方向上的彎矩或剪力：
X地震作用下的值Sx，Y地震作用下的值Sy， 考慮雙向地震后Sx，Sy改變成為S´x，S´y
IF( |Sx|＞|Sy| )THEN
S´x＝S2x＋(0.85Sy)2
S´y＝Sy
ELSE
S´x＝Sx
S´y＝S2y＋(0.85Sx)2
ENDIF
考慮雙向地震對樓層位移、層間位移輸出的影響：
TAT輸出了考慮雙向地震作用的地震位移；
SATWE,PMSAP暫時沒輸出位移的雙向地震效應；
考慮雙向地震對內力的影響：
TAT,SATWE均將原來的單向X、Y地震效應直接用雙向地震作用效應替代，體現在內力文件NL*.OUT(TAT)和WNL*.OUT(SATWE)當中。
PMSAP在原來單向地震工況EX，EY的基礎上增加兩個新的對應于雙向地震的工況EXY，EYX，文件輸出時，同時將單向地震(EX,EY)和雙向地震的(EXY,EYX)的內力輸出。
考慮雙向地震對配筋的影響：一般平均增加5%-8%；單構件最大可能增加1倍左右。
考慮雙向地震帶來的配筋增大
1. 規則框架例
規則框架單、雙向地震（單偏壓配筋）對比
柱類別 軸力(kN) 配筋率RAS X方向配筋Asx(㎜2) Y方向配筋Asy(㎜2) 配箍率RAv
角柱 單震 -2345 2.50 2575 2440 0.85
雙震 -2553 2.85 2838 2800 1.17
對比 1.09 1.14 1.1021 1.1475 1.3765
邊柱 單震 -2421 2.63 2126 1502 1.3
雙震 -2435 3.07 2141 2031 1.3
對比 1.01 1.1673 1.0071 1.3522 1.00
中柱 單震 -3082 2.31 2266 2402 1.01
雙震 -3088 2.32 2266 2416 1.17
對比 1.00 1.0043 1.00 1.0058 1.1584
2. 框剪結構例
框剪結構單、雙向地震（單偏壓配筋）對比
柱類別 軸力(kN) 配筋率RAS X方向配筋Asx(㎜2) Y方向配筋Asy(㎜2) 配箍率RAv
角柱 單震 -2598.00 1.0000 1885.00 2351.00 1.16
雙震 -2776.00 1.1300 2291.00 2644.00 1.16
對比 1.0685 1.1300 1.2154 1.1245 1.00
邊柱 單震 -5263.00 3.3200 4432.00 5807.00 1.16
雙震 -5888.00 4.7000 6226.00 7975.00 1.30
對比 1.1188 1.4157 1.4048 1.3733 1.1207
中柱 單震 -6016.00 0.8600 1229.00 1653.00 1.3
雙震 -7251.00 1.6100 2262.00 2592.00 1.68
對比 1.2053 1.8721 1.8405 1.5681 1.2923
3. 偶然偏心
規范條文：新高規3.3.3條規定，計算單向地震作用時，應考慮
偶然偏心的影響，附加偏心距可取與地震作用方向垂直的建筑物
邊長的5%。
具體操作原則：
1) 驗算結構位移比時，總是要考慮偶然偏心；
2) 結構構件設計時，分下列兩種情況處理:
A. 如果位移比超過1.2，則考慮雙向地震，不考慮偶然偏心；
B. 如果位移比小于1.2，則不考慮雙向地震，考慮偶然偏心。
程序考慮方式：從理論上，各個樓層的質心都可以在各自不同的方向出現偶然偏心，從最不利的角度出發，我們在程序中只考慮下列四種偏心方式：
1) X向地震，所有樓層的質心沿Y軸正向偏移5%，記作EXP
2) X向地震，所有樓層的質心沿Y軸負向偏移5%，記作EXM
3) Y向地震，所有樓層的質心沿X軸正向偏移5%，記作EYP
4) Y向地震，所有樓層的質心沿X軸負向偏移5%，記作EYM
對內力組合的影響：考慮了偶然偏心地震后，就在原有的未偏心X、Y地震EX、EY的基礎上，新增加了四個地震工況EXP、EXM、EYP和EYM，在內力組合時，任一個有EX參與的組合，將EX分別代以EXP和EXM，將增加成三個組合；任一個有EY參與的組合,將EY分別代以EYP和EYM，也將增加成三個組合。簡言之，地震組合數將增加到原來的三倍。
使用要點：
1) 該功能設有選項開關，考慮偶然偏心時可將開關打開。
2) SATWE、TAT的質心偏移值5%是固定的、按規范取用的；PMSAP偏移值可以X、Y向不同，由用戶輸入。
3) 偶然偏心對位移輸出的影響：SATWE,TAT,PMSAP均輸出四個偶然偏心地震EXP,EXM,EYP,EYM作用下結構的樓層位移、層間位移以及位移比；位移比驗算應采用偶然偏心地震結果；層間位移角驗算則不必采用偶然偏心地震結果。
SATWE : WDISP.OUT
TAT: TAT-4.OUT
PMSAP: 簡單摘要文件（工程名TB.RPT）
4) 偶然偏心地震作用下的構件內力輸出：構件增加了±5%X向偏心地震作用效應和±5%Y向偏心地震作用效應的計算，均可通過文本文件或圖形文件查看。 構件內力文本文件中4組偶然偏心地震工況的標記如下：
a) X向地震，所有樓層的質心沿Y軸正向偏移5%，該工況記作：
EXP（PMSAP）、+5%（TAT）、X方向左偏心（SATWE）；
b) X向地震，所有樓層的質心沿Y軸負向偏移5%，該工況記作：
EXM（PMSAP）、-5%（TAT）、X方向右偏心（SATWE）；
c) Y向地震，所有樓層的質心沿X軸正向偏移5%，該工況記作：
EYP（PMSAP）、+5%（TAT）、Y方向左偏心（SATWE）；
d) Y向地震，所有樓層的質心沿X軸負向偏移5%，該工況記作：
EYM（PMSAP）、-5%（TAT）、Y方向右偏心（SATWE）；
偶然偏心的四種方式
實例： 偶然偏心對構件內力的影響
構件標準內力對比 (FRAM1 第 8 層)
梁支座彎矩比∶ 1.16( 2) 1.01( 24) AVER= 1.06
