PKPM08文档格式.docx

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用户在SATWE的前处理部分：

接PM生成SATWE数据下的‘特殊梁柱定义’中，可以在调幅梁、抗震等级、刚度放大系数、扭矩折减系数等菜单下直观地看到程序自动生成的相关数值，用户可以在此基础上根据需要修改，做到所见即所得。

改进了‘特殊墙’的定义，增加了地下室外墙定义的修改。

4、多层人防荷载情况下，对于承受多层人防荷载的柱和墙，程序只采用对该柱或墙产生较大效应的某一层的人防荷载计算，而不是采用多层效应的累加值计算。

同样传到基础的人防荷载也只传导对基础产生最大效应的某一层的人防荷载。

5、改进了带洞口剪力墙上连梁的计算方法，使其具有更好的协调性。

6、改进了0.2Q0调整的计算方法，实现分段采用不同的Q0调整。

7、在多塔定义菜单中增加了‘自动生成’菜单，可以对各层平面自动划分多塔。

程序识别多塔的条件是在平面上由梁或墙围成的独立多边形，允许多边形外连单线。

但是当某层平面上存在无梁或墙相连的独立跃层柱时，程序对该层不能做多塔的自动划分，因为程序不能识别这样的独立柱应归属于哪一个塔。

对于这样的楼层仍然需要人工定义多塔。

8、对于不宜采用侧刚算法的结构程序自动采用总刚算法。

9、对于底层框架框抗震墙结构中的钢筋混凝土剪力墙的边缘构件，程序自动按照构造边缘构件设计。

10、由于采用了新的地下室侧向约束刚度的计算方法，取消了侧向约束刚度信息填负值的算法。

另外，2009年以来，SATWE的重要改进还有：

1、在对柱、墙作活荷载考虑其上楼层数的折减时，程序自动识别任何一层的柱、墙其上实际的楼层数量，按照其上实际的楼层数量作荷载折减。

2、接力在PMCAD建模时输入的楼梯，作结构计算时考虑楼梯作用的计算。

3、改进了特殊风的生成和计算。

自动按照迎风、被风、侧风的体型系数精确生成作用在各层平面外边缘处构件的风荷载，还可生成屋面风荷载。

4、改进了地下室侧向约束刚度的计算方法。

5、增加梁间水平荷载计算。

6、改进了对于框支转换梁结构高精度有限元程序FEQ。

考虑到这次对SATWE改动较大，新版本的稳定性、容错性（对缺陷模型的适应性）有待一段时间的磨合，近期我们将SATWE新版本和原来的旧版本同时提供给用户。

两个版本都属于08版，新版本安装后放在名为SAT的子目录，旧版本安装后放在名为SAT—old的子目录。

在PKPM结构主菜单下，同时放置了SATWE新、旧两个版本的程序，上边的‘SATWE’是调用新版本的SATWE程序。

下边的‘SATWE旧’是调用旧版本的SATWE程序，如下图。

当使用新版本运行有故障时，可以直接在菜单上调用旧版本使用（注意应从SATWE的菜单1接PM生成SATWE数据起重新运行）。

新版本SATWE由于剪力墙的单元的尺寸小了一倍、采用出口节点和新的划分方法，以及其他的改动，使带有剪力墙或复杂楼板的结构的计算结果和旧的版本可能有差别。

我们将在PKPM网站上的软件下载部分放置SATWE新版本的补丁程序，用户可以关注，如有新的版本发布可以随时下载，将其拷贝到SAT子目录即可。

二、2009年以来SATWE的若干改进

（一）、柱、墙、基础活荷载按楼层折减

《荷载规范》4.1.2条，规定了设计柱、墙、基础时的活荷按楼层的折减系数。

但是在以前版本中，无论何种结构，此处所取用的计算截面上方的楼层数均按照PMCAD的楼层组装表中相应楼层上方的楼层数，即模型中最大的楼层数确定。

