KM剛度比位移比周期比詳細(xì)講解

PKPM剛度比、位移比、周期比詳細(xì)講解周期比

規(guī)范條文：新高規(guī)的條規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期Tt與平動(dòng)為主的第一周期T1

之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。

對(duì)于通常的規(guī)則單塔樓結(jié)構(gòu)，如下驗(yàn)算周期比:

1）根據(jù)各振型的平動(dòng)系數(shù)大于0.5，還是扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.5，區(qū)分出各振型是扭轉(zhuǎn)振型還是平動(dòng)振型

2）通常周期最長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)振型對(duì)應(yīng)的就是第一扭轉(zhuǎn)周期Tt，周期最長(zhǎng)的平動(dòng)振型對(duì)應(yīng)的就是第一平動(dòng)周期T1

3）對(duì)照“結(jié)構(gòu)整體空間振動(dòng)簡(jiǎn)圖”，考察第一扭轉(zhuǎn)/平動(dòng)周期是否引起整體振動(dòng)，如果僅是局部振動(dòng)，不是第一扭轉(zhuǎn)/平動(dòng)周期。再考察下一個(gè)次長(zhǎng)周期。

4）考察第一平動(dòng)周期的基底剪力比是否為最大

5）計(jì)算Tt/T1，看是否超過(guò)0.9(0.85)

周期比控制什么？如同位移比的控制一樣，周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種相對(duì)關(guān)系，而非其絕對(duì)大小，它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不致于出現(xiàn)過(guò)大（相對(duì)于側(cè)移）的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。一句話，周期比控制不是在要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是在要求結(jié)構(gòu)承載布局的合理性

周期比不滿足要求，如何調(diào)整？一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情況，一般只能通過(guò)調(diào)整平面布置來(lái)改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小調(diào)整往往收效甚微。周期比不滿足要求說(shuō)明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)于側(cè)移剛度較小，總的調(diào)整原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圈剛度，削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)筒剛度。

F驗(yàn)算周期比的目的，主要為控制結(jié)構(gòu)在罕遇大震下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

F多塔結(jié)構(gòu)周期比：對(duì)于多塔樓結(jié)構(gòu)，不能直接按上面的方法驗(yàn)算。如果上部沒(méi)有連接，應(yīng)該各個(gè)塔樓分別計(jì)算并分別驗(yàn)算，如果上部有連接，驗(yàn)算方法尚不清楚。

F體育場(chǎng)館、空曠結(jié)構(gòu)和特殊的工業(yè)建筑，沒(méi)有特殊要求的，一般不需要控制周期比。

F當(dāng)高層建筑樓層開(kāi)洞口較復(fù)雜，或?yàn)殄e(cuò)層結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生局部振動(dòng)，此時(shí)應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的周期比。以過(guò)濾局部振動(dòng)產(chǎn)生的周期。

位移比

規(guī)范條文：新高規(guī)的4.3.5條規(guī)定，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移角，A、B級(jí)高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍，B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。

程序處理：針對(duì)此條，程序中對(duì)每一層都計(jì)算并輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應(yīng)的比值，用戶(hù)可以一目了然地判斷是否滿足規(guī)范。

位移比的限值：是根據(jù)剛性樓板假定的條件下確定的，其平均位移的計(jì)算方法，也基于“剛性樓板假定”。

F控制位移比的計(jì)算模型：按照規(guī)范要求的定義，位移比表示為“最大位移/平均位移”，而平均位移表示為“（最大位移+最小位移）/2”，其中的關(guān)鍵是“最小位移”，當(dāng)樓層中產(chǎn)生0位移節(jié)點(diǎn)，則最小位移一定為0，從而造成平均位移為最大位移的一半，位移比為2。則失去了位移比這個(gè)結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的參考意義，所以計(jì)算位移比時(shí)，如果樓層中產(chǎn)生“彈性節(jié)點(diǎn)”，應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”。

