新手必看之建筑結構設計計算步驟

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前記：
    新規(guī)范對建筑結構設計提出了更高的要求，結構計算更加復雜多樣，因此不可能一次完成，而應當從整體到局部、分層次完成。主要計算過程可以分為四步進行：整體參數(shù)計算，整體合理性計算，構件優(yōu)化計算和抗震性能驗算。每步計算中又包含多次試算，在上一步計算取得合理結果以后，方可進行下一步計算，以便使結構計算過程科學化，提高設計工作效率。
　　新的建筑結構設計規(guī)范在結構可靠度、設計計算、配筋構造方面均有重大更新和補充，特別是對抗震及結構的整體性，規(guī)則性做出了更高的要求，使結構設計不可能一次完成。如何正確運用設計軟件進行結構設計計算，以滿足新規(guī)范的要求，是每個設計人員都非常關心的問題。以SATWE軟件為例，進行結構設計計算步驟的討論，對一個典型工程而言，使用結構軟件進行結構計算分四步較為科學。

1．完成整體參數(shù)的正確設定
　　計算開始以前，設計人員首先要根據(jù)新規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊對參數(shù)意義的描述，以及工程的實際情況，對軟件初始參數(shù)和特殊構件進行正確設置。但有幾個參數(shù)是關系到整體計算結果的，必須首先確定其合理取值，才能保證后續(xù)計算結果的正確性。這些參數(shù)包括振型組合數(shù)、最大地震力作用方向和結構基本周期等，在計算前很難估計，需要經過試算才能得到。
(1)        振型組合數(shù)是軟件在做抗震計算時考慮振型的數(shù)量。該值取值太小不能正確反映模型應當考慮的振型數(shù)量，使計算結果失真；取值太大，不僅浪費時間，還可能使計算結果發(fā)生畸變?！陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規(guī)程》5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭藕聯(lián)計算結構的扭轉效應，振型數(shù)不宜小于15，對多塔結構的振型數(shù)不應小于塔樓的9倍，且計算振型數(shù)應使振型參與質量不小于總質量的90％。一般而言，振型數(shù)的多少與結構層數(shù)及結構自由度有關，當結構層數(shù)較多或結構層剛度突變較大時，振型數(shù)應當取得多些，如有彈性節(jié)點、多塔樓、轉換層等結構形式。振型組合數(shù)是否取值合理，可以看軟件計算書中的x，y向的有效質量系數(shù)是否大于0.9。具體操作是，首先根據(jù)工程實際情況及設計經驗預設一個振型數(shù)計算后考察有效質量系數(shù)是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型個數(shù)，直到x, y兩個方向的有效質量系數(shù)都大于0.9為止。必須指出的是，結構的振型組合數(shù)并不是越大越好，其最大值不能超過結構得總自由度數(shù)。例如對采用剛性板假定得單塔結構，考慮扭轉藕聯(lián)作用時，其振型不得超過結構層數(shù)的3倍。如果選取的振型組合數(shù)已經增加到結構層數(shù)的3倍，其有效質量系數(shù)仍不能滿足要求，也不能再增加振型數(shù)，而應認真分析原因，考慮結構方案是否合理。
（2）最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用，結構地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得結構地震反應值最大的最不利地震作用方向。設計軟件可以自動計算出最大地震力作用方向并在計算書中輸出，設計人員如發(fā)祥該角度絕對值大于15度，應將該數(shù)值回填到軟件的“水平力與整體坐標夾角”選項里并重新計算，以體現(xiàn)最不利地震作用方向的影響。
（3）結構基本周期是計算風荷載的重要指標。設計人員如果不能事先知道其準確值，可以保留軟件的缺省值，待計算后從計算書中讀取其值，填入軟件的“結構基本周期”選項，重新計算即可。
　　上述的計算目的是將這些對全局有控制作用的整體參數(shù)先行計算出來，正確設置，否則其后的計算結果與實際差別很大。