剪重比和时程法输入输出讨论
结构抗震设计中的剪重比问题的讨论
结构抗震设计中的剪重比问题的讨论［摘要］对建筑抗震设计中的剪重比问题进行了讨论，探讨了场地类别对剪重比的影响，结论中指出规范对剪重比限值的规定中没有考虑到场地类别的影响是不妥的。
对于不满足规范要求的高层建筑，当结构的计算基底剪力不满足规定的最小基底剪力时，可以加大地震作用力，而不应该调整结构的刚度来加大地震反应，同时也提出了通过直接调整长周期段加速度反应谱以完成剪重比控制的改进建议。
［关键词］高层建筑; 抗震设计; 剪重比; 限值0 引言《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)［1］(简称抗规) 及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)［2］(简称高规)规定:水平地震剪力系数(本文称为剪重比)剪重比等于楼层地震作用(楼层地震剪力)与重力荷载代表值的比值，是抗震设计的重要控制指标之一，并且属于规范的强制性条文。
其中抗规条文说明的5. 2. 5 条写到:地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3. 5s 的结构，由此计算所得的水平地震效应可能太小。
而对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能会对结构产生更大的破坏力，但是规范所采用的振型分解反应谱法尚无法对此做出估计。
出于对结构安全的考虑，规范［1，2 ］提出了各楼层水平地震剪力对应剪重比最小值的要求，即规定了不同抗震设防烈度下楼层剪重比的限值，当计算结构水平地震作用效应的剪重比小于规范规定的限值时，须对楼层设计用的地震剪力进行相应的调整。
诚然，规范以规定剪重比限值的方式来控制基底和楼层最小地震剪力的做法对保证结构的抗震安全性是有一定作用的，但在实际结构设计中，经常会遇到结构剪重比与规范限值相差较多的情况，这时通过调整结构形式或结构布置来提高剪重比，往往收效甚微，比较困难。
为解决此问题，有必要对结构剪重比的变化规律和控制方法进行研究。
1 剪重比的工程含义首先从建筑结构的刚度的谈起，一个建筑物之所以必须具备足够的刚度，其实是出于以下几点的需求：1.免强震时非结构构件如砖砌隔墙，外表面幕墙等因结构过大的变形而破坏;2.避免在风荷载作用下建筑物产生低频振动令人感到不舒服;3.避免强震时结构过大的侧向变形加剧P- Δ 效应，此时不利于结构的受力;4. 避免结构过大的变形影响竖向交通的正常运行。
001王亚勇,关于建筑抗震设计最小地震剪力系数的讨论
上的成分中 也 存 在 失 真，而 且 在 对 加 速 度 记 录 进 行
零线修正、以及采用数字滤波将噪声滤去的同时，也
将地面运动实际存在的长周期分量滤去了。基于这
些记录所构建的设计反应谱，长周期成分严重缺失，
致使长周期结构抗震设计时，计算的地震作用偏小。
2. 3 长周期结构对加速度激励的响应迟钝和滞后
本文简要介绍《抗规》5. 2. 5 条编写的背景，并与 国外重要规 范 的 类 似 规 定 进 行 比 较，归 纳 长 周 期 结 构抗震设计要求满足最小楼层剪力系数限值所遇到 的问题，提出解决办法，并以不同地震烈度区的某些 典型工程为例加以验证。
图 1 具有 1 个下降段的加速度反应谱 Fig． 1 Acceleration response spectra with
地震学研究和强震观测证明，强震情况下，地面 运动确定存在长周期分量，其周期可以长达 10 s 甚 至 100 s，地震震级从 5 级到 8 级，其地面运动傅里叶 振幅谱值在 10 s 周期处最大相差 不 超 过 40 倍，在
100 s 周期处，不超过 350 倍。在震级 M ＞ 5 时，周期
在 3 s 以内，信噪比已经大到可以满足工程使用要求
作者简介： 王亚勇（ 1943— ） ，男，福建福州人，一级注册结构工程师，全国工程勘察设计大师。E-mail： yayongwang@ sina. com 收稿日期： 2012 年 9 月
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0 引言
GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》［1］（ 以下 简称《抗规》） 5. 2. 5 对楼层最小地震剪力系数作出 了规定。作为强制性条文，在执行过程中，遇到一些 问题。例如，超高层建筑高宽比较大、结构整体刚度 偏小、结构基本周期较长时，计算的楼层最小地震剪 力较难满足规范要求。有的学者以同一幢超高层建 筑为例，当建筑位于Ⅳ类场地时，由于特征周期 Tg 较 长，计算得到地震剪力较大，容易满足规范要求； 如 果该建筑位于地质条件较好的Ⅰ类场地时，由于 Tg 较短，计算 得 到 地 震 剪 力 较 小，反 而 不 满 足 规 范 要 求。据此对《抗规》5. 2. 5 条产生质疑。对此，在国内 学术会议和刊物上，工程界同行展开了讨论，提出了 不同看法。特别是对超限高层建筑和大跨空间等长 周期结构抗震设计，要求放宽限值［2］。
底部剪力法--反应谱法--时程分析法概念及分析
底部剪力法/反应谱法/时程分析法一些有用的概念结构设计学习资料2009-11-30 10:10:02 阅读294 评论0 字号：大中小订阅转自：/histruct/blog/item/465ce38787299023c75cc357.html从传统的观点来看，底部剪力法，反应谱法和时程分析法是三大最常用的结构地震响应分析方法。
那么正确的认识它们的一些关键概念，对于建筑结构的抗震设计具有非常重要的意义。
HiStruct在此简单的总结一些，全当抛砖引玉。
1. 底部剪力法高规规定：高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构，可采用底部剪力法。
底部剪力法适用于基本振型主导的规则和高宽比很小的结构，此时结构的高阶振型对于结构剪力的影响有限，而对于倾覆弯矩则几乎没有什么影响，因此采用简化的方式也可满足工程设计精度的要求。
底部剪力法尚有一个重要的意义就是我们可以用它的理念，简化的估算建筑结构的地震响应，从而至少在静力的概念上把握结构的抗震能力，它还是很有用的。
2. 反应谱方法高规规定：高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。
对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。
反应谱的振型分解组合法常用的有两种：SRSS和CQC。
虽然说反应谱法是将并非同一时刻发生的地震峰值响应做组合，仅作为一个随机振动理论意义上的精确，但是从实际上它对于结构峰值响应的捕捉效果还是很不错的。
一般而言，对于那些对结构反应起重要作用的振型所对应频率稀疏的结构，并且地震此时长，阻尼不太小（工程上一般都可以满足）时，SRSS是精确的，频率稀疏表面上的反应就是结构的振型周期拉的比较开；而对于那些结构反应起重要作用的振型所对应的频率密集的结果(高振型的影响较大，或者考虑扭转振型的条件下)，CQC是精确的。
这是因为对于建筑工程上常用的阻尼而言，振型相关系数（见高规3.3.11-6）在很窄的范围内才有显著的数值。
剪重比不足时的调整方法
对于需调整楼 层层 数较 少 （ 建议 为不 超过 楼层 总 数的 １ ／ ｌ Ｏ ， 也有文 章建议 为 １ ／ ３ ） ， 且“ 剪重 比” 与规 范 限值 相差不 大（ 不小 于规范限值 的 ８ ０ ， 或地震剪 力调 整系数不大于 １ ． ２ ） ， 可通 过地震 力放 大 系数 来满 足规 范要求 。当剪重比不满足 的层 数较多 时说 明结 构布置 不合理 ， 需作调整 。我们 首先 想到 的调 整方 法是 对结 构刚度进行加大 ， 进而加 大地 震剪力 ， 计 算结果是 剪重 比不 足的楼层并没有太大的变化 ， 有 时反而有 所减小 。 根据抗规条文解释 ， 结构剪重 比的要 求是基 于“ 振 型分 解反应谱法 ” 在结 构基 本周期 大 于 ３ ． ５ ｓ时 ， 计算 水平 地震 作用 可能偏 小 的情况 ， 为保证 结 构 的安全 而考 虑 的 。这并不 是 简单 的局 部 刚度 或 承 载 能力 不 足 的 问 题， 而是规范针对 上述情 况对 “ 振 型分 解反 应谱 法” 的 修正 ， 即规定 了水 平地 震作用 的最 小值 。通过 对具 体 结构的分析 ， 可 以发 现 ， 当增 大结 构 整 楼 的侧 移 刚度 时， 结构的基本周期 刚度减 小 ， 水 平地震 作用增 大 。同 时， 因为结构 刚度 的增大 ， 使结 构 的质量 也有 增加 ， 致 使结构的“ 剪 重 比” 变化不 大 。特 别是在 高烈度 区或受 建筑方案的限制 ， 仅 能加 厚剪 力墙 的墙 厚或 加设 小短 墙时 ， 结构质量增加 的 比例可 能 大于水 平地 震作 用 的 增大 比例 ， 反而可能导致剪重 比的减小 。因此 ， 当抗侧 移构件布置数量本 身 不少 时只加 大结 构 的刚度 ， 效果 不大 ， 反而导致造价的大幅度增加 。 下 面我们通过 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ 计算 结果我们可以找出剪 重 比不足 的原 因， 我们结合 规范 对 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ计算 结果 参 数进行分析 。Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ周期 、 地震力与振型输 出文件 中 考虑扭转耦联 时的振动 周期 （ 秒） 、 Ｘ， Ｙ方 向的平动 系 数、 扭转系数振型号表达示 例见表 １ 。
FTR-01中文说明书2008-10-27故障录波
FTR-01 电力系统故障录波及分析装置用户手册FTR-01H 便携式电力系统故障录波及分析装置用户手册武汉方得电子有限公司Wuhan Fount Electronics Co., Ltd.Document Number WH40-9101-03 Version 2008-10-27FTR-01电力系统故障录波及分析装置用户手册FTR-01H便携式电力系统故障录波及分析装置用户手册本手册内容如有更改，恕不通告。
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１1.1.3输入信号.................................................................................................................................... １1.2系统新特性 ..................................................................................................................................... １1.2.1软件与硬件 ............................................................................................................................... １1.2.2高抗干扰性 ............................................................................................................................... ２1.2.3专用DSP ................................................................................................................................... ２1.2.4高速的PCI总线 ..................................................................................................................... ２1.2.5工频信号自动频率跟踪 ........................................................................................................ ２1.2.6采集单元远距离分布式安装 ............................................................................................... ２1.3主要技术指标................................................................................................................................. ２1.4设备的选配................................................................................................................................... ４1.4.1设备型号的定义...................................................................................................................... ４1.4.2开关量扩展 ............................................................................................................................... ４1.4.3可供选用的型号...................................................................................................................... ４第二章FTR-01的被测输入量的接入 .............................................................................................. ５2.1交流电压量的接入 ..................................................................................................................... ５2.2交流电流量的接入 ..................................................................................................................... ５2.3开关量的接入 .............................................................................................................................. ６2.4数据采集单元(RAU)量程的硬件调整.................................................................................. ７第三章FTR-01的面板功能 ................................................................................................................ ８3.1FTR-01前面板............................................................................................................................... ８3.2面板功能.......................................................................................................................................... ８3.2.1状态指示灯 ............................................................................................................................... ８3.2.2液晶屏功能指示...................................................................................................................... ８3.3功能菜单.......................................................................................................................................... ９3.4功能菜单的使用 ........................................................................................................................ １０3.4.1通道监控................................................................................................................................ １０3.4.2记录列表................................................................................................................................ １０3.4.3打印机配臵 ........................................................................................................................... １１3.5FTR-01后面板与功能 ............................................................................................................. １２3.5.1FTR-01后面板布臵............................................................................................................ １２3.5.2FTR-01后面板结构与功能 .............................................................................................. １２3.6RAU后面板与功能.................................................................................................................. １３3.6.1RAU后面板 .......................................................................................................................... １３3.6.2RAU后面板布臵与功能 ................................................................................................... １３第四章软件“FTR录波器管理系统”....................................................................................... １４IIFTR-01型电力系统故障录波及分析装置用户手册什么是“FTR录波器管理系统”........................................................................................ １４4.2“FTR录波器管理系统”运行环境...................................................................................... １４4.3FTR-01与后台的连接 ............................................................................................................. １４4.3.1网络物理连接....................................................................................................................... １４4.3.2网络连通的试验.................................................................................................................. １４4.4使用M ODEM进行远方传送................................................................................................... １５4.5安装和运行软件“FTR录波器管理系统”...................................................................... １６4.6FTR录波器管理系统（R EPLAY B）件................................................................................ １７4.7FTR录波器管理系统（R EPLAY B）对FTR-01设备群的管理.................................... １８4.7.1在软件ReplayB中添加子站名称及设备名称............................................................ １８4.7.2获取FTR-01的前台配臵.................................................................................................. １９第五章FTR-01输入通道属性的描述与起动的整定............................................................... ２０5.1模拟通道属性的描述............................................................................................................... ２０5.2模拟通道起动录波的设臵...................................................................................................... ２１5.3开关量输入通道属性的设臵 ................................................................................................. ２２5.4记录格式的设定 ........................................................................................................................ ２３5.4.1瞬态故障DFR（Disturbance Fault Recording）记录格式的设臵 ....................... ２３5.4.2连续稳态记录CSS（Continuous Steady State recording）记录格式的设臵 ...... ２４第六章FTR-01的校准 ..................................................................................................................... ２５6.1校准信号源设备的准备 .......................................................................................................... ２５6.2确定硬件量程和通道配臵...................................................................................................... ２５6.3FTR录波器校准软件R EPLAY C AL 的使用 ......................................................................... ２５第七章FTR-01故障记录的读取 ................................................................................................... ２８7.1在R EPLAY B中选定目标设备................................................................................................ ２８7.2设臵数据抽取策略.................................................................................................................... ２９7.3瞬态故障记录文件DFR（D ISTURBANCE F AULT R ECORDING）的提取 ...................... ２９7.4连续式稳态记录CSS（C ONTINUOUS S TEADY S TATE RECORDING）文件的提取...... ３０7.5触发式稳态记录TSS（T RIGGERED S TEADY S TATE RECORDING）文件的读取 ......... ３１7.6故障记录文件的断点续传...................................................................................................... ３２第八章使用软件CMDVIEW观察分析故障记录................................................................... ３４8.1打开故障记录............................................................................................................................. ３４8.2C MD V IEW工具栏图标的功能................................................................................................ ３５8.3选择显示通道............................................................................................................................. ３６8.4通道交换显示位臵.................................................................................................................... ３６8.5改变波形和背景的颜色 .......................................................................................................... ３６8.6使若干通道幅度的比例尺一致与通道的叠加.................................................................. ３７8.7移动时标...................................................................................................................................... ３７8.8记录排序与检索 ........................................................................................................................ ３８8.9记录的E XCEL格式输出.......................................................................................................... ３８8.10记录的COMTRADE格式输出 .......................................................................................... ３９8.11记录的打印输出 ........................................................................................................................ ３９第九章在CMDVIEW中输入线路参数信息 ............................................................................ ４０FTR-01型电力系统故障录波及分析装置用户手册III “定义线路”的概念............................................................................................................... ４０9.2在C MD V IEW中定义线路的方法 .......................................................................................... ４０9.3定义线路参数表的应用 .......................................................................................................... ４１第十章FTR-01互感器配臵 ............................................................................................................ ４２10.1互感器（或其他传感器）的配臵 ...................................................................................... ４２第十一章用计算量起动FTR-01与稳态量录波的指定.......................................................... ４５11.1计算量的概念............................................................................................................................. ４５11.2设臵计算量起动录波............................................................................................................... ４５11.3连续稳态量CSS（C ONTINUOUS S TEADY S TATE RECORDING）记录内容的指定...... ４７第十二章用FTR-01实时监测电力系统的远程模拟盘.......................................................... ４８12.1实时监测的概念 .................................................................................................................... ４８12.2用户自行设计的实时监测界面......................................................................................... ４８12.3在系统图中添加监测点 ...................................................................................................... ４９第十三章FTR-01日志查阅............................................................................................................. ５０13.1FTR-01的日志....................................................................................................................... ５０13.2FTR-01日志读取方法 ......................................................................................................... ５０第十四章用保护动作量起动FTR-01........................................................................................... ５１14.1保护动作量起动录波的慨念 ............................................................................................. ５１14.2设臵保护动作量起动录波.................................................................................................. ５１14.3各种保护动作量的整定 ...................................................................................................... ５３14.3.1发电机比率制动式纵差保护(DL/T 684-1999, P2, 4.1.1) ....................................... ５３14.3.2发电机标积制动式纵差保护(DL/T 684-1999, P4, 4.1.2) ....................................... ５３14.3.3发电机故障分量比率制动式纵差保护(DL/T 684-1999, P4, 4.1.3)..................... ５４14.3.4发电机单元件横差保护(DL/T 684-1999, P6, 4.1.5b).............................................. ５４14.3.5发电机纵向零序过电压保护(DL/T 684-1999, P8, 4.1.7) ....................................... ５５14.3.6发电机故障分量负序方向保护(DL/T 684-1999, P8, 4.1.9)................................... ５５14.3.7发电机三次谐波电压单相接地保护(DL/T 684-1999, P10, 4.3.2a)..................... ５６14.3.8发电机阻抗法低励失磁保护......................................................................................... ５６14.3.9以系统两点间相位差为依据的失步保护 .................................................................. ５７14.3.10发电机定子铁心过励磁保护(DL/T 684-1999, P24, 4.8.1)................................. ５７14.3.11发电机频率异常保护(DL/T 684-1999, P24, 4.8.2)............................................... ５８14.3.12发电机逆功率保护(DL/T 684-1999, P24, 4.8.3) ................................................... ５８14.3.13发电机定子过电压保护(DL/T 684-1999, P24, 4.8.4).......................................... ５８14.3.14变压器纵差保护(DL/T 684-1999, P25, 5.1)........................................................... ５９14.3.15变压器零序差动保护(DL/T 684-1999, P31, 5.3.1)............................................... ５９14.3.16变压器过流保护(DL/T 684-1999, P32, 5.5.1 P33, 5.5.2) .............................. ６０14.3.17空载投运变压器保护................................................................................................... ６０14.3.18启停机保护(DL/T 684-1999, P25, 4.8.5)................................................................. ６０第十五章FTR-01用于电力设备的试验 ...................................................................................... ６１15.1试验的抽象 ............................................................................................................................. ６１15.2试验的设计 ............................................................................................................................. ６２15.2.1可选择的试验变量 ........................................................................................................... ６２IVFTR-01型电力系统故障录波及分析装置用户手册支持直角坐标、极坐标 .................................................................................................. ６２15.2.3支持多种试验并行 ........................................................................................................... ６２15.3虚拟试验.................................................................................................................................. ６２第十六章FTR-01故障记录的分析 ............................................................................................... ６３16.1序分量分析 ............................................................................................................................. ６３16.2谐波分析.................................................................................................................................. ６３16.3故障测距.................................................................................................................................. ６４16.4阻抗轨迹分析......................................................................................................................... ６５16.5通道波形整合......................................................................................................................... ６５16.6计算量显示 ............................................................................................................................. ６６第十七章 FTR-01H便携式故障录波器.......................................................................................... ６７17.1FTR-01H便携式故障录波器外形 ..................................................................................... ６７17.2FTR-01H便携式故障录波器的可识别适配器............................................................... ６７17.3FTR-01H便携式故障录波器的使用................................................................................. ６８17.4FTR-01H便携式录波器适配器的接入 ............................................................................ ６９17.5FTR-01H更换适配器模块后的操作说明........................................................................ ６９17.6FTR-01H便携式录波器的网络连接电缆........................................................................ ６９附录Ⅰ：FTR-01使用流程图.......................................................................................................... ７１附录Ⅱ：FTR-01瞬态故障录波时段组成和故障记录时限................................................... ７２FTR-01型电力系统故障录波及分析装置用户手册１第一章FTR-01的系统功能及技术指标1.1 装臵概述1.1.1 用途FTR-01型电力系统故障录波及分析装臵广泛地应用于电力系统，记录发电机、变压器、电力输送线路、电站、电厂的瞬态、稳态模拟量与事件量信息，监视电力系统运行，保存试验数据，记录和捕捉故障信息，为研究电网运行方式及评价保护装臵的性能提供依据。
弹塑性分析输出结果解读
（一）时程法的规范规定
• 目的：补充计算（5.1.2-3）。 • 范围：高度和跨度（5.1.2-3，5，6）。 • 地震有效峰值加速度EPA：（5.1.2-3）
由αmax反算，EPA = αmax/ β , 统一取 β = 2.25。
（二）输入地震波准则
• 地震波数量：3组，取包络；7组，取平均。 • 选波原则：按场地类别和地震分组选择，平均地震影响系数曲线与规
40
US033 30
20
40
10
30
US031
0
20
加速度（gal）