例如，楼层组装表中一共20个楼层，则对于其中第4层，软件认为其上方有16层，所有柱、墙设计时的活荷载折减系数则按“9－20”一项取用。

对于一般直上直下的结构形式，此折减方法正确可行，但对于一些楼层平面上下不规则的结构则存在问题。

例如对于底盘、裙房部分的柱、墙截面都直接按照最高的楼层数取用折减系数是不合理的，可能造成对活荷载的折减过多。

对于各层的柱、墙和基础应该按照它上方实际的楼层数来确定活荷载的折减系数，对各层平面上的每根构件应该分别取值。

PKPM08版本针对此功能进行了改进，增加了判断出每个柱、墙计算截面上方的楼层数的分析计算，从而可以取得正确的活荷载折减系数。

本节主要介绍08版PKPM软件对活荷载按楼层折减系数的取用原则以及该功能的改进对计算结果的影响。

1、判断计算截面上方楼层数的原则

软件对于柱、墙、基础计算截面上方楼层数的自动判断，是利用PMCAD建模退出时的“荷载竖向导算”功能完成的，也就是说，如果要考虑柱、墙和基础的活荷载按照楼层的折减，就应该在建模退出时执行“荷载竖向导算”的选项。

PMCAD的荷载竖向导算是将竖向荷载从上至下层层传递的过程，上下层之间只有能够正确连接的构件才可以传递荷载。

利用这一特性，则可在荷载传导的过程中得知该柱、墙上方的实际楼层数。

软件中判断构件上方楼层数的原则是：

①柱在上层有柱相接，则其上方楼层数累加；

②柱在上层与墙端节点相接，则其上方楼层数累加；

③墙在上层有墙相接，则其上方楼层数累加；

④墙端节点在上层有柱相接，则其上方楼层数累加。

其他几种可能出现的情况下，不进行楼层数的累加，计算截面以上楼层数按0计算：

①梁式转换层结构中，若出现柱上无上层构件直接相接的情况，则柱上楼层数视为0。

其他结构中只要情况类似也同此处理。

②上层斜坡梁接下层柱、墙时，柱、墙上楼层数不累加，仍按0计算。

经过对活荷载按楼层折减方式的改进，软件对于大多数楼层平面上下有较大变化的工程，都可以准确的判断出柱、墙上方楼层数，SATWE中柱、墙的活荷折减系数取用依据更为合理，设计则更符合规范要求

2、活荷载按楼层折减功能对JCCAD基础设计的影响

PKPM基础设计软件JCCAD08版亦对活荷折减功能进行了改进，既保留了原先统一折减系数的处理方式，也可根据柱、墙上方的楼层数分别折减。

（二）、适应复杂框支梁改进的08版FEQ

《高层建筑混凝土结构技术规程》10.1.5条规定：

“复杂高层建筑结构中的受力复杂部位，宜进行应力分析，并按应力进行配筋设计校核。

”

PKPM结构设计软件中的“框支剪力墙有限元分析”模块（简称FEQ）可以接力PKPM各计算模块的计算结果，对转换梁做高精度有限元分析，并根据应力计算结果给出配筋，是对PKPM各计算模块的很好补充。

08版FEQ在菜单界面和计算方面做了大量改进，可以处理多种形式的复杂转换梁的精细计算，包括转换梁上托多道轴线墙模型、次梁转换梁等的精细计算分析。

FEQ主要通过截取PMCAD模型中的一榀框支剪力墙，输入需要截取计算的楼层范围，程序将该部分从整体模型中分离出来，形成一榀立面上为平面的框支剪力墙结构。

在剥离出的结构和原有的整体模型的连接处，程序将SATWE等计算效应作为外荷载加到该平面的框支剪力墙结构上，同时在该榀平面的框支剪力墙结构内部，各梁、柱、墙构件按照它原在PMCAD的位置读取各层楼板恒活面荷载传导到它们上的荷载。