規(guī)范要求：高規(guī)4.3.5條，應(yīng)在質(zhì)量偶然偏心的條件下，考察結(jié)構(gòu)樓層位移比的情況。

層間位移角：程序采用“最大柱（墻）間位移角”作為樓層的層間位移角，此時(shí)可以“不考慮偶然偏心”的計(jì)算條件。

復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如坡屋頂層、體育館、看臺(tái)、工業(yè)建筑等，這些結(jié)構(gòu)或者柱、墻不在同一標(biāo)高，或者本層根本沒(méi)有樓板，此時(shí)如果采用“強(qiáng)制剛性樓板假定”，結(jié)構(gòu)分析嚴(yán)重失真，位移比也沒(méi)有意義。所以這類(lèi)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)位移的“詳細(xì)輸出”或觀察結(jié)構(gòu)的變形示意圖，來(lái)考察結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)或帶有夾層的結(jié)構(gòu)，這類(lèi)結(jié)構(gòu)總是伴有大量的越層柱，當(dāng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”后，越層柱將受到樓層的約束，如果越層柱很多，計(jì)算失真。

總之，結(jié)構(gòu)位移特征的計(jì)算模型之合理性，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際出發(fā)，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)采用多種手段。

剛度比

F新抗震規(guī)范附錄E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2。

F新高規(guī)的4.4.3條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。

F新高規(guī)的5.3.7條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。

F新高規(guī)的10.2.6條規(guī)定，底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，應(yīng)符合高規(guī)附錄D的規(guī)定。

FE.0.1底部大空間為一層的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剛度比γ表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2。

FE.0.2底部為2~5層大空間的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層下部框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度與相同或相近高度的上部剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比γe宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于1.3。

層剛度比的計(jì)算方法：

F高規(guī)附錄E.0.1建議的方法——剪切剛度

Ki=GiAi/hi

F高規(guī)附錄E.0.2建議的方法——剪彎剛度

Ki=Fi/Δi

F抗震規(guī)范的3.4.2和3.4.3條文說(shuō)明中建議的計(jì)算方法：

Ki=Vi/Δui

層剛度比的控制方法：

新規(guī)范要求結(jié)構(gòu)各層之間的剛度比，并根據(jù)剛度比對(duì)地震力進(jìn)行放大，所以剛度比的合理計(jì)算很重要。

新規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的層剛度有明確的要求，在判斷樓層是否為薄弱層、地下室是否能作為嵌固端、轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等等，都要求有層剛度作為依據(jù)，所以層剛度計(jì)算的準(zhǔn)確性就比較重要。程序提供了三種計(jì)算方法：

Ø1。樓層剪切剛度

Ø2。單層加單位力的樓層剪彎剛度

Ø3。樓層平均剪力與平均層間位移比值的層剛度

三種計(jì)算方法有差異是正常的，可以根據(jù)需要選擇。

Ø只要計(jì)算地震作用，一般應(yīng)選擇第3種層剛度算法

Ø不計(jì)算地震作用，對(duì)于多層結(jié)構(gòu)可以選擇剪切層剛度算法，高層結(jié)構(gòu)可以選擇剪彎層剛度

Ø不計(jì)算地震作用，對(duì)于有斜支撐的鋼結(jié)構(gòu)可以選擇剪彎層剛度算法

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)按照“高規(guī)”要求計(jì)算轉(zhuǎn)換層上下幾層的層剛度比，一般取轉(zhuǎn)換層上下等高的層數(shù)計(jì)算。

層剛度作為該層是否為薄弱層的重要指標(biāo)之一，對(duì)結(jié)構(gòu)的薄弱層，規(guī)范要求其地震剪力放大1.15，這里程序?qū)⒂捎脩?hù)自行控制。

當(dāng)采用第3種層剛度的計(jì)算方式時(shí)，如果結(jié)構(gòu)平面中的洞口較多，這樣會(huì)造成樓層平均位移的計(jì)算誤差增加，此時(shí)應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”來(lái)計(jì)算層剛度。選擇剪切、剪彎層剛度時(shí)，程序默認(rèn)樓層為剛性樓板。

