4 剪重比的控制 - 360文档中心

高层结构需要控制的几个比值：轴压比、周期比、剪重比、刚度比、位移比、刚重比、层间受剪承载力之比

高层结构需要控制的几个比值：轴压比、周期比、剪重比、刚度比、位移比、刚重比、层间受剪承载力之比1.轴压比轴压比主要是控制结构的延性，具体要求见抗规6.3.6和6.4.5，高规6.4.2和7.2.14。

轴压比过大则结构的延性要求无法保证，此时应加大截面面积或提高混凝土强度；轴压比过小，则结构的经济性不好，此时应减小截面面积。

PKPM中的查看方法：2.周期比周期比控制的是结构侧向刚度与扭转刚度之间的相对关系，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更合理，使结构不致于出现过大的扭转效应。

一句话，周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构承载布置合理，具体要求见高规4.3.5。

刚度越大，周期越小。

抗侧力构件对结构扭转刚度的贡献与其距结构刚心的距离成正比，意思是结构外围的抗侧力构件对结构的扭转刚度贡献最大。

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。

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的侧移刚度过小，此时应沿两个主轴适当加强结构外围的刚度，或沿两个主轴适当削弱结构内部的刚度。

当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴的侧移刚度相差较大，结构的扭转刚度相对于其中一主轴（第一振型转角方向）的侧移刚度是合理的，但对于另一主轴（第三振型转角方向）的侧移刚度过小，此时应适当削弱结构内部沿第三振型转角方向的刚度或适当加强结构外围（主要是沿第一振型转角方向）的刚度。

PKPM中的查看方法：3.位移比位移比是指采用刚性楼板假定下，端部最大位移（层间位移）与两端位移（层间位移）平均值的比，位移比的大小反映了结构的扭转效应，同周期比的概念一样都是为了控制建筑的扭转效应提出的控制参数。

见抗规3.4.3，高规4.3.5。

位移比不满足时只能经过人工调整结构平面布置,减小结构刚心与形心的偏心距。

调整方法如下:(1)由于位移比是在刚性楼板假定下计算的,最大位移比往往出如今结构的四角部位,因此应留意调整结构外围对应位置抗侧力构件的刚度;同时在设计中,应在结构措施上对楼板的刚度予以保证。