梁剪力比 ∶ 1.16( 2) 1.01( 24) AVER= 1.06
柱剪力Vx比∶ 1.17( 23) 1.01( 6) AVER= 1.06
柱剪力Vy比∶ 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07
柱軸力N比∶ 1.09( 20) 1.02( 2) AVER= 1.05
柱底彎矩Mx比∶ 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07
柱底彎矩My比∶ 1.16( 23) 1.01( 6) AVER= 1.06
柱頂彎矩Mx比∶ 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07
柱頂彎矩My比∶ 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07
偶然偏心對配筋（平均）的影響：
柱 梁
• 15層框剪 11.9% 2.3%
• 13層框剪(PJ2) 0.4% 1.7%
• 33層框支 0.8%
• 8層框架 7.7 % 3.9%
• 21層框剪 0.9% 1.2%
• 19層框剪 1.3% 1.2%
• 18層框剪 0.7% 3.0%
• 平均增加 3.82% 2.01%
偶然偏心對最大位移比的影響（最大/平均）：
• 不考慮 考慮 增加
• 15層框剪 1.20 1.31 8.11%
• 13層框剪(PJ2) 1.82 1.95 6.99%
• 33層框支 1.05 1.5 30.32%
• 8層框架 1.76 2.39 26.22%
• 19層框剪 1.57 1.75 10.04%
• 18層框剪 1.43 2.03 29.16%
• 平均增加 18.47%
4. 豎向地震作用
規范條文：新抗震規范5.3.1條規定，對于9度的高層建筑，其豎向地震作用標準值應按公式（5.3.1-1）和（5.3.1-2）計算，并宜乘以1.5的放大系數。相當于重力荷載代表值的23.4%；新抗震規范5.3.3條規定，長懸臂和其它大跨度結構豎向地震作用標準值，8度、8.5度(0.3g)和9度時分別取重力荷載代表值的10%、15%和20%；新高規10.2.6條規定，帶轉換層的高層建筑結構，8度抗震設計時轉換構件應考慮豎向地震影響。
應用豎向地震：
1) 設立豎向地震的計算開關，由用戶自行決定是否考慮豎向地震作用。
2) 增設‘豎向地震作用系數’項，程序自動取規范規定值，允許用戶修改此值，從而自己決定總豎向地震作用的大小。SATWE按規范內定。
3) 當上部結構樓層相對于下部樓層外挑時，用戶應設置計算豎向地震作用。
4) 尚不能單獨計算轉換構件的豎向地震作用。用戶需要，可整體考慮豎向地震作用。
5) 尚不能單獨計算連體結構的連接體的豎向地震作用。用戶需要，可整體考慮豎向地震作用。
5. 有效質量系數：振型數夠不夠？
概念來源：WILSON E.L. 教授曾經提出振型有效質量系數的概念用于判斷參與振型數足夠與否，并將其用于ETABS程序，他的方法是基于剛性樓板假定的，不適用于一般結構。
方法發展：現在不少結構因其復雜性需要考慮樓板的彈性變形，因此需要一種更為一般的方法，不但能夠適用于剛性樓板，也應該能夠適用于彈性樓板。出于這個目的，我們從結構變形能的角度對此問題進行了研究，提出了一個通用方法來計算各地震方向的有效質量系數，這個新方法已經實現于TAT、SATWE和PMSAP。
經驗：根據我們的計算經驗，當有效質量系數大于0.9時，基底剪力誤差一般小于5%。在這個意義上我們稱有效質量系數大于0.9的情形為振型數足夠；否則稱振型數不夠。
規范：高規（5.1.13）規定對B級高度高層建筑及復雜高層建筑有效質量系數不小于0.9；抗規(5.2.2)條文說明建議有效質量系數可取為0.9。
實現：程序自動計算該參數并輸出。
TAT輸出在“TAT-4.OUT”文件中；
SATWE輸出在“WZQ.OUT”文件中；
PMSAP則輸出在詳細摘要 “工程名.ABS”文件中。
重要概念：結構的固有振型總數-----參與振型數的上界
1) 只有搞清楚這個概念，選擇振型數才不會犯錯誤；
2) 如何判斷一個結構的固有振型總數：離散結構的振型總數是有限的，振型總個數等于獨立質量的總個數。可以通過判斷結構的獨立質量數來了解結構的固有振型總數。具體地說：
每塊剛性樓板有三個獨立質量Mx,My,Jz；
每個彈性節點有兩個獨立質量mx,my；
根據這兩條，可以算出結構的獨立質量總數，也就知道了結構的固有振型總數
3) 若記結構固有振型總數是NM，那么參與振型數最多只能選NM個，選參與振型數大于NM是錯誤的，因為結構沒那么多。
4) 參與振型數與有效質量系數的關系：
a) 參與振型數越多，有效質量系數越大；
b) 參與振型數 =0 時，有效質量系數 =0；
c) 參與振型數 =NM 時，有效質量系數 =1.0。
5) 參與振型數 NP 如何確定？
a) 參與振型數 NP 在 1-NM 之間選取；
b) NP應該足夠大，使得有效質量系數大于0.9。
6) 有些結構，需要較多振型才能準確計算地震作用，這時尤其要注意有效質量系數是否超過了0.9。比如下面的結構：
八層鋼框架，存在大量越層柱和彈性節點，這種情況往往需要很多振型才能使有效質量系數滿足要求。原因：振型整體性差，局部振動明顯
6. 振型的側振、扭振成分-判斷一個振型是扭轉振型還是平動振型
概念：一個振型的反應能量可以分拆成平動能量和轉動能量，它們各自占總能量的比例我們稱為側振成分和扭振成分。這里借鑒了ETABS程序振型方向因子的概念。
如果某個振型的側振成份大于50%，我們就把這個振型叫做側移振型，反之如果某個振型的扭振成份大于50%，我們就把這個振型叫做扭振振型。
作用：
1) 通過振型成份的輸出，可以使用戶方便地了解各個振型的性態；
2) 同時，也可以作為判斷結構第一扭轉周期與第一側振周期的依據。
7. 多方向水平地震作用
