[求助]：satwe和tat的区别

huangxidao77

我建了一个模型，用satwe能通过，tat却不能计算，为什么？谢谢！

ocean517

这篇文章读一读，估计什么都懂了


       有限元分析的数学方法, 使建筑结构的电算成为可能。在我国建筑行业，越来越
多的工程采用了结构分析软件进行设计，提高了设计效率和水平，特别是在高层建筑中
，已经成为必须的设计手段。
      目前，国内比较成熟、应用比较广泛的结构分析软件，主要是：TBSA（中国建研
院高层室）和PKPM（中国建研院PKPM　CAD工程部）。其中TBSA常与PIEMCAD搭配使用，
而PKPM从砖混、框架、剪立墙到基础，自成一套完整的体系，两者各有千秋。除此之外
，最近几年国内又出现了：TUS/ADBW（清华大学）、BSSAD（浙江省建筑设计研究院）、
ETS4（中国建研院计算中心）； 国外还有：SUPPER　SAP（美国AIS公司）、SAP 90（美
国加州大学）、STAND　Ⅲ（REI公司）等结构分析软件。
　　
      一、高层结构分析软件数学模型（仅对楼板、剪力墙而言)及其计算差别：
　　现有高层建筑结构分析软件中，对剪力墙和楼板的模型化假定是关键，它直接决定
了高层结构分析模型的科学性，同时也决定了分析软件的精度和可信度。近年来，国内
外在高层建筑分析与设计中，对于剪力墙，应用较多的分析模型
主要有三种：
     １、薄壁杆件模型
　　这种模型以薄壁杆单元模拟工程中的剪力墙，其代表性的软件有：TAT(中国建研院
PKPM CAD工程部)，TBSA(中国建研院高层室)等。薄壁杆件分开口和闭口两类。TAT及TB
SA均采用开口薄壁杆件模型。其基本假定为：(1) 在小变形条件下，杆件截面外形轮廓
线在其自身平面内保持刚性，即不变形；在出平面方向(杆轴方向)可以翘曲。(2) 杆件
平面上的剪应变为零，即认为相交于某点的母线与外轮廓线变形后仍保持相互垂直关系
。这种模型的优点是自由度少，分析效率高，在普通微机上即可完成多、高层结构的分
析和设计。但薄壁杆件模型也存在明显的缺陷：(1) 薄壁杆件两条基本假定的限制，由
于第一条假定的限制，以薄壁杆件理论为基础研制的软件不能考虑楼板的弹性变形的影
响，而只能采用楼板平面内无限刚假定；第二条假定忽略了剪切变形影响。对于复杂连
接的剪力墙，高估了其刚度。(2) 用连梁单元模拟上下层剪力墙洞口间的部分，并用刚
臂把连梁单元与薄壁杆件的形心或剪心连接起来，这样的结构模型与结构原形相差甚远
，造成连梁单元内力严重失真。(3)当剪力墙连接复杂，洞口不对齐，有较大集中荷载等
情况存在时，不满足薄壁杆件理论的基本假定及几何要求，用TAT、TBSA 分析时会有一
定的误差。工程应用表明：对于高度较大，结构布置，特别是剪力墙布置比较规则的结
构，薄壁杆模型是比较理想的，精度足以满足工程设计要求，但对高度较低或结构布置
比较复杂的结构，薄壁杆件模型不理想。
     ２、板-梁墙元模型
     这种模型以膜元或壳元，边柱和层间处刚性梁模拟层高范围内的一片剪力墙，其代
表性软件有：ETABS(美国加州大学)，TUS/ADBW(清华大学)，BSSAD(浙江省建筑设计院
) ，ETS4(中国建研院计算中心)等，这种模型把无洞口或有较小洞口的一片剪力墙化为
一个单元，把有较大洞口的一片剪力墙化为一个由板单元和连系梁组成的板-梁体系。板
-梁墙元的引进使剪力墙的几何描述和前处理得到简化，避免了剪力墙单元的划分，使得
自由度数有所减少，分析效率也得到提高。这种模型的缺陷表现在：(1)板-梁墙元模型
是按“柱线”把剪力墙划分成一个个板单元的，为变形协调，“柱线”从上至下应对齐
，贯通，但当剪力墙洞口不对齐(不等宽)，各层与剪力墙搭接的梁平面有变化时，将导
致“柱线”又密又多，增加了许多板单元，使板单元又细又长，刚度奇异，使结果失真
。(2)用梁单元模拟洞口部分的剪力墙， 削弱了剪力墙原型的变形协调关系，使分析结
果偏差。
      ３、壳元墙元模型
     即用空间壳元或在壳元基础上经静力凝聚而成的超单元--墙元模拟剪力墙，其代表
性软件有：SUPER SAP(美国 AIS公司)，SAP90(美国加州大学) STANDIII(REI公司)及SA
TWE(中国建研院PKPM CAD工程部)等，由于剪力墙既承受水平荷载作用，又承受竖向荷载
作用，而它本身既有平面内刚度，又有平面外刚度，故从有限元目前的发展水平来看，
用壳元模拟剪力墙是比较切合实际的，上述软件中除SATWE 外均为优秀的结构通用有限
元分析软件，但由于它们前处理功能弱(数据交互图形输入功能差，剪力墙单元自动划分
