SATWE_READ 軟件開發(fā)與應(yīng)用研究

侯 杰，馮 遠(yuǎn)，伍 庶，劉昭清，康永君

(中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610042)

SATWE 是中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的多高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件，對(duì)我國的結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)做出了重要貢獻(xiàn)，目前仍然是各設(shè)計(jì)院廣泛使用的主力軟件。但SATWE 的計(jì)算指標(biāo)分布于不同的結(jié)果文件中［1，2］，需要用戶手工查詢、手工整理及手工與規(guī)范比較，特別是對(duì)于高層復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)果信息龐大，指標(biāo)判斷比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，開發(fā)SATWE 計(jì)算指標(biāo)自動(dòng)讀取與判斷軟件(SATWE_READ)可為SATWE 用戶提供一些方便。本文首先介紹了SATWE_READ 的基本開發(fā)過程，然后介紹了該軟件的使用方法及注意事項(xiàng)。

1 SATWE_READ 軟件開發(fā)

本文軟件開發(fā)的目的是補(bǔ)充SATWE 的后處理功能，實(shí)現(xiàn)全面、準(zhǔn)確、快捷地讀取和判斷計(jì)算指標(biāo)，適應(yīng)高層復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)反復(fù)調(diào)整計(jì)算的需要。在研究了規(guī)范對(duì)于結(jié)構(gòu)計(jì)算指標(biāo)的具體要求之后，研究內(nèi)容可分為兩部分:研究SATWE結(jié)果文件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu);開發(fā)SATWE 計(jì)算指標(biāo)自動(dòng)讀取與判斷軟件。前者研究SATWE 主要輸出哪些結(jié)果文件、每個(gè)文件的具體輸出內(nèi)容(如表1)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)律等［1，2］。后者主要是關(guān)于軟件開發(fā)的相關(guān)內(nèi)容，如集成開發(fā)環(huán)境的配置、功能模塊劃分及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等。

表1 SATWE 主要結(jié)果文件說明

本文集成開發(fā)環(huán)境如圖1 所示，VC++負(fù)責(zé)總體界面及函數(shù)設(shè)計(jì)，ACCESS 數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲(chǔ)SATWE 的指標(biāo)數(shù)據(jù)及規(guī)范限值［3，4］。軟件系統(tǒng)由5個(gè)功能模塊組成:數(shù)據(jù)更新、表格顯示、曲線顯示、自動(dòng)判斷和數(shù)據(jù)輸出。數(shù)據(jù)更新模塊主要負(fù)責(zé)SATWE 路徑設(shè)定、添加和刪除數(shù)據(jù)庫記錄、設(shè)置規(guī)范限值。表格顯示模塊和曲線顯示模塊分別負(fù)責(zé)指標(biāo)數(shù)據(jù)的表格顯示和曲線顯示。自動(dòng)判斷模塊主要負(fù)責(zé)指標(biāo)數(shù)據(jù)的自動(dòng)判斷，即自動(dòng)判斷各指標(biāo)是否超越相應(yīng)規(guī)范限值，并根據(jù)重要性給出報(bào)警(主要通過數(shù)據(jù)顏色區(qū)分)。數(shù)據(jù)輸出模塊主要把各種計(jì)算指標(biāo)按照抗震報(bào)審的要求以txt 文本文件輸出，便于歸檔保存如圖1。