規范條文：抗震規范5.1.1條規定,有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大于15度時,應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用。
程序實現：針對這一條，程序增加了自動計算多方向水平地震作用的功能。用戶可以根據需要指定多個（最多允許12個）地震作用方向，程序對每一地震方向進行地震反應譜分析，計算相應的構件內力。在構件設計階段，也將考慮每一方向地震作用下構件內力的組合，這樣不至于漏掉最不利情形，保證了結構設計的安全。
多方向地震的輸出標記:
EX1,EY1；EX2,EY2；EX3,EY3；EX4,EY4；EX5,EY5；
(iCase) Shear-X Shear-Y Axial Mx-Btm My-Btm Mx-Top My-Top
--------------------------------------------------------------
N-C =1 Node-i=488, Node-j=39, DL=6.000(m), Angle= 0.000
( 1) 28.4 13.1 -31.8 -25.5 55.3 -52.8 -115.0
( 2) -5.7 40.6 44.7 -78.9 -11.1 -165.0 22.9
( 3) 3.2 -0.2 1.3 0.4 6.3 0.8 -13.0
( 4) -0.3 4.8 -3.4 -9.3 -0.6 -19.4 1.3
( 5) -0.6 -1.9 -249.0 3.6 -1.1 7.8 2.3
( 6) 1.2 -0.4 -97.1 0.6 2.4 1.9 -5.1
EX1 27.4 12.6 -33.0 -24.6 53.4 -50.9 -111.1
EY1 -9.3 40.8 43.9 -79.2 -18.2 -165.6 37.6
EX2 20.3 26.2 39.0 -50.9 39.6 -106.5 -82.4
EY2 -20.6 33.7 38.7 -65.4 -40.2 -136.6 83.4
EX3 12.9 34.9 42.8 -67.7 25.1 -141.6 -52.3
EY3 -25.9 24.6 34.4 -47.9 -50.5 -99.8 105.0
--------------------------------------------------------------
多方向地震作用工程例
序號 工程名 結構類型 層數/高度(m) 有否有斜向布置構件 多方向地震輸入角度
1 E1 框架 10/30.0 有 45,-45
2 Fram1 框架 10/30.0 無 30,60,-30, -60
3 Exam7 框架 7/25.2 無 30,60,-30, -60
4 Exam55 框剪 15/63.83 有 45,-45
5 E213 框剪 18/57.85 無 30,60,-30,-60
6 Zjsc 框剪 36/115.9 有 45,-45
無斜交抗側力結構
無斜交抗側力結構
有斜交抗側力結構
無斜交抗側力結構
有斜交抗側力結構
多方向地震輸入配筋增加量
工程名 E1 FRAM1(正交) EXAM7(正交) EXAM55 E213(正交) ZJSC
柱 1.89(1.03) 1.0(1.0) 1.30(1.004) 1.74(1.05) 1.24(1.002) 1.19(1.01)
梁正筋 1.69(1.06) 1.0(1.0) 1.21(1.001) 1.84(1.004) 1.09(1.001) 1.64(1.008)
梁負筋 1.62(1.12) 1.0(1.0) 1.16(1.01) 1.84(1.02) 1.07(1.001) 1.61(1.001)
由本組例題可以看到：
1) 對于正交、規則結構，是否考慮多方向地震對構件配筋結果影響很小，配筋平均增加不到1%；
2) 對于存在明顯斜交抗側力構件的結構，考慮多方向地震對構件配筋結果影響較明顯，配筋平均增加5%左右，最大增加90%；
3) 這也從一個側面證明了：對于存在明顯斜交抗側力構件的結構，應該考慮多方向地震作用。
8. 最小地震剪力調整
新抗震規范5.2.5條規定，抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震的剪重比不應小于表5.2.5給出的最小地震剪力系數λ。
類別 7度 7.5度 8度 8.5度 9度
扭轉效應明顯或基本周期小于3.5s結構 0.016 0.024 0.032 0.048 0.064
基本周期大于5.0s結構 0.012 0.018 0.024 0.032 0.040
基本周期介于3.5s和5.0s之間的結構，可插入取值。
調整前樓層剪重比 調整后樓層剪重比
哪層的地震剪力不夠，就放大哪層的設計地震內力
自動放大與否設開關；如果用戶考慮自動放大，SATWE
將在WZQ.OUT中輸出程序內部采用的放大系數：
文件WZQ.OUT :
各樓層地震剪力系數調整情況 [抗震規范(5.2.5)驗算]
層號 X向調整系數 Y向調整系數
1 1.312 1.207
2 1.197 1.122
3 1.070 1.000
4 1.000 1.000
5 1.000 1.000
6 1.000 1.000
7 1.000 1.000
8 1.000 1.000
9. 豎向不規則結構地震作用效應調整
規范條文：新抗震規范3.4.3條規定，豎向不規則的建筑結構，其薄弱層
的地震剪力應乘以1.15的增大系數；
新高規5.1.14條規定，樓層側向剛度小于上層的70%或其上三層平均值的80%時，該樓層地震剪力應乘1.15增大系數；
新抗震規范3.4.3條規定，豎向不規則的建筑結構，豎向抗側力構件不連續時，該構件傳遞給水平轉換構件的地震內力應乘以1.25-1.5的增大系數。
程序處理：
