結構設計中七個比

1、 1. 位移比（層間位移比）: 1.1 名詞釋義： （1） 位移比：即樓層豎向構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)點的最大水平位移。 平均水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點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 1.2 相關規(guī)范條文的控制： 抗規(guī)3.4.2條規(guī)定，建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)則,對 稱,并應具有良好的整體性,當存在結構平面

2、扭轉不規(guī)則時,樓層的 最大彈性水平位移(或層間位移),不宜大于該樓層兩端彈性水平位 移(或層間位移)平均值的1.2倍。 高規(guī)4.3.5條規(guī)定，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移， 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*高 度高層建筑不應大于該樓層平均值的1.5倍，B級高度高層建筑、 混合結構高層建筑及復雜高層建筑，不應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）u/h應滿足以下要求： 結構休系 u/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/

3、1000 框支層 1/1000 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 構具有必要的剛度，應對其最大位移和層間位移 加以控制，主要目的有以下幾點： 1 保證主體結構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,幕墻等非結構構件的完好, 避免產(chǎn)生明顯的損壞。 3 控制結構平面規(guī)則性，以免形成扭轉，對 結構產(chǎn)生不利影響。 1.4 電算結果的判別與調整要點: PKPM軟件中的SATWE程序對每一樓層計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的比值， 詳位移輸出文件WDISP.OUT。但

4、對于計算結果的判讀,應注意以下 幾點： （1）若位移比（層間位移比）超過1.2，則需要在總信息參數(shù)設 置中考慮雙向地震作用; （2）驗算位移比需要考慮偶然偏心作用，驗算層間位移角則不需 要考慮偶然偏心 （3）驗算位移比應選擇強制剛性樓板假定，但當凸凹不規(guī)則或樓 板局部不連續(xù)時，應采用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型， 當平面不對稱時尚應計及扭轉影響 （4）最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制參數(shù)。構 件設計與位移信息不是在同一條件下的結果（即構件設計可以采用 彈性樓板計算，而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得），故可先 采用剛性樓板算出位移，而后采用彈性樓板進行構件分析。（5） 因為

5、高層建筑在水平力作用下,幾乎都會產(chǎn)生扭轉,故樓層最大位移 一般都發(fā)生在結構單元的邊角部位 2周期比： 2.1 名詞釋義： 周期比即結構扭轉為主的第一自振周期（也稱第一扭振周期）Tt 與平動為主的第一自振周期（也稱第一側振周期）T1的比值。 周期比主要控制結構扭轉效應，減小扭轉對結構產(chǎn)生的不利影響， 使結構的抗扭剛度不能太弱。因為當兩者接近時,由于振動藕連 的影響,結構的扭轉效應將明顯增大。 2.2 相關規(guī)范條文的控制： 高規(guī)4.3.5條規(guī)定，結構扭轉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（即周期比），*高度高層建筑 不應大于0.9；B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜 高

6、層建筑不應大于0.85。 高規(guī)5.1.13條規(guī)定，高層建筑結構計算振型數(shù)不應小于9, 抗震計算時,宜考慮平扭藕連計算結構的扭轉效應,振型數(shù)不小 于15,對于多塔樓結構的振型數(shù)不應小于塔樓數(shù)的9倍,且計算 振型數(shù)應使振型參與質量不小于總質量的90%。 2.3 電算結果的判別與調整要點: (1).計算結果詳周期、地震力與振型輸出文件。因SATWE電 算結果中并未直接給出周期比,故對于通常的規(guī)則單塔樓結構， 需人工按如下步驟驗算周期比: a）根據(jù)各振型的兩個平動系數(shù)和一個扭轉系數(shù)(三者之和等于 1)判別各振型分別是扭轉為主的振型（也稱扭振振型）還是平 動為主的振型（也稱側振振型）。一般情況下，當扭轉