層剛度比即結(jié)構(gòu)必須要有層的概念，但是，對(duì)于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如坡屋頂層、體育館、看臺(tái)、工業(yè)建筑等，這些結(jié)構(gòu)或者柱、墻不在同一標(biāo)高，或者本層根本沒(méi)有樓板，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，可以不考慮這類(lèi)結(jié)構(gòu)所計(jì)算的層剛度特性。

對(duì)于大底盤(pán)多塔結(jié)構(gòu)，或上聯(lián)多塔結(jié)構(gòu)，在多塔和單塔交接層之間的層剛度比是沒(méi)有意義的。如大底盤(pán)處因?yàn)殡x塔較遠(yuǎn)的構(gòu)件，對(duì)該塔的層剛度沒(méi)有貢獻(xiàn)，所以遇到多塔結(jié)構(gòu)時(shí)，層剛度的計(jì)算應(yīng)該把底盤(pán)切開(kāi)，只能保留與該塔2到3跨的底盤(pán)結(jié)構(gòu)。

對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)或帶有夾層的結(jié)構(gòu)，層剛度比有時(shí)得不到合理的計(jì)算，這是因?yàn)閷拥母拍畋粡V義化了。此時(shí)，需要采用模型簡(jiǎn)化才能計(jì)算出層剛度比。高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常要控制軸壓比、剪重比、剛度比、周期比、位移比和剛重比“六種比值”，

1、軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對(duì)墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求

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

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

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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響

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

位移比（層間位移比）:

1.1名詞釋義：

（1）位移比：即樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移與平均水平位移的比值。

（2)層間位移比：即樓層豎向構(gòu)件的最大層間位移角與平均層間位移角的比值。

其中：

最大水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大水平位移。

平均水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大水平位移與最小水平位移之和除2。

層間位移角：墻、柱層間位移與層高的比值。

最大層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值。

平均層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值與最小值之和除2。

1.3控制目的:

高層建筑層數(shù)多，高度大，為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)具有必要的剛度，應(yīng)對(duì)其最大位移和層間位移加以控制，主要目的有以下幾點(diǎn)：

1保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài)，避免混凝土墻柱出現(xiàn)裂縫，控制樓面梁板的裂縫數(shù)量，寬度。

2保證填充墻，隔墻，幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好，避免產(chǎn)生明顯的損壞。

3．控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

1.2相關(guān)規(guī)范條文的控制：

[抗規(guī)]條規(guī)定，建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則，對(duì)稱(chēng)，并應(yīng)具有良好的整體性，當(dāng)存在結(jié)構(gòu)平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí)，樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移)，不宜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。

[高規(guī)]4.3.5條規(guī)定，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A、B級(jí)高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍，B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。

[高規(guī)]4.6.3條規(guī)定，高度不大于150m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層間之比（即最大層間位移角）Δu/h應(yīng)滿足以下要求：

結(jié)構(gòu)休系Δu/h限值

框架1/550

框架-剪力墻，框架-核心筒1/800

筒中筒，剪力墻1/1000

框支層1/1000

1.4電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):

PKPM軟件中的SATWE程序?qū)γ恳粯菍佑?jì)算并輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應(yīng)的比值，詳位移輸出文件WDISP.OUT。但對(duì)于計(jì)算結(jié)果的判讀，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）若位移比（層間位移比）超過(guò)1.2，則需要在總信息參數(shù)設(shè)置中考慮雙向地震作用;

（2）驗(yàn)算位移比需要考慮偶然偏心作用，驗(yàn)算層間位移角則不需要考慮偶然偏心

（3）驗(yàn)算位移比應(yīng)選擇強(qiáng)制剛性樓板假定，但當(dāng)凸凹不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型，當(dāng)平面不對(duì)稱(chēng)時(shí)尚應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響

（4）最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設(shè)下的控制參數(shù)。構(gòu)件設(shè)計(jì)與位移信息不是在同一條件下的結(jié)果（即構(gòu)件設(shè)計(jì)可以采用彈性樓板計(jì)算，而位移計(jì)算必須在剛性樓板假設(shè)下獲得），故可先采用剛性樓板算出位移，而后采用彈性樓板進(jìn)行構(gòu)件分析。（5）因?yàn)楦邔咏ㄖ谒搅ψ饔孟?，幾乎都?huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故樓層最大位移一般都發(fā)生在結(jié)構(gòu)單元的邊角部位

