高層結(jié)構(gòu)設(shè)計需要控制的六個比值

1、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計需要控制的六個比值 轉(zhuǎn)貼 發(fā)表者: claca   1、軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求，見抗規(guī)6.3.7和6.4.6。 2、剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性，見抗規(guī)5.2.5。 3、剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層，見抗規(guī)3.4.2。 4、位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。見抗規(guī)3.4.2。 5、周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，要求見高規(guī) 6、剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見高規(guī)。

2、見SATWE結(jié)果文件wmass.out ,wdisp.out, wzq.out.我覺得這些不是第一位的,應(yīng)該是你的結(jié)構(gòu)方案合理的基礎(chǔ)上而要考慮的因素:當你對于一個高層 結(jié)構(gòu)方案電算結(jié)束后,首先要看的是結(jié)構(gòu)前幾個周期和前幾個振型,這是最為關(guān)鍵的!然才開始考慮上述的6要素.因為只有在周期振型合理的基礎(chǔ)上,你的方案在概念設(shè)計上才算可行的,然后再用其6要素進行結(jié)構(gòu)量方面的控制.TBSA6.0在計算結(jié)果一欄的下拉菜單中的文本文件中有一個文件名“計算結(jié)果匯總”。我覺得這些不是第一位的,應(yīng)該是你的結(jié)構(gòu)方案合理的基礎(chǔ)上而要考慮的因素:當你對于一個高層 結(jié)構(gòu)方案電算結(jié)束后,首先要看的是結(jié)構(gòu)前幾個周期和前幾個振型

3、,這是最為關(guān)鍵的!然才開始考慮上述的6要素.因為只有在周期振型合理的基礎(chǔ)上,你的方案在概念設(shè)計上才算可行的,然后再用其6要素進行結(jié)構(gòu)量方面的控制.說得好啊，我的老師也有這樣提過了啊，可是那個參數(shù)不合要求后,怎樣進行處理,如結(jié)構(gòu)周期偏大如何處理,等.不知哪里有這方面的詳細經(jīng)驗資料介紹?謝謝6、剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)因重力二階效應(yīng)過大而失穩(wěn)倒塌，見高規(guī)5.4.4(強條)。下面是引用wolow78于2005-08-16 17:27發(fā)表的:我在SATWE中找不到“周期比”和“剛重比”兩個，在此請教各位高手！周期比=第一扭轉(zhuǎn)周期/第一平動周期，自己拿計算器去除的。剛重比在WMASS.O

4、UT 里 查看結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算結(jié)果-結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH*2我院教授級高工總結(jié)：六個比的調(diào)整方法歸根結(jié)底就是，加大豎向構(gòu)件截面。軸壓比<抗規(guī)>6.3.7<高規(guī)>7.2.14,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)軸壓比<高規(guī)>7.1.2<抗規(guī)>6.4.6是一二級剪力墻軸壓比小于表6.4.6時約束邊緣構(gòu)件可按<抗規(guī)>6.4.8設(shè)置.其實是七個比值我認為LZ還漏掉了一個比值，就是受剪承載力之比，詳見高規(guī)第4.4.3條。是為了防止抗側(cè)力構(gòu)件承載能力突變導(dǎo)致薄弱層破壞。這個比值相當重要，倒不是說它比其他的比值要緊，而是因為舊版的PKPM根本就不驗算這個比值，只有0

5、5新版才有計算。還有一個“有效質(zhì)量比”，主要控制結(jié)構(gòu)的地震力是否完全計算出來最后還有一個,就是傾覆力矩比!高層結(jié)構(gòu)設(shè)計需要控制的六個比值1、軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求，見抗規(guī)6.3.7和6.4.6。 2、剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性，見抗規(guī)5.2.5。 3、剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層，見抗規(guī)3.4.2。 4、位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。見抗規(guī)3.4.2。 5、周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，要求見高規(guī) 6、剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)

6、定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見高規(guī)。幾個限值的意義1、 軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求，見抗規(guī)6.3.7和6.4.6，在剪力墻的軸壓比計算中，軸力取重力荷載代表設(shè)計值，與柱子的不一樣。 2、剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性，見抗規(guī)5.2.5。3、側(cè)向剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性。位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則      性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響?？刂票壤秊?.5。見抗規(guī)3.4.2、3.4.3。 4、周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，要求見高規(guī)4.