程序接着对剥离出的该榀平面的框支剪力墙结构自动完成二维的有限单元划分，并对模型做二维的有限元分析，最后给出内力及配筋结果，并作为转换梁的主要设计依据之一。

1、菜单集成在一个界面下

08版FEQ将主要操作菜单整合到右侧菜单项中，使FEQ的全部操作在一个界面下即可完成，大大减少了原05版本需要反复执行多个子菜单的操作，操作风格更加流畅。

2、新的截取模型界面

在该菜单下，用户需挑选框支转换梁所在的轴线，输入截取的起始和终止楼层号后，程序自动完成对一榀平面框支剪力墙结构的剥离截取。

参数输入对话框主要参数设置如下：

（1）托梁所在楼层号：

托梁所在的楼层号。

（2）楼层计算范围：

截取的起始和终止楼层号。

05版本只能从第一层开始截取，08版可以从大于1的任何一层开始截取，这样可以适应转换梁所在楼层较高时的情况。

程序对于从中间楼层开始截取的柱、墙构件底部，仍自动设置为固定支座。

用户可以指定当前显示的平面楼层号。

05版本只能显示第一层，当转换层不在第一层时截取不方便。

08版增加了这一参数，用户可以令程序显示转换梁所在楼层号，从而方便了转换梁所在框架的截取。

（3）采用四边形单元计算

这是08版新增功能。

为了提高计算精度，FEQ增加了四边形单元的计算。

此时程序将按照四边形自动划分单元。

（4）转换梁内多轴线计算

该选项可以处理如上层各轴线与转换梁轴线偏移、转换梁托多强等情况的竖向构件与转换梁的荷载导算与内力计算问题，后面将做详细介绍。

3、转换梁范围内多轴线布置剪力墙

用户挑选转换梁所在框架轴线后，05版本只能截取和转换梁上下层处于同一轴线位置上的剪力墙，但是转换梁经常截面很宽，在它的梁宽范围内，上层承托的剪力墙的布置常常比较复杂。

如其上层承托的剪力墙常偏离转换梁所在轴线；

或剪力墙布置在多道不同的轴线上，这些轴线都不在转换梁所在轴线；

或剪力墙所在轴线和转换梁所在轴线不平行，存在夹角；

或转换梁上托双墙，该双墙之一或二者都不在转换梁轴线上。

08版的FEQ程序增加了处理转换梁上的这种多轴线布置剪力墙的功能。

FEQ的【截取模型】/【参数输入】对话框增加了【转换梁内多轴线合并计算】参数。

勾选【转换梁内多轴线合并计算】后，程序将在转换梁宽度范围内搜索，当布置有多个轴线上的剪力墙时，程序将它们向转换梁所在轴线投影，如果梁托并列的双墙时程序将双墙的刚度合并在一起。

同时，所有这些其它轴线上剪力墙承担的荷载也都被转移到或合并到转换梁轴线所在位置。

这样，程序剥离出的这榀框支剪力墙是个经过凝聚的平面框架结构。

经过这样的凝聚后，转换梁不仅承担自己所在轴线上的剪力墙，而且考虑了转换梁宽度范围内其它轴线上的剪力墙的刚度和荷载，此时转换梁的受力状况将更加符合实际情况。

4、次梁转换梁

对于次梁转换梁形式。

用FEQ挑选次梁所在轴线，再执行自动划分单元后，应在承托次梁的主梁支座处人工指定布置有限元的固定支座信息，然后再做有限元的分析计算。

（三）、特殊风荷载在08版改进为精细计算风荷载

SATWE、TAT等计算一般风荷载的算法是一种相对简化的算法。

它假定迎风面、背风面的受风面积相同，让用户输入迎风面与背风面体型系数之和。

同时它也假定了每层风荷载作用于各刚性块质心和所有弹性节点上，楼层所有节点平均分配风荷载。

它忽略了侧向风的影响，也不能计算屋顶的风吸力和风压力。

程序在计算风荷载作用效应时，仅做正向风（如+X向）的内力计算，对于负向风（如-X向）不再做内力计算，直接取正向风的内力计算结果，再取反号后作为负向风的计算结果。

程序采用这种简化算法对于比较规则的工程，即楼板刚度较大情况时，其计算结果是能够满足设计要求的。

但对于平、立面变化比较复杂，或者对风荷载有特殊要求的结构或某些部位，例如有大悬挑结构的广告牌、候车站、收费站、雨蓬等，则计算结果就显得有些简单。

在总信息的“风荷载计算信息”选项中原来只有“不计算风荷载”和“计算风荷载”两个选项。

08版本增加到四个选项，分别为：

不计算风荷载、计算风荷载、计算特殊风荷载、同时计算普通风荷载与特殊风荷载。

当选择“计算特殊风荷载”时，风荷载信息页也会做相应的改变，以适应特殊风荷载计算的需要。

特殊风荷载将结构的体型系数细分为迎风面体型系数、背风面体型系数、侧风面体型系数，同时还增加了挡风系数。

可以看出，特殊风荷载其实是程序按照更加精细的方式自动生成风荷载。

与普通风荷载自动生成不同，在对话框中输入了特殊风荷载的各参数后，还必须要到SATWE前处理“特殊风荷载”菜单中，点取“自动生成”右侧菜单后，程序才能生成按特殊风荷载生成作用于各楼层的风荷载。