7、系數(shù)大 于0.5時,可認為該振型是扭振振型,反之應為側振振型。當然， 對某些極為復雜的結構還應結合主振型信息來進行判斷； b）周期最長的扭振振型對應的就是第一扭振周期Tt，周期最 長的側振振型對應的就是第一側振周期T1； c）計算Tt / T1，看是否超過0.9(0.85)。 對于多塔結構周期比，不能直接按上面的方法驗算，這時應該 將多塔結構分成多個單塔，按多個結構分別計算、分別驗算(注 意不是在同一結構中定義多塔，而是按塔分成多個結構)。 (2).對于剛度均勻的結構，在考慮扭轉耦連計算時，一般來說前兩 個或幾個振型為其主振型，但對于剛度不均勻的復雜結構，上述規(guī) 律不一定存在。總之在高層結構設

8、計中，使得扭轉振型不應靠前， 以減小震害。SATWE程序中給出了各振型對基底剪力貢獻比例的 計算功能,通過參數(shù)Ratio(振型的基底剪力占總基底剪力的百分比) 可以判斷出那個振型是X方向或Y方向的主振型，并可查看以及每 個振型對基底剪力的貢獻大小。 (3).振型分解反應譜法分析計算周期，地震力時，還應注意兩個問 題，即計算模型的選擇與振型數(shù)的確定。一般來說，當全樓作剛性 樓板假定后，計算時宜選擇“側剛模型”進行計算。而當結構定義有 彈性樓板時則應選擇“總剛模型”進行計算較為合理。至于振型數(shù)的 確定，應按上述高規(guī)5.1.13條執(zhí)行，振型數(shù)是否足夠，應以計算 振型數(shù)使振型參與質量不小于總質量的90

9、%作為唯一的條件進行判 別。 (4).如同位移比的控制一樣，周期比側重控制的是側向剛度與 扭轉剛度之間的一種相對關系，而非其絕對大小，它的目的是 使抗側力構件的平面布置更有效、更合理，使結構不致于出現(xiàn) 過大（相對于側移）的扭轉效應。即周期比控制不是在要求結 構足夠結實，而是在要求結構承載布局的合理性?？紤]周期比 限制以后，以前看來規(guī)整的結構平面，從新規(guī)范的角度來看， 可能成為“平面不規(guī)則結構”。一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情 況，一般只能通過調整平面布置來改善這一狀況，這種改變一 般是整體性的，局部的小調整往往收效甚微。周期比不滿足要 求，說明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小，總的調整原則 是要

10、加強結構外圈，或者削弱內筒。 (5).扭轉周期控制及調整難度較大，要查出問題關鍵所在，采取 相應措施，才能有效解決問題。 a)扭轉周期大小與剛心和形心的偏心距大小無關，只與樓層 抗扭剛度有關； b)剪力墻全部按照同一主軸兩向正交布置時，較易滿足；周 邊墻與核心筒墻成斜交布置時要注意檢查是否滿足； c)當不滿足周期限制時，若層位移角控制潛力較大，宜減小 結構豎向構件剛度，增大平動周期； d)當不滿足周期限制時，且層位移角控制潛力不大，應檢查 是否存在扭轉剛度特別小的層，若存在應加強該層的抗扭剛度； e)當不滿足扭轉周期限制，且層位移角控制潛力不大，各層 抗扭剛度無突變，說明核心筒平面尺度與結構總

11、高度之比偏小， 應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)當計算中發(fā)現(xiàn)扭轉為第一振型，應設法在建筑物周圍布置 剪力墻，不應采取只通過加大中部剪力墻的剛度措施來調整結 構的抗扭剛度。 3 剛度比 3.1 名詞釋義： 剛度比指結構豎向不同樓層的側向剛度的比值（也稱層剛度 比），該值主要為了控制高層結構的豎向規(guī)則性，以免豎向剛 度突變，形成薄弱層。對于地下室結構頂板能否作為嵌固端， 轉換層上、下結構剛度能否滿足要求，及薄弱層的判斷，均以 層剛度比作為依據(jù)?？挂?guī)與高規(guī)提供有三種方法計算層剛度， 即剪切剛度（Ki=GiAi/hi）、剪彎剛度（Ki=Vi/i）、地震剪 力與地震