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。

四、位移比、周期比、剪重比的本质探讨

剪重比的本质是地震影响系数与振型参数系数。对于普通的多层结构，一般均能满足最小剪重比要求，对于高层结构，当结构自振周期在 0.1s~特征周期之间时，地震影响系数不变。广州容柏生建筑结构设计事务所廖耘，柏生，李盛勇在《剪重比的本质关系推导及其对长周期超高层建筑的影响》一文中做了相关阐述：对剪重比影响最大的是振型参与系数，该参数与建筑体型分布，各层用途有关，与该振型各质点的相对位移及相对质量有关。当结构总重量恒定时，振型相对位移较大处的重量越大，则该振型的振型参与质量系数越大，但对抗震不利。保持质量分布不变的前提下，直接减小结构总质量可以加大计算剪重比，但这很困难。在保持质量不变的前提下，直接加大结构刚度也可以加大计算剪重比，但可能要付出较大的代价。在实际设计中，对于普通的高层结构，如果底部某些楼层剪重比偏小，改变结构层高的可能性一般不大，一般是增加结构整体刚度（往往增加结构外围墙长，更有利于抗扭，位移比及周期比的调整），同时减少结构内边的墙（减轻结构自重的同时，更有利于位移比，周期比的调整）。提高振型参与质量系数的最好办法，还是增加结构整体刚度。考虑到反应谱长周期段本身的一些缺陷，保证长周期超高层建筑具有足够的抗震承载力和刚度储备是必要的。可不必强求计算剪重比，而应考虑采用放大剪重比并通过修改反应谱曲线的方法来使结构达到一定的设计剪重比，或采用更严格的位移限值来控制结构变形。
位移比、周期比、剪重比的本质探讨
中民筑友设计院（庄伟）用 PKPM、盈建科或广夏计算结构时，调模型一般是相对有一点难度的。在所有指标中，最难调整的指标属于：位移比、周期比、剪重比，万剑归宗，掌握调整模型的本质很重要。 1 引言高规”2.1.1：高层建筑 tall building，high-rise building，10 层及 10 层以上或房屋高度大于 28m 的住宅建筑和房屋高度大于 24m 的其他高层民用建筑。对于多层结构，由于 “轴压比”、“位移比”、“剪重比”、“楼层侧向刚度比”、“受剪承载力比”“弹性层间位移角”这 6 个指标“抗规”、“高规”都有明确的规定，所以多层结构应按照“抗规”要求控制这六个指标；“周期比”、“刚重比”只在“高规”中规定，对于多层结构，“周期比” 可根据具体情况适当放宽，“刚重比”可按照“高规”控制。 2 位移比、周期比的本质探讨 2.1 位移比、周期比的本质，在于控制扭转变形。什么情况下，会容易出现扭转变形呢，x 方向或 y 方向两侧刚度接不均匀或外部刚度相对内部刚度不合理，就容易出现扭转变形，有了扭转变形，会有哪些问题，可以用极限思维分析，首先 x 或 y 侧两端刚度分别为 1、 1000，显然会造成扭转变形，刚度小的那侧扭转变形很大，直接造成位移比过大，这是其一，周期系数中，扭转成分很大，不纯粹，这是其二，扭转刚度过小，在周期排列中，扭转周期会出现在第一周期或者第二周期，这是其三。当然，外部刚度相对内部刚度不合理也可以采用极限思维方法，也会造成以上三种情况。扭转的直接量化指标就是位移比大小与周期中的扭转系数。傅学怡《实用高层建筑结构设计》（第二版）指出：位移比指标是扭转变形指标，而周期比是扭转刚度指标。但周期比的本质其实也是扭转变形，因为扭转刚度指标在某些特殊情况下（比如偏心荷载)作用下，也会产生扭转变形。 2.2 怎么查看哪侧扭转变形大，第一是靠概念设计，靠直觉（x 方向或 y 方向两侧刚度接不均匀，刚度小的一侧扭转变形大，或外部刚度相对内部刚度不合理，外部刚度弱的那侧扭转变形大），第二，可以在 satwe 中点击：分析结果图形和文本显示/结构整体空间结构简图/ 改变视角（俯视），分别查看第一、第二、第三阶振型。 2.3 加法重要还是减法重要，第一是加法（加外部）+减法（减内部），第二是减法，第三是加法，一般是采用第第种方法，因为内部结构的墙体的减法一般可以使用，而外部墙体的加法使用有限，不能增加太多墙体。采用加法，减法的过程中，应保持 x 或 y 两侧刚度均匀，否则又造成扭转变形过大，周期比，位移比不满足规范要求，平动周期中扭转成分过大。怎么用数学的方法直观证明此结果呢，当然，过程比较复杂，但是可以用简化的方法类比，，比如 5 的立方/4 的立方=1.95，6 的立方/4 的立方=3.375，4 的立方/2 的立方=8,以 4 为基数，是加 2 的相对刚度大，还是减去 2 后的相对刚度大呢，显然是减法。 2.4 第一周期是扭转，说明 x 或 y 两侧的外围的扭转刚度都需要增加，是加外墙的刚度还是减去内墙的刚度呢？可以见以上分析，采用方法 1 或方法 2 都是比较好的方法。第二周期是扭转，说明第三周期的（可以查看其方向，是加 x 方向还是 y 方向）的扭转刚度过弱，同样采用方法 1 或方法 2 都是比较好的方法。 3 剪重比的本质探讨剪重比即最小地震剪力系数λ，主要是控制各楼层最小地震剪力，尤其是对于基本周期大于 3.5S 的结构,以及存在薄弱层的结构。

结构设计之剪重比详解

第五章剪重比 2014.7.17一、定义：剪重比即最小地震剪力系数λ。

（查表）二、计算公式：V eki :第i 层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力； G j ：第j 层重力荷载代表值。

三、控制目的：主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长结构的安全，尤其是对于基本周期大于3.5S 的结构,以及存在薄弱层的结构,出于对结构安全的考虑,规范增加了对剪重比的要求。

四、规范要求：①《抗规》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：∑>=ni j G V j eki λ，（其余同高规4.3.12）我说的：λ查表5.2.5，对于竖向不规则结构的薄弱层的水平地震剪力应增大1.15倍，即楼层最小剪力系数λ应乘以1.15倍。

②《高规》4.3.12条规定:我说的：这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的水平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。

