PKPM計(jì)算結(jié)果分析及注意的問題-講義

1、. 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)整體性能控制I、軸壓比一、規(guī)范要求軸壓比：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。規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求，見10 版高規(guī)6.4.2和7.2.13?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，鋼筋混凝土柱軸壓比不宜超過表6.3.6的規(guī)定；對于類場地上較高的高層建筑，其軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。二、電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):混凝土構(gòu)件配筋、鋼構(gòu)件驗(yàn)算輸出文件（WPJ*.OUT）Uc - 軸壓比(N/Afc)1.抗震等級越高的建

2、筑結(jié)構(gòu)，其延性要求也越高，因此對軸壓比的限制也越嚴(yán)格。對于框支柱、一字形剪力墻等情況而言，則要求更嚴(yán)格?？拐鸬燃壍突蚍强拐饡r(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)度等級變化時(shí),還驗(yàn)算該位置的軸壓比。SATWE驗(yàn)算結(jié)果，當(dāng)計(jì)算結(jié)果與規(guī)范不符時(shí)，軸壓比數(shù)值會自動以紅色字符顯示。3.需要說明的是，對于墻肢軸壓比的計(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)過大而出現(xiàn)小偏壓的情況,而對于截面復(fù)

3、雜的墻肢來說,計(jì)算受壓區(qū)高度非常困難,故作以上簡化計(jì)算。4.試驗(yàn)證明，混凝土強(qiáng)度等級，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)范針對情況的不同，對柱的軸壓比限值作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整（抗規(guī)6.3.6條注）。5.當(dāng)墻肢的軸壓比雖未超過上表中限值，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)為一級抗震(9度)時(shí)的墻肢軸壓比大于0.3,一級(8度)大于0.2,二級大于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。三、軸壓比不滿足簡便的調(diào)整方法：1.程序調(diào)整：

4、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。II、位移和位移比一、 位移和位移比控制位移比控制是層扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制，限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；位移角控制室整體平動剛度控制。1規(guī)范條文及程序處理樓層的層間位移角就是樓層層間最大位移與層高的比值，抗震規(guī)范5.5.1條及高規(guī)3.7.3條規(guī)定不同結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值，按下表采用結(jié)構(gòu)類型層間位移角鋼筋混泥土框架1/550鋼筋混泥土框架-抗震墻、板柱-抗震墻、框架-核心筒1/800鋼筋混泥土抗震墻、筒中筒1/1000鋼筋混凝土框支層1/1000多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/300

5、程序在WDISP.OUT中輸出樓層的最大層間位移角。 即要求：Ratio-(X)= Max-(X)/ Ave-(X)最好1.2 不能超過1.5Ratio-Dx= Max-Dx/ Ave-Dx最好1.2 不能超過1.5Y方向相同對于位移比，高規(guī)3.4.5條規(guī)定：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角，A、B級高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級高度高層建筑不應(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)高層建筑及復(fù)雜高層建筑，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。程序中對每一層都計(jì)算輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角

6、及相應(yīng)的比值，用戶可以一目了然地判斷是否滿足規(guī)范要求。2最大位移和平均位移計(jì)算最大位移：本層墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大水平位移；平均位移：本層墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大水平位移與最小水平位移之和的一半；最大層間位移：本層墻、柱水平層間位移的最大值；平均層間位移：本層墻、柱水平層間位移的最大值與最小值之和的一半。計(jì)算位移時(shí)某些情況的說明：當(dāng)本樓層沒有柱和墻，而僅布置有支撐時(shí)，位移的計(jì)算取支撐的兩端節(jié)點(diǎn)的水平位移。位移角的計(jì)算取支撐的兩端節(jié)點(diǎn)的水平位移差與豎向高差之比值。對于包含越層柱的結(jié)構(gòu)，位移的計(jì)算也是取柱的兩端節(jié)點(diǎn)的水平位移，由于柱兩端節(jié)點(diǎn)超出本層高度范圍，由此可能導(dǎo)致計(jì)算的最大位移偏大，從數(shù)值上看位移