难度大)，后处理功能也不够(难以考虑建筑结构专业特点)，难以让广大结构设计人员接
受。为克服上面壳元模型中剪力墙单元划分的困难，PKPM CAD工程部在研制高层建筑结
构空间有限元分析软件SATWE过程中，引进了SAP84的墙元概念，创建了通过墙元(壳元墙
元)（注一）在四节点等参平面薄壳单元的基础上凝聚而成的，这不仅简化了剪力墙的几
何描述，解决了剪力墙单元自动划分问题，而且通过子结构技术，减少了结构总自由度
数，提高了分析效率，从而确保了SATWE 的实用性。SATWE也对楼板的模型简化给予了足
够的重视， 引进了弹性楼板单元来描述弹性楼板（注二），使得多塔，错层结构，楼板
局部开大洞及特殊楼板结构的分析都能够得到精度保证。总之，SATWE软件集TAT，TBSA
等软件前后处理功能强，操作简单和SUPER SAP等软件中结构模型化先进， 分析精度高
的优点于一身，有很好的实用性。
      二、软件分析结果的对比
　　1、SATWE和SAP92的理论基础一致， 故分析结果比较接近。
　　2、SATWE和TAT，TBSA的差异， 除对剪力墙和楼板模型化不同外，在风荷载导算及
错层构件质量的分配上也有差别。SATWE导算的风荷略大于TAT，TBSA的风荷载。TAT，T
BSA 分析的错层结构的周期比SATWE，SAP92的略大。
　　3 、 对于普通框架结构或带支撑的框架结构， TAT ，SATWE和SAP92三种软件分析
结果相近。
　　4、对于框剪，剪力墙结构，SATWE与SAP92 的分析结果
基本一致，但TAT的分析结果有误差。
　　5、对于板-柱体系，SATWE 软件能充分考虑楼板的弹性变形，自动进行楼板单元划
分，使分析结果更为合理。
　　综上所述， 基于三种模型的高层结构分析软件在一定的范围内到分析合理，效率最
高。故工程设计人员应明确工程特点，灵活而有效地选择各种分析软件，在省时高效的
同时，使工程计算结果精度得到保证，设计更为合理。
　　二、软件前、后处理模块的比较：
　　前处理模块主要为计算主程序生成有关的数据文件，后处理模块者则根据计算结果
，生成相应的施工图。目前前处理模块比较成熟，主要问题在后处理模块上，体现在：
合理的选取配筋、方便的修改配筋、完善的表示方法…。总之，软件编程人员与设计人
员缺乏交流，后处理模块与实际设计的要求相差太远。
　　１、PIEMCAD的优缺点：
　　PIEMCAD后处理中采用了“平法表示”，提高了图纸效率。其前、后处理程序采用C
++编程的图形界面，有完善的图形操作和修改功能，人机界面友好，形象直观，简单易
学。但其钢筋归并的结果严重失真；缺少完善、方便的尺寸标注；对于多塔楼、错层、
斜柱等特殊结构，虽然TBSA V5.0已经能够近行有关的计算，但目前版本的PIEMCAD尚不
能进行处理；打印、绘图功能太弱；对成图的修改缺乏灵活的手段…
　　２、PKPM的优缺点：
　　相对于PIEMCAD和TBSA，PKPM则显得更为成熟。PKPM采用汉字FORTAN编程，用户界面
、图形操作对于新手有一定的难度，但也不失于准确、灵活；有着完善的尺寸标注功能
，符合设计要求；功能模块齐全，从砖混、混凝土结构到基础，以及各种特殊结构形式
，几乎涵盖了建筑结构设计领域内的所有项目；对成图的修改、添加，比较方便；钢筋
的归并、选取比较合理，修改也很方便；施工图表示方法多样，可以用平法出图。缺点
在于：各个模块过于零乱，缺乏统一的设计界面；PMCAD中“荷载标准层”有画蛇添足之
感；缺乏完善的帮助和提示信息；操作界面太土，不够美观…
　　综上所述，单就前、后处理模块而言，PKPM要优于PIEMCAD和TBSA，PKPM更接近实际
设计的要求。
　　　　注：
　　（注一）SATWE 的墙元是在四节点等参平面薄壳单元的基础上凝聚而成，该薄壳是
平面应力膜和板的迭加，有六个自由度，三个为膜自由度(U，V，Q，Z)，另三个为板弯
曲自由度(W，QX，QY)。
　　（注二）SATWE是以三角形薄壳单元、 矩形薄壳单元和四节点等参平面薄壳单元模
拟普通的弹性楼板单元；对于转换层厚板单元，SATWE 以三角形厚板单元和四节点等参
厚板单元模拟

rumen

TAT与SATWE的主要区别是剪力墙模型,
TAT是薄壁杆模型,
而SATWE是壳元墙元模型,
如果结构有剪力墙，TAT和SATWE
的结果是不同的.

wanglironganyue

我觉得你应该说说你用的是哪个版本?

我爱结构

TAT算框架结果好象比SATWE偏大
不知谁比较过计算结果没
到底那个更精确

冷雨无声

satwe 更好，接近实际情况，一般情况下我都用satwe

wanglironganyue

12月版本的sat和tat算框架的计算结果就基本上是一样的!