2．周期比：

2.1名詞釋義：

周期比即結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期（也稱(chēng)第一扭振周期）Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期（也稱(chēng)第一側(cè)振周期）T1的比值。周期比主要控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。因?yàn)楫?dāng)兩者接近時(shí)，由于振動(dòng)藕連的影響，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將明顯增大。

2.2相關(guān)規(guī)范條文的控制：

[高規(guī)]4.3.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比（即周期比），A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。

[高規(guī)]5.1.13條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算振型數(shù)不應(yīng)小于9，抗震計(jì)算時(shí)，宜考慮平扭藕連計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不小于15，對(duì)于多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。

2.3電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):

(1).計(jì)算結(jié)果詳周期、地震力與振型輸出文件。因SATWE電算結(jié)果中并未直接給出周期比，故對(duì)于通常的規(guī)則單塔樓結(jié)構(gòu)，需人工按如下步驟驗(yàn)算周期比:

a）根據(jù)各振型的兩個(gè)平動(dòng)系數(shù)和一個(gè)扭轉(zhuǎn)系數(shù)(三者之和等于1)判別各振型分別是扭轉(zhuǎn)為主的振型（也稱(chēng)扭振振型）還是平動(dòng)為主的振型（也稱(chēng)側(cè)振振型）。一般情況下，當(dāng)扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.5時(shí)，可認(rèn)為該振型是扭振振型，反之應(yīng)為側(cè)振振型。當(dāng)然，對(duì)某些極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)還應(yīng)結(jié)合主振型信息來(lái)進(jìn)行判斷；

b）周期最長(zhǎng)的扭振振型對(duì)應(yīng)的就是第一扭振周期Tt，周期最長(zhǎng)的側(cè)振振型對(duì)應(yīng)的就是第一側(cè)振周期T1；

c）計(jì)算Tt/T1，看是否超過(guò)0.9(0.85)。

對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)周期比，不能直接按上面的方法驗(yàn)算，這時(shí)應(yīng)該將多塔結(jié)構(gòu)分成多個(gè)單塔，按多個(gè)結(jié)構(gòu)分別計(jì)算、分別驗(yàn)算(注意不是在同一結(jié)構(gòu)中定義多塔，而是按塔分成多個(gè)結(jié)構(gòu))。

(2).對(duì)于剛度均勻的結(jié)構(gòu)，在考慮扭轉(zhuǎn)耦連計(jì)算時(shí)，一般來(lái)說(shuō)前兩個(gè)或幾個(gè)振型為其主振型，但對(duì)于剛度不均勻的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，上述規(guī)律不一定存在?？傊诟邔咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使得扭轉(zhuǎn)振型不應(yīng)靠前，以減小震害。SATWE程序中給出了各振型對(duì)基底剪力貢獻(xiàn)比例的計(jì)算功能，通過(guò)參數(shù)Ratio(振型的基底剪力占總基底剪力的百分比)可以判斷出那個(gè)振型是X方向或Y方向的主振型，并可查看以及每個(gè)振型對(duì)基底剪力的貢獻(xiàn)大小。

(3).振型分解反應(yīng)譜法分析計(jì)算周期，地震力時(shí)，還應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題，即計(jì)算模型的選擇與振型數(shù)的確定。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)全樓作剛性樓板假定后，計(jì)算時(shí)宜選擇“側(cè)剛模型”進(jìn)行計(jì)算。而當(dāng)結(jié)構(gòu)定義有彈性樓板時(shí)則應(yīng)選擇“總剛模型”進(jìn)行計(jì)算較為合理。至于振型數(shù)的確定，應(yīng)按上述[高規(guī)]5.1.13條執(zhí)行，振型數(shù)是否足夠，應(yīng)以計(jì)算振型數(shù)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%作為唯一的條件進(jìn)行判別。