7、比可能不能滿足規(guī)范要求，用戶應(yīng)酌情處理。3 位移、位移比控制原則（1）根據(jù)高規(guī)3.4.5條，高層建筑驗(yàn)算位移比時(shí)需要考慮偶然偏心的影響，但驗(yàn)算層間位移角則不需要考慮偶然偏心。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，根據(jù)抗震規(guī)范5.1.1條，在進(jìn)行位移，位移比驗(yàn)算時(shí)需要考慮雙向地震作用。（2）驗(yàn)算位移比應(yīng)選擇強(qiáng)制剛性樓板假定，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”所以應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”來計(jì)算。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)平面不對稱時(shí)尚應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響。（3）最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設(shè)下的控制

8、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。（4）因?yàn)楦邔咏ㄖ谒搅ψ饔孟?幾乎都會產(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。（5）抗震規(guī)范3.4.4條規(guī)定，凹凸不規(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)平面不對稱時(shí)尚應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響。根據(jù)高規(guī)5.1.5條，進(jìn)行高層建筑內(nèi)力與位移計(jì)算時(shí)，可假定樓板在其自身平面內(nèi)為無限剛性，相應(yīng)地設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取必要措施保證樓板平面內(nèi)的整體剛度。二、 結(jié)構(gòu)位移、位移比驗(yàn)算的適用范圍位移比驗(yàn)算也

9、應(yīng)勾選剛性樓板假定，但是對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如坡屋頂層、體育館、看臺、工業(yè)建筑等，這些結(jié)構(gòu)或者柱、墻不在同一標(biāo)高，或者本層沒有樓板，此時(shí)如果采用“強(qiáng)制剛性樓板假定”，結(jié)構(gòu)分析可能失真，位移比也不一定有意義。所以這類結(jié)構(gòu)可以通過位移的“詳細(xì)輸出”或者觀察結(jié)構(gòu)的變形示意圖，來考察結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。對于錯層結(jié)構(gòu)或者帶有夾層的結(jié)構(gòu)，這類結(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)算也可能失真。三、位移比不滿足時(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：只能通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與形心的偏心距；可利用程序的節(jié)點(diǎn)搜索功

10、能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號簡圖”中快速找到位移最大的節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度；也可找出位移最小的節(jié)點(diǎn)削弱其剛度；直到位移比滿足要求。III、周期比一、 高規(guī)對周期比的控制要求高規(guī)3.4.5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級高度高層建筑、超過A級高度的混合結(jié)構(gòu)及本規(guī)程第10章所指復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。二、 周期比驗(yàn)算驗(yàn)算周期比的目的主要是為了控制結(jié)構(gòu)在罕遇大震下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。1.程序計(jì)算出每個(gè)振型的側(cè)振成分和扭振成分，通過平動系數(shù)和扭轉(zhuǎn)系數(shù)可以明確地區(qū)分振型的特征

11、，根據(jù)各振型的平動系數(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)振型還是平動振型。2.周期最長的扭振振型對應(yīng)的就是第一扭轉(zhuǎn)周期Tt，周期最長的側(cè)振振型對應(yīng)的就是第一側(cè)振周期T1（注意：在某些情況下，還要結(jié)合主振型信息來進(jìn)行判斷）。3.對照“結(jié)構(gòu)整體空間振動簡圖”，考察第一扭轉(zhuǎn)/平動周期是否引起整體振動，如果僅是局部振動，不是第一扭轉(zhuǎn)/平動周期。再考察下一個(gè)次長周期。4.考察第一平動周期的基底剪力比是否為最大。5.計(jì)算Tt/T1，看是否超過0.9 (0.85)周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種對應(yīng)關(guān)系，而不是絕對大小。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)不至