五、SATWE 中怎么看：WZQ 文件→周期、地震力与振型输出文件→各层 X 方向的作用力(CQC)Floor : 层号Tower : 塔号Fx : X 向地震作用下结构的地震反应力Vx : X 向地震作用下结构的楼层剪力∑==n i j G V j ekiλMx : X 向地震作用下结构的弯矩Static Fx: 静力法 X 向的地震力------------------------------------------------------------------------------------------Floor Tower Fx Vx (分塔剪重比) (整层剪重比) Mx Static Fx(kN) (kN) (kN-m) (kN)(注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构)……3 1 667.54 1811.39( 1.53%) ( 1.53%) 36475.79 191.922 1 504.56 2093.45( 1.42%) ( 1.42%) 42587.53 137.111 1 251.76 2261.43( 1.27%) ( 1.27%) 49811.77 72.27抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比 = 0.80%X 方向的有效质量系数: 99.66%……还有Y向，此处省略六、超了怎么办：1.对于一般高层建筑而言,结构剪重比底层为最小,顶层最大,故实际工程中,结构剪重比由底层控制,由下到上,哪层的地震剪力不够，就放大哪层的设计地震内力.2.结构各层剪重比及各楼层地震剪力调整系数自动计算取值,结果详SATWE周期、地震力与振型输出文件WZQ.OUT)3.各层地震内力自动放大与否在调整信息栏设开关；如果用户考虑自动放大，SATWE将在WZQ.OUT中输出程序内部采用的放大系数.4.六度区剪重比可在0.7％～1％取。

关于结构对扭转不规则控制方法的讨论

关于结构对扭转不规则控制方法的讨论摘要：这几年伴随着苏州经济的腾飞，在市区，园区，以及新区你都能看到很多形状各异的高楼大厦在不断的拔地而起。

可是建筑外形越复杂，平面凹凸越严重，那对于建筑本身的结构整体性能的控制条件也就越严格。

可是做设计的都知道，在抗震规范要求：一方面要求结构布置规则、对称，关键是要求平面布置刚度均匀，减少扭转。

另一方面要求加强结构的抗扭刚度和抗扭承载力。

可是对于那些平面凹凸不规则，竖向刚度不规则的结构很难满足这些要求，因此这就给我们设计者带来很多矛盾，即要满足规范要求，又要满足建筑的外观可行性，在日常设计中如何找到这个平衡点就是我们为之努力的方向。

关键词：刚度比周期比位移比剪重比关于结构对扭转不规则的控制方法，主要从以下几个方面去控制：一，刚度比的控制：体现结构整体上下匀称度的指标。

二，周期比的控制：体现抗扭刚度的大小，不至结构地震时轻易产生扭转破坏。

三，位移比的控制：扭转不规则时的一控制参数，反映了结构的扭转效应。

四，剪重比的控制：保证结构有足够的抗剪能力（与抗震影响系数有内在联系),不至太脆弱。

以下对这四个方面分别进行阐述：刚度比的控制规范要求结构各层之间的刚度比，并根据刚度比对地震力进行放大。

规范对结构的层刚度有明确的要求，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等等，都要求有层刚度作为依据，直观的来说，层刚度比的概念用来体现结构整体的上下匀称度。

高规的4.4.3条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%。

高规的5.3.7条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。

转换层结构按照“高规”要求计算转换层上下几层的层刚度比，一般取转换层上下等高的层数计算。

层刚度作为该层是否为薄弱层的重要指标之一，对结构的薄弱层，规范要求其地震剪力放大 1.15，这里程序将由用户自行控制。

对剪重比的理解与控制

一
质，将顶部附加水平地震作用，其余地震作用沿建筑物的高度按
每层重量与该层距基础高度的乘积的比例分布。对较规则结构
烈度
表２楼层最小地震剪力系数值
７００６００４１（．２）
００２００８．１（．１）
对剪重比的理解与控制
王辉
摘要：分析了地震剪力系数的意义，探讨了相对于８９规范新规范对抗震设计反应谱的修改，出了新规范设置楼层最提
小地震剪力系数值的目的，如何控制结构的剪重比进行了研究，就以保证结构抗震设计的合理性。关键词：剪重比，震，地结构，期周
中图分类号：３１３ＴＵｌ．文献标识码：Ａ
表１水平地震影响系数最大值【＝００）ｒ．５
１地震剪力系数的意义
地震作用和结构抗震验算是建筑抗震设计的重要环节之一，
是确定所设计结构满足最低抗震设防安全要求的关键步骤。地震作用不是直接作用在结构上的荷载，而是地面运动引起结构的
用上述简化方法进行地震作用的计算。
场地类别第一组第二组第三组Ｉ
１２．５１５０１７．５
Ｓ
Ⅳ
３２．５３７５４５．０
Ⅱ
１７．５２０．ｏ２２５
Ⅲ
２２．５２７５３２．５
２相对于８９规范新规范对抗震设计反应谱的修改
维普资讯
第３３卷第２７期２００７年９月