7、3.5。5、剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見高規(guī)。6、剪跨比： 梁的剪跨比，剪力的位置a與h0的比值。剪跨比影響了剪應(yīng)力和正應(yīng)力之間的相對關(guān)系，因此也決定了主應(yīng)力的大小和方向，也影響著梁的斜截面受剪承載力和破壞的方式；同時 也反映在受剪承載力的公式上。柱的剪跨比： ，若反彎點在柱子層高范圍內(nèi)，可取 柱子的剪跨比小于2時，需要全長加密，見混凝土規(guī)范11.4.12、。7、剪壓比（梁柱截面上的名義剪應(yīng)力V/bh0與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值）：梁塑性鉸區(qū)的截面剪壓比對梁的延性、耗能能力及保持梁的強度、剛度有明顯的影響，當剪壓比大于0.15的時候，梁的強度和剛度有明顯

8、的退化現(xiàn)象，此時再增加箍筋用量，也不能發(fā)揮作用，因此對梁柱的截面尺寸有所要求。8、軸壓比：軸壓比是指有地震作用組合的柱組合軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和砼軸心受壓抗壓強度設(shè)計值乘積的比值，是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要因素之一。軸壓比限值的依據(jù)是理論分析和試驗研究并參照國外的類似條件確定的，其基準值是對稱配筋柱大小偏心受壓狀態(tài)的軸壓比分界值。9、跨高比：梁的跨高比（梁的凈跨與梁截面高度的比值）對梁的抗震性能有明顯的影響。梁（非剪力墻的連梁）的跨高比小于5和深梁都按照深受彎構(gòu)件進行計算的。10、延性比：延性比即為彈塑性位移增大系數(shù)。延性是指材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)在初始強度沒有明顯退化的情況下的非彈性變

9、形能力。延性比主要分為三個層面，即截面的延性比、構(gòu)件的延性比和結(jié)構(gòu)的延性比。結(jié)構(gòu)的延性比多指框架或者剪力墻等結(jié)構(gòu)的水平荷載-頂層水平位移（P-delta）、水平荷載-層間位移等曲線。 結(jié)構(gòu)的屈服位移有等能量方法、幾何做圖法等。軸壓比     一、二、三級抗震等級的各類結(jié)構(gòu)的框架柱和框支柱，其軸壓比N/(fcA)不宜大于表11.4.16規(guī)定的限值。對IV類場地上較高的高層建筑，柱軸壓比限值應(yīng)適當減小?？蚣苤S壓比限值         表11.4.16結(jié)構(gòu)體系 

10、0;       抗震等級        一級         二級         三級框架結(jié)構(gòu)         0.7         0.8&#

11、160;        0.9框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)         0.75         0.85         0.95部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)         0.6   

12、;      0.7        -注：1軸壓比N/(fcA)指考慮地震作用組合的框架柱和框支柱軸向壓力設(shè)計值N與柱全截面面積A和混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值fc乘積之比值；對不進行地震作用計算的結(jié)構(gòu)，取無地震作用組合的軸力設(shè)計值；2當混凝土強度等級為C65-C70時，軸壓比限值宜按表中數(shù)值減小0.05；混凝土強度等級為C75-C80時，軸壓比限值宜按表中數(shù)值減小0.10；3剪跨比2的柱，其軸壓比限值應(yīng)按表中數(shù)值減小0.05；對剪跨比<1.5的柱，軸壓比限值應(yīng)專門研究并采

