1、第4章 TAT多高層空間桿系結構分析與設計TAT軟件是多高層建筑空間桿系結構分析與設計程序。它采用空間桿系模型分析梁、柱構件，采用薄壁柱模型分析剪力墻構件，可用于計算各種規則或復雜梯形的鋼筋混凝土框架結構、框架剪力墻結構、剪力墻結構以及筒體結構。TAT軟件可考慮水平支撐、垂直支撐、斜柱等，用于多高層鋼結構的分析。此外，TAT軟件還可用用分析交叉梁系結構。本章主要介紹TAT軟件的主要功能與使用方法。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明1. TAT軟件的基本功能TAT模塊是多高層空間桿系結構分析和施工圖設計的完整系統，其基本功能與SATWE模塊相似。2. TAT軟件的適用范圍與使用要求（1）本程

2、序適用于各種體型的框架、框剪、剪力墻、筒體結構，以及帶有斜柱、斜梁、鋼支撐的鋼結構或混合結構的多層及高層建筑；（2）對于剪力墻不對齊、開洞不對齊、地下室有連續剪力墻的結構，應先作簡化再計算；4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明2. TAT軟件的適用范圍與使用要求（3）對于轉換層結構，應首先考慮用二維軟件分析，用TAT計算應使簡化模型傳力合理、剛度模擬接近，這樣才能計算；（4）對空曠結構也可定義彈性節點方法，不考慮樓板的作用；（5）對于框支剪力墻結構等需要先進行簡化，計算完以后，還應對托梁部位采用平面有限元的方法來詳細分析；（6）本程序的解題能力不限。由于程序動態申請內存，可以自動根據工程的要

3、求隨時擴大。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明3. TAT軟件的基本假定與說明基本假定（1）假定樓板在平面內的剛度無窮大，平面外的剛度為0。在該假定條件下，柱或墻的水平位移與該層樓板的水平位移相同，平面外各柱或墻的水平變位成線性關系。（2）剪力墻采用薄壁桿件的基本假定，相應的薄壁柱模型有7個自由度，即3個軸向位移，3個轉角位移和1個翹曲變形；（3）梁、柱、支撐采用空間桿系的基本假定，相應的空間桿系模型有6個自由度，即3個軸向位移和3個轉角位移。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明3. TAT軟件的基本假定與說明名詞說明（1）層是指從下往上輸入的自然層，不論地下室還是O都從最底層計算為第1

4、層；（2）標準層是指具有相同幾何、物理參數的連續層，不論連續層的層數是多少，均稱為一個標準層；（3）薄壁柱由一肢或多肢剪力墻形成的豎向受力結構，亦可稱為剪力墻；（4）連梁一兩端與剪力墻相連的梁稱為連梁，亦可稱為連系梁；（5）無柱節點有兩根或兩根以上梁的支點，此交點下面沒有柱；4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明3. TAT軟件的基本假定與說明名詞說明（6）工況一種荷載（如風、地震等）作用下，稱為結構受一種工況荷載。多種荷載組成一種荷載（如風十地震）作用下，也稱為結構受一種工況荷載；（7）剛性：指單元只能發生平動和轉動，而不發生其他彈性變形；（8）彈性節點：值結構標準層中不與樓板相連的柱節點；

5、（9）剛域：指上下兩層傳力點間的距離。分析中剪力墻簡化為薄壁柱，而薄壁柱為一點傳力，當上下薄壁柱不對齊時，即形成剛域，以接近實際受力狀態。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明3. TAT軟件的基本假定與說明單位與坐標系（1）選用國際單位制：kN，m制；（2）輸入數據中柱、梁箍筋和剪力墻水平分布筋間距的單位為mm;在輸出配筋文件中，鋼筋面積的單位為mm2；在配筋簡圖上，鋼筋面積的單位為cm2;（3）采用右手座標系，Z軸向上，各層的結構平面坐標系和原點與PMCAD建模時的坐標系一致；（4）柱局部座標的x，y方向分別為PMCAD建模時柱寬B的布置方向和柱高H的不知方向；（5）樓層劃分按一般設計習慣

