PKPM中七个比的控制和调整.docx

pkpW七个比的控制和调整高层设计的难点在于竖向承重构件（柱、剪力 墙等）的合理布置，设计过程中控制的目标参数 主要有如下七个：1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对 墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规 6.3.6和 6.4.5 ,高规 6.4.2 和 7.2.14轴压比不满足时的调整方法：1）程序调整：SATW程序不能实现2）人工调整：增大该墙、柱截面或提高该楼 层墙、柱混凝土强度2、剪重比：剪重比是规范考虑长周期结构用 振型分解反应谱法和底部剪力法计算时，因地震 影响系数取值可能偏低，相应计算的地震作用也 偏低，因此出于安全考虑，规范规定了楼层水平地 震剪力得最小值.若楼层水平地震剪力小于规范 对剪重比的要求，水平地震剪力的取值应进行调 整,主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构 安全性，见抗规5.2.5 ,高规4.3.12 这个要求 如同最小配筋率的要求，算出来的地震剪力如果达不到规范的最低要求，就要人为提高，并按这 个最低要求完成后续的计算剪重比不满足时的调整方法：1）程序调整：在SATW的“调整信息”中勾 选“按抗震规范5.2.5调整各楼层地震内力” 后，SATW蕨抗规5.2.5自动将楼层最小地震剪 力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之 和，用以调整该楼层地震剪力，以满足剪重比要 求。

2）人工调整：如果还需人工干预，可按下列 三种情况进行调整：a）当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时， 说明结构过柔，宜适当加大墙、柱截面，提高刚 度；b）当地震剪力偏大而层间侧移角又偏小时， 说明结构过刚，宜适当减小墙、柱截面，降低刚 度以取得合适的经济技术指标；c）当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时， 可在SATW的“调整信息”中的“全楼地震作用放大系数”中输入大于1的系数增大地震作 用，以满足剪重比要求3）在SATWE的“地震信息”中的“周期 折减系数”中适当减小系数，增大地震作用，以 满足剪重比要求3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，见抗规3.4.3, 高规3. 5. 2；对于形成的薄弱层则按高规3. 5. 8,抗规3. 4.4予以加强刚度比不满足时的调整方法：1）程序调整：如果某楼层刚度比的计算结果 不满足要求,SATWE自动将该楼层定义为薄弱层, 并按抗规3. 4. 4将该楼层地震剪力放大1. 15倍2）人工调整：如果还需人工干预，可适当降 低本层层高和加强本层墙、柱或梁的刚度，适当 提高上部相关楼层的层高和削弱上部相关楼层 墙、柱或梁的刚度4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以 避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭 转效应。

见抗规3.4.3,高规3・4・5位移比的限值：是根据刚性楼板假定的条件下 确定的，其平均位移的计算方法，也基于“刚性 楼板假定”控制位移比的计算模型：按照规范 要求的定义，位移比表示为“最大位移/平均位移”，而平均位移表示为“（最大位移+最小位移）/2”，其中的关键是“最小位移”，当楼层中产生 0位移节点，则最小位移一定为0,从而造成平 均位移为最大位移的一半，位移比为2则失去 了位移比这个结构特征参数的参考意义，所以计 算位移比时，如果楼层中产生“弹性节点”，应 选择“强制刚性楼板假定”位移比不满足时的调整方法:1）程序调整：SATWE程序不能实现2）人工调整：只能通过人工调整改变结构平面布置，减小结构刚心与形心的偏心距；可利用 程序的节点搜索功能在SATWE的“分析结果图 形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中快速找到位移最大的节点，加强该节点 对应的墙、柱等构件的刚度；也可找出位移最小 的节点削弱其刚度；直到位移比满足要求5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小 扭转对结构产生的不利影响，见高规 3.4.5周 期比不满足要求，说明结构的扭转刚度相对于侧 移刚度较小，结构扭转效应过大。

周期比控制什么？ 如同位移比的控制一样， 周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间 的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是 使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结 构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应 一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实， 而是在要求结构承载布局的合理性周期比不满足时的调整方法：1）程序调整：SATW程序不能实现2）人工调整：只能通过人工调整改变结构布 置，提高结构的扭转刚度；总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间 墙、柱的刚度第一或第二振型为扭转时的调整方法：a） SATW程序中的振型是以其周期的长短排序 的b）结构的第一、第二振型宜为平 动，扭转周期宜出现在第三振型及以后见抗规 3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向 的动力特性（周期和振型）宜相近”c）当第一振型为扭转时，说明结 构的扭转刚度相对于其两个主轴（一般都靠近 X 轴和Y轴）方向的侧移刚度过小，此时宜沿两主 轴适当加强结构外围的刚度，并适当削弱结构内 部的刚度d ）当第二振型为扭转时，说明结 构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大， 结构的 扭转刚度相对其中一主轴（侧移刚度较小方向） 的侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（侧移 刚度较大方向）的侧移刚度则过小，此时宜适当 加强结构外围（主要是沿侧移刚度较大方向） 的 刚度，并适当削弱结构内部沿侧移刚度较大方向的刚度。