13、取特殊構(gòu)造措施；4沿柱全高采用井字復(fù)合箍，且箍筋間距不大于100mm、肢距不大于200mm、直徑不小于12mm，或沿柱全高采用復(fù)合螺旋箍，且螺旋不大于100mm、肢距不大于200mm、直徑不小于12mm，或沿柱全高采用連續(xù)復(fù)合矩形螺旋箍，且螺距不大于80mm、肢距不大于200mm、直徑不小于10mm時，軸壓比限值均可按表中數(shù)值增加0.10；上述三種箍筋的配箍特征值v均應(yīng)按增大的軸壓比由表11.4.17確定；5當柱截面中部設(shè)置由附加縱向鋼筋形成的芯柱，且附加縱向鋼筋的總面積不少于柱截面面積的0.8%時，其軸壓比限值可按表中數(shù)值增加0.05。此項措施與注4的措施同時采用時，軸壓比限值可按表中數(shù)值增

14、加0.15，但箍筋的配箍特征值v仍可按軸壓比增加0.10的要求確定；6柱經(jīng)采用上述加強措施后，其最終的軸壓比限值不應(yīng)大于1.05。剪力墻設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件的最大軸壓比         表11.7.14抗震等級(設(shè)防烈度)         一級(9度)         一級(8度)       

15、;  二級軸壓比         0.1         0.2         0.3    剪重比              樓層最小地震剪力系數(shù)值  &#

16、160;      表5.2.5類別         （7度）         (8度)         （9度）扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5S的結(jié)構(gòu)         0.016（0.024）   

17、;      0.032（0.048）         0.064基本周期大于5.0S的結(jié)構(gòu)         0.012（0.018）         0.024（0.032）         0.040注：1 基本周期在3.5S

18、和5S之間的結(jié)構(gòu)，可插入取值。      2 括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震加速度為0.15g和0.30g地區(qū)      剛度比         側(cè)向剛度不規(guī)則            該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%,或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%;除頂層外,局部收進的水

19、平向尺寸大于相鄰下一層的25%位移比         扭轉(zhuǎn)不規(guī)則            樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移),大于該樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值的1.2倍:   周期比結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期t與平動為主的第一自振之比，級高度高層建筑不應(yīng)大于。級不應(yīng)大于。        

20、;          :   剛重比框架結(jié)構(gòu)剛重比Di*Hi/Gi大于10 ，能夠通過高規(guī)5.4.4的整體穩(wěn)定驗算即可。剛重比大于20，可以不考慮重力二階效應(yīng)。                  在混凝土結(jié)構(gòu)的高層設(shè)計中開始階段，初步確定結(jié)構(gòu)布置成了此階段的重點，如何判斷結(jié)構(gòu)布置的合理及結(jié)構(gòu)體系的經(jīng)

21、濟性能也就成了關(guān)鍵所在；本文就混凝土高層設(shè)計中所需控制的六個參數(shù)作了簡明的闡述。關(guān)鍵詞混凝土結(jié)構(gòu)位移比周期比剛重比剛度比軸壓比剪重比一概述所需控制六個參數(shù)分別為：位移比、周期比、剛重比、剛度比、軸壓比、剪重比。分析主次的思路如下：在建筑初步布置確定后，首先進行的是結(jié)構(gòu)抗側(cè)構(gòu)件的初步布置，所以首先控制抗側(cè)構(gòu)件的平面布置合理性，位移比、周期比及剛度比是控制構(gòu)件平面布置的三個主要參數(shù)，在平面布置滿足要求后，豎向剛度比的控制成了第二步的重點，其后進行軸壓比剪重比的控制是保證結(jié)構(gòu)的延性及抗震安全性；這三步是相互關(guān)聯(lián)的，要得到更合理的結(jié)構(gòu)布置，就需要對這三步按順序地不斷調(diào)試，在現(xiàn)在的計算機輔助設(shè)計中是可行