6、，從下向上劃分，最底層為第1層,向上分別為第2、第3層等，依次類推。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明4. TAT計算模型的簡化剪力墻（1）程序要求剪力墻的長度不大于8m，對多肢剪力墻連在一起時，用洞口分開；框架剪力墻結構和剪力墻結構的開動應使每個薄壁柱的剛度盡量均勻。、（2）剪力墻上下層洞口布置不規則時，會引起薄壁柱下端剛域復雜，造成累積誤差或引起傳力路徑不明確使得計算結果出錯。為明確傳力路徑，使結構計算滿足設計要求，剪力墻洞口一般采取“對齊”、“增加”、“忽略”等處理方式。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明4. TAT計算模型的簡化剪力墻（3）對于框支剪力墻結構，當框支托梁上為剪力

7、墻時，由于剪力墻采用薄壁柱模型，因而只有一個節點與多跨框架梁連接，但下部確是由多個點來支托上部的剪力墻，薄壁柱的力只能傳給一個節點，傳力不合理。因此，采用TAT軟件進行轉換層結構分析時，應對轉換層上部的剪力墻進行離散化處理，在通過局部平面或板的有限元分析對局部結構進行精細化的分析。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明4. TAT計算模型的簡化剪力墻（3）對于框支剪力墻結構，當框支托梁上為剪力墻時，由于剪力墻采用薄壁柱模型，因而只有一個節點與多跨框架梁連接，但下部確是由多個點來支托上部的剪力墻，薄壁柱的力只能傳給一個節點，傳力不合理。因此，采用TAT軟件進行轉換層結構分析時，應對轉換層上部的剪

8、力墻進行離散化處理，在通過局部平面或板的有限元分析對局部結構進行精細化的分析。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明4. TAT計算模型的簡化多塔結構當多塔結構底盤較大時，應采用多塔結構分析模型。當建筑物頂部有多個小塔時，由于程序采用了樓板剛性假定，而兩塔樓之間的變形不協調，按TAT計算假定應按多塔結構進行分析。但對于層數小于3層的頂部多塔結構，頂部塔的變形對整體結構的影響不大。塔樓高度小，相應的變形也小，因此把不同塔樓的同一層看成是整體變形協調的對主體結構的影響不大，但對頂部塔樓自身有誤差，可通過適當放大頂部塔樓內力的方法進行處理。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明4. TAT計算模型的

9、簡化彈性節點設置由于TAT軟件采用了剛性樓板假定，對于樓板開大洞或無剛性樓板的情況，可采用“彈性板”5 TAT軟件的文件管理TAT軟件要求不同的工程在不同的子目錄內進行運行計算，以避免數據文件沖突。TAT的數據文件分以下幾類：（1）工程原始數據文件：工程名*,*.PM；（2）TAT基本輸入文件:*.TAT;（3）計算過程的中間文件：*.MID;（4）輸出結果文件：*.OUT;（5）前后接口文件：*.TAT。4.1 TAT軟件的基本功能及相關說明6 TAT軟件的主界面4.2 TAT軟件的前處理與結構計算執行菜單第一項“接PM生成TAT數據”，彈出如圖所示的窗口。新版TAT前處理分為“補充輸入及T

10、AT數據生成”以及“圖形文本檢查”兩個子菜單4.2 TAT軟件的前處理與結構計算1 補充輸入及TAT數據生成新版TAT軟件“分析與設計參數補充定義”、“溫度荷載定義”、“特殊構件補充定義”、“多塔結構補充定義”、“修改構件計算長度系數”以及“水平風荷載查詢/修改”的界面均與SATWE軟件類似，其基本設置方法亦與SATWE相似.參數及構件補充定義完成后，雙擊“生成TAT數據及數據檢查”，用于對TAT數據生成和計算選項進行設置。單擊確定，程序自動完成數據的生成與檢查工作。4.2 TAT軟件的前處理與結構計算2 圖形文本檢查1）各層平面圖檢查該項主要用于檢查各標準層墻、梁、柱、支撐的截面尺寸信息。屏