12、層間位移的比值（Ki=Qi/ui）。 3.2 相關規(guī)范條文的控制：抗規(guī)附錄E2.1規(guī)定，筒體結 構轉換層上下層的側向剛度比不宜大于2； 高規(guī)4.4.2條規(guī)定，抗震設計的高層建筑結構，其樓層側向剛 度不宜小于相臨上部樓層側向剛度的70%或其上相臨三層側向 剛度平均值的80%； 高規(guī)5.3.7條規(guī)定，高層建筑結構計算中，當?shù)叵率业捻敯遄?為上部結構嵌固端時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相 鄰上部結構樓層側向剛度的2倍； 高規(guī)10.2.3條規(guī)定，底部大空間剪力墻結構，轉換層上部結 構與下部結構的側向剛度，應符合高規(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構，可近似采用轉 換層

13、上、下層結構等效剛度比表示轉換層上、下層結構剛度的 變化，非抗震設計時不應大于3，抗震設計時不應大于2。 E.02)底部大空間層數(shù)大于一層時，其轉換層上部框架-剪力墻 結構的與底部大空間層相同或相近高度的部分的等效側向剛度 與轉換層下部的框架-剪力墻結構的等效側向剛度比e宜接近1， 非抗震設計時不應大于2，抗震設計時不應大于1.3。 3.3 電算結果的判別與調整要點: （1）規(guī)范對結構層剛度比和位移比的控制一樣，也要求在剛性 樓板假定條件下計算。對于有彈性板或板厚為零的工程，應計 算兩次，在剛性樓板假定條件下計算層剛度比并找出薄弱層， 然后在真實條件下完成其它結構計算。 （2）層剛比計算及薄弱

14、層地震剪力放大系數(shù)的結果詳建筑結構 的總信息WMASS.OUT。一般來說，結構的抗側剛度應該是沿 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，由于薄弱層容易遭受嚴重震害，故程 序根據(jù)剛度比的計算結果或層間剪力的大小自動判定薄弱層， 并乘以放大系數(shù)，以保證結構安全。當然，薄弱層也可在調整 信息中通過人工強制指定。 （3）對于上述三種計算層剛度的方法，我們應根據(jù)實際情況進 行選擇：對于底部大空間為一層時或多層建筑及磚混結構應選 擇“剪切剛度”；對于底部大空間為多層時或有支撐的鋼結構應 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SA

15、TWE程序的默認方法。 4剛重比 4.1 名詞釋義： 結構的側向剛度與重力荷載設計值之比稱為剛重比。它是 影響重力二階效應的主要參數(shù),且重力二階效應隨著結構剛 重比的降低呈雙曲線關系增加。高層建筑在風荷載或水平 地震作用下,若重力二階效應過大則會引起結構的失穩(wěn)倒塌， 故控制好結構的剛重比，則可以控制結構不失去穩(wěn)定。 4.2 相關規(guī)范條文的控制： 高規(guī)5.4.4條規(guī)定: 1.對于剪力墻結構,框剪結構,筒體結構穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定: 2.對于框架結構穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定: Di*Hi/Gi=10 4.3 電算結果的判別與調整要點: 1.按照下式計算等效側向剛度： 2.對于剪切型的框架結構,當剛

16、重比大于10時，則結構重力二階效應可控 制在20%以內,結構的穩(wěn)定已經(jīng)具有一定的安全儲備；當剛重比大于20 時,重力二階效應對結構的影響已經(jīng)很小,故規(guī)范規(guī)定此時可以不考慮重力 二階效應。 3.對于彎剪型的剪力墻結構、框剪結構、筒體結構，當剛重比大于1.4時， 結構能夠保持整體穩(wěn)定；當剛重比大于2.7時，重力二階效應導致的內力 和位移增量僅在5%左右，故規(guī)范規(guī)定此時可以不考慮重力二階效應。 2.若結構剛重比(Ejd/GH2)1.4,則滿足整體穩(wěn)定條件,SATWE輸出結 果參WMASS.OUT, 3.高層建筑的高寬比滿足限值時，可不進行穩(wěn)定驗算，否則應進行。 4.當高層建筑的穩(wěn)定不滿足上述規(guī)定時，