(4).如同位移比的控制一樣，周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種相對(duì)關(guān)系，而非其絕對(duì)大小，它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不致于出現(xiàn)過(guò)大（相對(duì)于側(cè)移）的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。即周期比控制不是在要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是在要求結(jié)構(gòu)承載布局的合理性?？紤]周期比限制以后，以前看來(lái)規(guī)整的結(jié)構(gòu)平面，從新規(guī)范的角度來(lái)看，可能成為“平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)”。一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情況，一般只能通過(guò)調(diào)整平面布置來(lái)改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小調(diào)整往往收效甚微。周期比不滿足要求，說(shuō)明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)于側(cè)移剛度較小，總的調(diào)整原則是要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圈，或者削弱內(nèi)筒。

(5).扭轉(zhuǎn)周期控制及調(diào)整難度較大，要查出問(wèn)題關(guān)鍵所在，采取相應(yīng)措施，才能有效解決問(wèn)題。

a)扭轉(zhuǎn)周期大小與剛心和形心的偏心距大小無(wú)關(guān)，只與樓層抗扭剛度有關(guān)；

b)剪力墻全部按照同一主軸兩向正交布置時(shí)，較易滿足；周邊墻與核心筒墻成斜交布置時(shí)要注意檢查是否滿足；

c)當(dāng)不滿足周期限制時(shí)，若層位移角控制潛力較大，宜減小結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件剛度，增大平動(dòng)周期；

d)當(dāng)不滿足周期限制時(shí)，且層位移角控制潛力不大，應(yīng)檢查是否存在扭轉(zhuǎn)剛度特別小的層，若存在應(yīng)加強(qiáng)該層的抗扭剛度；

e)當(dāng)不滿足扭轉(zhuǎn)周期限制，且層位移角控制潛力不大，各層抗扭剛度無(wú)突變，說(shuō)明核心筒平面尺度與結(jié)構(gòu)總高度之比偏小，應(yīng)加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墻厚，增大核心筒的抗扭剛度。

f)當(dāng)計(jì)算中發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)為第一振型，應(yīng)設(shè)法在建筑物周?chē)贾眉袅Γ粦?yīng)采取只通過(guò)加大中部剪力墻的剛度措施來(lái)調(diào)整結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。

3剛度比

3.1名詞釋義：

剛度比指結(jié)構(gòu)豎向不同樓層的側(cè)向剛度的比值（也稱(chēng)層剛度比），該值主要為了控制高層結(jié)構(gòu)的豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)頂板能否作為嵌固端，轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)剛度能否滿足要求，及薄弱層的判斷，均以層剛度比作為依據(jù)。[抗規(guī)]與[高規(guī)]提供有三種方法計(jì)算層剛度，即剪切剛度（Ki=GiAi/hi）、剪彎剛度（Ki=Vi/Δi）、地震剪力與地震層間位移的比值（Ki=Qi/Δui）。

3.2相關(guān)規(guī)范條文的控制：[抗規(guī)]附錄E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2；

[高規(guī)]4.4.2條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的80%；

[高規(guī)]5.3.7條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍；

[高規(guī)]10.2.3條規(guī)定，底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，應(yīng)符合高規(guī)附錄E的規(guī)定：

E.01)底部大空間為一層的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剛度比γ表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2。

E.02)底部大空間層數(shù)大于一層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的與底部大空間層相同或相近高度的部分的等效側(cè)向剛度與轉(zhuǎn)換層下部的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比γe宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于1.3。

3.3電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):

（1）規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)層剛度比和位移比的控制一樣，也要求在剛性樓板假定條件下計(jì)算。對(duì)于有彈性板或板厚為零的工程，應(yīng)計(jì)算兩次，在剛性樓板假定條件下計(jì)算層剛度比并找出薄弱層，然后在真實(shí)條件下完成其它結(jié)構(gòu)計(jì)算。

