建筑結構設計中SATWE參數的正確輸入與應用

□文/馮江源 唐 敏

結構分析的主要依據是結構模型，設計單位應用最多的是中國建筑科學院研究的PKPM系列CAD軟件。軟件模型建立正確與否決定著計算結果的正確性，SATWE參數的輸入對結構計算的結果有直接影響。

1 總信息的輸入

PKPM2010版使用后，新增參數“嵌固端所在層號”。例如，帶有1層地下室的高層建筑，如果選擇基礎頂面為嵌固端，則所在層號填“1”；如果選擇地下室頂板為嵌固端，則所在層號填“2”。嵌固端的選擇不能隨意，如果選擇地下室頂板為嵌固端，依據GB50011—2010《建筑抗震設計規范》6.1.14條，必須滿足以下要求。

1）結構地上一層的側向剛度不宜大于相關范圍地下1層側向剛度的0.5倍。這里的側向剛度指剪切剛度，即輸出文件WMASS.OUT中第二自然層與第一自然層側向剛度RJX1（RJY1）的比值。

2）地下室頂板厚度不宜＜180mm，混凝土強度等級不宜低于C30，應采用雙層雙向配筋且每層各個方向的配筋率不宜＜0.25%。

3）如該結構為框架或框-剪結構，配筋時還應注意，地下1層柱截面每側縱向鋼筋不應小于地上1層柱對應縱向鋼筋的1.1倍。

4）如該高層坐落于大地庫內，還應注意在地上結構相關范圍（一般可從地上結構周邊外延≯20m）采用現澆梁板結構。

如果選取嵌固端在基礎頂面，仍應考慮地下室頂板對上部結構實際存在的嵌固作用，應取不同嵌固部位分別計算，包絡設計。值得注意的是，嵌固部位越降低，總加強范圍越大，結構費用越高。

另一新增參數為“規定水平力的確定方式”。程序默認的是樓層剪力差法（規范法）和“節點地震作用CQC組合方法”（SATWE軟件提供的方法）。從軟件應用的角度，前者主要用于比較規則、樓層概念比較清晰的結構；如果結構較為復雜，很難劃分出明顯的樓層時，則應采用后者。“規定水平力”的應用如下。

1）GB50011—2010第3.4.3條，在規定水平力作用下，樓層的最大彈性水平位移（或層間位移）不大于該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的1.2倍。

2）GB50011—2010第6.1.3條，設置少量抗震墻的框架結構，在規定水平力作用下，底層框架部分所承擔的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%時，其框架的抗震等級按框架結構確定，抗震墻的抗震等級可與其框架的抗震等級相同，JGJ3—2010《高層建筑混凝土結構技術規程》相對應的第8.1.3條。

2 地震信息的輸入

在地震信息的輸入中，GB50011—2010對特征周期的變化比較大，天津市由原來的地震分組第一組變為第二組，天津濱海新區的大部分場地土類別由Ⅲ類場地土變為Ⅳ類場地土，特征周期由0.45s變為0.75s。部分場地土雖然取值為Ⅲ類場地土，但是場地土的覆蓋層厚度以及土的剪切波速在Ⅲ類、Ⅳ類場地土的分界線附近，此時應依據第4.1.6條采用插值法確定地震作用計算所用的特征周期，避免了在臨界位置特征周期有較大的跳躍。在插值計算時，通常采用GB50011—2010第4.1.6條文說明中的等值線圖，值得注意的是，該圖僅適用于設計特征周期一組，當地震分組為第二組時，應參照CECS160∶2004《建筑工程抗震性態設計通則》4.2.4條，將查到的特征周期乘以7/6的放大系數。

3 調整信息的輸入

調整信息中，0.2V0的調整上限默認值為2，在設計中對該值的意義認識不夠，不論采用該默認值計算能否滿足要求，都不加改動，這樣做是偏于不安全的。0.2V0調整系數是依據GB50011—2010第6.2.13條，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，任一層框架部分承擔的剪力值不應小于結構底板總地震剪力的20%和按框架-抗震墻結構和框架-核心筒結構計算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。就是說，調整的前提條件是“側向剛度沿豎向分布基本均勻”，如果建筑不符合此條件，采用本條規定將可能造成調整結果不合理，此時，依據GB50011—2010第6.2.13條解釋，應根據框架柱數量的變化規律沿高度分段調整；如建筑物側向剛度沿豎向分布基本均勻，調整時應注意調整是否到位，能否滿足調整要求。圖1為調整上限為2，調整不到位的工程實例。

圖1 工程實例

圖1中，框架柱傾覆彎矩及0.2V0調整系數”輸出文件，柱Y方向的放大系數Coef_y=668.65/415.381=1.610，滿足調整要求；柱X方向的放大系數Coef_x=1391.16/576.242=2.144＞2，不滿足調整要求。在SATWE的分段調整信息中，當把某段0.2V0調整的起始層號填成負值時，在該段的調整中程序將不受上限的限制，這樣就可以直觀的看到所需要的調整系數，而不是程序默認的上限值2。在設計工作中，如果該值略＞2，可增大調整系數；如果大得太多，說明柱所承擔的傾覆彎矩很小，柱的放大系數不能無限制放大，應通過調整結構方案實現框架結構二道防線的功能。

4 活荷載信息的調整

在柱、墻及基礎設計中，有折減一項，折減系數見圖2。

在選擇折減時應注意，并不是所有的工程都能折減，只有滿足GB50009—2001《建筑結構荷載規范》4.1.1.（1）項的工程，即：住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫院病房、托兒所、幼兒園才能進行折減，其他類型建筑物，在設計基準期內，其活荷載滿載的幾率較大，因此不能直接進行折減，在折減時需要按照GB50009—2001第4.1.1.2條的折減系數進行修改。

在梁活荷載的不利布置選項中，很多情況是參照GB 50011—2010第5.1.8條，認為樓面活荷載＜4kN/m2時，可以不考慮活荷載不利布置。“當樓面活荷載＞4kN/m2時，應考慮樓面活荷載不利位置引起的結構內力的增大；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”。因此，在不考慮活荷載的不利布置時，需要增大計算彎矩。此選項中，考慮梁的活荷載布置更為合理。

5 結語

以上為審圖過程中的一些常見問題匯總。在設計以及審圖工作中，都應該先理解規范，而不應盲從規范、死摳規范，在正確理解規范的前提下靈活運用規范、正確選用設計參數，才能做出優秀的設計作品。