17、應調整并增大結構的側向剛度 。 5、剪重比: 5.1 名詞釋義： 剪重比即最小地震剪力系數(shù)，主要是控制各樓層最小地震剪力， 尤其是對于基本周期大于3.5S的結構,以及存在薄弱層的結構, 出于對結構安全的考慮,規(guī)范增加了對剪重比的要求。 5.2 相關規(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，抗震驗算時，結構任一 樓層的水平地震剪力不應小于下表給出的最小地震剪力系數(shù)。 類 別 7 度 7.5 度 8 度 8.5 度 9 度 扭轉效應明顯或基本周期 小于3.5S的結構 0.016 0.024 0.032 0.048 0.064 基本周期大于5.0S的結構 0.012 0.018 0

18、.024 0.032 0.040 5.3 電算結果的判別與調整要點: (1).對于豎向不規(guī)則結構的薄弱層的水平地震剪力應增大1.15倍， 即上表中樓層最小剪力系數(shù)應乘以1.15倍。當周期介于3.5S和 5.0S之間時，可對于上表采用插入法求值。 (2).對于一般高層建筑而言,結構剪重比底層為最小,頂層最大,故實 際工程中,結構剪重比由底層控制,由下到上,哪層的地震剪力不夠， 就放大哪層的設計地震內力. (3).結構各層剪重比及各樓層地震剪力調整系數(shù)自動計算取值,結 果詳SATWE周期、地震力與振型輸出文件WZQ.OUT) (4).各層地震內力自動放大與否在調整信息欄設開關；如果用戶考 慮自動放

19、大，SATWE將在WZQ.OUT中輸出程序內部采用的放 大系數(shù). (5).六度區(qū)剪重比可在0.71取。若剪重比過小，均為構造 配筋,說明底部剪力過小，要對構件截面大小、周期折減等進行檢 查;若剪重比過大，說明底部剪力很大，也應檢查結構模型，參數(shù) 設置是否正確或結構布置是否太剛。 6、軸壓比 6.1 名詞釋義： 柱(墻)軸壓比N/(fcA)指柱(墻)軸壓力設計值與柱(墻)的全截 面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比。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 相關規(guī)范條文的控制：砼規(guī)11.4.16條抗 規(guī)6.3.6條

20、,高規(guī)6.4.2條同時規(guī)定:柱軸壓比不宜超過下 表中限值。 結構類型 抗震等級 一 二 三 框架結構 0.65、 0.75、 0.85、0.90 框架抗震墻，板柱抗震墻筒體 0.75、 0.85 、0.90、 0.95 部分框支抗震墻 0.6 、0.7 - 砼規(guī)11.7.13條高規(guī)7.2.14條同時規(guī)定:抗震設計時， 一二級抗震等級的剪力墻底部加強部位，其重力荷載代表值 作用下墻肢的軸壓比不宜超過下表中限值. 7、層間受剪承載力比： 7.1 名詞釋義： 樓層抗側力結構的層間受剪承載力是指在所考慮的水平地 震作用方向上，該層全部柱、剪力墻、斜撐的受剪承載力之和。 高規(guī)4.4.3、5.1.14規(guī)定

21、，A級高度高層建筑的樓層層間抗 側力結構的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80%，不 應小于其上一層的受剪承載力的65%；B級高度高層建筑樓層層 間抗側力構件的受剪力不應小于上一層的75%。 抗震設計的高層建筑，結構樓層層間抗側力結構的承載 力小于其上一層的80%，其薄弱層對應于地震作用標準值的地震 剪應力系數(shù)乘以1.15的增大系數(shù)。 層間受剪承載力比控制豎向結構的規(guī)則性，以免豎向樓層 受剪承載力突變，形成薄弱層。 7.2電算結果的判別與調整要點層間受剪承載力比不 滿足時的調整方法： 1）程序調整：在SATWE的“調整信息”中的“指定薄弱層個數(shù)”中填入該樓層層號 ，將該樓層強制定義為薄弱層，SATWE按高規(guī)5.1.14將該樓