10 -10
0 -20
-10
-4300
U-2S0032
-34000
20
40
60
80-30 100
20
t (sec)
-40
（三）常用软件
• Abagus • Perform-3D • Etabs • Midas • LS-Dyna • Sausage • Marc
大震/小震 •地震作用:4 ～ 7倍（烈度9 ～ 6） •基底剪力3 ～ 5倍？ •楼层位移（角） 3 ～ 5倍？
大震弹塑性/大震弹性 •顶点位移时程曲线（结构刚度退化） •基底剪力时程曲线
利科•西安国际金融中心（Abaqus）
塔楼是一栋以高端写字楼为主的商务综合体， 高度349.7m，地上75层。 裙房共3层，为配套的商业和餐饮，裙房与主 楼在地上部分设缝脱开。 地下共4层，为配套用房及车库，地下部分不 设缝。
2014.09.01
标准层平面布置
塔楼标准层主要功能为办公。
加速度（gal）
范曲线在统计意义上相符，小震和大震地震波不同（反应谱Tg不同）。 • 地震波检验：结构主向，底部总剪力满足：
轴压比,剪重比的定义和介绍
1.什么是轴压比轴压比：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6.3.7和6.4.6。
u=N/A*fc，u—轴压比，对非抗震地区，u=0.9N—柱轴力设计值A—柱截面面积fc—砼抗压强度设计值2.什么是周期比?剪重比?位移比?楼层最小剪力系数?新的建筑结构设计规范在结构可靠度、设计计算、配筋构造方面均有重大更新和补充，特别是对抗震及结构的整体性，规则性作出了更高的要求，使结构设计不可能一次完成。
如何正确运用设计软件进行结构设计计算，以满足新规范的要求，是每个设计人员都非常关心的问题。
以SATWE软件为例，进行结构设计计算步骤的讨论，对一个典型工程而言，使用结构软件进行结构计算分四步较为科学。
1．完成整体参数的正确设定计算开始以前，设计人员首先要根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述，以及工程的实际情况，对软件初始参数和特殊构件进行正确设置。
但有几个参数是关系到整体计算结果的，必须首先确定其合理取值，才能保证后续计算结果的正确性。
这些参数包括振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期等，在计算前很难估计，需要经过试算才能得到。
(1)振型组合数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。
该值取值太小不能正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间，还可能使计算结果发生畸变。
《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应，振型数不宜小于15，对多塔结构的振型数不应小于塔楼的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90％。
一般而言，振型数的多少于结构层数及结构自由度有关，当结构层数较多或结构层刚度突变较大时，振型数应当取得多些，如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。
振型组合数是否取值合理，可以看软件计算书中的x，y向的有效质量系数是否大于0.9。
具体操作是，首先根据工程实际情况及设计经验预设一个振型数计算后考察有效质量系数是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型个数，直到x,y两个方向的有效质量系数都大于0.9为止。
关于PKPM楼层最小地震剪力系数(剪重比)的讨论
关于PKPM楼层最小地震剪力系数(剪重比)的讨论《抗规》5.2.5《高规》3.1.3规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表5.2.5给出的楼层最小地震剪力系数值。
(强制条文)1.在PKPM程序里，可由设计人指定薄弱层，也可以由程序自动调整。
2.若选择由程序自动进行调整，程序对结构的每一层分别判断，若某一层剪重比小于规范要求，则相应放大该层的地震作用效应，以使其满足最小剪力系数要求。
但这时应知道该结构的方案可能存在问题。
3.若剪重比不满足要求时，首先要检查有效质量系数是否达到90%。
若没有则应增加计算振型数。
4.有效质量系数满足，但剪重比仍不满足时，反映了结构刚度和质量可能不合理分布，应对结构的方案合理性进行判断，并调整方案，或由程序自动把基底剪力提高。
5.程序自动调整的方法是直接调整构件的地震内力。
如楼层该方向的剪力系数需要调整1.2时，程序自动把构件该方向的地震剪力放大1.2倍。
不调整该方向的地震位移。
中华钢结构论坛里“天上彩虹”一帖：“1.程序对于设计者人工勾选的薄弱层，不论是否是薄弱层，程序一律将相应层的地震剪力放大1.15倍；2.对于人工没有勾选为薄弱层的楼层，程序根据规范的规定进行判断，如果某层是薄弱层，则程序也将该层的地震剪力放大1.15倍；3.对于不规则的建筑结构，其地震作用的计算和内力调整应满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第3.4.3条。
”剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规范要求，此时，再考察结构的剪重比是否合适，否则应修改结构布置、增加结构刚度（也就是说当建筑参与抗震质量在90%以上时，若剪重比还不满足规范要求，说明结构整体刚度太小，这是结构周期偏大）使计算的剪重比能自然满足规范要求。
“有效质量系数”与“振型数”有关，如果“有效质量系数”不满足90%，则可以通过增加振型数来满足。
满足计算最小剪重比的方法介绍
满足计算最小剪重比的方法介绍《建筑抗震设计规范GB50011-2010（2016）》第5.2.5条规定：抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：式中VEki——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；λ——剪力系数,不应小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数；Gj——第j层的重力荷载代表值.表 5.2.5楼层最小地震剪力系数表其条文说明这么解释的："由于地震影响系数在长周期段下降较快,对于基本周期大于 3.5s的结构,由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小.而对于长周期结构,地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响,但是规范所采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估计.出于结构安全的考虑,提出了对结构总水平地震剪力及各楼层水平地震剪力最小值的要求,规定了不同烈度下的剪力系数,当不满足时,需改变结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力使之满足要求.""需要注意:①当底部总剪力相差较多时,结构的选型和总体布置需重新调整,不能仅采用乘以增大系数方法处理.②只要底部总剪力不满足要求,则结构各楼层的剪力均需要调整,不能仅调整不满足的楼层.③满足最小地震剪力是结构后续抗震计算的前提,只有调整到符合最小剪力要求才能进行相应的地震倾覆力矩、构件内力、位移等等的计算分析;即意味着,当各层的地震剪力需要调整时,原先计算的倾覆力矩、内力和位移均需要相应调整.④采用时程分析法时,其计算的总剪力也需符合最小地震剪力的要求.⑤本条规定不考虑阻尼比的不同,是最低要求,各类结构,包括钢结构、隔震和消能减震结构均需一律遵守."《建筑抗震设计规范GB50011-2010（2016）》的说法是否正确呢？我们看看国内某位顶尖大师（Fang）的论述：建筑结构为什么要有必要的刚度？这是因为：1、避免强震时非结构构件如玻璃幕墙、内隔墙等因结构过大的变形而破坏.2、避免强震时结构过大的侧向变形加剧P-Δ效应,恶化结构的受力.3、避免在较大风作用下产生令人不舒服的低频振动.4、避免结构过大的变形影响设备的正常运行.从一般抗震结构的适宜刚度原则出发,在满足上述要求的前提下,结构应当做得相对柔一些以减少地震反应.地震作用力小、结构位移大是长周期结构的特点.以加大结构刚度来满足最小地震剪力要求理论上不正确、实践上增加设计难度、增加造价,对抗震反而不利.所谓加速度谱中的“加速度控制段、速度控制段、位移控制段”,其实是加速度谱、速度谱和位移谱中的峰值平台,在各自的周期区间里,反应达到最大.理论上,不论是加速度谱、速度谱还是位移谱,都可以作为结构地震反应分析的输入,所得到的结构反应,包括位移和力,都应该是一致的.选择何种输入方式,主要取决于数值方法实现的效率和方便（包括结构边界条件处理的方便）,以及原始地震动记录的形式.我国抗震规范反应谱长周期段存在的缺陷：地震反应谱描述了给定的地震作用下单质点弹性体系最大地震反应与体系自振周期的关系,其实质反映了地震动的特性.人为改变反应谱曲线会导致地震动反应谱特性的失真,这可从我国规范加速度反应谱对应的功率谱以及位移谱在长周期段的异常可以看出其不合理性.功率谱表示地震动能量在不同周期分量上的分布密度,实际上反映了地震动对结构的能量输入,随自振周期的增大而逐步衰减.当自振周期趋近无穷大时,能量分布密度趋近于零.因此,随结构自振周期的增加,输入能量应逐渐衰减,当自振周期趋近无穷大时,相应的输入能量应趋近于零,结构趋于静止.在反应谱长周期段,会发现不同阻尼比的地震影响系数汇集成一点后分叉(如下图),大阻尼比的地震影响系数衰减速度明显低于小阻尼比的地震影响系数的衰减,不符合工程中不同阻尼比结构的震动衰减关系.我国抗震设计规范规定的楼层最小地震剪力系数仅与地震影响系数的最大值(αmax)相关,与场地类别无关,这有悖于软土场地上建筑物的地震反应大于硬土场地上地震反应的一般规律,导致Ⅰ、Ⅱ类场地的长周期建筑物比Ⅲ、Ⅳ类场地更难满足最小地震剪力要求的不合理现象.实际上,楼层最小剪力系数不是反应谱特性的一部分,而是由于对长周期结构地震反应研究不够深入,为保证结构安全所采取的设计措施,可能是恰当的,也可能过于保守.无法证明最小剪力系数与结构体系的合理性有相关关系,相反,畸形、不合理的结构体系可能满足最小剪重比的要求,而规则、合理的结构却有可能不满足.因此,以是否满足人为设定的、与结构体系的合理性无关的最小剪力系数来评判结构体系合理与否显然没有依据.要保证长周期结构的安全度有多种方法,令结构承担给定的最小地震剪力即为简单、可行的方法之一,无需人为去改变反应谱；以加大结构刚度来满足计算最小剪重比要求理论上不正确,有违结构抗震设计的基本概念.。
浅谈结构计算中几个重要参数的调整方法
浅谈结构计算中几个重要参数的调整方法摘要：为保证钢筋混凝土结构的科学性与合理性，对结构计算结果的正确判断与调整是设计中的关键。
以下针对规范中对轴压比、周期比、层间位移角、位移比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比等几个重要参数的规定，提出最佳的调整方法，与同行探讨。
关键词：钢筋混凝土结构；结构计算；参数调整Will: to ensure the reinforced concrete structure more scientific and reasonable structure calculation results of the judging correctly and adjustment of the design is the key. The following for specification to axial compression ratio, cycle of displacements Angle than, than, stiffness ratio, the displacement between layers, shear bearing capacity, and just weight than, cut the heavy than than the provisions of several important parameters, put forward the best adjustment method, and peer discussion.Keywords: reinforced concrete structure; Structure calculation; Parameters adjustment1 轴压比主要为控制结构延性。
