探讨建筑结构设计计算步骤

新的建筑结构设计规范在结构可靠度、设计计算、配筋构造方面均有重大更新和补充，
特别是对抗震及结构的整体性，规则性作出了更高的要求，使结构设计不可能一次完成。
如何正确运用设计软件进行结构设计计算，以满足新规范的要求，是每个设计人员都非
常关心的问题。以 SATWE 软件为例，进行结构设计计算步骤的讨论，对一个典型工程而

言，使用结构软件进行结构计算分四步较为科学。

．完成整体参数的正确设定

　　计算开始以前，设计人员首先要根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描
述，以及工程的实际情况，对软件初始参数和特殊构件进行正确设置。但有几个参数是关
系到整体计算结果的，必须首先确定其合理取值，才能保证后续计算结果的正确性。这些
参数包括振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期等，在计算前很难估计，需要

经过试算才能得到。

(1)振型组合数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。该值取值太小不能正确反映模型
应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间，还可能使计算结果
发生畸变。《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13-2 条规定，抗震计算时，宜考虑平扭藕
联计算结构的扭转效应，振型数不宜小于 15，对多塔结构的振型数不应小于塔楼的 9 倍，
且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的 90％。一般而言，振型数的多少于结构
层数及结构自由度有关，当结构层数较多或结构层刚度突变较大时，振型数应当取得多
些，如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。振型组合数是否取值合理，可以看软件计
算书中的 x，y 向的有效质量系数是否大于 0.9。具体操作是，首先根据工程实际情况及设
计经验预设一个振型数计算后考察有效质量系数是否大于 0.9，若小于 0.9，可逐步加大
振型个数，直到 x,y 两个方向的有效质量系数都大于 0.9 为止。必须指出的是，结构的振
型组合数并不是越大越好，其最大值不能超过结构得总自由度数。例如对采用刚性板假定
得单塔结构，考虑扭转藕联作用时，其振型不得超过结构层数的 3 倍。如果选取的振型组
合数已经增加到结构层数的 3 倍，其有效质量系数仍不能满足要求，也不能再增加振型

数，而应认真分析原因，考虑结构方案是否合理。

（2）最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用，结构地震反映的大小也各不相同，
那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用方向。设计软件可以自
动计算出最大地震力作用方向并在计算书中输出，设计人员如发现该角度绝对值大于 15

“

”

度，应将该数值回填到软件的水平力与整体坐标夹角选项里并重新计算，以体现最不

利地震作用方向的影响。

（3）结构基本周期是计算风荷载的重要指标。设计人员如果不能事先知道其准确值，可

“

”

以保留软件的缺省值，待计算后从计算书中读取其值，填入软件的结构基本周期选项，

重新计算即可。

　　上述的计算目的是将这些对全局有控制作用的整体参数先行计算出来，正确设置，