12、于出現(xiàn)過大（相對于側(cè)移）的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。周期、地震力與振型輸出文件（WZQ.OUT）即要求：Tt/T1=0.1579/0.3203=0.490.9三、 周期比驗(yàn)算的注意事項(xiàng)進(jìn)行周期比驗(yàn)算應(yīng)選擇剛性樓板假定。（1） 多塔樓結(jié)構(gòu)不能直接按整體模型進(jìn)行周期比驗(yàn)算，而必須按各塔樓分開的模型分別計(jì)算周期比與驗(yàn)算；（2） 當(dāng)高層建筑樓層開洞較復(fù)雜，或?yàn)殄e層結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)往往會產(chǎn)生局部振動，此時(shí)要注意過濾掉局部振動產(chǎn)生的周期；（3） 對于體育館、空曠結(jié)構(gòu)和特殊的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)，若沒有特殊要求的，一般不需要控制周期比；（4） 多層建筑結(jié)構(gòu)不需要控制周期比。四、 周期比不滿足時(shí)的調(diào)整周期比反映結(jié)構(gòu)整體的扭轉(zhuǎn)剛度與平動剛

13、度的某種比例關(guān)系。當(dāng)周期比不滿足規(guī)范要求時(shí)，不要急于加大剪力墻截面或其他構(gòu)件截面，要查出關(guān)鍵所在，采取相應(yīng)的措施，才能有效地解決問題。一般來說，周期比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對于側(cè)移剛度較小，調(diào)整原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍剛度，或者削弱內(nèi)部剛度。參考一些工程設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)，扭轉(zhuǎn)周期大小與剛心與形心的偏心距大小有關(guān)，與全樓平均扭轉(zhuǎn)剛度關(guān)系大；剪力墻全部按主軸正交布置時(shí)，較易滿足；周邊墻與核心筒墻成斜交布置時(shí)較難滿足；當(dāng)不滿足扭轉(zhuǎn)周期限制且層位移角控制潛力較大時(shí)，宜減小結(jié)構(gòu)上部豎向構(gòu)件剛度，增大平動周期；當(dāng)不滿足扭轉(zhuǎn)周期限制，且層位移角控制潛力不大時(shí)，應(yīng)檢查是否存在扭轉(zhuǎn)剛度特別小的層，若存在，則應(yīng)加

14、強(qiáng)該層的抗扭剛度；當(dāng)上述措施均無效時(shí)，可以考慮在結(jié)構(gòu)邊緣加斜撐；豎向構(gòu)件斷面及布置的改變，同時(shí)影響平動剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，應(yīng)控制改變向有利于周期比方向發(fā)展；加強(qiáng)周邊豎向構(gòu)件，減弱中間豎向構(gòu)件，對改變周期比有利；當(dāng)周期比和規(guī)范要求相差不多時(shí)，可適當(dāng)加大周邊梁的剛度，等等。IV、剪重比一、 剪重比的控制抗震規(guī)范第5.2.5條，高規(guī)第4.3.12條明確要求了樓層剪重比不應(yīng)小于剪力系數(shù)，而與結(jié)構(gòu)的基本周期及地震烈度有關(guān)，其值按下表采用。樓層最小剪力系數(shù)類別6度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)0.0080.016（0.024）0.032（0.048）0.064基本周期大于5s的結(jié)構(gòu)0.0

15、060.012（0.018）0.024（0.036）0.048注：1、基本周期介于3.5s和5.0s之間的結(jié)構(gòu)，應(yīng)允許線性插入取值；2、7、8度時(shí)括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。剪重比是抗震設(shè)計(jì)中非常重要的參數(shù)。規(guī)范之所以規(guī)定剪重比，主要是因?yàn)殚L周期作用下，地震影響下降較快，由此計(jì)算出來的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能太小。而對于長周期結(jié)構(gòu)，地震動態(tài)作用下的地面加速度和位移可能對結(jié)構(gòu)具有更大的破壞作用，但采用振型分解法時(shí)無法對此作用做出準(zhǔn)確計(jì)算。因此，處于安全考慮，規(guī)范規(guī)定了個(gè)樓層水平地震剪力的最小值的要求。在SATWE的結(jié)果文件WZQ.OUT文件中，給出了各

