建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中SATWE參數(shù)的正確輸入與應(yīng)用

□文/馮江源 唐 敏

結(jié)構(gòu)分析的主要依據(jù)是結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計(jì)單位應(yīng)用最多的是中國建筑科學(xué)院研究的PKPM系列CAD軟件。軟件模型建立正確與否決定著計(jì)算結(jié)果的正確性，SATWE參數(shù)的輸入對結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果有直接影響。

1 總信息的輸入

PKPM2010版使用后，新增參數(shù)“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(chǔ)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(jù)GB50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.1.14條，必須滿足以下要求。

1）結(jié)構(gòu)地上一層的側(cè)向剛度不宜大于相關(guān)范圍地下1層側(cè)向剛度的0.5倍。這里的側(cè)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(cè)向剛度RJX1（RJY1）的比值。

2）地下室頂板厚度不宜＜180mm，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C30，應(yīng)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(jié)構(gòu)為框架或框-剪結(jié)構(gòu)，配筋時還應(yīng)注意，地下1層柱截面每側(cè)縱向鋼筋不應(yīng)小于地上1層柱對應(yīng)縱向鋼筋的1.1倍。

4）如該高層坐落于大地庫內(nèi)，還應(yīng)注意在地上結(jié)構(gòu)相關(guān)范圍（一般可從地上結(jié)構(gòu)周邊外延≯20m）采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)。

如果選取嵌固端在基礎(chǔ)頂面，仍應(yīng)考慮地下室頂板對上部結(jié)構(gòu)實(shí)際存在的嵌固作用，應(yīng)取不同嵌固部位分別計(jì)算，包絡(luò)設(shè)計(jì)。值得注意的是，嵌固部位越降低，總加強(qiáng)范圍越大，結(jié)構(gòu)費(fèi)用越高。

另一新增參數(shù)為“規(guī)定水平力的確定方式”。程序默認(rèn)的是樓層剪力差法（規(guī)范法）和“節(jié)點(diǎn)地震作用CQC組合方法”（SATWE軟件提供的方法）。從軟件應(yīng)用的角度，前者主要用于比較規(guī)則、樓層概念比較清晰的結(jié)構(gòu)；如果結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，很難劃分出明顯的樓層時，則應(yīng)采用后者?！耙?guī)定水平力”的應(yīng)用如下。

1）GB50011—2010第3.4.3條，在規(guī)定水平力作用下，樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移）不大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍。

2）GB50011—2010第6.1.3條，設(shè)置少量抗震墻的框架結(jié)構(gòu)，在規(guī)定水平力作用下，底層框架部分所承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時，其框架的抗震等級按框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》相對應(yīng)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?yōu)榈诙M，天津?yàn)I海新區(qū)的大部分場地土類別由Ⅲ類場地土變?yōu)棰纛悎龅赝?，特征周期?.45s變?yōu)?.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(yīng)依據(jù)第4.1.6條采用插值法確定地震作用計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)特征周期一組，當(dāng)?shù)卣鸱纸M為第二組時，應(yīng)參照CECS160∶2004《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則》4.2.4條，將查到的特征周期乘以7/6的放大系數(shù)。

3 調(diào)整信息的輸入

調(diào)整信息中，0.2V0的調(diào)整上限默認(rèn)值為2，在設(shè)計(jì)中對該值的意義認(rèn)識不夠，不論采用該默認(rèn)值計(jì)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(diào)整系數(shù)是依據(jù)GB50011—2010第6.2.13條，側(cè)向剛度沿豎向分布基本均勻的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)，任一層框架部分承擔(dān)的剪力值不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底板總地震剪力的20%和按框架-抗震墻結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)計(jì)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(diào)整的前提條件是“側(cè)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(guī)定將可能造成調(diào)整結(jié)果不合理，此時，依據(jù)GB50011—2010第6.2.13條解釋，應(yīng)根據(jù)框架柱數(shù)量的變化規(guī)律沿高度分段調(diào)整；如建筑物側(cè)向剛度沿豎向分布基本均勻，調(diào)整時應(yīng)注意調(diào)整是否到位，能否滿足調(diào)整要求。圖1為調(diào)整上限為2，調(diào)整不到位的工程實(shí)例。

圖1 工程實(shí)例

圖1中，框架柱傾覆彎矩及0.2V0調(diào)整系數(shù)”輸出文件，柱Y方向的放大系數(shù)Coef_y=668.65/415.381=1.610，滿足調(diào)整要求；柱X方向的放大系數(shù)Coef_x=1391.16/576.242=2.144＞2，不滿足調(diào)整要求。在SATWE的分段調(diào)整信息中，當(dāng)把某段0.2V0調(diào)整的起始層號填成負(fù)值時，在該段的調(diào)整中程序?qū)⒉皇苌舷薜南拗疲@樣就可以直觀的看到所需要的調(diào)整系數(shù)，而不是程序默認(rèn)的上限值2。在設(shè)計(jì)工作中，如果該值略＞2，可增大調(diào)整系數(shù)；如果大得太多，說明柱所承擔(dān)的傾覆彎矩很小，柱的放大系數(shù)不能無限制放大，應(yīng)通過調(diào)整結(jié)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)二道防線的功能。

4 活荷載信息的調(diào)整

在柱、墻及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，有折減一項(xiàng)，折減系數(shù)見圖2。

在選擇折減時應(yīng)注意，并不是所有的工程都能折減，只有滿足GB50009—2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》4.1.1.（1）項(xiàng)的工程，即：住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園才能進(jìn)行折減，其他類型建筑物，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其活荷載滿載的幾率較大，因此不能直接進(jìn)行折減，在折減時需要按照GB50009—2001第4.1.1.2條的折減系數(shù)進(jìn)行修改。

在梁活荷載的不利布置選項(xiàng)中，很多情況是參照GB 50011—2010第5.1.8條，認(rèn)為樓面活荷載＜4kN/m2時，可以不考慮活荷載不利布置?！爱?dāng)樓面活荷載＞4kN/m2時，應(yīng)考慮樓面活荷載不利位置引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力的增大；當(dāng)整體計(jì)算中未考慮樓面活荷載不利布置時，應(yīng)適當(dāng)增大樓面梁的計(jì)算彎矩”。因此，在不考慮活荷載的不利布置時，需要增大計(jì)算彎矩。此選項(xiàng)中，考慮梁的活荷載布置更為合理。

5 結(jié)語

以上為審圖過程中的一些常見問題匯總。在設(shè)計(jì)以及審圖工作中，都應(yīng)該先理解規(guī)范，而不應(yīng)盲從規(guī)范、死摳規(guī)范，在正確理解規(guī)范的前提下靈活運(yùn)用規(guī)范、正確選用設(shè)計(jì)參數(shù)，才能做出優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品。