08版本对于“特殊风荷载”菜单做了较大改进，该菜单有以下几个主要作用：

自动生成特殊风荷载，即自动按照更加精细的方式生成风荷载；

输入屋面风荷载参数，可以考虑并自动生成作用于屋面的风荷载；

用户可以对程序自动生成的风荷载做人工修改。

其中1、2项是08版本新增功能。

1、自动生成

自动生成的特殊风荷载是针对全楼的，执行一次“自动生成”命令，程序生成整个结构的特殊风荷载。

对于不需要考虑屋面风荷载的结构，可直接执行“自动生成”命令，生成各楼层的特殊风荷载。

但对于需要考虑屋面风荷载的结构，必须在执行“自动生成”命令之前，补充有关屋面风荷载的相关参数，然后执行“自动生成”命令，程序会自动生成各楼层的特殊风荷载包括屋顶层梁上的风荷载。

若在PMCAD建模中对某一标准层的平面布置进行过修改，须相应修改该标准层对应各层的特殊风荷载。

所有平面布置未被改动的构件，程序会自动保留其荷载。

但当结构层数发生变化时，应对各层风荷载重新进行定义。

注意：

若不进行相应修改可能造成计算出错。

自动生成4组风荷载

选择“自动生成”菜单后，程序将对各自然层自动生成4组特殊风荷载，分别在X、Y向各加2组。

程序默认第1组为Wx、第2组为-Wx、第3组为Wy、第4组为-Wy。

如果需要查看不同方向风荷载的作用情况，可执行“选择组号”菜单，选择需要的组号后，图形即显示当前组号下的风荷载分布，并在图形的左上角显示当前楼层的标准层号、自然层号以及风荷载组号。

