設計軟件在建筑結構設計中的應用

摘 要：SATWE是一種常用的設計軟件，建筑結構的設計對于建筑的設計來說是一個基本的前提，需要進行規范的參數設置，本文就以該軟件為應用實例對設計軟件在結構的參數設置方面進行了探討，同時對于設計的合理與否進行了計算以及結果的判斷。

關鍵詞：設計軟件；SATWE；建筑結構設計；參數；指標

計算機對于現代的社會來說已經成為了必不可少的工具，并且對于各行各業來說計算機的出現也大大的提高了工作效率，并且由于計算機精確的邏輯計算能力，以及高效的工作性能展現出了其在各行各業的強大性能。而計算機的應用主要就是體現在其各種各樣的軟件上，人們通過不同的軟件開展不同的工作。對于建筑設計領域，計算機的應用已經十分的普遍，人們通過設計軟件對建筑結構進行設計比人力設計更加的精準快速，在對于國家規范要求的滿足上更加的貼切更加的快速，而在這方面設計人員的關注程度要更高，所以設計軟件在設計領域中主要的任務就是對于參數設置的準確與否上。文章主要就此類問題展開了討論。

1 正確的完整參數設置

設計軟件其實就是根據設計中可以遵循的設計規律而形成的一種計算機程序，所以設計人員在使用軟件之前，應當對設計軟件需要設置的參數進行正確的預先設置。由于參數在建筑設計上關系到了整個建筑的結構參數的最終結果，所以設置正確與否關系到了結果的計算正確與否。建筑在結構上其實是一個整體，不同的因素以及參數之間具有著相互聯系的關系，所以如果一個環節出現問題，那么很容易造成建筑整體結構出現問題。需要設置的參數包括了地震作用下的方向以及結構的基本周期以及振型組合數等等。

1.1 在建筑結構的設計中所要考慮到振型數量，而在設計的軟件應用中這些就是振型組合數。組合數的大小必須要對結構的情況進行實際的反應，若是不能，那么計算結果失真勢必會影響到抗震計算。取值太大或者太小都會浪費時間，并且還會造成計算結果的畸變。在建筑的結構中結構層數和自由度直接影響了振型的合數的大小，結構層數的數量較多或者是結構層在剛度上具有較大的突變的時候，就應當將振型合數值取大些。而對于振型的組合數的判斷可以根據軟件的計算數值的X軸數值以及Y軸數值的質量系數，其合理范圍應當大于0.9。具體的判斷步驟是，首先，要對有效的質量系數進行考察，這個有效的質量系數是預設的振型數進行計算出來的，需要以豐富的設計經驗以及工程的實際預設；其次，根據考察的結果，若是數值不大于0.9那么可以對振型的個數進行遞進式的加大，直到可以得到大于0.9的有效系數為止。并且，在這個計算中組合數并非是越大越好，其數量還會受到結構自由度數的限制，即振型組合數要小于自由度數。

1.2 在地震的作用力下作用力方向是不確定的，所以在這種作用下建筑結構對于地震的反應也會出現差異，不同的方向的反應大小不同必然會有一個方向是最薄弱的。而這個方向上的數值就直接影響到了建筑結構的整體穩定性，決定了建筑可以抗擊的最大的地震作用力。在設計工作中，設計人員就設計軟件對結構在地震作用力下受影響最大的方向進行判斷，并將可以承受的最大力進行計算并輸出結果，設計人員通過結果進行判斷，若是角度的絕對值在15度以上，則需要進行數值上的調整，將整體坐標同水平力的夾角重新計算，將地震作用方向的不利影響進行體現。

1.3 在建筑的設計中需要對結構的風荷載進行計算，這是對于建筑結構穩定性的基本要求，結構的基本周期就是其重要的指標參數。設計人員需要預先對其準確值進行掌握，這樣才能在缺省值上，在軟件的應用上進行保留，然后就可以在計算機讀取了數值之后將結構基本周期數值填入相應的選項中，進行重新計算。