22、的并且可以高效做到的。二六個要點的詳解1位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。見抗規(guī)3.4.2及高規(guī)【1】4.3.5，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級高度高級建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)范第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.4倍。2周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)662006.3泰爺壁隆滴效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期rrf與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級高度高層建

23、筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。首先要明確什么是扭轉(zhuǎn)為主及平動為主的第一自振周期；主振型：對于某個特定的地震作用引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)而言，一般每個參與振型都有著一定的貢獻，貢獻最大的振型就是主振型，貢獻指標的確定一般有兩個，一是基底剪力的貢獻大小，二是應(yīng)變能的貢獻大小。一般而言，基底剪力的貢獻大小比較直觀，容易被我們接受。主振型所對應(yīng)的周期就是第一自振周期；其次結(jié)構(gòu)周期比大于規(guī)范要求的時候，結(jié)構(gòu)在平扭耦合作用下會出現(xiàn)嚴重的動力放大效應(yīng)，結(jié)構(gòu)相對扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會被大大放大，其中的詳解可參考論文【2。位移比及周期比的核心是抗側(cè)構(gòu)件的平面位置布置，原則是：最少的抗側(cè)構(gòu)件達

24、到最有效的抗扭效果；抗側(cè)構(gòu)件在建筑平面布置時所提供的抗扭力最大，所以位移比不滿足時，平面周邊的抗側(cè)構(gòu)件是重點考慮對象。3剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見高規(guī)1】5.4.4，研究表明，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)僅在豎向重力作用下產(chǎn)生整體失穩(wěn)的可能性是很小。高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計主要是控制在風(fēng)荷載或水平地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)(重力P一效應(yīng))不致過大，以致引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌。結(jié)構(gòu)的剛度和重力荷載之比(剛重比)是影響重力P一效應(yīng)的主要參數(shù)。如結(jié)構(gòu)的剛重比滿足高規(guī)【1】5.4.41或5.4.42的規(guī)定。則重力P一效應(yīng)控制在10之內(nèi)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定具有適宜安全儲備。若機構(gòu)的剛

25、重比進一步減小，則P一效應(yīng)將會呈非線性關(guān)系幾何增長，直至引起結(jié)構(gòu)的的整體失穩(wěn)。在水平力作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定應(yīng)滿 第一振型應(yīng)是平動的原因動力學(xué)認為結(jié)構(gòu)的第一周期應(yīng)該是出現(xiàn)該振形時所需要的能量最小，第二周期所需要的能量次之，依次往后推。我認為規(guī)范規(guī)定Tt/T1<0.9就是為了讓對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用的能量中的大部分只夠激起結(jié)構(gòu)的平動而不是扭轉(zhuǎn)。按照動力學(xué)理論，結(jié)構(gòu)第一周期只與結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量、剛度和邊界條件有關(guān)，與外界力沒有關(guān)系，地震只是提供一個激振力，基底剪力是反映這個激振效果的一個指標，這個除了以上的條件外，同時就跟地震參數(shù)有關(guān)，比如加速度的值。而結(jié)構(gòu)最容易出現(xiàn)振動的振型就應(yīng)該是第一振型，這

26、個振型所需要的能量最小，最容易發(fā)生。這個就很容易理解為什么扭轉(zhuǎn)振型不能太靠前，起碼不能出現(xiàn)再第一振型。 通高層設(shè)計中是可行的。關(guān)于第二平動周期與扭轉(zhuǎn)周期比較接近的問題是相對的，我個人認為就是說能拉大到0.9以下最好，但是不能拉到0.9以下，也盡量不要超的太多。 怎么理解主振型？pkpm采用了wilson教授的質(zhì)量參與系數(shù)的概念（可以查看sap和etabs），比如我們計算15個振型，質(zhì)量參與系數(shù)達到了98%，那么15個振型當中就有一個質(zhì)量參與系數(shù)最大的振型，比如是2振型，它對這個98%的貢獻最大（比如達到40%），那么我們就認為它就是主振型。而其它的振型的貢獻可能相對很小。主振型的意義在于：它可