（2）層剛比計(jì)算及薄弱層地震剪力放大系數(shù)的結(jié)果詳建筑結(jié)構(gòu)的總信息WMASS.OUT。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度應(yīng)該是沿高度均勻或沿高度逐漸減少，但對(duì)于框支層或抽空墻柱的中間樓層通常表現(xiàn)為薄弱層，由于薄弱層容易遭受?chē)?yán)重震害，故程序根據(jù)剛度比的計(jì)算結(jié)果或?qū)娱g剪力的大小自動(dòng)判定薄弱層，并乘以放大系數(shù)，以保證結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)然，薄弱層也可在調(diào)整信息中通過(guò)人工強(qiáng)制指定。

（3）對(duì)于上述三種計(jì)算層剛度的方法，我們應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇：對(duì)于底部大空間為一層時(shí)或多層建筑及磚混結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇“剪切剛度”；對(duì)于底部大空間為多層時(shí)或有支撐的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇“剪彎剛度”；而對(duì)于通常工程來(lái)說(shuō)，則可選用第三種規(guī)范建議方法，此法也是SATWE程序的默認(rèn)方法。

5、剪重比:

5.1名詞釋義：

剪重比即最小地震剪力系數(shù)λ，主要是控制各樓層最小地震剪力，尤其是對(duì)于基本周期大于3.5S的結(jié)構(gòu)，以及存在薄弱層的結(jié)構(gòu)，出于對(duì)結(jié)構(gòu)安全的考慮，規(guī)范增加了對(duì)剪重比的要求。

5.2相關(guān)規(guī)范條文的控制：

[抗規(guī)]5.2.5條與[高規(guī)]3.3.13條規(guī)定，抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力不應(yīng)小于下表給出的最小地震剪力系數(shù)λ。類(lèi)

別7度7.5度8度8.5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)0.0160.0240.0320.0480.064

基本周期大于5.0S的結(jié)構(gòu)0.0120.0180.0240.0320.040

5.3電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):

(1).對(duì)于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層的水平地震剪力應(yīng)增大1.15倍，即上表中樓層最小剪力系數(shù)λ應(yīng)乘以1.15倍。當(dāng)周期介于3.5S和5.0S之間時(shí)，可對(duì)于上表采用插入法求值。

(2).對(duì)于一般高層建筑而言，結(jié)構(gòu)剪重比底層為最小，頂層最大，故實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)剪重比由底層控制，由下到上，哪層的地震剪力不夠，就放大哪層的設(shè)計(jì)地震內(nèi)力.

(3).結(jié)構(gòu)各層剪重比及各樓層地震剪力調(diào)整系數(shù)自動(dòng)計(jì)算取值，結(jié)果詳SATWE周期、地震力與振型輸出文件WZQ.OUT)

(4).各層地震內(nèi)力自動(dòng)放大與否在調(diào)整信息欄設(shè)開(kāi)關(guān)；如果用戶(hù)考慮自動(dòng)放大，SATWE將在WZQ.OUT中輸出程序內(nèi)部采用的放大系數(shù).

(5).六度區(qū)剪重比可在0.7％～1％取。若剪重比過(guò)小，均為構(gòu)造配筋，說(shuō)明底部剪力過(guò)小，要對(duì)構(gòu)件截面大小、周期折減等進(jìn)行檢查;若剪重比過(guò)大，說(shuō)明底部剪力很大，也應(yīng)檢查結(jié)構(gòu)模型，參數(shù)設(shè)置是否正確或結(jié)構(gòu)布置是否太剛。

6、軸壓比

6.1名詞釋義：

柱(墻)軸壓比N/(fcA)指柱(墻)軸壓力設(shè)計(jì)值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一，為了使柱墻具有很好的延性和耗能能力，規(guī)范采取的措施之一就是限制軸壓比。

6.2相關(guān)規(guī)范條文的控制：[砼規(guī)]11.4.16條[抗規(guī)]6.3.7條，[高規(guī)]6.4.2條同時(shí)規(guī)定:柱軸壓比不宜超過(guò)下表中限值。

結(jié)構(gòu)類(lèi)型抗震等級(jí)

一二三

框架結(jié)構(gòu)0.70.80.9

框架抗震墻，板柱抗震墻筒體0.750.850.95

部分框支抗震墻0.60.7--

[砼規(guī)]11.7.13條[高規(guī)]7.2.14條同時(shí)規(guī)定:抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一二級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻底部加強(qiáng)部位，其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜超過(guò)下表中限值：

