(完整版)層剛度計(jì)算的三種計(jì)算方法

1、層剛度計(jì)算的三種計(jì)算方法?層剛度比的含義是什么?（一）地震力與地震層間位移比的理解與應(yīng)用規(guī)范要求：抗震規(guī)范第 3.4.2和3.4.3條及高規(guī)第4.4.2條均規(guī)定:其樓層側(cè)向剛度不宜小于上部相鄰樓層側(cè)向剛度的70或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80。計(jì)算公式：Ki=Vi/ Aui應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行抗震規(guī)范第 3.4.2和3.4.3條及高規(guī)第4.4.2條規(guī)定的 工程剛度比計(jì)算。可用于判斷地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。（二）剪切剛度的理解與應(yīng)用規(guī)范要求：高規(guī)第E.0.1條規(guī)定：底部大空間為一層時(shí)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下 層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比丫表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，丫直接近1,非抗震

2、設(shè)計(jì)時(shí)丫不應(yīng)大于3,抗震設(shè)計(jì)時(shí)丫不應(yīng)大于2.計(jì)算公式見高規(guī)151頁?？拐鹨?guī)范第6.1.14條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2.其側(cè)向剛度的計(jì)算方法按照條文說明可以采用剪切剛度。計(jì)算公式見抗震規(guī)范253 頁。 SATWE 軟件所提供的計(jì)算方法為抗震規(guī)范提供的方法。應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行高規(guī)第 E.0.1條和抗震規(guī)范第6.1.14條規(guī) 定的工程的剛度比的計(jì)算。（三）剪彎剛度的理解與應(yīng)用規(guī)范要求：高規(guī)第E.0.2條規(guī)定：底部大空間大于一層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié) 構(gòu)等效側(cè)向剛度比“可采用圖E所示的計(jì)算模型按公式（E.0.2）計(jì)算?！耙?

3、接近1,非抗震設(shè)計(jì)時(shí)yc不應(yīng)大于2,抗震設(shè)計(jì)時(shí)丫壞應(yīng)大于1.3.計(jì)算公式見 高規(guī)151 頁。高規(guī)第E.0.2條還規(guī)定：當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層側(cè) 60。 SATWE 軟件所采用的計(jì)算方法：高位側(cè)移剛度的簡(jiǎn)化計(jì)算應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行高規(guī)第 E.0.2條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算。（四）上海規(guī)程對(duì)剛度比的規(guī)定上海規(guī)程中關(guān)于剛度比的適用范圍與國家規(guī)范的主要不同之處在于：上海規(guī)程第6.1.19條規(guī)定：地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下室的樓層側(cè)向剛度不宜小于上部樓層剛度的1.5 倍。上海規(guī)程已將三種剛度比統(tǒng)一為采用剪切剛度比計(jì)算。（五）工程算例：工程概況：某工程為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，共 27層

4、（包括二層地下室），第六層為框支轉(zhuǎn)換層。結(jié)構(gòu)三維軸測(cè)圖、第六層及第七層平面圖如圖1 所示 （圖略） 。該工程的地震設(shè)防烈度為8 度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.3g.113層X向剛度比的計(jì)算結(jié)果：由于列表困難，下面每行數(shù)字的意義如下：以“ ”分開三種剛度的計(jì)算方法，第一段為地震剪力與地震層間位移比的算法，第二段為剪切剛度，第三段為剪彎剛度。具體數(shù)據(jù)依次為：層號(hào)，RJX， Ratx1 ，薄弱層RJX， Ratx1 ，薄弱層RJX， Ratx1 ，薄弱層。其中 RJX 是結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系中塔的側(cè)移剛度（應(yīng)乘以10 的 7 次方）； Ratx1為本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70的比值或上三層平均剛度8

5、0的比值中的較小者。具體數(shù)據(jù)如下：1，7.8225，2.3367，否13.204，1.6408，否11.694，1.9251 ，否2， 4.7283， 3.9602，否11.444， 1.5127，否8.6776， 1.6336，否3，1.7251 ，1.6527，否9.0995，1.2496，否6.0967，1.2598，否4，1.3407，1.2595，否9.6348，1.0726，否6.9007，1.1557，否5，1.2304，1.2556，否9.6348，0.9018，是6.9221 ，0.9716，是6，1.3433，1.3534，否8.0373，0.6439，是4.3251 ，0