规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》)6.3.6和6.4.2。
浅谈弹性时程分析的设计要点_高宇斌
于基本周期介于 3.5 s 和 5 s 之间的结构,按插入法
取值。
2 选取地震波
由地震局提供实际地震记录和人工模拟的加
速度时程曲线，简称天然波和人工波。 地震局所提
供 的 波 文 件 为 HR021.dat （ 带 R 的 为 人 工 波 ）、
HT631.dat（带 T 的 为 天 然 波 ）等 ，我 们 需 先 转 换 成
得设计更加合理、经济。
参考文献: [1] GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S]. [2] JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
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Henan Building Materials
剂的投量计算，自主研发的高模改性沥青材料价格 为:
95% 基 质 沥 青 ×5 600 元/吨 +5% 特 殊 嵌 段 比 SBS 改性剂×21 000 元/吨=6 370 元/吨。
其他成本约占产品总成本的 20%， 即:6 370÷ 80%×20%=1 592.5 元/吨。
自主研发高模改性沥青每吨成本约为:6 370+1 592.5=7 962.5 元/吨。
采用剪重比实现内力及配筋包络设计按如下 方法:计算出时程分析平均反应的层间地震剪力与 CQC 的地震层间剪力的比值,该比值小于 1 取 1，可
（下转第 17 页）
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Henan Building Materials
2014 年第 3 期 河南建材
20 高模改性沥青混合料进行了随机取样，重点针对 沥青的软化点、弹性恢复以及混合料动稳定度等指 标进行检测。 试验数据见表 3。
3 CQC（振型分解反应谱法）与时程分 析包络设计
《高规》4.3.5-4 条当取 3 组时程曲线进行计算 时，结构地震作用效应宜取时程法计算结果的包络 值与振型分解反应谱法计算结果的较大值； 当取 7 组及 7 组以上时程曲线进行计算时，结构地震作用 效应可取时程法计算结果的平均值与振型分解反 应谱法计算结果的较大值。 一般地震局提供的波不 一定都能满足设计要求，所以一般我们取 3 条波进 行包络设计,下面就以 3 条波包络设计进行阐述:选 取 3 条满足规范要求的地震波后，需要进行弹性动 力时程分析参数填写， 主分量峰值加速度按抗规 5.1.2-2 表进行填写，次分量峰值加速度及竖直分量 峰 值 加 速 度 分 别 按 《抗 规 》5.1.2 条 说 明 中 0.85 及 0.65 的比例进行调整。 计算完成后即可进行时程分 析与 CQC 法的包络设计。
结构剪重比的小结
一、各规范对剪重比的规定：《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010第5.2.5条及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第4.3.12条规定：抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：nEKi jj iV G λ=>∑式中：EKi V -----第i 层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；λ-----剪力系数，不小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数；j G ----第j 层的重力荷载代表值;n-----结构计算总层数。
表5.2.5 楼层最小地震剪力系数值注：基本周期介于3.5s 和5.0s 之间的结构，按插入法取值；二、对规范规定的理解（一）剪重比（剪力系数）定义：楼层剪力与其上各层重力荷载代表值之和的比值。
（二）意义：由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3.5s 的结构，由此计 算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。
而对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响，但是规范所采用的振型分解反应谱法只反映加速度对结构的影响，对长周期结构往往是不全面的。
出于结构安全的考虑，当计算的楼层剪力过小时，提出了对结构总水平地震剪力及各楼层水平地震剪力最小值的要求，规定了不同烈度下的剪力系数，当不满足时，需改变结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力使之满足要求。
（《抗规》第5.2.5条文解释）简而言之，控制剪重比，是要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。
剪重比与地震影响系数由内在联系:λ=0.2αmax。
（三）调整范围：只要底部总剪力不满足要求，则结构各楼层的剪力均需要调整（地下室不做控制），不能仅调整不满足的楼层。
（四）调整目标：剪重比调整后，除了内力以外，倾覆力矩和位移也需要调整。
即意味着，当各层的地震剪力需要调整时，原先计算的倾覆力矩、内力和位移均需要相应调整。
sap时程积分法 剪力
sap时程积分法剪力剪力是工程力学中的一个重要概念，它描述了材料在受到外力作用时的抗剪能力。
在结构工程中，剪力是指垂直于截面的力，它可以引起截面内部的剪应力。
本文将介绍使用SAP时程积分法来计算剪力的方法和步骤。
SAP2000是一种常用的结构分析和设计软件，它可以用来进行静态和动态分析，对结构的受力情况进行计算和模拟。
SAP时程积分法是SAP2000中常用的一种分析方法，通过对结构进行离散化，将结构分为多个节点和单元，在每个时间步长上计算结构的受力情况，从而得到结构在整个时间范围内的响应。
在使用SAP时程积分法计算剪力时，首先需要建立结构的有限元模型。
有限元模型是将结构离散化的一种方法，将结构分为多个节点和单元，用来描述结构的几何形状和材料性质。
在SAP2000中，可以通过绘制结构的平面和立体图形来建立模型，定义结构的节点和单元，并指定节点和单元的材料性质和截面参数。
建立完有限元模型后，就可以进行时程积分分析了。
时程积分分析是指在每个时间步长上计算结构的受力和位移，从而得到结构在整个时间范围内的响应。
在SAP2000中，可以选择不同的时程积分方法和步长，根据结构的特点和要求进行计算。
在时程积分分析中，计算剪力的方法是通过计算结构的内力来得到的。
内力是指结构内部的受力情况，包括剪力、弯矩和轴力等。
在SAP2000中，可以通过查看结构的内力图来了解结构的受力情况。
剪力是指截面上的剪应力，可以通过计算结构的剪力图来得到。
计算剪力的步骤如下：1. 在SAP2000中建立结构的有限元模型，并定义节点和单元的材料性质和截面参数。
2. 进行时程积分分析，选择合适的时程积分方法和步长。
3. 查看结构的内力图，找到所需的截面，并记录剪力的数值。
4. 根据需要可以绘制剪力图，用来直观地表示结构的受力情况。
5. 根据剪力的计算结果，可以进行结构的设计和优化，确保结构的安全性和稳定性。
使用SAP时程积分法计算剪力可以帮助工程师了解结构的受力情况，指导结构的设计和施工。
结构剪重比的小结
一、各规范对剪重比的规定：《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010第5.2.5条及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第4.3.12条规定：抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：式中：-----第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；-----剪力系数，不小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数；----第j层的重力荷载代表值;n-----结构计算总层数。
表5.2.5 楼层最小地震剪力系数值6度7度8度9度类别0.05g 0.10g 0.15g 0.20g 0.30g 0.40g 扭转效应明显或基本周期0.008 0.016 0.024 0.032 0.048 0.064 小于3.5s的结构基本周期大于5.0sd的结构0.006 0.012 0.018 0.024 0.036 0.048注：基本周期介于3.5s和5.0s之间的结构，按插入法取值；二、对规范规定的理解（一）剪重比（剪力系数）定义：楼层剪力与其上各层重力荷载代表值之和的比值。
（二）意义：由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3.5s的结构，由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。
而对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响，但是规范所采用的振型分解反应谱法只反映加速度对结构的影响，对长周期结构往往是不全面的。
出于结构安全的考虑，当计算的楼层剪力过小时，提出了对结构总水平地震剪力及各楼层水平地震剪力最小值的要求，规定了不同烈度下的剪力系数，当不满足时，需改变结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力使之满足要求。
（《抗规》第5.2.5条文解释）简而言之，控制剪重比，是要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。
剪重比与地震影响系数由内在联系:λ=0.2αmax。
（三）调整范围：只要底部总剪力不满足要求，则结构各楼层的剪力均需要调整（地下室不做控制），不能仅调整不满足的楼层。
【干货】各结构计算概念解析(层间位移角、剪跨比、剪重比、位移比、周期比、轴压比)
2）在SATWE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。
规范要求：高规3.4.5条，应在质量偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，考察结构楼层位移比的情况。
层间位移角：程序采用“最大柱（墙）间位移角”作为楼层的层间位移角，此时可以“不考虑偶然偏心”的计算条件。
复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层根本没有楼板，此时如果采用“强制刚性楼板假定”，结构分析严重失真，位移比也没有意义。所以这类结构可以通过位移的“详细输出”或观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。
剪重比解析
名词解释
剪重比为地震作用与重力荷载代表值的比值。
主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全。
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的最小值.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,
