建筑结构设计中SATWE参数的正确输入与应用

□文/冯江源 唐 敏

结构分析的主要依据是结构模型，设计单位应用最多的是中国建筑科学院研究的PKPM系列CAD软件。软件模型建立正确与否决定着计算结果的正确性，SATWE参数的输入对结构计算的结果有直接影响。

1 总信息的输入

PKPM2010版使用后，新增参数“嵌固端所在层号”。例如，带有1层地下室的高层建筑，如果选择基础顶面为嵌固端，则所在层号填“1”；如果选择地下室顶板为嵌固端，则所在层号填“2”。嵌固端的选择不能随意，如果选择地下室顶板为嵌固端，依据GB50011—2010《建筑抗震设计规范》6.1.14条，必须满足以下要求。

1）结构地上一层的侧向刚度不宜大于相关范围地下1层侧向刚度的0.5倍。这里的侧向刚度指剪切刚度，即输出文件WMASS.OUT中第二自然层与第一自然层侧向刚度RJX1（RJY1）的比值。

2）地下室顶板厚度不宜＜180mm，混凝土强度等级不宜低于C30，应采用双层双向配筋且每层各个方向的配筋率不宜＜0.25%。

3）如该结构为框架或框-剪结构，配筋时还应注意，地下1层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上1层柱对应纵向钢筋的1.1倍。

4）如该高层坐落于大地库内，还应注意在地上结构相关范围（一般可从地上结构周边外延≯20m）采用现浇梁板结构。

如果选取嵌固端在基础顶面，仍应考虑地下室顶板对上部结构实际存在的嵌固作用，应取不同嵌固部位分别计算，包络设计。值得注意的是，嵌固部位越降低，总加强范围越大，结构费用越高。

另一新增参数为“规定水平力的确定方式”。程序默认的是楼层剪力差法（规范法）和“节点地震作用CQC组合方法”（SATWE软件提供的方法）。从软件应用的角度，前者主要用于比较规则、楼层概念比较清晰的结构；如果结构较为复杂，很难划分出明显的楼层时，则应采用后者。“规定水平力”的应用如下。

1）GB50011—2010第3.4.3条，在规定水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）不大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍。

2）GB50011—2010第6.1.3条，设置少量抗震墙的框架结构，在规定水平力作用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同，JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》相对应的第8.1.3条。

2 地震信息的输入

在地震信息的输入中，GB50011—2010对特征周期的变化比较大，天津市由原来的地震分组第一组变为第二组，天津滨海新区的大部分场地土类别由Ⅲ类场地土变为Ⅳ类场地土，特征周期由0.45s变为0.75s。部分场地土虽然取值为Ⅲ类场地土，但是场地土的覆盖层厚度以及土的剪切波速在Ⅲ类、Ⅳ类场地土的分界线附近，此时应依据第4.1.6条采用插值法确定地震作用计算所用的特征周期，避免了在临界位置特征周期有较大的跳跃。在插值计算时，通常采用GB50011—2010第4.1.6条文说明中的等值线图，值得注意的是，该图仅适用于设计特征周期一组，当地震分组为第二组时，应参照CECS160∶2004《建筑工程抗震性态设计通则》4.2.4条，将查到的特征周期乘以7/6的放大系数。

3 调整信息的输入

调整信息中，0.2V0的调整上限默认值为2，在设计中对该值的意义认识不够，不论采用该默认值计算能否满足要求，都不加改动，这样做是偏于不安全的。0.2V0调整系数是依据GB50011—2010第6.2.13条，侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构，任一层框架部分承担的剪力值不应小于结构底板总地震剪力的20%和按框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构计算的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值。就是说，调整的前提条件是“侧向刚度沿竖向分布基本均匀”，如果建筑不符合此条件，采用本条规定将可能造成调整结果不合理，此时，依据GB50011—2010第6.2.13条解释，应根据框架柱数量的变化规律沿高度分段调整；如建筑物侧向刚度沿竖向分布基本均匀，调整时应注意调整是否到位，能否满足调整要求。图1为调整上限为2，调整不到位的工程实例。

图1 工程实例

图1中，框架柱倾覆弯矩及0.2V0调整系数”输出文件，柱Y方向的放大系数Coef_y=668.65/415.381=1.610，满足调整要求；柱X方向的放大系数Coef_x=1391.16/576.242=2.144＞2，不满足调整要求。在SATWE的分段调整信息中，当把某段0.2V0调整的起始层号填成负值时，在该段的调整中程序将不受上限的限制，这样就可以直观的看到所需要的调整系数，而不是程序默认的上限值2。在设计工作中，如果该值略＞2，可增大调整系数；如果大得太多，说明柱所承担的倾覆弯矩很小，柱的放大系数不能无限制放大，应通过调整结构方案实现框架结构二道防线的功能。

4 活荷载信息的调整

在柱、墙及基础设计中，有折减一项，折减系数见图2。

在选择折减时应注意，并不是所有的工程都能折减，只有满足GB50009—2001《建筑结构荷载规范》4.1.1.（1）项的工程，即：住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园才能进行折减，其他类型建筑物，在设计基准期内，其活荷载满载的几率较大，因此不能直接进行折减，在折减时需要按照GB50009—2001第4.1.1.2条的折减系数进行修改。

在梁活荷载的不利布置选项中，很多情况是参照GB 50011—2010第5.1.8条，认为楼面活荷载＜4kN/m2时，可以不考虑活荷载不利布置。“当楼面活荷载＞4kN/m2时，应考虑楼面活荷载不利位置引起的结构内力的增大；当整体计算中未考虑楼面活荷载不利布置时，应适当增大楼面梁的计算弯矩”。因此，在不考虑活荷载的不利布置时，需要增大计算弯矩。此选项中，考虑梁的活荷载布置更为合理。

5 结语

以上为审图过程中的一些常见问题汇总。在设计以及审图工作中，都应该先理解规范，而不应盲从规范、死抠规范，在正确理解规范的前提下灵活运用规范、正确选用设计参数，才能做出优秀的设计作品。