1) 針對這些條文，程序通過自動計算樓層剛度比，來決定是否采用1.15的樓層剪力增大系數；并且允許用戶強制指定薄弱層位置，對用戶指定的薄弱層也采用1.15的樓層剪力增大系數；（參數補充輸入）
2) 通過用戶指定轉換梁、框支柱來實現轉換構件的地震內力放大。（特殊構件補充定義）
WMASS.OUT:樓層剛度比控制,薄弱層放大
Floor No. 1 Tower No. 1
Xstif= 45.9337(m) Ystif= 6.6222(m) Alf = 0.0000(Degree)
Xmass=46.8139(m) Ymass= 7.1724(m) Gmass= 1251.4342(t)
Eex = 0.0476 Eey = 0.0316
Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000
Ratx1=0.9285 Raty1= 0.8851 薄弱層地震剪力放大系數= 1.15
RJX = 8.4E6(kN/m) RJY = 9.4E6(kN/m) RJZ = 2.8E9(kN/m)
10. 0.2Q0調整
規范條文：新抗震規范6.2.13條規定，側向剛度沿豎向分布基本均勻的框—剪結構，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—剪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。
程序實現 ：程序對框剪結構，將依據規范要求進行0.2Q0調整，用戶可以指定調整樓層的范圍，同時，由于0.2Q0調整可能導致過大的不合理的調整系數，所以TAT、SATWE程序都允許用戶對數據文件中的調整系數進行手工修改。
調整系數的約定：程序自動計算出的調整系數最大取2.0；用戶手工修改的調整系數無限制。
SATWE程序0.2Q0調整系數的修改
用戶在工作目錄建立文本文件 SATINPUT.02Q
該文件格式如下：
比如：
指定第2層x向調整系數
SATWE在文件WV02Q.OUT中輸出0.2Q0系數
11. 框支柱地震作用下的內力調整
規范條文：新高規10.2.7條規定，框支柱數目不多于10根時:當框支層為1—2層時各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的2%；當框支層為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的3%。；框支柱數目多于10根時，當框支層為1—2層時每層框支柱所承受剪力之和應取基底剪力20%，當框支層為3層及3層以上時，每層框支柱所承受剪力之和應取基底剪力30%；框支柱剪力調整后，應相應調整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱的軸力可不調整。
程序實現： TAT、SATWE在執行本條時，只對框支柱的彎矩剪力作調整，由于調整系數往往很大，為了避免異常情況，對與框支柱相連的框架梁的彎矩剪力暫不作調整。
程序應用：
1) 一定要定義轉換層所在層號 MCHANGE；
2) 在特殊構件補充定義中手工定義框支柱（程序不自動搜索）；
3) 本調整僅針對 1 – MCHANGE 層的框支柱進行。
12. 設計內力調整(強柱弱梁,強剪弱彎)
1) 梁設計剪力調整：抗震規范第6.2.4條和高規第6.2.5、7.2.22條規定，抗震設計時，特一、一、二、三級的框架梁和抗震墻中跨高比大于2.5的連梁，其梁端截面組合的設計剪力值應調整。
2) 柱設計內力調整：為了體現抗震設計中強柱弱梁概念設計的要求，抗震規范第6.2.2、6.2.3、6.2.6、6.2.10條和高規第4.9.2條規定，抗震設計時，特一、一、二、三級的框架柱、框架結構的底層柱下端截面、角柱、框支柱的組合設計內力值應調整。
3) 剪力墻設計內力調整：高規第7.2.10 、10.2.14、4.9.2條規定，抗震設計時，特一、一、二、三級的剪力墻底部加強區和非加強區截面組合的設計內力值應調整。
程序具體采用的調整系數詳見用戶手冊。
13. 位移比控制、層間位移比控制
規范條文：新高規的4.3.5條規定，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移角，A、B級高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級高度高層建筑不應大于該樓層平均值的1.5倍，B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑，不應大于該樓層平均值的1.4倍。
最大位移：墻頂、柱頂節點的最大位移。
平均位移：墻頂、柱頂節點的最大位移與最小位移之和除2。
最大層間位移：墻、柱層間位移的最大值。
平均層間位移：墻、柱層間位移的最大值與最小值之和除2。
程序處理：針對此條，程序中對每一層都計算并輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應的比值，用戶可以一目了然地判斷是否滿足規范。
注意：
1) 驗算位移比可以選擇強制剛性樓板假定；
2) 驗算位移比需要考慮偶然偏心，驗算層間位移角則不需要考慮偶然偏；
3) 位移比超過1.2，需要考慮雙向地震。
SATWE文件WDISP.OUT：
位移、位移比、層間位移、層間位移比
=== 工況 1 === X 方向地震力作用下的樓層最大位移
Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h
JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h
3 1 141 2.18 1.95 1.123600.
141 2.05 1.77 1.16 1/1752.
2 1 93 0.13 0.11 1.143600.
93 0.08 0.06 1.20 1/9999.