2、特殊风荷载自动生成过程

对于特殊风荷载，程序要求用户指定迎风面体型系数、背风面体型系数、侧风面体型系数、挡风系数。

有了这些详细系数以后，程序首先自动搜索各塔楼平面，找出每个楼层的封闭多边形。

其中的挡风系数是为了考虑楼层外侧轮廓并非全部为受风面积，存在部分篓空的情况。

当该系数为1.0时，表示外侧轮廓全部为受风面积，小于1.0时表示有效受风面积占全部外轮廓的比例，程序计算风荷载时按有效受风面积生成风荷载。

计算不同方向的风荷载时，将此多边形向相应方向做投影，找出最大迎风面宽度以及属于迎风面边界和背风面边界上的节点。

根据迎风面体型系数、迎风面宽度和楼层高度计算出迎风面所受的风荷载，再将迎风面风荷载仅分配给属于迎风面边界上的节点。

这里的节点是布置有杆件的节点。

同理，根据背风面体型系数、背风面宽度和楼层高度计算出背风面所受的风荷载，再将背风面风荷载仅分配给属于背风面边界上的节点。

侧风荷载与迎风面的处理相似，不再详述。

05版本的特殊风荷载分配原则是，忽略节点之间受风面宽度的影响，不区分迎风面和背风面，特殊风荷载总值按照相关节点总数平均分配到各边界节点。

08版本的特殊风荷载分配与05版本不同，特殊风荷载在相关节点的分配是与节点两侧受风宽度相关的，即节点两侧受风面宽度越大，则节点分配的特殊风荷载越大；

同时分别处理迎风面、背风面和侧风面的风荷载。

按照此原则，如果各边界节点之间受风面宽度相同，则除角点外，属于同一受风面的中间节点所分配的风荷载均相同，角点所分配的风荷载是中间节点的一半。

同样，位于迎风面的节点所分配的风荷载也比位于背风面的节点所分配的特殊风荷载大。

需要注意的是，程序在计算和分配特殊风荷载时，是将楼层平面的最外围多边形向风荷载作用方向的垂直方向做投影，以此计算受风面的宽度。

同样，分配特殊风荷载时，是按投影后的节点两侧受风面宽度分配的。

因此，对于平面上局部有凸出的部分，在沿凸出的方向做特殊风荷载计算会与没有凸出的情况完全相同。

这样会出现角节点与其它节点所分配的特殊风荷载相同或相近的情况。

3、屋面风荷载输入和生成

工业建筑或者多层框架采用轻钢屋面（坡屋面）的情况比较多，其顶层风荷载的作用和一般的高层建筑是不同的。

这种结构不应按照SATWE、TAT计算一般风荷载那样，将风荷载均匀作用在所有节点上（不考虑屋面刚度），而是应将风荷载作用在受风面的柱顶节点上，然后通过屋面支撑系统和柱间支撑系统传递。

这种结构还应该考虑屋面风的吸力，由于有时屋面恒载较小，屋面风吸力可能控制构件设计和连接设计，不考虑这种屋面风吸力是不安全的。

顶层坡面梁间风荷载按照均布荷载作用，向上为负。

当层高较高时，按荷载规范计算的风荷载较门规计算的风荷载大，当层高较小时，屋面所占面积比例加大，按荷载规范计算的风荷载较门规计算的风荷载偏小，偏于不安全。

对于屋面风荷载的输入和生成，需要补充以下两个参数：

横向X/横向Y

选择“横向X”或“横向Y”（其为异或方式，在X、Y方向来回切换），以确定屋顶层梁上的风荷载作用形式。

当横向为X方向时，屋面层与X方向平行的梁所在房间的屋面风荷载体型系数非零时，就生成梁上均布风荷载。

反之，当横向为Y方向时，屋面层与Y方向平行的梁所在房间的屋面风荷载体型系数非零时，就生成梁上均布风荷载。

屋面系数

在“屋面系数”菜单中，可指定屋面层各斜面房间的迎风面、背风面的体型系数。

有了以上两个补充参数后，程序在生成特殊风时，就会自动形成相应方向的梁上均布风荷载。

定义了特殊风荷载以后，程序就会按默认方式将特殊风荷载与恒、活、地震等作用做组合。

想要查看或修改程序默认的组合设计方式，可以在SATWE前处理“分析与设计参数补充定义”菜单中选择“荷载组合”页，选择“自定义组合及工况”后，可查看和修改各组特殊风荷载与其它荷载的组合设计方式。

（四）、08版新增梁墙恒活荷载的水平和扭矩荷载

PMCAD05以及以前的版本中，是无法输入梁、墙上作用的水平荷载和扭矩的。

05版中，对水平方向的集中恒活荷载只能通过节点荷载输入。

该节点荷载方向按全局坐标系确定，即水平方向荷载只能输入X和Y两个方向的荷载。

对于工程常见的梁间水平荷载，用户常在水平荷载作用位置增设一个节点，再在该节点上输入水平荷载。

但是，这种在梁间增设的节点经常被程序自动清理掉，造成水平荷载无法输入。

为了满足某些工业建筑等工程中梁、墙上作用水平荷载和扭矩的需求，PMCAD08的荷载交互输入菜单的梁间荷载、墙间荷载、次梁荷载定义中，新增了4种杆件荷载类型：

水平集中荷载、水平均布荷载、集中扭矩、均布扭矩

与其他交互输入荷载一致，以上4类荷载均按杆件局部坐标系布置，对于两端标高不同的斜向杆件，将按其实际长度考虑。

对于水平集中和水平均布荷载，当杆件在平面上完全垂直时，正方向为从左至右，其他情况下正方向为从上至下。

对于集中扭矩和均布扭矩，当杆件在平面上完全垂直时，轴向正向为从下至上，其余情况轴向正向为从左至右，扭矩正向则根据轴向按右手螺旋法则确定。

对于水平集中和水平均布两种荷载，软件界面中均指明“无截面设计”，意即该2类荷载输入杆件后，程序将其转化到杆件两端节点，该荷载将对整体结构内力的计算产生影响，但对该杆件的截面设计不产生影响。