(完整版)框架结构薄弱层的验算和控制

框架结构薄弱层的验算和控制（框剪结构应去除剪力墙后在进行弹性验算）A 控制意义：避免薄弱层的轻易出现,若不可避免要采取相应措施予以加强B 规范条文高规的4.4.2、5.1.14条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度小于其上一层的70%或小于其上相临三层侧向刚度平均值的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。

规范规定：高规的4.4.3、5.1.14条规定，A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。

抗震设计的高层建筑结构，结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。

C 计算方法及程序实现薄弱层方法之一：按层刚度比来判断薄弱层方法之二：按楼层承载力比来判断薄弱层方法之三：按楼层弹塑性层间位移角来判断>>按层刚度比来判断规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层时，抗震规范和高规建议的计算层刚度的下列方法（地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等，都要求有层刚度作为依据）：方法1：高规附录E.0.1建议的方法即剪切刚度：Ki = Gi Ai / hi方法2：高规附录E.0.2建议的方法即剪弯刚度：Ki = Vi / Δi方法3：抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明及高规建议的方法即地震剪力位移比刚度：Ki = Vi / Δi由于层刚度产生的薄弱层，可以通过调整结构布置、材料强度来改变。

>>按楼层承载力比来判断程序将薄弱层地震作用标准值乘以1.15的增大系数。

选择剪力位移比方法计算层刚度时，一般要采用“刚性楼板假定”的条件。

对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次。

关于结构薄弱层及其控制

A 控制意义：避免薄弱层的轻易出现,若不可避免要采取相应措施予以加强B 规范条文高规的4.4.2、5.1.14条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度小于其上一层的70%或小于其上相临三层侧向刚度平均值的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。

规范规定：高规的4.4.3、5.1.14条规定，A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。

抗震设计的高层建筑结构，结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。

C 计算方法及程序实现薄弱层方法之一：按层刚度比来判断薄弱层方法之二：按楼层承载力比来判断薄弱层方法之三：按楼层弹塑性层间位移角来判断>>按层刚度比来判断规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层时，抗震规范和高规建议的计算层刚度的下列方法（地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等，都要求有层刚度作为依据）：方法1：高规附录E.0.1建议的方法即剪切刚度：Ki = Gi Ai / hi方法2：高规附录E.0.2建议的方法即剪弯刚度：Ki = Vi / Δi方法3：抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明及高规建议的方法即地震剪力位移比刚度：Ki = Vi / Δi由于层刚度产生的薄弱层，可以通过调整结构布置、材料强度来改变。

>>按楼层承载力比来判断程序将薄弱层地震作用标准值乘以1.15的增大系数。

选择剪力位移比方法计算层刚度时，一般要采用“刚性楼板假定”的条件。

对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次。

在刚性楼板假定条件下计算层刚度并找出薄弱层。

再在真实条件下计算，并且检查原找出的薄弱层是否得到确认，完成其它计算。

剪重比与刚重比的理解

剪重比与刚重比的理解剪重比：抗规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楼层最小地震剪力的要求。

即对剪重比进行控制。

剪重比是一个安全系数，与最小配筋率的概念相似。

当结构的剪重比小于规范要求时，说明结构过柔，优先考虑调整结构构件的布置来增加结构的侧向刚度，不要一味的提高地震剪力；当剪重比与规范要求的最小值相差不多时，应采取加大水平地震效应的做法，提高地震剪力，即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；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；当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时，可直接用调整系数来放大结构的地震作用，以满足剪重比要求。

在确定是直接进行地震剪力放大还是对结构构件布置进行调整之前，看剪力墙和柱的轴压比偏大还是偏小，若剪力墙和柱轴压比已经接近规范值，说明结构过柔，需增大结构刚度；若偏小，则进行地震力放大。