1 1 45 0.05 0.05 1.12 5500.
45 0.05 0.05 1.16 1/9999.
X方向最大值層間位移角: 1/1367.
14. 周期比控制
規范條文：新高規的4.3.5條規定，結構扭轉為主的第一周期Tt與平動為主的第一周期T1之比，A級高度高層建筑不應大于0.9；B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不應大于0.85。
對于通常的規則單塔樓結構，如下驗算周期比:
1) 根據各振型的平動系數、扭轉系數區分出各振型分別是扭轉振型還是平動振型；
2) 周期最長的扭振振型對應的就是第一扭振周期Tt，周期最長的側振振型對應的就是第一側振周期T1；
3) 計算Tt/T1，看是否超過0.9 (0.85)。
多塔結構周期比：對于多塔樓結構，不能直接按上面的方法驗算。這時應該將多塔結構分成多個單塔，按多個結構分別計算、分別驗算(注意不是在同一結構中定義多塔，而是按塔分成多個結構)。
周期比控制什么？
如同位移比的控制一樣，周期比側重控制的是側向剛度與扭轉剛度之間的一種相對關系，而非其絕對大小，它的目的是使抗側力構件的平面布置更有效、更合理，使結構不致于出現過大（相對于側移）的扭轉效應。一句話，周期比控制不是在要求結構足夠結實，而是在要求結構承載布局的合理性。
周期比不滿足要求，如何調整？
一旦出現周期比不滿足要求的情況，一般只能通過調整平面布置來改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小調整往往收效甚微。周期比不滿足要求，說明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小，總的調整原則是要加強結構外圈，或者削弱內筒。
考慮周期比限制以后，以前看來規整的結構平面，從新規范的角度來看，可能成為“平面不規則結構”
考慮扭轉耦聯時的振動周期(秒)、X,Y 方向的平動系數、扭轉系數
振型號 周 期 轉 角 平動系數 (X+Y) 扭轉系數
1 1.5742 83.44 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94
2 1.4524 90.89 0.94 ( 0.00+0.94 ) 0.06
3 1.2665 0.45 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00
4 0.5302 90.56 0.03 ( 0.00+0.03 ) 0.97
5 0.4025 103.18 0.97 ( 0.05+0.92 ) 0.03
6 0.3748 14.35 1.00 ( 0.94+0.05 ) 0.00
7 0.3631 138.63 0.50 ( 0.29+0.21 ) 0.50
8 0.3082 93.37 0.05 ( 0.00+0.05 ) 0.95
9 0.2126 92.74 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94
平面貌似規整的剪力墻結構，第一振型為扭轉
平面貌似規整的框剪結構，第一振型為扭轉
15. 層剛度比控制
1) 抗震規范附錄E2.1規定，筒體結構轉換層上下層的側向剛度比不宜大于2；
2) 高規的4.4.2條規定，抗震設計的高層建筑結構，其樓層側向剛度不宜小于相臨上部樓層側向剛度的70%或其上相臨三層側向剛度平均值的80%；
3) 高規的5.3.7條規定，高層建筑結構計算中，當地下室的頂板作為上部結構嵌固端時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍；
4) 高規的10.2.3條規定，底部大空間剪力墻結構，轉換層上部結構與下部結構的側向剛度，應符合高規附錄E的規定：
a) 底部大空間為一層的部分框支剪力墻結構，可近似采用轉換層上、下層結構等效剛度比γ表示轉換層上、下層結構剛度的變化，非抗震設計時γ不應大于3，抗震設計時不應大于2。
b) 底部大空間層數大于一層時，其轉換層上部框架-剪力墻結構的與底部大空間層相同或相近高度的部分的等效側向剛度與轉換層下部的框架-剪力墻結構的等效側向剛度比γe宜接近1，非抗震設計時不應大于2，抗震設計時不應大于1.3。
上述所有這些剛度比的控制，都涉及到樓層剛度的計算方法，目前看來，有三種方案可供選擇：
高規附錄E.0.1建議的方法——剪切剛度 Ki = Gi Ai / hi
高規附錄E.0.2建議的方法——剪彎剛度 Ki = Vi / Δi
抗震規范的3.4.2和3.4.3條文說明中建議方法 Ki = Vi / Δui
新規范軟件全部提供這三種算法,用戶可以根據需要具體選擇。
用三種方法計算的樓層剛度
層號 X向 Y向
剪切剛度 剪彎剛度 側向剛度 剪切剛度 剪彎剛度 側向剛度
3 0.3072E8 0.3112E8 0.3786E7 0.1536E8 0.1660E8 0.2891E7
2 0.3072E8 0.3112E8 0.6258E7 0.1536E8 0.1660E8 0.4560E7
1 0.3072E8 0.3112E8 1.1749E7 0.1536E8 0.1660E8 0.7674E7
用層剪彎剛度或層剪切剛度判別的薄弱層，用層側向剛度判別則不一定是薄弱層用。（抗震規范方法最容易通過）
