SATWE适配工业建筑设计改进

姚建 北京构力科技有限公司

PKPM结构系列软件中，以SATWE为核心的集成设计提供了许多便捷的前后处理功能，可以自由的施加荷载、定义约束、查看结果。在近几个软件版本中，SATWE计算核心提供了一批更适配工业设计的功能，能够更准确的定义、计算复杂设计状况，接下来让我们看看这些有哪些改进吧！

1. 便捷的荷载布置

在PKPM2025R2版本更新中，为了解决工业厂房设计中繁复的荷载输入，我们对荷载布置做了全面优化。首先将自定义工况界面，整合至工况管理中，现在可以在“荷载”“工况管理”右上角直接添加新的自定义工况，并且在工况管理界面即可完成各类组合系数修改，不再需要到前处理参数中进行修改。

对于设备通过支座支承在楼面的情况，通常通过点荷载输入，此时同一点需要输入恒载、活载、介质重、冲水试压等荷载；程序中可以通过“荷载通用布置”功能，在同一位置一次性输入多种荷载，同时可做自动吸附在梁附近或生成节点等处理；对于梁上设备荷载集中荷载，也可以通过定距、等分等方式，一次性输入多个荷载。

当需要以面荷载输入时，也可以自由选择荷载总值或面荷载值输入多种工况，同时对跨板面荷载可以自动处理，不用再多次布置。

2. 吊车荷载导算提速

吊车荷载是一种常见的工业荷载类型，作为一种移动荷载会产生成千上万的工况，需要提前按照影响线理论进行荷载导算，并且做预组合后再参与到结构整体分析中，因此对吊车荷载的计算提速就成了我们提升计算速度重点关注的地方。在现行版本中SATWE对吊车的内部算法进行了大幅度优化，优化前后的计算结果保持不变，计算效率大幅提高，且对多吊车模型尤为明显；下图吊车模型，提速前20+小时，提速后10分钟即可完成计算。

3. 计算内核改进

PKPM结构系列软件于2023年6月份发布了V1.5.1版本，其中SATWE参数“总信息”页面增加了“并行”计算内核，该选项基于全新打造的分析与设计内核，相对于“串行”计算内核仅在方程求解阶段并行，新版“并行”计算内核支持分析阶段全程并行，可充分利用计算机的CPU资源和内存资源，在计算机硬件资源充足情况下计算效率更高，对普通结构模型计算效率提高2-3倍。

对于在PMCAD中，按照工业设备输入的模型，程序按照独立分塔进行风荷载、地震荷载等荷载计算，然后传递至楼面结构构件，勾选“并行”计算之后，程序对工业设备不设20个塔楼限制，再多设备也可以一起建模计算。

4. 地震作用计算

地震作用，作为结构设计师应该都不陌生，大多数结构设计都根据抗震规范中规定的方法计算地震作用，对于较复杂结构，一般建议考虑由振型引起的竖向等效力。

在SATWE“总信息”“地震作用”中，新增了“水平地震作用计算考虑竖向等效力”“竖向地震作用计算考虑水平等效力”选项，用以更加准确的考虑复杂结构的地震作用。

5. 构件设计改进

在常规结构中，梁主要承受竖向平面内弯矩、剪力作用，柱内没有横向荷载，剪力墙主要靠面内受力；所以常规对梁常规按照竖向平面内的受弯构件进行设计，墙柱按照压弯构件进行顶/底截面的配筋设计。对于一些工业结构，如存储材料的房间，侧壁会有压力，对于一些设备、管道传递至梁的面外荷载或柱中横向荷载。

为此，在SATWE“总信息”参数中，提供了相应设计选项。对于承受面外荷载的梁和墙，可以在PMCAD建模处施加面外荷载，在SATWE前处理“总信息”“高级选项”中选择墙面外设计模式，然后在“总信息”“设计信息”中，勾选“自动判断混凝土梁面外设计”；程序即对有布置面外荷载和有设备连接的梁自动进行梁面外配筋设计，对布置面外荷载的墙按照所选的“压弯”、“纯弯”或“包络”进行相应配筋设计可在后处理查看计算结果。

对于柱分段设计，在布置柱间横向荷载后，在“总信息”“设计信息”中勾选“柱按多截面设计”，程序即将柱子截面，等间距分为9个截面，分别取每个截面上的控制工况内力设计值，按照压弯构件进行配筋设计，在SATWE配筋结果中对9个截面配筋结果进行包络输出。

6. 夹层柱、墙建模优化

对一些工业厂房来说，经常会有局部夹层情况出现，当夹层面积不大的时候，一般采用层间梁板建立夹层模型，通常会有不伸到层顶的柱子或只到夹层标高的墙体，对这种计算模型的处理，sate做了改进。

在以往版本的计算软件中，通常通过斜杆建模夹层柱子，或分层建模来模拟；现版本在“总信息”“高级选项”中，添加了勾选项“柱顶自动延申”，按柱建模且不勾选此选项即可简单模拟此类情况。

7. 杆端约束改进

在一些大型设备/构筑体附属结构设计中，经常将设备作为结构的支座，此时对支座有几种不同的处理方式。对于梁端支座，PMCAD建模时“空间结构”菜单下提供了“约束支座”菜单，可以自由定义不同类型的支座形式。

如果有更复杂的情况，如需要梁相对柱滑动连接、杆轴向/水平向滑动等特殊处理；可在原有支座条件基础上，增加杆端约束设置，通过SATWE前处理中“特殊梁/柱”“杆端约束”进行设置。