16、層剪重比的計(jì)算結(jié)果和相應(yīng)的調(diào)整信息。二、 剪重比控制的基本條件有效質(zhì)量系數(shù)當(dāng)有效質(zhì)量系數(shù)大于0.8時(shí)，基底剪力誤差一般小于5%。在這個(gè)意義上稱有效質(zhì)量系數(shù)大于0.8的情形為振型數(shù)足夠，否則稱振型數(shù)不夠。高規(guī)5.1.13條規(guī)定對B級高度高層建筑結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)有效質(zhì)量系數(shù)不小于0.9，程序可以自動計(jì)算該參數(shù)并輸出。當(dāng)剪重比不滿足規(guī)范要求時(shí)，除地下室不受最小剪重比控制外，其他樓層程序?qū)⒆詣诱{(diào)整地震作用。剪重比調(diào)整系數(shù)將直接乘在該層構(gòu)件的地震內(nèi)力上。SATWE程序中是按照規(guī)范調(diào)整，不能人工控制，具體的調(diào)整系數(shù)可在WZQ.OUT中查詢。三、 剪重比不滿足時(shí)的調(diào)整剪重比不滿足時(shí)可按以下兩

17、種方法調(diào)整：1. 程序調(diào)整在SATWE的“調(diào)整信息”中勾選“按抗規(guī)5.2.5調(diào)整各樓層地震內(nèi)力”后，SATWE按抗震規(guī)范5.2.5條自動將樓層最小剪力系數(shù)直接乘以該層以及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)整如果還需要人工干預(yù)，可按下列兩種情況進(jìn)行調(diào)整：（1）當(dāng)?shù)卣鸺袅ζ《鴮娱g角又偏大時(shí)，說明結(jié)構(gòu)過柔，宜適當(dāng)加大墻、柱截面，提高剛度；（2）當(dāng)?shù)卣鸺袅ζ蠖鴮娱g角又偏小時(shí)，說明結(jié)構(gòu)過剛，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)。（3）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

18、數(shù)增大地震作用，以滿足剪重比要求。V、層剛度比一、 為什么要計(jì)算剛度比剛度比的計(jì)算是用來確定結(jié)構(gòu)中的薄弱層（控制結(jié)構(gòu)豎向布置不規(guī)則），或用于判斷地下室結(jié)構(gòu)剛度是否滿足嵌固要求?？拐鹨?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?？拐鹨?guī)范3.4.3條表3.4.3-2規(guī)定：側(cè)向（豎向）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(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%。高規(guī)3.5.2條規(guī)定：抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑相鄰樓層的側(cè)向剛度變化應(yīng)符合下列規(guī)定：1.對框架結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比1可以按式（3.5.2-1）計(jì)算，且本層與相鄰上層的比值不宜小于0.7，與相鄰上

19、部三層剛度平均值不宜小于0.8.對于框架剪力墻、板柱剪力墻、剪力墻、框架核心筒、筒中筒結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比2可按式（3.5.2-2）計(jì)算，且本層與相鄰上層的比值不宜小于0.9；當(dāng)本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍時(shí)，該比值不宜小于1.1；對結(jié)構(gòu)底部嵌固層，該比值不宜小于1.5。2.抗震規(guī)范6.1.14-2地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，結(jié)構(gòu)地上一層的側(cè)向剛度，不宜大于相關(guān)范圍地下一層側(cè)向剛度的0.5倍。高規(guī)5.3.7條規(guī)定：高層建筑結(jié)構(gòu)整體計(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，地下一層與首層側(cè)向剛度比不宜小于2。高規(guī)10.2.3條規(guī)定：轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度變