同一工程3種算法計算層剛度比的比較
剪切剛度 剪彎剛度 抗震規范
• 樓層1 否 否 否
• 樓層2 否 否 否
• 樓層3 否 否 否
• 樓層4 是 是 否
• 樓層5 否 否 否
u 抗震規范（第三種）方法為通用方法，也是程序的缺省方式，通常工程均可采用此種辦法；
u 底部大空間為一層時，剛度比計算可采用剪切剛度；
u 底部大空間為多層時，剛度比計算可采用剪彎剛度；
u 三種方法算出的樓層剛度可能差別很大，屬正常，可以不必奇怪。
《上海規程》中關于剛度比的適用范圍與國家規范的主要不同之處在于：
1) 《上海規程》第6.1.19條規定：地下室作為上部結構的嵌固端時，底下室的樓層側向剛度不宜小于上部樓層剛度的1.5倍;
2) 《上海規程》已將三種剛度比統一為采用剪切剛度比計算。
16. 框剪結構中框架承擔的傾覆力矩計算
新抗震規范第6.1.3條、高規8.1.3條規定，框架-剪力墻結構，在基本振型地震作用下，若框架部分承擔的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等級應按框架結構確定，柱軸壓比限值宜按框架結構采用。抗震規范第6.1.3條的條文說明給出了框架部分承擔的傾覆力矩的計算方法：
Mc = ∑∑Vijh
其中，Vij代表柱剪力，h代表層高。新版程序依據此式來進行計算
文件WV02Q.OUT :框架傾覆力矩百分比
***************************************
框架柱地震傾覆彎矩百分比
***************************************
柱傾覆彎矩 墻傾覆彎矩 柱傾覆彎矩百分比
X向地震: 1109.3 48167.8 2.25%
Y向地震: 958.7 46576.5 2.02%
17. 重力二階效應
條文：高規（5.4.2）條和混凝土規范（7.3.12）條都提到重力二階效應問題。
概念：重力二階效應一般稱為P-DELT效應，在建筑結構分析中指的是豎向荷載的側移效應。當結構發生水平位移時,豎向荷載就會出現垂直于變形后的結構豎向軸線的分量，這個分量將加大水平位移量，同時也會加大相應的內力，這在本質上是一種幾何非線性效應。
程序實現：
我們在TAT、SATWE和PMSAP程序中都提供了計算P-DELT
效應的開關,用戶可以根據需要選擇考慮或者不考慮P-DELT效應。具體實現時，我們計算豎向荷載引起的整個結構的幾何剛度，以此修改原有結構總剛，從而實現P-DELT效應的計算。
新版本程序P-DELT效應的實現方法具有一般性，它既適用于采用剛性樓板假定的結構，也適用于存在獨立彈性節點的結構，解除了老版本程序的局限性。在調試過程中，我們曾經與ETABS程序作了對比，發現二者吻合得非常之好，這也從一個側面驗證了我們的方法。
值得注意：考慮P-DELT效應后,結構周期一般會變得稍長，這是符合實際情況的。
18. 傳給基礎的上部結構剛度
新版SATWE，TAT都具有該功能。
必要性：在實際情況中，基礎與上部結構總是共同工作的，從受力的角度看它們是不可分開的一個整體。但是在設計中基礎與上部結構通常分開來做,在設計基礎時,通常只考慮上部結構傳給基礎的荷載，而上部結構對基礎的剛度貢獻則很少考慮或者只能非常粗略地用一些經驗參數來考慮。我們認為,不考慮上部結構的剛度貢獻,將會低估基礎將會低估基礎的整體性，很可能會導致錯誤的基礎變形規律，這會造成基礎設計在某些局部偏于不安全,而在另一些局部又可能存在不必要的浪費。
程序：為了使基礎設計更為合理，程序在上部結構計算中，增加了上部結構剛度向基礎凝聚的功能，當需要考慮共同作用時，用戶可以在程序的計算選擇菜單中將相應開關打開，傳給基礎的剛度將會自動生成。這樣一來，在后面的基礎軟件JCCAD的分析當中，不但接受上部結構傳來的荷載，同時還將疊加上部結構傳來的剛度。
19. 彈性時程分析及地震波選取
1) 適用范圍
SATWE，PMSAP: 分析方法采用振型疊加法；
分析對象可以是所有結構。
TAT:分析方法為直接積分法，只針對糖葫蘆串結構
2) 地震波選取
a) 至少2條兩條實際強震紀錄和一條人工波
b) 多條波的平均反應譜與規范譜統計意義相符
c) 單波基底剪力不小于反應譜法的65%，多波平均基底剪力不小于反應譜法的 80%。
3) 時程分析的應用
a) 時程分析選波一般是一個試算的過程，通過計算結果判斷所選地震波是否滿足要求，不滿足要求則要重新選波，直到滿足要求為止。滿足要求的地震波對應的計算結果才有設計意義。
b) SATWE，TAT，PMSAP的時程分析主要給出各樓層的層間位移角包絡，以此驗算多遇地震下樓層變形是否滿足規范要求。
c) PMSAP生成兩個時程分析工況DX,DY，與反應譜地震工況EX,EY采用同樣的組合原則，在構件設計中考慮。
20. 整體穩定驗算（無純框架）
按照高規5.4.1計算結構的等效側向剛度：
EJd＝11qH4120µ
由此計算結構剛重比。
SATWE 輸出結果參見WMASS.OUT；
TAT 輸出結果參見TAT-M.OUT ；
PMSAP 輸出結果參見“簡單摘要”，“詳細摘要”。
整體穩定條件:
EJd≥1.4H2i＝1nGi
不考慮P-DELT效應的條件:
EJd≥2.7H2i＝1nGi
21. 對高位轉換結構的剛度比計算
單自由度體系串聯公式:
1K ＝i＝1n 1 Ki
SATWE 輸出結果參見WMASS.OUT；
