结构设计中一些重要的控制指标

结构设计中一些重要的控制指标
1、层间位移角
《建筑抗震设计规范》第5.5.1条、《高规》第4.6.3条规定，结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层层内最大的弹性层间位移与层高之比不宜大于相关层间位移角的限制。

Pkpm计算时，规范对层间位移角的控制，要求在“刚性楼层假定”的条件下计算。

注意层间位移角的计算“不考虑偶然偏心”的影响。

2、周期比
周期比是控制结构扭转效应的重要指标，是结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期的比值。

周期比控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系。

它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不至于出现过大的的扭转效应。

而不是要求结构具有足够大的刚度。

《高规》第4.3.5条规定：结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比。

A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑。

调整结构周期比的措施主要有两种：1）提高结构的抗扭刚度。

这样可以改善结构的抗扭性能，是解决结构抗扭薄弱的根本方法。

提高抗扭刚度一般需要调整结构布置，增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度；有时要改变结构类型，如增加剪力墙等。

这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往是收效甚微的。

调整原则是要加强结构外圈刚度，或消弱内筒降低结构中间的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度。

2）降低平动刚度，使平移周期加长。

此法仅适用于原来结构刚度较大，层间位移远小于规范限值的情况。

3、位移比
位移比是控制结构平面规则性的重要指标，是指楼层竖向构件的最大的水平位移和层间位移与本楼层平均值的比值。

结构是否规则、对称、平面内刚度是否均匀是结构本身的性能，可以用结构的刚心与质心的相对位置表示，两者相距较远的结构在地震作用下扭转可能较大。

由于刚心与质心位置都无法直接定量计
算，规范采用了校核结构位移比的要求。

在楼板平面内无限刚性的假定下，增加了附加偏心距0.05L计算校核位移比。

位移比是一个相对值，在相同的位移比下，当结构刚度较小，平均侧向位移较大时，扭矩产生的最大位移也大，对结构的危害也大。

相反，如果同样的位移比，当结构侧向位移较小时，最大位移也叫相对较小，此时可将位移比与位移最大值进行综合考虑，适当放宽位移比的限制。

调整位移比的措施有三个：1）提高结构的抗扭刚度，主要调整结构布置。

2）提高结构的抗扭承载力。

3）设置防震缝。

4、刚重比
刚重比是控制结构整体稳定的重要因素和是否考虑重力二阶效应的主要参数，是结构刚度与重力荷载之比。

重力二阶效应包含两部分：1）由构件挠曲引起的附加重力效应；2）由水平荷载产生侧移，重力荷载由于侧移产生引起的附加效应。

5、刚度比
层刚度比是控制结构竖向规则的重要指标，体现了结构整体的竖向均匀程度，咯普曾侧向刚度可取该楼层剪力与该楼层层间位移的比值。

在判断楼层是否为薄弱层、地下室是否能作为嵌固端，转换层刚度是否满足要求时，都是用层刚度比作为依据。

6、剪重比
剪重比是反映地震作用大小的重要指标，是对应于水平地震作用标准值的剪力和重力荷载代表值的比值。

由于在长周期作用下，地震影响系数下降较快，计算出来的水平地震作用下的结构效应可能偏小。

可采取的措施有：1）根据规程最小水平地震剪力，调整各层水平地震作用，这种方法适用于结构整体刚度满足规范要求的情况；2）调整结构布置、增加结构的刚度，使计算的剪重比能满足规范要求，这种方法适用于结构存在薄弱部位的情况。

7、轴压比
轴压比是控制框架柱截面延性性能的主要指标，是指柱考虑地震作用组合的轴压比设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。

控制轴压比限值的调整措施有：1）提高箍筋的横向约束能力，包括体积配箍率和箍筋的强度及构造形式等。

2）提高混凝土的强度等级，这样可以提高混凝土核心区的抗压碎能力或核心区混凝土的极限压应变能力；3）提高纵向钢筋的配箍率与强度，这样可以提高柱周边纵向钢筋承担截面轴压力的能力，相应的减少了核心区混凝土的压应力，提高了框架柱的变形能力；4）减少上部结构的重量,采用轻质高强的新材料。

8、受剪承载力
层间受剪承载力之比也是用来控制结构竖向不规则的重要指标层间受剪承载力是指在所考虑的水平地震作用方向上该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和。

楼层抗剪承载力的简化计算，只与竖向构件尺寸、配筋有关，与他们的连接方式无关。

9、有效质量参与系数
《高规》第5.1.13-2规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。