剪跨比指的是构件截面弯矩与剪力和有效高度乘积的比值。
简支梁上集中荷载作用点到支座边缘的最小距离a（a称剪跨）与截面有效高度h0之比。以λ=a/h0表示。它反映计算截面上正应力与剪应力的相对关系，是影响抗剪破坏形态和抗剪承载力的重要参数。
在其它因素相同时，剪跨比越大，抗剪能力越小。当剪跨比大于3时，抗剪能力基本不再变化。
剪重比不足时的调整方法
剪重比不足时的调整方法作者：白成程来源：《现代商贸工业》2015年第20期摘要：简单论述了剪重比控制的重要性，分析了剪重比不满足规范要求的原因，总结了设计时调整方法。
关键词：剪重比；侧移刚度；地震剪力；平动系数中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2015）20021801剪重比是结构计算时的一个重要控制指标，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.2.5条对其作了详细的规定。
条文解释强调：（1）当底部总剪力相差较多时，结构的选型和总体布置需重新调整，不能仅采用乘以增大系数方法处理。
（2）只要底部总剪力不满足要求，则结构各楼层的剪力均需要调整，不能仅调整不满足的楼层。
（3）满足最小地震剪力是结构后续抗震计算的前提，只有调整到符合最小剪力要求才能进行相应的地震倾覆力矩、构件内力、位移等等的计算分析；即意味着，当各层的地震剪力需要调整时，原先计算的倾覆力矩、内力和位移均需要相应调整。
（4）采用时程分析法时，其计算的总剪力也需符合最小地震剪力的要求。
（5）本条规定不考虑阻力比的不同，是最低要求，各类结构，包括钢结构、隔震和消能减震结构均需一律遵守。
由以上5条说明可以看出剪重比计算指标的重要性，但是计算模经常会遇着剪重比不满足要求的情况，当其不满足规范要求时就应该进行必要的调整。
对于需调整楼层层数较少（建议为不超过楼层总数的1/10，也有文章建议为1/3），且“剪重比”与规范限值相差不大（不小于规范限值的80%，或地震剪力调整系数不大于1.2），可通过地震力放大系数来满足规范要求。
当剪重比不满足的层数较多时说明结构布置不合理，需作调整。
我们首先想到的调整方法是对结构刚度进行加大，进而加大地震剪力，计算结果是剪重比不足的楼层并没有太大的变化，有时反而有所减小。
根据抗规条文解释，结构剪重比的要求是基于“振型分解反应谱法”在结构基本周期大于3.5s时，计算水平地震作用可能偏小的情况，为保证结构的安全而考虑的。
主要计算参数在midasGen中的设置和重要设计指标的输出
主要计算参数在midasGen中的设置和重要设计指标的输出主要计算参数在midas Gen中的设置和重要设计指标的输出midas Gen是针对结构体系和构件来设置设计参数，不同于SATWE中参数集中输⼊的⽅式。
刚使⽤midas Gen时，有时会不清楚设置参数的位置。
本⽂简要总结了主要计算参数、设计指标在midas Gen中的实现，供参考。
设计中关注的要点如下：1 周期折减系数2 计算振型数3 梁刚度放⼤系数4 连梁刚度折减系数5 梁端弯矩调幅系数6 框剪结构的0.2Q0调整7 周期⽐8 位移⽐9 剪重⽐10 层刚度⽐11 刚重⽐12 楼层受剪承载⼒13 层构件剪⼒⽐-----------------------------------------------------------------------------------------------------1、周期折减系数⾼规强条 3.3.16要求计算各振型地震影响系数所采⽤的结构⾃振周期应考虑⾮承重墙体的刚度影响。
由于建模时不建⽴填充墙，造成结构的刚度偏⼩，因为计算得到的⾃振周期较实际的偏长，按这⼀周期计算得到的地震⼒偏⼩。
故周期折减系数对计算的⾃振周期进⾏折减，从⽽对地震⼒进⾏放⼤考虑。
midas Gen实现：在定义反应谱荷载⼯况的对话框中，可进⾏输⼊。
如图1。
图1 周期折减系数2、计算振型数⾼规5.1.13条“……且计算振型数应使振型参与质量不⼩于总质量的90%”。
midas Gen中实现：在分析->特征值分析控制中设置，选择分析类型，输⼊振型数量。
如图2。
图2 计算振型数量计算完毕后，在结果->分析结果表格->周期与振型中查看振型参与质量，看是否X和y向平动，z向扭转参与质量合计超过90%。
如超过，则说明振型数量⾜够，否则需加⼤振型数量。
有时，会遇到⼦空间迭代法算很多阶振型，振型参与质量仍不满⾜⼤于90%的要求，这时可改为Lanczos法或多重Ritz向量法，会容易达到要求。
关于PKPM楼层最小地震剪力系数(剪重比)的讨论
关于PKPM楼层最小地震剪力系数(剪重比)的讨论《抗规》5.2.5《高规》3.1.3规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表5.2.5给出的楼层最小地震剪力系数值。
(强制条文)1.在PKPM程序里，可由设计人指定薄弱层，也可以由程序自动调整。
2.若选择由程序自动进行调整，程序对结构的每一层分别判断，若某一层剪重比小于规范要求，则相应放大该层的地震作用效应，以使其满足最小剪力系数要求。
但这时应知道该结构的方案可能存在问题。
3.若剪重比不满足要求时，首先要检查有效质量系数是否达到90%。
若没有则应增加计算振型数。
4.有效质量系数满足，但剪重比仍不满足时，反映了结构刚度和质量可能不合理分布，应对结构的方案合理性进行判断，并调整方案，或由程序自动把基底剪力提高。
5.程序自动调整的方法是直接调整构件的地震内力。
如楼层该方向的剪力系数需要调整1.2时，程序自动把构件该方向的地震剪力放大1.2倍。
不调整该方向的地震位移。
中华钢结构论坛里“天上彩虹”一帖：“1.程序对于设计者人工勾选的薄弱层，不论是否是薄弱层，程序一律将相应层的地震剪力放大1.15倍；2.对于人工没有勾选为薄弱层的楼层，程序根据规范的规定进行判断，如果某层是薄弱层，则程序也将该层的地震剪力放大1.15倍；3.对于不规则的建筑结构，其地震作用的计算和内力调整应满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第3.4.3条。
”剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规范要求，此时，再考察结构的剪重比是否合适，否则应修改结构布置、增加结构刚度（也就是说当建筑参与抗震质量在90%以上时，若剪重比还不满足规范要求，说明结构整体刚度太小，这是结构周期偏大）使计算的剪重比能自然满足规范要求。
“有效质量系数”与“振型数”有关，如果“有效质量系数”不满足90%，则可以通过增加振型数来满足。
关于高层建筑的剪重比的探讨
福建建设科技
２ ０ １ ３ ． Ｎ ｏ ． ６
１ ９
关于高层建筑 的剪重 比的探讨
林雪 （ 福建 众合 开 发建 筑设计 院
［ 摘
标。
福 建福 州 ３ ５ ０ ０ ０ １ ）
要］ 本 文阐述 了剪重比的概念 、 来源 ， 通过 工程 实例 对其 相关参 数的调 整 比较 ， 使 结 构设计 能更合 理控 制剪 重 比指
Ｏ．４５
加 地 震 影 晌 系数 曲线
用各振型的地震力分 别计 算结 构的 内力与位移 ， 然 后通
过 振 型 组 合 方 法 计 算 各 个 截 面 的 内力 及 各 层 位 移 即
按现行抗震规范规定 ： 高度不超过 ４ ０ ｍ， 刚度 和质量沿 高
度 分 布 均 匀 以及 近 似 于单 质 点 体 系 的 结 构 ， 可 采 用 底 部 剪 力 等 简 化 方 法 。除 此 之 外 的一 般 高层 建 筑 应 采 用 振 型分 解 反 应
Ｉ
一
振型 ｉ 质点的 水平地震力作用标准值
振型 ｉ 质 点 的水 平 相 对 位 移
％ 一相应于 振 型 自振周期 的地震影 响系数
一
因此 ， 建筑设计 应 根据 抗震 概念 设 计 的要 求 ， 重 视其 平 面、 立面 、 竖 向剖面的规则性对抗震性能及其 经济合理性的影 响 。现行规 范为确定 整体结构 的合理性提 出了几个 主要控制
指标 ： 结构的周期 、 位移、 位移 比 ； 结 构 的各 层 刚 度 比 ； 竖 向 构
一
Ｊ振型的参与系数
Ｇ Ｉ 一第 ｉ 层重力荷载
件 的轴压 比 ． 冈 ０ 重 比； 剪重 比等 。结构的周期 、 位移 、 位移 比是
结构性能化设计要点
结构性能化设计要点本文详细介绍了性能化设计的流程及目标选取的步骤及设计过程中需要注意的问题。
标签：性能化设计；设计流程；性能目标选取1、引言随着抗震技术的发展基于性能的抗震设计方法，是建筑结构抗震设计的一个重要的发展方向。
它的特点是，使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过度，设计者可选择所需要的性能目标，有利于针对不同设防烈度、场地条件及建筑重要性采用不同的性能目标和抗震措施。
2、《高规》规定02版《高规》提出的“三阶段、两水准”设计方法，实际上是性能化设计的雏形，只是没有量化。
10版《高规》3.11节根据抗震设防类别、设防烈度、场地条件、建造费用等把性能目标分为A、B、C、D四个等级，结构抗震性能五个水准，每个性能目标均与一组制定地面运动的性能水准对应。
虽然说性能目标更细化，但操作起来比较麻烦。
3、性能化目标设计流程通常我们所说的性能化目标有小震弹性、中震弹性、中震不屈服/不屈曲、大震彈性、大震不屈服/不屈曲。
主要做法如下表所示。
在做中震不屈服和大震不屈服的时候，往往忽略的一个问题是，连梁刚度折减需要重新定义，因此，相应地震力也会减小一些，因为连梁最先出现塑性铰，刚度会减弱。
结构设计的一般流程，根据单工况的力，然后要进行一系列内力调整。
主要步骤如下：1）剪重比。
对超高层来说，剪重比不容易满足，一项重要的工作是增刚度、减重量，新《高规》要求，剪重比只要一层不满足规范要求，全楼都需放大。
另外，通过放大地震力的方法解决剪重比不满足的问题时，请注意，如果相差比较小（比如5%），可以采用；但相差比较大（10%～20%），不宜采用，需要调整结构方案。
2）薄弱层新《高规》和新《抗规》在薄弱层的放大系数上存在一点不同，《高规》规定是放大1.25倍，而《抗规》放大一个不小于1.15的系数，具体放大多少没有说，根据结构实际情况确定。
另外，新《高规》对薄弱层的判断也有了变化，对除框架外的结构需采用层高修正的刚度比（也就是相邻两层刚度/位移角的比值的比较）。
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日本建筑物的构造关系技术基准2007
• • • • Ci=ZRtAiC0 Ci为建筑物地面以上第i楼层的地震剪力系数； Z为地震区划分组系数，取0.8～1.0（冲绳为0.7）； Ai为楼层地震剪力沿高度的分布系数：
Ai 1 ( 1
i
i )
2T 1 3T
其中，αi为第i楼层以上建筑物恒载和活载之和与整个建筑物地 上部分恒载与活载总和的比值； • C0为标准剪力系数，弹性设计，C0 > 0.2，对于软弱地基上的木 结构，C0 > 0.3；弹塑性设计，C0 > 1.0。 • T为结构基本周期，按下式计算： T = H (0.02+0.01α) H为建筑物高度（< 200米） α 当建筑中大部分柱和梁是木结构或者钢结构时，楼层总高度 （不包括地下室）与建筑总高度之比
高度 H(m) 层数n
150 n39 h/b = 4.3
结构 体系
烈度 αmax
场地 周期 Tg (s)
0.35
风荷载 (kN/m2) 50/100年 0.75 0.90
结构 周期 T(s)
2.69
剪重比(%) X Y
位移角（1/） X震 Y震 风 风 1009 4000 800 548 500 793 1035 500 503 714 500 645 953 500 863 1558 554 2075 1175 528 1357 1420 500 763 2500 800 551 500 625 510 500 518 740 500 667 910 500 692 630 554 1615 515 528 1204 1099 500
λmin= 0.032
0.024 3.5
Seed β 谱
b
λmin与若干参数之关系 相辅相成?相互制约?