TAT 輸出結果參見TAT-M.OUT ；
PMSAP 輸出結果參見“簡單摘要”，“詳細摘要”。
K
K1 K2 K3
變形協調公式:
1K ＝i＝13 1 Ki ＝ 1 K1＋1 K2＋1 K3
22. 短肢剪力墻結構設計
1) 短肢剪力墻結構的界定
a) 短肢墻傾覆彎矩占結構總傾覆彎矩的40%以上;
b) 對于多層剪力墻結構，短肢剪力墻負荷的樓面面積占全部樓面面積大于60% ；
c) 對于高層剪力墻結構，短肢剪力墻負荷的樓面面積占全部樓面面積大于50% 。
滿足其一，即可以認為是短肢墻結構。
抗震設計時，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50%；所以：短肢墻傾覆彎矩范圍 40%--50%。
2) 短肢剪力墻結構的應用范圍
第7.1.3條規定了B級高度高層建筑和9度抗震設計的A級高度高層建筑，不應采用第7.1.2條規定的具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構。
其最大適用高度比高規表4.2.2-1中剪力墻結構的規定值適當降低，且7度和8度抗震設計時分別不應大于100m和60m。
3) 短肢剪力墻結構的抗震加強
a) 抗震設計時，短肢剪力墻的抗震等級應比高規4.8.2規定的剪力墻的抗震等級提高一級采用；
b) 抗震設計時，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.6和0.7；對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其軸壓比限值相應降低0.1；
c) 抗震設計時，除底部加強部位應按高規7.2.10條調整剪力設計值外，其它各層短肢剪力墻的剪力設計值，一、二級抗震等級應分別乘以增大系數1.4和1.2；
d) 抗震設計時，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；
e) 短肢剪力墻截面厚度不應小于200mm；
f) 度和8度抗震設計時，短肢剪力墻宜設置翼緣。一字形短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側相交的樓面梁。
g) 高規7.2.1條文規定了帶有筒體和短肢剪力墻的剪力墻結構的混凝土強度等級不應低于C25。
弱短肢剪力墻（截面高厚之比小于5的墻肢）
高規7.2.5條文規定了不宜采用墻肢截面高度與厚度之比小于為5的剪力墻；當其小于5時，其在重力荷載代表值作用下產生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一級（9度）、一級（7、8度）、二級、三級時分別不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。
短墻（截面高度之比不大于3的墻肢）
高規7.2.5條文和抗震規范6.4.9條文規定剪力墻的截面高度與厚度之比不大于3時，應按柱的要求進行設計，底部加強部位縱向鋼筋的配筋率不應小于1.2%，其它部位不應小于1.0%，箍筋應沿全高加密。
4) 短肢剪力墻結構設計
高規提出了“短肢剪力墻結構”的概念，那么在設計中如何體現、把握短肢剪力墻結構的要求，用軟件時應注意以下幾點：
a) 短肢剪力墻結構，其首先應是全剪力墻結構；
b) 短肢剪力墻結構中，應有足夠的長肢剪力墻；
c) 當結構形式符合短肢剪力墻結構形式后，才能在軟件“總信息”參數的結構體系中，定義結構為“短肢剪力墻結構”；
d) 短肢剪力墻結構中的短肢墻，在設計時其“抗震等級”，軟件自動提高一級；
e) 短肢剪力墻結構中筒體和一般剪力墻需符合不宜小于50%總傾覆彎矩的要求；
f) 短肢剪力墻結構中的短肢墻，在設計時其非加強區，軟件自動乘以相應剪力設計增大系數。
附加的短肢剪力墻結構的計算要求
除滿足規范規定的各項要求外，從工程實踐出發，短肢剪力墻結構還應滿足如下要求：
a) 任一層短肢剪力墻所承受的水平剪力不應小于基底剪力的20% ；
b) 對于多層短肢剪力墻結構，各層短肢剪力墻的總截面面積不宜超過本層總剪力墻截面面積的2/3；
c) 對于Hw /bw≤4的小墻肢應按柱構造配筋。
（北京市建筑設計技術細則 2004/9）
23. 轉換層結構
v 轉換層結構特點
v 豎向力的傳遞不連續
v 在轉換層上下一、二層范圍內，內力有突變
v 設計調整
v 薄弱層
v 水平轉換構件
v 豎向轉換構件——框支柱
1) 梁托柱的轉換結構
a) 如結構中采用大量的梁托柱的受力形式，則該結構應該定義為 “轉換層結構”。
b) 此類結構，可以采用桿系模型計算。
c) 托柱梁應按框支梁設計及構造控制；
d) 與托柱梁相連的柱應定義為框支柱；
e) 當轉換層在3層及3層以上時，框支柱的抗震等級應提高1級考慮(軟件自動實現)；
2) 框支剪力墻轉換結構
變形特點：轉換梁與框支墻在交接面上變形協調。
受力特點：轉換梁受力復雜，其軸向力不可忽略按偏心受力構件設計配筋。
規范條文：高規10.2.10條，轉換層上部的豎向抗側力構件（墻、柱）宜直接落在轉換層主結構上。
當結構豎向布置復雜，框支主梁承托剪力墻并承托轉換次梁及其上剪力墻時，應進行應力分析，按應力校核配筋，并加強配筋構造措施。B級高度框支剪力墻高層建筑的結構轉換層，不宜采用框支主、次梁方案。