11、幕右側的菜單欄中前五項用于調整顯示與換層設置，方便查看；“構件開關”可用設置在屏幕中顯示或關閉的構件類別；“字符開關”可用于設置在屏幕中顯示或關閉的字符標注類別；“構件搜索”可用于分構件、分構件編號的快速索引需要查詢的構件；“立面觀察”用于以立面的形式顯示指定立面的構件信息；“特殊構件”用于查看特殊定義構件的情況；“多塔立面”用于查看多塔結構立面信息。4.2 TAT軟件的前處理與結構計算2 圖形文本檢查4.2 TAT軟件的前處理與結構計算2 圖形文本檢查2）各層荷載簡圖可用于查看各標準層的恒荷載信息、活荷載信息以及特殊荷載信息。4.2 TAT軟件的前處理與結構計算2 圖形文本檢查3）底框荷載簡

12、圖當所分析的結構為底框結構時方可查看4）結構軸測簡圖查看各標準層或全樓的立體簡圖4.2 TAT軟件的前處理與結構計算2 圖形文本檢查5）文本文件查看其中前兩項為數字格式的幾何數據與荷載信息，一般可不詳細查看。第3項“錯誤和警告信息”中列出了模型存在的問題，應做重點查看，并根據該文本進行模型的修正。數據檢查報告以文本的形式給出了數據檢查的結果，其主要內容包括：總信息、地震信息、調整信息、材料信息、設計信息、風荷載信息、多方向地震信息、0.2V0調整信息、層管理信息、廣義層上下連接信息、標準截面信息、約束節點信息、整體節點信息、各層幾何信息、豎向力加載信息、多塔信息和房間信息。4.2 TAT軟件的

13、前處理與結構計算3 結構內力與配筋計算以上參數定義與檢查完畢后，執行TAT軟件主菜單第2項“結構內力，配筋計算”，軟件自動完成結構的內力分析與構件的配筋計算，設計者無需執行任何操作。4.3 TAT軟件的后處理執行TAT軟件主菜單第4項“分析結果圖形和文本顯示”，進行TAT軟件的后處理。4.3 TAT軟件的后處理1. 分析結果圖形查看1）混凝土構件配筋與鋼構件驗算簡圖查看構件的配筋與驗算結果2）墻邊緣構件配筋和梁彈性撓度簡圖查看墻邊緣構件配筋、梁彈性撓度、結構的質心與剛心位置以及各構件的內力與配筋文本。3）構件設計控制內力、配筋包絡簡圖查看設計控制內力（彎矩、剪力和軸力）和配筋包絡圖（主筋與箍筋

14、）。4.3 TAT軟件的后處理1. 分析結果圖形查看4）各荷載工況下構件標準內力簡圖查看設計定義的各荷載工況下，構件的內力（彎矩、剪力與軸力）標準值。5）頂層墻柱最大組合內力簡圖查看以下幾種荷載組合下的最大內力值6）質心振型圖或整體空間振型簡圖查看各振型的振型簡圖。7）水平力作用下樓層側移簡圖查看水平荷載作用下，結構整體位移、層間位移、層間位移角、位移比，各層水平力、剪力和彎矩。4.3 TAT軟件的后處理2. 分析結果文本查看1）總信息輸出文件4.3 TAT軟件的后處理2. 分析結果文本查看1）總信息輸出文件結構分析設計控制信息文本的文件名為TAT-M.OUT，其重要內容包括：（1）結構計算控

15、制參數（2）各層質量和質心坐標（3）各層風力（4）各層層剛度、剛度中心、剛度比（5）樓層抗剪承載力及承載力比值4.3 TAT軟件的后處理2. 分析結果文本查看1）總信息輸出文件周期、地震力和樓層位移信息文本的文件名為TAT-P.OUT。該文本給出了結構的振型與周期計算結果、各層地震作用、最大位移與層間位移角的計算結果，供設計者查看。該文本是設計中很重要的參考文本，進行工程設計時，需驗證該文本顯示的計算結果是否滿足規范要求，若不滿足則應對結構模型進行有針對性的調整。4.3 TAT軟件的后處理2. 分析結果文本查看2） 各層內力標準值文件各標準層構件內力的分析結果。3）各層配筋文件各標準層構件在不