新的抗规规定了6度区最小地震剪力系数值。

刚重比：高规5.4.1-5.4.4条规定了刚重比（结构刚度与重力荷载代表值之比），刚重比是为了控制结构在重力二阶效应下的稳定性，是衡量结构刚柔的依据。

重力荷载在水平作用位移效应上引起的二阶效应有时会比较严重，对混凝土结构，随着结构刚度的降低，重力二阶效应的不利影响呈非线性增长，因此需对结构的弹性刚度和重力荷载作用的关系加以控制。

若结构刚重比满足5.4.1的规定，说明重力二阶效应可以控制在20%以内；如若结构在水平力作用下的侧向刚度不满足高规5.4.1，应考虑重力二阶效应对结构的不利影响。

刚重比不可过小，高规5.4.4规定了其最小值。

当刚重比小于或接近规范最小限值时，应采取加大结构抗侧移刚度的办法。

地下车库设计对各类问题，详细分析如下：1、车道宽度问题描述：主车道宽度设置不合理，尺寸偏大，人为增加车库面积（个别项目，双车道宽度宽达8米，单车道宽达5米；而国家规范双车道仅为5.5米、单车道为3米；由于车道宽度过宽平米；一般情况下，地下车库每个停车位面积为27～35平米，设人防地下车库也仅为为40平米/每车位）。

剪重比的调整思路

“剪重比”是结构整体控制设计的一项重要指标，当其不能满足规范的要求时，就应该进行必要的调整。

对于需调整楼层层数较少（不超过楼层总数的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1.2-1.3）的情况，我们可以通过选择“地震力放大系数”等SATWE的相关参数来达到目的；对于需调整楼层层数较多，或与规范限值相差较大的情况，就只能提高结构的刚度。

但是在对结构刚度进行调整的时候，我们有时会遇到这样一种情况，我们加大了结构下部“剪重比”不满足规范要求楼层的侧移刚度，但这些楼层的“剪重比”没有多大的变化，有时反而略有减小。

问题出在哪里呢？我们先来看看规范：规范对结构“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3s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。

因此，只加大结构下部“剪重比”不满足规范要求楼层的侧移刚度，是把结构整体刚度偏柔的问题，当成了局部刚度或承载能力不足的问题，以至于收效不大。

我们再来看看结构自振周期与水平地震作用的关系：抗震结构中起主要作用的基本振型（靠近两个主轴的方向和扭转方向，其中两个平动为主振型的基底剪力分别沿两个主轴方向为最大值），其自振周期（基本周期）一般都大于设计特征周期。

根据规范的“地震影响系数曲线”，此时的地震影响系数与结构基本周期成反比关系。

即结构的基本周期越小，水平地震作用效应就越大。

而结构的自振周期与结构的刚度成反比关系。

这说明采用结构调整的方法加大“剪重比”，需要增大结构的刚度，以减小结构的基本周期。

那么，为什么我们加大了结构下部“剪重比”不满足规范要求楼层的侧移刚度，但这些楼层的“剪重比”没有多大的变化，有时反而略有减小呢？通过对具体结构的分析，不难发现，当仅增大结构下部少数楼层的侧移刚度时，结构的基本周期变化不大，水平地震作用增幅有限。

剪重比不足时的调整方法

剪重比不足时的调整方法摘要：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。

关键词：定义；调整方法；地震剪力；平动系数1 引言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。

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。

结构整体性能控制参数

结构整体性能控制总论1、刚度比的控制：表征结构整体上下匀称度的指标。

2、周期比的控制：表征抗扭刚度的大小，不至结构地震时轻易产生扭转破坏。

3、位移比的控制：扭转不规则时的一控制参数，反映了结构的扭转效应4 、剪重比的控制：保证结构有足够的抗剪能力（与抗震影响系数有内在联系）,不至太脆弱5 、结构薄弱层的验算和控制：避免薄弱层的轻易出现,若不可避免要采取相应措施予以加强6 、结构稳定性的验算与控制：对结构稳定性的控制, 避免建筑在地震时发生倾覆.1 刚度比的控制A 控制意义：新规范要求结构各层之间的刚度比，并根据刚度比对地震力进行放大，。

新规范对结构的层刚度有明确的要求，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等等，都要求有层刚度作为依据，直观的来说,层刚度比的概念用来体现结构整体的上下匀称度.B 规范条文：新抗震规范附录E2.1 规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。

新高规的4.4.3 条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70% 或其上相临三层侧向刚度平均值的80% 。