20、化應(yīng)符合本規(guī)程附錄E的規(guī)定：E.0.1當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)在1、2層時(shí)可近似采用轉(zhuǎn)換層與其相鄰上層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比e1表示轉(zhuǎn)換上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，e1宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)e1不應(yīng)小于0.4，抗震設(shè)計(jì)時(shí)e1不應(yīng)小于0.5。E.0.2當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在第二層以上時(shí)，按高規(guī)式（3.5.2-1）計(jì)算的轉(zhuǎn)換層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比不應(yīng)小于0.6。E.0.3當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在第二層以上時(shí)，尚宜按公式（E.0.3）計(jì)算，轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比e2。e2宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)e2不應(yīng)小于0.5，抗震設(shè)計(jì)時(shí)e2不應(yīng)小于0.8。3. 側(cè)向剛度變化、承載力變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件連續(xù)性不符合高規(guī)第3.5.2、

21、3.5.3、3.5.4條要求的樓層，其對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的剪力應(yīng)按3.5.8乘以1.25的增大系數(shù)（抗規(guī)3.4.4-2增大系數(shù)為1.15）。二、層剛度的三種計(jì)算方法1.剪切剛度：是按照抗震規(guī)范（2008年版）6.1.14條文說明中給出的計(jì)算方法計(jì)算的2.剪彎剛度：是按有限元方法，通過加單位力來計(jì)算的3.地震剪力與地震層間位移比方法是抗震規(guī)范3.4.3條文說明中給出的。由于計(jì)算理論不同，三種方法可能給出差別比較大的剛度比結(jié)果，根據(jù)2010版規(guī)范，SATWE對層剛度比計(jì)算的三種方法進(jìn)行了調(diào)整，取消用戶選項(xiàng)功能，在計(jì)算地震作用下，始終采用第三種方法進(jìn)行薄弱層判斷，并始終給出剪切剛度的計(jì)算結(jié)果，當(dāng)結(jié)

22、構(gòu)中存在轉(zhuǎn)換層時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)換層所在層號，當(dāng)2層以下轉(zhuǎn)換時(shí)采用剪切剛度計(jì)算轉(zhuǎn)換層上下的等效剛度比，對于3層以上高位轉(zhuǎn)換則自動進(jìn)行剪彎剛度計(jì)算，并采用剪彎剛度計(jì)算等效剛度比。三、電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn)：1.規(guī)范對結(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 。一般來說，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

23、遭受嚴(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)整信息中通過人工強(qiáng)制指定。3.對于上述三種計(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”；而對于通常工程來說，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。四、剛度比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：1.程序調(diào)整：如果某樓層剛度比的計(jì)算結(jié)果不滿足要求，SATWE自動將該樓層定義為薄弱層，并按10版高規(guī)3.5.8將該樓層地震剪力放大1.25倍。2.人工調(diào)整

24、：如果還需人工干預(yù)，可適當(dāng)降低本層層高和加強(qiáng)本層墻、柱或梁的剛度，適當(dāng)提高上部相關(guān)樓層的層高和削弱上部相關(guān)樓層墻、柱或梁的剛度。VI、樓層受剪承載力比一、 為什么要計(jì)算樓層受剪承載力樓層的實(shí)際承載力（而非承載力設(shè)計(jì)值）是判斷薄弱層的依據(jù)之一，抗震規(guī)范3.4.3、3.4.4條與高規(guī)3.5.3條指出“A級高度高層建筑的樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力不宜小于其相鄰上一層受剪承載力的80，不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力的65；B級高度高層建筑的樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力的75”。3.5.8條“側(cè)向剛度變化、承載力變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件連續(xù)性不符合本規(guī)程第3.5.2、3.