6、.4951 ，是7，1.4179，2.2177，否16.014，1.3146，否11.145，1.3066，否8，0.9138，1.9275，否16.014，1.3542，否11.247.1.3559 ，否9，0.6770，1.7992，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否10，0.5375，1.7193，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否11，0.4466，1.6676，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否12，0.3812，1.6107，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否13，0.3

7、310， 1.5464，否14.782， 1.2500，否10.369， 1.2500，否注 1 ： SATWE 軟件在進(jìn)行“地震剪力與地震層間位移比”的計(jì)算時(shí) “地下室信息中的 “回填土對(duì)地下室約束相對(duì)剛度比 ”里的值填 “ 0； ”注 2：在SATWE 軟件中沒有單獨(dú)定義薄弱層層數(shù)及相應(yīng)的層號(hào)；注 3： 本算例主要用于說明三種剛度比在SATWE 軟件中的實(shí)現(xiàn)過程，對(duì)結(jié)構(gòu)方案的合理性不做討論。計(jì)算結(jié)果分析按不同方法計(jì)算剛度比，其薄弱層的判斷結(jié)果不同。設(shè)計(jì)人員在SATWE 軟件的 “調(diào)整信息 ”中應(yīng)指定轉(zhuǎn)換層第六層薄弱層層號(hào)。指定薄弱層層號(hào)并不影響程序?qū)ζ渌∪鯇拥淖詣?dòng)判斷。當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3

8、層及 3 層以上時(shí)，高規(guī)還規(guī)定其樓層側(cè)向剛度比不應(yīng)小于相鄰上部樓層的60。這一項(xiàng)SATWE 軟件并沒有直接輸出結(jié)果，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)程序輸出的每層剛度單獨(dú)計(jì)算。例如本工程計(jì)算結(jié)果如下：1.3433 M07 / (1.4179 X07) =94.74%>60%滿足規(guī)范要求。地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端的判斷：a)采用地震剪力與地震層間位移比= 4.7283 >107/ (1.7251 M07) =2.74 >2地下室頂板能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端b)采用剪切剛度比= 11.444 >107/ (9.0995 M07) = 1.25 <2地下室頂板不能夠作為上部結(jié)

9、構(gòu)的嵌固端 SATWE 軟件計(jì)算剪彎剛度時(shí)，H1 的取值范圍包括地下室的高度，H2 則取等于小于H1 的高度。 這對(duì)于希望H1 的值取自0.00 以上的設(shè)計(jì)人員來說，或者將地下室去掉，重新計(jì)算剪彎剛度，或者根據(jù)程序輸出的剪彎剛度，人工計(jì)算剛度比。以本工程為例，H1 從 0.00 算起，采用剛度串模型，計(jì)算結(jié)果如下：轉(zhuǎn)換層所在層號(hào)為6層(含地下室)，轉(zhuǎn)換層下部起止層號(hào)為36,H1=21.9m , 轉(zhuǎn)換層上部起止層號(hào)為 713, H2=21.0m.K1=1/ (1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251) >107=1.4607 X107K2=1/ (1/11.145+1/11.247+1/10.369 ) X107=1.5132 X107A 1=1/K1 ; A2=1/K2則剪彎剛度比 T e=( 1 X H2 / (A2XH1 =0.9933(六)關(guān)于三種剛度比性質(zhì)的探討地震剪力與地震層間位移比：是一種與外力有關(guān)的計(jì)算方法。規(guī)范中規(guī)定的A ui不僅包括了地震力產(chǎn)生的位移，還包括了用于該樓層的傾覆力矩Mi產(chǎn)生的位移和由于下一層的樓層轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的本層剛體轉(zhuǎn)動(dòng)位移。剪切剛度：其計(jì)算方法主要是剪切面積與相應(yīng)層高的比，其大小跟結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的剪切面積和層高密切相關(guān)。