新高规的5.3.7 条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2 倍。

新高规的10.2.6 条规定，底部大空间剪力墙结构，转换层上部结构与下部结构的侧向刚度，应符合高规附录D 的规定。

E.0.1 底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构，可近似采用转换层上、下层结构等效刚度比丫表示转换层上、下层结构刚度的变化，非抗震设计时丫不应大于3, 抗震设计时不应大于2。

E.0.2 底部为2~5 层大空间的部分框支剪力墙结构，其转换层下部框加-剪力墙结构的等效侧向刚度与相同或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比丫e 宜接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大于1.3 。

C 计算方法及程序实现：楼层剪切刚度单层加单位力的楼层剪弯刚度楼层平均剪力与平均层间位移比值的层刚度只要计算地震作用，一般应选择第3 种层刚度算法不计算地震作用，对于多层结构可以选择剪切层刚度算法，高层结构可以选择剪弯层刚度不计算地震作用，对于有斜支撑的钢结构可以选择剪弯层刚度算法D 注意事项:转换层结构按照“高规” 要求计算转换层上下几层的层刚度比，一般取转换层上下等高的层数计算。

高层结构设计需要控制的六个比值

高层结构设计需要控制的六个比值
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6.3.7和6.4.6.
2、剪重比：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.
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3.4.2.
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，要求见高规
6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规。
7、层间受剪承载力比：控制竖向不规则性；要求见高规。
高层结构设计需要控制的七个比值及调整方法（自Tiger）
高层建筑抗震设计短柱问题的处理
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。
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4.4.3；对于形成的薄弱层应按高规5.1.14予以加强。
层间受剪承载力比不满足时的调整方法：
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3.4.2，高规 4.3.5。
位移比不满足时的调整方法：
4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，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本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85

剪重比的要求及调整方法介绍

Page 4
剪力系数调整与梁弯矩的调整
《高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析》——朱炳寅：框架梁及连梁的梁端弯矩不应调整，以利于实现强柱弱梁、强剪弱弯要求。
SATWE、PMSAP 对楼层剪力系数调整后，框架梁及连梁的内力 (梁端弯矩和剪力）均做了相应调整，调整前后内力比值与地震剪力调整系数基本一致，即未执行上述说法。
Page 13
水平地震剪力调整程序实现
1. PMSAP 、SATWE对水平地震剪力的调整设置详图一。 2. 主要平动周期位于反应谱的加速度控制段（<Tg ），动位移比例填“0”，采用加速度控制段算法①，此时第i层的地震剪力增大系数为K1i。 3. 主要平动周期位于反应谱的位移控制段（ >5Tg ），动位移比例填“1”，采用位移控制段算法③ ，此时第i层的地震剪力增大系数为K3i 。 4. 主要平动周期位于反应谱的速度控制段（ Tg和5Tg之间），动位移比例填“0.5”，采用近似速度控制段算法② ，此时第i层的地震剪力增大系数为K2i=（K1i+K3i）/2。 5. 弱轴方向指的是主周期（第一平动周期）相对较长的主轴方向，强轴方向指的是主周期（第一平动周期）相对较短的主轴方向。
Page 11
采调整水平地震剪力满足剪重比要求的例题
【例】抗震设防烈度7度区的某8层房屋，最小地震剪力系数为 0.016，各层重力荷载代表值Gi(kN)及水平地震作用下的楼层剪力标准值 VEki（kN）见下表。结构底部剪力系数为0.015，不满足最小剪力系数0.016的要求，需要调整 (1、2层楼层剪力不满足最小剪力系数要求，不满足的楼层数不多，且地震剪力放大系数较小为1.096），分别按基本自振周期位于设计反应谱的加速度控制段算法①、速度控制段算法②和位移控制段算法③，调整各楼层地震剪力。

PKPM：剪重比的问题

4 剪重比的控制A控制意义：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=0.2αmaxB 规范条文抗震规范第5.2.5条明确要求了楼层剪重比C 计算方法及程序实现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，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。

>>有效质量系数概念：WILSON E.L. 教授曾经提出振型有效质量系数的概念用于判断参与振型数足够与否，并将其用于ETABS程序，他的方法是基于刚性楼板假定的，不适用于一般结构。

方法发展：现在不少结构因其复杂性需要考虑楼板的弹性变形，因此需要一种更为一般的方法，不但能够适用于刚性楼板，也应该能够适用于弹性楼板。

出于这个目的，我们从结构变形能的角度对此问题进行了研究，提出了一个通用方法来计算各地震方向的有效质量系数，这个新方法已经实现于TA T、SA TWE和PMSAP。