25、5.3、3.5.4條要求的樓層，其對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的剪力應(yīng)乘以1.25的增大系數(shù)”（抗規(guī)1.15），使薄弱層適當(dāng)加強(qiáng)，使其既有足夠的變形能力，又不使薄弱層位置發(fā)生轉(zhuǎn)移，是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。樓層受剪承載力及承載力比值在SATWE的計(jì)算結(jié)果文本文件的“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總信息（WMASS.OUT）”文件中輸出。當(dāng)Ratio Bu：x（y）小于0.8時(shí)，X（Y）向承載力不滿足規(guī)范要求，應(yīng)在SATWE前處理的“分析與設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義”的調(diào)整信息選項(xiàng)卡中人工指定薄弱層（可指定多個(gè)薄弱層）。二、樓層受剪承載力計(jì)算應(yīng)注意的問題在鋼柱的受剪承載力計(jì)算中，軟件是取用采用的極限強(qiáng)度來計(jì)算各種截面形式構(gòu)件的

26、上下兩端的全塑性抵抗彎矩，然后計(jì)算其受剪承載力。由于越層柱有兩種建模方式（分層分段輸入與柱底標(biāo)高輸入），在統(tǒng)計(jì)樓層豎向構(gòu)件總數(shù)時(shí)是有區(qū)別的。以柱底標(biāo)高輸入的越層柱只屬于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層，而分段輸入的越層柱屬于多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層，所以兩種建模方式得出的樓層受剪承載力比值是不同的，可以在SATWE計(jì)算書輸出的每根柱的受剪承載力中，靈活采用此結(jié)果進(jìn)行手工補(bǔ)充計(jì)算。對于在建模時(shí)按斜桿輸入的構(gòu)件，考慮到其對樓層受剪承載力影響很大，按照其與Z軸的夾角大小，采用了三種方式來考慮其受剪承載力貢獻(xiàn)，即按住考慮、按斜桿考慮和不考慮其貢獻(xiàn)。詳細(xì)計(jì)算規(guī)則如下：1混凝土（含鋼管/型鋼混凝土）構(gòu)件，當(dāng)其與Z軸夾角小于20時(shí)，按上文中普

27、通柱的方式計(jì)算其受剪承載力；大于20且小于70時(shí)，按斜桿計(jì)算受剪承載力，此時(shí)只考慮混凝土截面內(nèi)的鋼筋、型鋼或鋼管的受拉承載力，再向平面相應(yīng)方向（x或y）投影；大于70時(shí)，此時(shí)其受力性能與梁類似，不考慮其受剪承載力貢獻(xiàn)。2鋼構(gòu)件，當(dāng)其與Z軸的夾角小于20時(shí)，按上文中的鋼柱的計(jì)算方法計(jì)算受剪承載力；大于20且小于70時(shí)，按照斜桿計(jì)算受剪承載力，此時(shí)歐拉臨界力起控制作用，所以取歐拉臨界力向平面相應(yīng)方向（x或y）投影，且考慮拉壓的成對作用，承載力再減半；大于70時(shí)，與混凝構(gòu)件處理方式相同。還需要注意的是，在統(tǒng)計(jì)樓層指標(biāo)的時(shí)候，程序是根據(jù)斜桿建模時(shí)所在的樓層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的（與上文中柱底標(biāo)高輸入越層柱的處理方

28、式相同），也就是躍層斜桿職能統(tǒng)計(jì)到某一樓層的受剪承載力中取，而不是其跨越的所有樓層。對于樓層斜梁、層間梁不論與Z軸夾角多少都不考慮其受剪承載力貢獻(xiàn)。3以上樓層受剪承載力的簡化計(jì)算，只與豎向構(gòu)件的尺寸、配筋有關(guān)，與它們的連接關(guān)系無關(guān)。同時(shí)由于SATWE軟件在施工圖設(shè)計(jì)之前無法得到實(shí)際鋼筋面積，所以承載力計(jì)算時(shí)采用計(jì)算面積配筋乘以超配筋系數(shù)來近似實(shí)際配筋面積。但在抗震鑒定加固設(shè)計(jì)軟件JDJG里，用戶可以輸入每根梁、柱的實(shí)配鋼筋，軟件按實(shí)配鋼筋計(jì)算構(gòu)件的實(shí)際受剪承載力。三、層間受剪承載力比不滿足時(shí)的調(diào)整方法1程序調(diào)整：軟件在完成構(gòu)件的配筋計(jì)算后自動計(jì)算樓層的受剪承載力和承載力之比，由設(shè)計(jì)人員查看結(jié)構(gòu)