例如，当软件中一根梁上同时存在竖向荷载和水平荷载时，其截面设计时仍只考虑竖向荷载的作用，未按双向受弯设计。

这一方面是目前程序的近似处理，另一方面因为该梁或墙杆件旁边常布置有楼板，楼板将吸收承受相当部分的杆间水平荷载和扭矩。

新增的4类荷载不参与PMCAD退出时的楼面荷载导算以及荷载竖向导算，对相应结果均无影响。

（五）、PM建模中增加了工程拼装的自动拼装方式

由于多塔结构的设计计算中，对大底盘、各个单塔分别计算，然后拼装成整体计算，这一过程经常需要反复操作，这是设计人员对结构方案反复调整的过程。

为了方便设计人员反复进行结构方案调整，08版本程序提供了对每一步工程拼装的记录功能，这是楼层组装的“拼装方案”记录功能，对应工程拼装对话框下边的选项：

‘添加到拼装方案中，以便实现自动拼装’。

用户选取了该项后，程序将在工程拼装操作的同时，记录本次工程拼装的信息。

如果需要拼装多个工程，则程序可以把多次拼装的信息累加记录。

同时，程序在工程拼装菜单旁，增加了‘自动拼装’菜单，点取该菜单将可按照已经记录的“拼装方案”自动拼装操作。

用户应将大地盘和各个单塔分别在不同的子目录下建模，在一个另外的子目录中拼装全楼模型。

在拼装全楼模型的子目录中，一边拼装一边记录保存每个单塔的拼装信息。

拼装信息可以保留多个拼装过程，如插入大地盘，再和多个单塔依次拼装的各个过程。

整体模型计算后，用户可以继续在大底盘和多个单塔的子目录中反复修改调整各个子结构离散模型，修改了子结构离散模型后，再回到全楼模型的子目录使用‘自动拼装’菜单，按照软件所记录的工程拼装方案快速更新整体模型。

这种方式保证了离散模型和整体模型的一致性，大大简化了用户的操作。

拼装方案还可以做删减操作，由于自动拼装会清除当前模型数据，因此，切记不要在含有拼入子结构的模型中应用此功能，应新建工程使用。

（六）、对地下室侧向约束参数的概念和算法作了重要改动

（1）2009版6月之前的版本采用的参数是“回填土对地下室约束相对刚度比”

A.当该参数填负值时：

表示需要约束的地下室层数，程序对这几层地下室侧向施加原层刚度1000倍的附加刚度，以达到侧向完全约束的程度。

B.当该参数填0时：

表示地下室侧向没有约束。

C.当该参数填N（N>

0）时：

表示地下室各层施加了各层原层刚度N倍附加刚度，以实现有限的约束。

由于侧向约束与地下室的层刚度有关，而与回填土的性质无关，且地下室结构布置等产生的层刚度变化很大，与层刚度相关的约束参数难以把握。

比如框架地下室和剪力墙地下室层刚度差异极大，用它们的倍数计算土的侧向约束以后，造成相同的土层约束下对剪力墙结构的约束结果会比框架结构大很多，因此这种侧向约束参数的算法难以取得合理的约束值。

由于带剪力墙的地下室刚度常常很大，将这种刚度再放大作为土层约束以后，其约束效果常常很大，远大于土的实际约束能力，甚至大到接近于地下室顶端被嵌固。

这种过大的约束造成地下室的几层剪力突变，造成地下室的杆件经常超筋。

这常常是不正常的计算结果，因此这种计算方法需要改进。

（2）2009年6月版本该参数改为“土层水平抗力系数的比例系数m（mN/m4）”

该参数可以参照“建筑桩基技术规范JGJ94-2008”的表5.7.5的灌注桩项来取值。

m的取值范围一般在2.5——100之间，在少数情况的中密、密实的沙砾、碎石类土取值可达100-300。

其计算方法即是土力学中水平力计算常用的m法，可参阅基础设计相关的书籍或规范。

由于m值考虑了土的性质，通过m值、地下室的深度和侧向迎土面积，可以得到地下室侧向约束的附加刚度，该附加刚度与地下室层刚度无关，而与土的性质有关，所以