6.3電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):

(1).抗震等級(jí)越高的建筑結(jié)構(gòu)，其延性要求也越高，因此對(duì)軸壓比的限制也越嚴(yán)格。對(duì)于框支柱、一字形剪力墻等情況而言，則要求更嚴(yán)格。抗震等級(jí)低或非抗震時(shí)可適當(dāng)放松，但任何情況下不得小于1.05。

(2).限制墻柱的軸壓比，通常取底截面(最大軸力處)進(jìn)行驗(yàn)算，若截面尺寸或混凝土強(qiáng)度等級(jí)變化時(shí)，還驗(yàn)算該位置的軸壓比。SATWE驗(yàn)算結(jié)果詳

，當(dāng)計(jì)算結(jié)果與規(guī)范不符時(shí)，軸壓比數(shù)值會(huì)自動(dòng)以紅色字符顯示。

(3).需要說(shuō)明的是，對(duì)于墻肢軸壓比的計(jì)算時(shí)，規(guī)范取用重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸壓力設(shè)計(jì)值（即恒載分項(xiàng)系數(shù)取1.2，活載分項(xiàng)系數(shù)取1.4）來(lái)計(jì)算其名義軸壓比，是為了保證地震作用下的墻肢具有足夠的延性，避免受壓區(qū)過(guò)大而出現(xiàn)小偏壓的情況，而對(duì)于截面復(fù)雜的墻肢來(lái)說(shuō)，計(jì)算受壓區(qū)高度非常困難，故作以上簡(jiǎn)化計(jì)算。

(4).試驗(yàn)證明，混凝土強(qiáng)度等級(jí)，箍筋配置的形式與數(shù)量，均與柱的軸壓比有密切的關(guān)系，因此，規(guī)范針對(duì)情況的不同，對(duì)柱的軸壓比限值作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

(5).當(dāng)墻肢的軸壓比雖未超過(guò)上表中限值，但又?jǐn)?shù)值較大時(shí)，可在墻肢邊緣應(yīng)力較大的部位設(shè)置邊緣構(gòu)件，以提高墻肢端部混凝土極限壓應(yīng)變，改善剪力墻的延性。當(dāng)為一級(jí)抗震(9度)時(shí)的墻肢軸壓比大于0.3，一級(jí)(8度)大于0.2，二級(jí)大于0.1時(shí)，應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，否則可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，程序?qū)Φ撞考訌?qiáng)部位及其上一層所有墻肢端部均按約束邊緣構(gòu)件考慮。

結(jié)束語(yǔ):

以上僅從規(guī)范條文及軟件運(yùn)用的角度對(duì)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的“六個(gè)比”進(jìn)行對(duì)照理解，然而規(guī)范條文終究有其局限性，只能針對(duì)一些普通、典型的情況提出要求，軟件的模擬計(jì)算與實(shí)際情況也有一定的差距，因此，對(duì)于千變?nèi)f化的實(shí)際工程，需要結(jié)構(gòu)工程師運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的要求，做出具體分析和采取具體措施，避免采用嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)。對(duì)于某些建筑功能極其復(fù)雜，結(jié)構(gòu)平面或豎向不規(guī)則的高層結(jié)構(gòu)，以上比值可能會(huì)出現(xiàn)超過(guò)規(guī)范限制的情況，這時(shí)必須進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，盡可能對(duì)原結(jié)構(gòu)方案作出調(diào)整或采取有效措施予以彌補(bǔ)。

其實(shí)，高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除上述“六個(gè)比”需很好控制以外，還有很多“比值”需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在具體工程的設(shè)計(jì)中認(rèn)真的去對(duì)待，很好的加以控制，如高層建筑高寬比，結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的延性比，梁柱的剪跨比、剪壓比，柱傾覆力矩與總傾覆力矩之比等等。它們對(duì)于實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”，“強(qiáng)墻弱梁”“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)計(jì)理念均起著重要作用。