適宜軟件：框支剪力墻結構宜采用墻元（殼元）模型，如SATWE、PMSAP等。
3) 厚板轉換結構
規范條文： “高規”10.2.1條，非抗震設計和6度抗震設計可采用；7、8度抗震設計的地下室轉換構件可采用厚板。
分析方法：等代梁法近似分析，采用有限元方法分析，如PMSAP。
24. 柱墻活荷載折減系數的理解
較多的用戶理解這個折減系數存在問題。這里關鍵是要理解“計算截面以上層數”這句話。當一個10層的結構，按這句話的理解，各層的“柱墻或荷載折減系數”將是如下。
層號 折減系數 層號 折減系數
10， 1.0 9， 1.0
8， 0.85 7， 0.85
6， 0.70 5， 0.70
4， 0.65 3， 0.65
2， 0.65 1， 0.6
從折減系數來看，說明從1到10層滿布活荷載的概率為60%，對第6層來說6到10層滿布活荷載的概率為70%，而頂層滿布活荷載的概率則為100%。這說明活荷載折減的科學性、合理性。
25. 梁活荷載折減的正確應用
1) 梁活荷載折減是根據梁的受荷面積而確定的，這樣就會造成比較復雜的折減方式，且可能每根梁不同。
2) PMCAD在處理這個問題時，采用了折減樓面荷載的方式。
3) 建議在選擇梁活荷載折減時，應慎重考慮。在使用PKPM系列的軟件中，活荷載折減最好不要重復使用，如在PM中考慮了梁的活荷載折減，則在SATWE、TAT、PMSAP中最好不要選擇“柱墻活荷載折減”，以避免活荷載折減過多。反之亦然。
26. 梁彎矩放大系數的合理使用
1) 梁彎矩放大系數起源于梁的活荷載不利布置，當不考慮活荷載不利布置時，梁活荷載彎矩偏小，程序試圖通過這個參數來調整梁的彎矩。
2) 過去這個參數只乘在梁的跨中正彎矩上，但是實際上活荷載不利布置不但對梁的正彎矩有影響，對負彎矩也有影響，所以，目前這個參數在梁正負彎矩上都乘。
3) 當考慮活荷載不利布置時，梁彎矩放大系數宜取1.0。如果活荷載較小，則即使不考慮活荷載不利布置，該系數也不要取得過大，宜取1.1以下。只有當活荷載較大時，該系數需要取得大些。
4) 梁彎矩放大系數是最后乘在組合設計彎矩上（彎矩包絡圖上），所以它把恒、活、地震、風的荷載都放大了。
27. 框架剪力墻結構設計
1) 一般框剪結構恒載計算應選擇“模擬施工1”；
2) 按高規有0.2Qo的調整，此時程序自動放大梁柱的地震彎矩和剪力；
3) 框架部分底層承受地震傾覆彎矩，應滿足小于50%的規范要求，否則應按框架結構分析的抗震等級設置；
4) 框剪結構，程序自動把柱軸壓比放松0.05；
5) 一端與柱一端與墻相連的梁，也可以按連梁設計；
6) 可以選擇“模擬施工2”用于傳基礎力；
7) 一些內筒外框、筒中筒等結構，程序也認為是框架剪力墻結構，所以也要符合框剪結構的要求；
8) 框筒結構，由于結構的扭轉剛度都集中在內筒，結構扭轉周期往往靠前，不滿足新高規周期比的要求。所以要特別注意剛度的布置位置、方向等；
9) 周期比不滿足要求的結構，應增加結構外部的剛度，如：在角部加剪力墻等；
10) 對于0.2Qo調整，一般可只在底部幾層進行或按新高規分段調整。尤其對有內收的結構，一般只調整到內收層為止；
11) 對框架支撐體系的鋼結構，可以認為屬于框剪結構，所以按高鋼規，有25%Qo的調整要求；
12) 有關剪力墻的設計要求見下節“剪力墻結構設計”。
28. 剪力墻結構設計
加強區與約束邊緣構件
剪力墻加強區及約束邊緣構件的確定，軟件按以下幾點控制：
1) 加強區按規范要求取1/8～1/10的結構總高度，并不小于2層；
2) 在加強區及以上一層為約束邊緣構件；
3) 加強區的設計調整系數與非加強區不同；
4) 地下室程序自動認為是加強區，也可用人工指定加強區的起算層號的手段來指定地下室為非加強區；
5) 有地下室時，程序自動扣除地下室的高度計算加強區；
6) 新高規規定加強區都為約束邊緣構件，新抗震規范則規定在加強區是否為約束邊緣構件由軸壓比控制，程序按新高規的要求操作、控制。當結構層數較少，或剪力墻的軸壓比很小時，軟件仍按新高規的要求設計約束邊緣構件；
7) 剪力墻單肢軸壓比，按1.2倍重力荷載代表值計算；
8) 加強區的確定有局限，應按需要在設計時自行調整、修正；
9) 剪力墻的間跨比按最大剪力組合時那組的內力計算、控制。
邊緣構件設計注意事項
剪力墻邊緣構件的設計與剪力墻端部的配筋計算目前是有較大差異的，即配筋按直線段而邊緣構件按組合墻段之間的矛盾。在下一版的軟件中，將改變這一問題。邊緣構件的設計要注意以下幾點：
1) 剪力墻按單肢墻端部計算配筋，按邊緣構件的組合墻設計配筋；
2) 當墻肢長度不大于3倍的墻厚時，按柱配筋，此時水平筋可以理解為箍筋，但注意軸壓比仍按墻計算；
3) 當兩個邊緣構件靠的很近時，程序會自動考慮合并；
4) 邊框柱作為剪力墻的一部分與墻共同工作，邊框柱按柱配筋作為參考，軸壓比也僅為參考，視具體情況而定；邊框柱合理的配筋是與組合墻一起整體受力、配筋；
5) 邊緣構件的配筋，尤其是L形端部，按分段直線段配筋有時過大，可以考慮鋼筋的共用，如考慮翼緣的作用，兩個方向的配筋可以取大值，至少可以減去中間部分的鋼筋面積；
29. 總剛計算模型不過的主要原因
1) 多塔定義不對；
2) 鉸接構件定義不對；
3) 局部構件引起結構整體不過。
30. 如何定義彈性樓板
樓板局部大開洞
樓板局部大開洞
板柱體系中無梁樓蓋布置圖
多塔聯體結構的連廊定義為彈性樓板