经验：根据我们的计算经验，当有效质量系数大于0.8时，基底剪力误差一般小于5%。

在这个意义上我们称有效质量系数大于0.8的情形为振型数足够；否则称振型数不够。

规范：高规5.1.13规定对B级高度高层建筑及复杂高层建筑有效质量系数不小于0.9程序自动计算该参数并输出。

>>剪重比的调整当剪重比不满足规范要求时，程序将自动调整地震作用，已达到设计目标的要求。

剪重比调整系数将直接乘在该层构件的地震内力上。

地下室可以不受最小剪重比的控制。

TA T可以人工控制结构的剪重比；而SA TWE是按照规范值控制，不能人工控制。

:结构工程师考试“刚重比”和“剪重比”数值的探讨摘要：对比分析了采用PKPM系列CAD软件中的SATWE软件考虑地下室作用的内力分析方法，结合工程实例对于计算结果“刚重比”的数值进行了探讨，提出了要辩证看待程序结果“刚重比”数值的建议。

对剪重比的要求

对剪重比的要求,是不是要求剪力设计达到一定的值?如果计算出来剪力达不到这个值,能不能在设计时加大剪力设计值,使剪力设计总值达到或超过因剪重比所需的剪力要求,这种算不算符合规范?如六度区剪重比只有0.7左右,而在设计时人为按1.0来设计,这样行不行?我看高规说剪重比就是剪力系数，而剪力系数的值7度最小为0.012，您得出了0.7。

当然剪力足够大了。

另外，是不是太大了？当然是0.7%了,剪重比的要求,是不是同最小配筋率一样,要求剪力设计要达到一定的值,而实际计算所需不一定要求达到这个值这是新版规范中增加的内容。

以前大家只是按经验来控制剪重比。

正如您所说的，这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的剪力如果达不到规范的最低要求，就要人为提高，并按这个最低要求进行后续的计算。

至于您说的取为1%，似乎没有必要。

一方面，规范没有规定6度区的最小值；另一方面，按比例推下去的话，也只是0.8%。

所以我想是不是取为0.8%也就可以了？或者干脆就直接用0.7%？怎么是新规范才有的呢？若一定说是新规范才有的，倒是这点：即新规范要求的是“任一楼层”的剪力系数均应满足要求！上述的论断学习之后，颇有感想，请同仁指正：1.剪重比、剪压比是一个概念，是指水平作用与竖向作用的比值。

在78规范的时候，人们用重力乘以系数来反映地震作用，因为在那时安全度设计的概念里，只是用这样一种方法来反映地震实质上是惯性力这样一个客观道理。

2.我国78规范把这个系数称之为结构系数，3.最小值的确定实际上可以根据反应谱曲线上计算的最小值来确定，当然，超出了反应谱估计的自震周期的部分可以专门论证，但是，一般工程超出了反应谱规定的最小值是不应该的4.以上海IV类场地计算最小的剪压比是（7度）1.64%左右5.如果在6度区II类场地，最小剪压比应是0.6%（2001规范），按89规范应为0.5%6.如果计算的结果不满足最小值的限定，计算肯定是存在明显的错误，如输入有误、设置有误，模型不合理，甚至于结构不合理，希望慎重，当然，6度区只要按抗震构造即可，无需计算验算震规范里对扭转不规则的判断是楼层的最大位移与楼层的平均位移比值>1.2,且在条文说明要求不应大于1.5。

关于剪重比不足的调整

关于剪重比不足的调整1、三段的调整方法不同。

根据新《抗规》5.2.5条的条文说明，当结构底部总剪力小于规定时，则各楼层均需要进行调整，不能只调整不满足的楼层，按照条文说明，调整方法如下：1）加速度控制段，即T1<Tg时，各楼层均需乘以同样大小的增大系数；2）位移控制段，即T1>5Tg时，各楼层均需按底部的剪力差值放大楼层地震剪力；3）速度控制段，即5Tg >T1>Tg时，则增加值应大于底部的剪力差值，顶部增加值取动位移作用和速度作用二者的平均值，中间各层的增加值可近似按线性分布。