圖1 集成開發(fā)環(huán)境示意

本文在ACCESS 中設(shè)計(jì)了9個(gè)數(shù)據(jù)表(如圖2(a)所示):表DISP1～3 和表STIFF1～3 分別用于存儲(chǔ)最近三次讀入的各層位移數(shù)據(jù)和剛度數(shù)據(jù);表ZQ 用于存儲(chǔ)最近一次讀入的周期相關(guān)數(shù)據(jù);表OTHER 用于存儲(chǔ)最近一次讀入的其他指標(biāo)數(shù)據(jù);表GuiFan_XZ 用于存儲(chǔ)用戶設(shè)置的規(guī)范限值，共設(shè)計(jì)了19個(gè)字段，對(duì)應(yīng)16個(gè)指標(biāo)(如圖2(b)所示):對(duì)于一般的指標(biāo)(共13個(gè))采用單限值，如周期比、有效質(zhì)量系數(shù)及層間位移角等;而對(duì)于處于區(qū)間內(nèi)的特殊指標(biāo)(共2個(gè):高位轉(zhuǎn)換時(shí)轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比;單位面積質(zhì)量)則采用了雙限值(上下限值);對(duì)于規(guī)范本身已設(shè)定兩個(gè)限值的指標(biāo)(僅1個(gè):層剛重比)軟件也對(duì)應(yīng)設(shè)置了雙限值(分別用于判斷是否滿足高規(guī)(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算及是否可以不考慮重力二階效應(yīng))。

圖2 ACCESS 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2 SATWE_READ 軟件說明

2.1 使用方法

目前SATWE_READ 軟件的最新版本是3.1 版。直接運(yùn)行安裝目錄下的Setup.Exe，按提示即可快速完成安裝。卸載過程同一般商業(yè)軟件(可在控制面板內(nèi)卸載)。軟件具體使用方法如表2 所示，僅需幾步操作，10～20 s 內(nèi)即可完成步驟1～5。本軟件已經(jīng)過數(shù)十個(gè)SATWE 工程項(xiàng)目的測試，典型項(xiàng)目如下:成都市金牛萬達(dá)廣場9號(hào)樓(36 層，帶高位轉(zhuǎn)換的復(fù)雜高層建筑);雙流縣麓山小鎮(zhèn)花園洋房三組團(tuán)1號(hào)、2號(hào)住宅樓(50 層，超限高層建筑，剪力墻結(jié)構(gòu));安岳縣方林中學(xué)食堂(5 層，純框架結(jié)構(gòu))。

表2 SATWE_READ 軟件使用

2.2 特別申明

目前已初步通過測試的SATWE 版本如下:SATWE2005、SATWE2008 和SATWE2010(SATWE2010 僅限于2012年1月份及3月份版本)。用戶在使用過程中，如發(fā)現(xiàn)程序存在錯(cuò)誤、不合理之處或有其他建議，請及時(shí)聯(lián)系作者，以便完善。本軟件目前還不適合讀取多塔結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果。最大理論適用層數(shù)是200 層，但作者測試時(shí)，SATWE 的最大實(shí)際適用層數(shù)為190 層，因此目前尚未測試191～200 層的結(jié)構(gòu)。在軟件的準(zhǔn)確性或可靠性上，作者未做任何直接或暗示性的擔(dān)保，用戶必須獨(dú)立地核查結(jié)果。

3 結(jié)論及展望

本文首先介紹了SATWE_READ 軟件的基本開發(fā)過程，然后介紹了該軟件的使用方法及注意事項(xiàng)。多個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目表明，SATWE_READ 能夠全面、準(zhǔn)確、快捷地讀取和判斷SATWE 計(jì)算指標(biāo)，能有效提高生產(chǎn)效率。

隨著以后規(guī)范或SATWE 軟件的版本更新，本文軟件也需要跟進(jìn)更新，開展必要的后期維護(hù)工作。當(dāng)前PMSAP 軟件已廣泛使用，SATWE_READ 軟件會(huì)進(jìn)行相應(yīng)拓展，使其也能夠自動(dòng)讀取和判斷PMSAP 的計(jì)算指標(biāo)，形成SATWE_PMSAP_READ 軟件。

圖3 SATWE_READ 軟件部分界面

［1］中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD 工程部.多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件(墻元模型)用戶手冊及技術(shù)條件［M］.2005，2008

［2］中國建筑科學(xué)研究院PKPM CAD 工程部.多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件(墻元模型)用戶手冊［M］.2011

［3］GB 50011－2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［4］JGJ 3－2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］