4．剛重比

4.1名詞釋義：

結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與重力荷載設(shè)計(jì)值之比稱(chēng)為剛重比。它是影響重力二階效應(yīng)的主要參數(shù)，且重力二階效應(yīng)隨著結(jié)構(gòu)剛重比的降低呈雙曲線關(guān)系增加。高層建筑在風(fēng)荷載或水平地震作用下，若重力二階效應(yīng)過(guò)大則會(huì)引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌，故控制好結(jié)構(gòu)的剛重比，則可以控制結(jié)構(gòu)不失去穩(wěn)定。

4.2相關(guān)規(guī)范條文的控制：

[高規(guī)]5.4.4條規(guī)定:

1.對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)，框剪結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定:

2.對(duì)于框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定:

4.3電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):

1.按照下式計(jì)算等效側(cè)向剛度：

2.對(duì)于剪切型的框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)剛重比大于10時(shí)，則結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)可控制在20%以?xún)?nèi)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定已經(jīng)具有一定的安全儲(chǔ)備；當(dāng)剛重比大于20時(shí)，重力二階效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響已經(jīng)很小，故規(guī)范規(guī)定此時(shí)可以不考慮重力二階效應(yīng)。

3.對(duì)于彎剪型的剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)，當(dāng)剛重比大于1.4時(shí)，結(jié)構(gòu)能夠保持整體穩(wěn)定；當(dāng)剛重比大于2.7時(shí)，重力二階效應(yīng)導(dǎo)致的內(nèi)力和位移增量?jī)H在5%左右，故規(guī)范規(guī)定此時(shí)可以不考慮重力二階效應(yīng)。

2.若結(jié)構(gòu)剛重比(Ejd/GH2)>1.4，則滿足整體穩(wěn)定條件，SATWE輸出結(jié)果參WMASS.OUT，

3.高層建筑的高寬比滿足限值時(shí)，可不進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，否則應(yīng)進(jìn)行。

4.當(dāng)高層建筑的穩(wěn)定不滿足上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)調(diào)整并增大結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。

高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的七個(gè)比值及調(diào)整方法

高層設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于豎向承重構(gòu)件（柱、剪力墻等）的合理布置，設(shè)計(jì)過(guò)程中控制的目標(biāo)參數(shù)主要有如下七個(gè)：

1、軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對(duì)墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求，見(jiàn)抗規(guī)6.3.7和6.4.6，高規(guī)6.4.2和7.2.14。

軸壓比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：

1）程序調(diào)整：SATWE程序不能實(shí)現(xiàn)。

2）人工調(diào)整：增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度。

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(jiàn)抗規(guī)5.2.5，高規(guī)3.3.13。這個(gè)要求如同最小配筋率的要求，算出來(lái)的地震剪力如果達(dá)不到規(guī)范的最低要求，就要人為提高，并按這個(gè)最低要求完成后續(xù)的計(jì)算。

剪重比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：

1）程序調(diào)整：在SATWE的“調(diào)整信息”中勾選“按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整各樓層地震內(nèi)力”后，SATWE按抗規(guī)5.2.5自動(dòng)將樓層最小地震剪力系數(shù)直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和，用以調(diào)整該樓層地震剪力，以滿足剪重比要求。

2）人工調(diào)整：如果還需人工干預(yù)，可按下列三種情況進(jìn)行調(diào)整：

a）當(dāng)?shù)卣鸺袅ζ《鴮娱g側(cè)移角又偏大時(shí)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)過(guò)柔，宜適當(dāng)加大墻、柱截面，提高剛度；

b）當(dāng)?shù)卣鸺袅ζ蠖鴮娱g側(cè)移角又偏小時(shí)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)過(guò)剛，宜適當(dāng)減小墻、柱截面，降低剛度以取得合適的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)；

c）當(dāng)?shù)卣鸺袅ζ《鴮娱g側(cè)移角又恰當(dāng)時(shí)，可在SATWE的“調(diào)整信息”中的“全樓地震作用放大系數(shù)”中輸入大于1的系數(shù)增大地震作用，以滿足剪重比要求。

3、剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向