27、能不是最容易被激勵起的振型，但是它一旦被激勵起了，那么它就是結(jié)構(gòu)振動的主要成分，所以我們在抗震的時候我特別給與關(guān)注，盡量避免它與扭轉(zhuǎn)振型靠近。這也就是我建議ljbwhu將T2與Tt拉大點的原因。 在常規(guī)的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于各種限制，不容易出現(xiàn)以下這種情況：當結(jié)構(gòu)中存在某些相對軟弱的部分或者構(gòu)件的時候，則結(jié)構(gòu)的主振型會出現(xiàn)的比較靠后，這很容易理解，因為軟弱的地方在激勵能量相對小的時候就會局部振動，此時不是整體振動，所以該振型的質(zhì)量參與系數(shù)很小，但是它們卻是低階振型。所以我前面的貼子提到了模型錯誤，這里的錯誤并不是指模型邏輯上的錯誤，而是某些構(gòu)件的剛度、尺寸、材料等原因的錯誤，造成局部軟弱。這種

28、情況比較特殊，但是也可能出現(xiàn)，所以要避免。 主振型：對于某個特定的地震作用引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)而言，一般每個參與振型都有著一定的貢獻，貢獻最大的振型就是主振型，貢獻指標的確定一般有兩個，一是基底剪力的貢獻大小，二是應(yīng)變能的貢獻大小。一般而言，基底剪力的貢獻大小比較直觀，容易被我們接受扭轉(zhuǎn)為主的振型中, 周期最長的稱為第一扭轉(zhuǎn)為主的振型, 其周期稱為扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt 。平動為主的振型中, 根據(jù)確定的兩個水平坐標軸方向X 、Y , 可區(qū)分為X 向平動為主的振型和Y 向平動為主的振型。假定X 、Y 方向平動為主的第一振型(即兩個方向平動為主的振型中周期最長的振型) 的周期值分別記為T1 X和T1

29、 Y，其中的大者位T1,小者為T2。則T1 即為高規(guī)第41315 條中所說的平動為主的第一自振周期, T2 姑且稱作平動為主的第二自振周期。       研究表明, 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)第一自振周期與地震作用方向的平動第一自振周期之比值, 對結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)有明顯影響, 當兩者接近時, 結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)顯著增大7 。高規(guī)第41315 條對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt 與平動為主的第一自振周期T1 之比值進行了限制, 其目的就是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度不能過弱, 以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。    高規(guī)對扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt 與平動為主的第二自振周期T2

30、 之比值沒有進行限制, 主要考慮到實際工程中, 單純的一階扭轉(zhuǎn)或平動振型的工程較少, 多數(shù)工程的振型是扭轉(zhuǎn)和平動相伴隨的, 即使是平動振型, 往往在兩個坐標軸方向都有分量。針對上述情況, 限制Tt 與T1 的比值是必要的, 也是合理的, 具有廣泛適用性; 如對Tt 與T2 的比值也加以同樣的限制, 對一般工程是偏嚴的要求。對特殊工程,如比較規(guī)則、扭轉(zhuǎn)中心與質(zhì)心相重合的結(jié)構(gòu), 當兩個主軸方向的側(cè)向剛度相差過大時, 可對Tt 與T2 的比值加以限制, 一般不宜大于1.0。實際上, 按照抗震規(guī)范第31513 條的規(guī)定, 結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的側(cè)向剛度不宜相差過大, 以使結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向上具有比較相近的抗震性能。 .     當然, 振型特征判斷還與宏觀振動形態(tài)有關(guān)。對結(jié)構(gòu)整體振動分析而言, 結(jié)構(gòu)的某些局部振動的振型是可以忽略的, 以利于主要問題的把握。 . 注意上面這句話的意義說明了，某些局部振動可以忽略掉，那么如何判斷某些局部振動呢？