29、設(shè)計(jì)信息（WMASS.OUT），自行判定是否存在承載力突變引起的薄弱層，如果有薄弱層則需要在參數(shù)設(shè)置人工指定薄弱層號（允許指定多個(gè)薄弱層）重新計(jì)算，程序?qū)凑找?guī)定調(diào)整薄弱層的地震剪力。2人工調(diào)整：如果還需人工干預(yù)，可適當(dāng)提高本層構(gòu)件強(qiáng)度（如增大配筋、提高混凝土強(qiáng)度或加大截面）以提高本層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的承載力，或適當(dāng)降低上部相關(guān)樓層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的承載力。如果結(jié)構(gòu)豎向較規(guī)則，第一次試算時(shí)可只建一個(gè)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層，待結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、剪重比、剛度比等滿足之后再添加其它標(biāo)準(zhǔn)層，這樣可以減少建模過程中的重復(fù)修改，加快建模速度。VII、剛重比結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和重力二階效應(yīng)計(jì)算 一、 高層建筑的穩(wěn)定性驗(yàn)算

30、重力二階效應(yīng)，在建筑結(jié)構(gòu)分析中指的是重力荷載在水平作用位移效應(yīng)上引起的二階效應(yīng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生水平位移時(shí)，豎向荷載就會出現(xiàn)垂直于變形后的結(jié)構(gòu)豎向軸線的分量，這個(gè)分量將加大水平位移量，同時(shí)也會加大相應(yīng)的內(nèi)力。當(dāng)結(jié)構(gòu)側(cè)移越來越大時(shí)，重力產(chǎn)生的重力二階效應(yīng)將越來越大，從而降低構(gòu)件性能直至最終失穩(wěn)。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與重力荷載設(shè)計(jì)值之比稱為剛重比，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)過大則會引起結(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。主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在風(fēng)載或地震力的作用下整

31、體失穩(wěn)，見高規(guī)5.4.1和5.4.4。剛重比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的剛度相對于重力荷載過?。坏珓傊乇冗^大，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差，宜適當(dāng)減少墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。高規(guī)第5.4.4條規(guī)定：高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性應(yīng)符合下列規(guī)定：1. 剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要求： n 2. 框架結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要求 結(jié)構(gòu)剛重比是影響重力P效應(yīng)的主要參數(shù)。如果結(jié)構(gòu)的剛重比滿足高規(guī)5.4.4條規(guī)定，則重力P 效應(yīng)可控制在20%之內(nèi)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定具有適宜的安全儲備。若結(jié)構(gòu)的剛重比進(jìn)一步減小，則重力P效應(yīng)將會呈非線性關(guān)系急劇增長，直至引起結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平力較小，如計(jì)算的樓層剪重比

32、（樓層剪力與其上各層重力荷載代表值之和的比值）小于0.02時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度雖能滿足水平位移限值要求，但往往不能滿足本條規(guī)定的穩(wěn)定要求。SATWE、TAT、PMSAP等軟件都是按照規(guī)范的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗(yàn)算，并在總信息文本中輸出，如SATWE在WMASS.OUT中輸出。當(dāng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算不滿足高規(guī)5.4.4條，或通過考慮P后不能滿足整體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，必須調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，應(yīng)調(diào)整并增大結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度（一般是有高寬比很大的結(jié)構(gòu)才有可能發(fā)生）。二、重力二階效應(yīng)計(jì)算高規(guī)5.4.1條規(guī)定：當(dāng)高層建筑滿足下列規(guī)定時(shí)，彈性計(jì)算分析時(shí)可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。1.剪力墻、框架-剪力墻、筒體結(jié)構(gòu) 2.框架結(jié)構(gòu) 高