e）在进行上述调整的同时，应注 意使周期比满足规范的要求f）当第一振型为扭转时，周期 比肯定不满足规范的要求；当第二振型为扭转 时，周期比较难满足规范的要求6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，避免 结构在风载或地震力的作用下整体失稳， 见高规 5.4.1和5.4.4刚重比不满足要求，说明结构 的刚度相对于重力荷载过小；但刚重比过分大， 则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少 墙、柱等竖向构件的截面面积刚重比不满足时的调整方法：1）程序调整：SATW程序不能实现2）人工调整：只能通过人工调整改变结构布 置，加强墙、柱等竖向构件的刚度刚重比与结构的侧移刚度成正比关系；周期 比的调整将导致结构侧移刚度的变化，从而影响 到刚重比因此调整周期比时应注意，当某主轴 方向的刚重比小于或接近规范限值时， 应采用加强刚度的方法；当某主轴方向刚重比大于规范限 值较多时，可采用削弱刚度的方法同样，对刚 重比的调整也可能影响周期比特别是当结构的 周期比接近规范限值时，应采用加强结构外围刚 度的方法刚重比不满足规范要求时的调整方法：1、程序调整：刚重比不满足规范上限要求， 在SATWE的“设计信息”中勾选“考虑 P-A 效应”，程序自动计入重力二阶效应的影响。

2、结构调整：刚重比不满足规范下限要求， 只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向 构件的刚度7、层间受剪承载力比：控制竖向不规则性， 以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层，见 抗规3.4.2 ,高规3.5.3 ;对于形成的薄弱层应 按高规3.5.8予以加强层间受剪承载力比不满足时的调整方法：1）程序调整：在SATW的“调整信息”中的 “指定薄弱层个数”中填入该楼层层号，将该楼 层强制定义为薄弱层，SATW胺高规3.5.8将该 楼层地震剪力放大1.25倍2）人工调整：如果还需人工干预，可适当提 高本层构件强度（如增大配筋、提高混凝土强度 或加大截面）以提高本层墙、柱等抗侧力构件的 承载力，或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧 力构件的承载力如果结构竖向较规则，第一次试算时可只建一 个结构标准层，待结构的周期比、位移比、剪重 比、刚度比等满足之后再添加其它标准层；这样 可以减少建模过程中的重复修改，加快建模速 度引言：随着城市的发展和科学技术的进步，高 层建筑（10层及10层以上或房屋高度超过 28m 的建筑物）的应用日益广泛，由于高层建筑相对 较柔，水平荷载作用效应明显，在满足使用条件 下如何才能达到既安全又经济的设计要求，这是 结构设计人员必须去追求与面对的。

笔者认为， 对于高层结构设计来说，位移比、周期比、刚度 比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、 安全、经济的六个极其重要的参数，《建筑抗震 设计规范GB50011-2001〉（以下简称为抗规）；《混 凝土结构设计规范GB50010-2002〉（以下简称为 硅规）；《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002》（以下简称为高规）均在相关章节对 以上“六个比”进行了严格控制在初步设计和 施工图设计阶段，结构设计和审图人员对以上“六个比”都非常重视，各类结构设计软件也对 这“六个比”有详细的电算结果输出， 便于设计 人员进行分析与调整本文仅以我国目前较为权 威且应用最为广泛的PKP瞅件中的SATW瞳序 的电算结果，结合规范条文的要求，谈谈如何对 电算结果进行判读、控制与调整1 .位移比（层间位移比）：1.1 名词释义：（1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移 与平均水平位移的比值2）层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间 位移角与平均层间位移角的比值其中：最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。

最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与 最小值之和除21.3控制目的：高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结 构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移 加以控制，主要目的有以下几点：1保证主体结构基本处于弹性受力状态，避免混 凝土墙柱出现裂缝，控制楼面梁板的裂缝数量， 宽度2保证填充墙，隔墙，幕墙等非结构构件的完好， 避免产生明显的损坏3.控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结 构产生不利影响1.2 相关规范条文的控制：［抗规］3.4.2条规定，建筑及其抗侧力结构的平 面布置宜规则，对称，并应具有良好的整体性，当 存在结构平面扭转不规则时，楼层的最大弹性水 平位移（或层间位移）,不宜大于该楼层两端弹性 水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍［高规］4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平 位移和层间位移，A、B级高度高层建筑均不宜 大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建 筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高 层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不 应大于该楼层平均值的1.4倍［高规］4.6.3条规定，高度不大于150m的高层 建筑，其楼层层间最大位移与层间之比（即最大 层间位移角）△ u/h应满足以下要求： 结构休系Au/h限值 框架1/550框架-剪力墙，框架-核心筒1/800筒中筒，剪力墙1/1000框支层1/10001.4 电算结果的判别与调整要点：PKP瞅件中的SATW瞳序对每一楼层计算并输 出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位 移、平均层间位移角及相应的比值，详位移输出 文件WDISP.OUT但对于计算结果的判读，应注意以下几点：（1）若位移比（层间位移比）超过 1.2,则需 要在总信息参数设置中考虑双向地震作用；（2）验算位移比需要考虑偶然偏心作用，验算 层间位移角则不需要考虑偶然偏心（3）验算位移比应选择强制刚性楼板假定，但 当凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合 楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不 对称时尚应计及扭转影响（4）最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设 下的控制参数。

构件设计与位移信息不是在同一 条件下的结果（即构件设计可以采用弹性楼板计 算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得）， 故可先采用刚性楼板算出位移，而后采用。