2 確定合理性

只有具有良好的合理性才能具有規范的整體結構，這是在建筑設計上需要進行強調的內容。在結構的整體控制上被應用的主要指標有以下幾種：位移比、層間的受剪在承載力上的比值、剪重比以及周期比和剛度以及剛重比等。

2.1 周期比

在建筑的結構設計中有關扭轉效應的指標內容中較為重點的就是周期比。周期比的目的就是使得在平面的布置上使得抗側力的構件設置更加的有效合理，使得結構在外界的作用力下不至于因扭轉值過大而使得建筑的穩定性受到影響。

設計軟件通常不直接給出結構的周期比，需要設計人員根據計算結果自行判定第一扭轉（平動）周期。以下介紹實用周期比計算方法：（1）扭轉周期與平動周期的判斷：從計算結果中找出所有扭轉系數大于0.5的平動周期，按周期值從大到小排列。同理，將所有平動系數大于0.5的平動周期值從大到小排列；（2）第一周期的判斷：從中選出數值最大的扭轉（平動）周期，查看軟件的“結構整體空間振動簡圖”，看該周期值所對應的振型的空間振動是否為整體振動，如果其僅僅引起局部振動，則不能作為第一扭轉（平動）周期，要依次查看每一個周期，直到找出不僅周期值較大而且其對應的振型為結構整體振動的值即為第一扭轉（平動）周期；（3）周期比計算：第一扭轉周期除以第一平動周期。

2.2 位移比

位移比（層間位移比）是控制結構平面不規則性的重要指標。其限值在《建筑抗震設計規范》和《高規》中均有明確的規定，這里不再贅述。需要指出的是，現行規范中的位移比限值是按剛性板假定做出的，如果在結構模型中設定了彈性板，則必須在軟件參數設置時選擇“對所有樓層強制采用剛性樓板假定”，以便計算出正確的位移比。在位移比滿足要求后再去掉該選擇來進行后續配筋的計算。

2.3 剛度比

剛度比是控制結構豎向不規則的重要指標。根據《抗震規范》和《高規》的要求，軟件提供了三種剛度比的計算方式，分別是剪切剛度，剪彎剛度和地震力與相應的層間位移比。正確認識這三種剛度比的計算方法和適用范圍是剛度比計算的關鍵：（1）剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉換結構及對地下室嵌固條件的判定；（2）剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉換結構；（3）地震力與層間位移比是執行《抗震規范》第3.4.2條和《高規》4.3.5條的相關規定，通常絕大多數工程都可以用此法計算剛度比。

2.4 層間受剪承載

層間受剪承載力之比也是控制結構豎向不規則的重要指標。其限值可參考《抗震規范》和《高規》的規定。

2.5 剛重比

剛重比是結構剛度與重力荷載之比。它是控制結構整體穩定性的重要因素，也是影響重力二階效應的主要參數。該值如果不滿足要求，則可能引起整體結構失穩倒塌。

2.6 剪重比

剪重比是抗震設計中非常重要的參數。在長期作用下，地震影響系數下降較快，由此計算出來的水平地震作用下的結構效應可能太小。而對于長周期結構，地震動態作用下的地面加速度和位移可能對結構具有更大的破壞作用，但采用振型分解法時無法對此作出準確的計算。因此，出于安全考慮，規范規定了各樓層水平地震力的最小值，該值如果不滿足要求，則說明結構有可能出現比較明顯的薄弱部位，必須進行調整。

3 結束語

由于參數在建筑設計上關系到了整個建筑結構計算的最終結果，所以設置正確與否關系到了結果的計算正確與否。如果一個環節出現問題，那么很容易造成建筑整體結構出現問題。除上述以外，設計軟件還要按照規范的要求對整體結構地震作用進行調整，如最小地震剪力調整、特殊結構地震作用下內力調整、強柱弱梁與強剪弱彎調整等等，因程序可以完成這些調整，這里不再闡述。