33、規(guī)第5.4.2條規(guī)定:高層建筑如果不滿足5.4.1條的規(guī)定時(shí)，應(yīng)考慮重力二階效應(yīng)對水平力作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。高規(guī)第5.4.3條規(guī)定：高層建筑結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)，可采用彈性方法進(jìn)行計(jì)算啊，也可以采用對未考慮重力二階效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果乘以增大系數(shù)的方法近似考慮。結(jié)構(gòu)滿足高規(guī)5.4.1條時(shí)，彈性分析的二階效應(yīng)對結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移的增量一般能控制在5%左右；考慮實(shí)際剛度折減50%時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力增量控制在10%以內(nèi)，重力二階效應(yīng)的影響相對較小，可忽略不計(jì)。對于大多數(shù)高層結(jié)構(gòu)，P效應(yīng)將在5%10%之間，對于超高層結(jié)構(gòu)，P 效應(yīng)將在10%以上，并隨著結(jié)構(gòu)剛重比的降低，重力二階效應(yīng)的不利影響呈非線性增長。所以

34、在分析超高層結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該考慮P效應(yīng)影響。在SATWE、TAT、PMSAP等軟件中提供了計(jì)算P效應(yīng)的開關(guān)，用戶可根據(jù)需要選擇是否考慮P效應(yīng)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，軟件都采用高規(guī)5.4.3條中的“彈性方法”進(jìn)行P效應(yīng)的近似計(jì)算。我們首先計(jì)算豎向荷載引起的整個(gè)結(jié)構(gòu)的幾何剛度，以此修改原有結(jié)構(gòu)總剛，從而實(shí)現(xiàn)P效應(yīng)的近似計(jì)算。這種P效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法具有一般性，它既適用于采用剛性樓板假定的結(jié)構(gòu)，也適用于存在獨(dú)立彈性節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，沒有人為的限制。三、剛重比不滿足時(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：只能通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度。VIII、抗傾覆力矩與傾覆力矩之比結(jié)構(gòu)

35、整體抗傾覆驗(yàn)算 一、 規(guī)范要求 高規(guī)第12.1.7條，“在重力荷載與水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值或重力荷載代表值與多遇水平地震標(biāo)準(zhǔn)值共同作用下，高寬比大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。計(jì)算時(shí)，質(zhì)量偏心較大的裙樓和主樓可分開考慮。”當(dāng)高層、超高層建筑高寬比較大，水平風(fēng)、地震作用較大，地基剛度較弱時(shí)，結(jié)構(gòu)整體傾覆驗(yàn)算很重要，它直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全度得控制。二、程序的結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗(yàn)算方法。設(shè)Mov傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值Mr抗傾覆力矩標(biāo)準(zhǔn)值 對于高寬比大于4的高層建筑，需要滿足MR/Mov3.0才能保證底面不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，高寬比

36、不大于4的高層建筑，需要滿足MR/Mov2.308，零應(yīng)力區(qū)面積就不會超過基礎(chǔ)地面面積的15%。同理，對于其他規(guī)范的要求同樣也可以按照此表求得相應(yīng)的抗傾覆安全度限值。三、抗傾覆驗(yàn)算應(yīng)用在計(jì)算的結(jié)果文件WMASS.OUT中給出了水平力作用下的抗傾覆力矩Mr，傾覆力矩Mov，抗傾覆安全度及零應(yīng)力區(qū)比例等指標(biāo)，根據(jù)結(jié)果自行判斷是否滿足要求。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗傾覆驗(yàn)算時(shí)，假定基礎(chǔ)及地基均具有足夠的剛度，基底反力呈線性分布，需要重力荷載合力中心與基底形心基本重合（一般要求偏心距不大于B/60，其中B基礎(chǔ)地下室底面寬度）。當(dāng)?shù)鼗哂凶銐騽偠葧r(shí)，如基巖，Mr/Mov要求可適當(dāng)放松；如為中軟土地基，Mr/Mov要求還應(yīng)適當(dāng)從嚴(yán)。 以上僅從規(guī)范條文及軟件運(yùn)用的角度對高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的“八個(gè)比”進(jìn)行