1. 2. 3. 4. 5. 高振型的贡献 Tg 风荷载 规范与“安评” 位移、舒适度、轴压比、拉力
工程实例
项目 海口 国瑞城 B座 北京 Z15 中国樽 厦门 国际 中心 天津 滨海中心 周大福 郑州 绿地 中央广场 南京青奥 中心 塔1 青岛胶南 世茂中心 塔楼
中国 GB50011-2010
VEki G j
j i n
其中：VEki—结构楼层剪力； λ—楼层剪力系数（剪重比）； Gj—第 j 楼层重力荷载代表值。
最小地震剪力系数 λmin（中国规范）
类 别 扭转效应明显 或基本周期小 于3.5s 的结构 基本周期大于 5s 的结构 6度 0.008 7度 0.016 （0.024） 0.006 8度 0.032 （0.048） 9度 0.064
0.50 0.45
0.65 0.70
海口国瑞城B座
H 150m，h/b = 4.3 8.5度，Tg = 0.35s T=2.69，2.31，1.76s
海口国瑞城B座
北京Z15-中国樽
H 528m，h/b = 7.2 8.0度，Tg = 0.40s T=7.38，7.36，3.07s
主体结构体系
轴压比 墙 柱
框-筒
8.5 0.24
5.35 4.80
5.71 4.80
0.31 0.50
0.49 0.75
528 巨柱-框 n108 -筒-斜 h/b = 7.2 撑 340 n68 h/b = 9.0 443 n94 h/b =7.3 300 n67 h/b = 5.1 框-筒伸臂 巨柱-框 -筒-伸 臂 框-筒带状桁 架
设计反应谱一次衰减和长周期段的限值
Design spectrum SaD
ISO1030-2001
SDS T =S /S 0 D1 DS SD1
台湾2006
SaD=SD1/T 0.4SDS 0.2T0 T0 1.0 0.4SDS
2.5T0 Period (sec) 中国GBJ11-89
中国TJ11-74, 78
欧洲 Eurocod 8 (EN 1998-1: 2004)
TB≤T≤TC （加速度控制段） Sd(T)=agS( 2.5/q ) TC≤T≤TD （速度控制段） Sd(T)=agS (2.5/q)(TC /T) ≥ βag TD≤T （位移控制段） Sd(T)=agS (2.5/q) (TC TD /T2) ≥ βag T≤4.0s时，β=0.20； T >4.0s 时，要求采用位移反应谱进行抗震设计。
1.59 1.53
0.49 0.45
0.64 0.75
7.5 0.12
0.55
0.45 0.50
5.91
1.90 1.80
1.90 1.80
0.49 0.50
0.64 0.75
237 7 CFT框n58 0.101 筒 h/b = 8.6 （安评） 241 6 框-剪n65 伸臂-双 0.114 h/b=11.8 塔 （安评） 440 6 巨柱-框 n91 -筒-伸 0.062 h/b = 8.5 臂 （安评）
热烈祝贺东南大学土木工程学科 创建暨土木工程系（学院）成立 九十周年!
抗震设计剪重比和结构时程分析 若干问题探讨
中国建筑科学研究院 王亚勇 yayongwang@
一、楼层最小剪力系数要求
“关于建筑抗震设计最小地震剪力系 数的讨论”《建筑结构学报》第34卷 第2期，2013
加速度设计反应谱
杜哈默积分v(t )
t
0
p( )e (t ) sin d (t )d md
加速度反应谱
强震观测-加速度记录
问题
王亚勇，“关于设计反应谱、时程法和能量方法的探讨” 《建筑结构学报》第21卷第1期，2000
1. 强震加速度记录中长周期成份的缺失。 2. 高层和大跨建筑对地震加速度反应的滞后 和迟钝。 3. 现行的加速度设计反应谱进行抗震验算已 经“力不从心”。 4. 基于加速度的时程分析的局限性。 5. 能量方法、速度和位移的工程应用可行性。 6. 场地特征周期Tg与烈度无关.
第一次预审 2011年8月
第二次预审 2012年4月
第三次预审 2012年8月
专家审查预审/正式会 2013年02月
新西兰 SNZ2006
C （T）= Ch（T）Z R N（T, D） • Z = 0.13～0.60，为区域地震危险性系数 • R = 1.0，为50年超越概率10%（中震）时的地震反应修正系数 • T=1.5～5.0s时，N（T, D）= 1.0～1.72，为近断层系数，当断层 距> 20km时取1.0。 • Ch（T）反应谱系数，对于C类场地（中国规范的II类标准场）： • 当0.1<T<0.3s（加速度控制段）时， Ch（T） = 2.93 • 当0.3<T<1.5s（速度控制段1）时， Ch（T） = 2.0（0.5/T）0.75 • 当1.5<T<3.0s（速度控制段2）时， Ch（T） = 1.32/T • 当T≥3.0s（位移控制段）时， Ch（T） = 3.96/T2 • 对于不同地震危险区，当周期T = 5.0s时： Ch = 0.035～0.454 • 规定 Cmin（T）= 0.0105
8.0 0.16
0.40
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.45 0.50
7.38
2.00 2.04
2.00 2.04
0.47 0.45
0.60 0.70
7.5 0.12
0.40
0.80 0.95
6.28
1.77 1.53
1.68 1.53
0.47 0.45
0.63 0.70
7.5 0.12
0.65
0.55 0.60
7.96
1.59 1.53
强震地面运动长周期成分的存在
Trifunac M.D. Long Period Fourier Amplitude Spectra of Strong Motion
Acceleration[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering,1993,12:363-382
设计反应谱长周期段的二次衰减
2 max
Tg max T
0.45 max
中国GB50011-2001
美国ASCE 7-IBC2009
T -5Tg max 20.2
T(s) Tg 5Tg 6.0
0.012
（0.018）
0.024
（0.032）
0.048
各国规范的共同特点
1. 最小地震剪力系数的取值与地区烈度、或 地震危险区划有关，烈度越高，取值越大； 2. 有一个底线，均不得小于1.0%（除中国规 范6度区可取λmin = 0.5～0.6%）。
经典动力方程和结构抗震设计
建筑抗震设计
(t ) cv (t ) kv(t ) 动力平衡方程 p(t ) mv
表1 不同震级下强震地面运动福里叶振幅谱值(in/s) 震级M 周 1 4 0.4 5 1.5 6 7.0 7 20.0 8 40.0 噪声 0.1
期 10
(S) 100
-
0.2
0.02
3.0
0.9
7.0
5.0
8.0
7.0
1.0
-
注：噪声指在强震加速度记录数据处理过程中引入的长周期误差
只要： 1.力平衡方程还用于建筑结构动力分析
• 其中，Tc= 0.4，0.6，0.8s分别表示硬质，普通，软质场 地的特征周期（类似中国规范的Tg） • 基底最小地震剪力系数 C1 ，在设计反应谱速度控制段末 端，设T = 5Tc，Z = 0.7～1.0，Rt = 0.32，Ai =1.0，C0 = 0.2， 则 C1 = 0.045～0.064 (4.5 ～ 6.4%)
问题的提出