16、同荷載控制組合下的詳細配筋結果。3. 接力PKPM其他模塊采用TAT模塊完成結構分析與計算后，可接力“墻梁柱施工圖”、“JCCAD”等模塊，進行進一步操作。相關內容見其他章節，這里不再重復介紹。4.4 TAT混凝土構件配筋及鋼構件驗算簡圖的有關說明1. 混凝土構件的配筋說明矩形混凝土柱或勁性混凝土柱 其中：As_corner為柱一根角筋的面積，采用雙偏壓計算時，角筋面積不應小于此值，采用單偏壓計算時，角筋面積可不受此值控制(cm2)。Asx，Asy分別為該柱B邊和H邊的單邊配筋，包括角筋(cm2)。Asv表示柱在Sc范圍內的箍筋，它是取柱斜截面抗剪箍筋和節點抗剪箍筋的大值(cm2)。Uc表示柱

17、的軸壓比。4.4 TAT混凝土構件配筋及鋼構件驗算簡圖的有關說明1. 混凝土構件的配筋說明混凝土墻 其中：As表示墻肢一端的暗柱配筋總面積(cm2)，如按柱配筋，As為按柱對稱配筋計算的單邊的鋼筋面積。Ash為Swh范圍內水平分布筋面積(cm2)。4.4 TAT混凝土構件配筋及鋼構件驗算簡圖的有關說明1. 混凝土構件的配筋說明混凝土梁或勁性混凝土梁其中：As1、As2、As3為梁上部(負彎矩)左支座、跨中、右支座的配筋面積(cm2)；Asm表示梁下邊的最大配筋(cm2)；Asv表示梁在Sb范圍內的箍筋面積(cm2)，它是取Asv與Astv中的大值；Ast表示梁受扭所需要的縱筋面積(cm2)；A

18、st1表示梁受扭所需要周邊箍筋的單根鋼筋的面積(cm2)。G，TV分別為箍筋和剪扭配筋標志。4.4 TAT混凝土構件配筋及鋼構件驗算簡圖的有關說明1. 混凝土構件的配筋說明混凝土支撐其中：Asx，Asy，Asv的解釋同柱，支撐配筋的看法，是：把支撐向Z方向投影，即可得到如柱圖一樣的截面形式。4.4 TAT混凝土構件配筋及鋼構件驗算簡圖的有關說明1. 混凝土構件的配筋說明異形混凝土柱4.4 TAT混凝土構件配筋及鋼構件驗算簡圖的有關說明1. 混凝土構件的配筋說明異形混凝土柱采用單偏壓、拉配筋計算方式時，異形柱將被分成幾個直線柱肢，每個柱肢進行單偏壓、拉配筋計算As表示該柱肢單邊的配筋面積(cm2

19、)；Asv表示該柱肢在Sc范圍內的箍筋面積(cm2)。采用雙偏壓、拉配筋計算方式時，異形柱按整截面的形式配筋Asz表示異形柱固定鋼筋位置的配筋面積，即位于直線柱肢角部的配筋面積之和(cm2)；Asf表示附加鋼筋的配筋面積，即除Asz之外的分部鋼筋面積(cm2)。4.4 TAT混凝土構件配筋及鋼構件驗算簡圖的有關說明2. 鋼構件的驗算說明鋼柱R1表示鋼柱正應力與強度設計值的比值F1/f；R2表示鋼柱X向穩定應力與強度設計值的比值F2/f；R3表示鋼柱Y向穩定應力與強度設計值的比值F3/f。F1，F2，F3 的具體含義：F1 = N/An+Mx/(Gx*Wnx)+My/(Gy*Wny)F2 = N/(Fx*A)+Bmx*My/(Gx*Wx (10.8 N/Nex)+Bty*My/(Fby*Wy)F3 = N/(Fy*A)+Bmy*My/(Gy*Wy (10.8 N/Nex)+Btx*Mx/(Fbx*Wx)4.4 TAT混凝土構件配筋及鋼構件驗算簡圖的有關說明2. 鋼構件的驗算說明鋼梁R