2、举例，一栋十层建筑，底部剪力2000KN，顶部剪力1000KN，若底部计算需要放大至1.10倍，1）如结构基本周期小于Tg，则各层乘以1.10倍放大系数即可；2）如结构基本周期大于5Tg，则各层应放大2000x0.1＝200KN，以上各层按各层剪力与200KN的比值，乘以放大系数，比如顶层需放大1.20倍.3）如结构基本周期小于5Tg，但大于Tg，则顶层按前两种情况的平均值放大，第一种放大了1000x0.1＝100KN，第二种放大了200KN，则应放大(100＋200)/2=150KN，即顶层放大系数为1.15，中间各层按从底层的200KN到顶层的150KN差值线性分布，比如第九层就应当放大155KN，假设楼层地震剪力为1100KN，放大系数就是1.14。

按此条文说明，编制者对放大系数的规定如此详细，也暗示剪重比不足是不宜出现在底层的，而实际上大部分结构都是底层剪重比不足，必须对结构进行调整来满足剪重比的规定。

3、新版PKPM这样解释（原话）：“10版按照抗震规范5.2.5条的条文说明，当首层地震剪力不满足要求需进行调整时，对其上所有楼层进行调整。

且同时调整位移和倾覆力矩。

”看来并没有分这三种情况详细计算。

4、至于为何分三种情况计算，我认为是考虑到周期越长、放大应越多的缘故。

（徐中华）。

结构设计之剪重比详解

第五章剪重比 2014.7.17一、定义：剪重比即最小地震剪力系数λ。

（查表）二、计算公式：V eki :第i 层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力； G j ：第j 层重力荷载代表值。

三、控制目的：主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长结构的安全，尤其是对于基本周期大于3.5S 的结构,以及存在薄弱层的结构,出于对结构安全的考虑,规范增加了对剪重比的要求。

四、规范要求：①《抗规》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：∑>=ni j G V j eki λ，（其余同高规4.3.12）我说的：λ查表5.2.5，对于竖向不规则结构的薄弱层的水平地震剪力应增大1.15倍，即楼层最小剪力系数λ应乘以1.15倍。

②《高规》4.3.12条规定:我说的：这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的水平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。

五、SATWE 中怎么看：WZQ 文件→周期、地震力与振型输出文件→各层 X 方向的作用力(CQC)Floor : 层号Tower : 塔号Fx : X 向地震作用下结构的地震反应力Vx : X 向地震作用下结构的楼层剪力∑==n i j G V j ekiλMx : X 向地震作用下结构的弯矩Static Fx: 静力法 X 向的地震力------------------------------------------------------------------------------------------Floor Tower Fx Vx (分塔剪重比) (整层剪重比) Mx Static Fx(kN) (kN) (kN-m) (kN)(注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构)……3 1 667.54 1811.39( 1.53%) ( 1.53%) 36475.79 191.922 1 504.56 2093.45( 1.42%) ( 1.42%) 42587.53 137.111 1 251.76 2261.43( 1.27%) ( 1.27%) 49811.77 72.27抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比 = 0.80%X 方向的有效质量系数: 99.66%……还有Y向，此处省略六、超了怎么办：1.对于一般高层建筑而言,结构剪重比底层为最小,顶层最大,故实际工程中,结构剪重比由底层控制,由下到上,哪层的地震剪力不够，就放大哪层的设计地震内力.2.结构各层剪重比及各楼层地震剪力调整系数自动计算取值,结果详SATWE周期、地震力与振型输出文件WZQ.OUT)3.各层地震内力自动放大与否在调整信息栏设开关；如果用户考虑自动放大，SATWE将在WZQ.OUT中输出程序内部采用的放大系数.4.六度区剪重比可在0.7％～1％取。

轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比详解

轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比详解轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比详解高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”，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6.3.7和6.4.6。

2、剪重比：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。

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3.4.2。

4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

见抗规3.4.2。

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，要求见高规 4.3.5。

6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规5.4.1。

1.一个建筑物结构设计部分，一般来说，包含两个过程：1）结构分析；2）结构设计方案选定后要结构分析，结构分析就是看方案的布置是否合理，包括水平布置和竖向布置；具体的说就是八个比值：轴压比，周期比，位移比，剪重比，刚重比，层间受剪承载力比，侧向刚度比，层间位移角。

2.下面来说说这个比值是用来控制结构哪个方面的。

轴压比: 保证结构的延性；周期比和位移比：判断和控制结构的扭转效应；剪重比：是用来确保长周期结构的安全。

刚重比：控制P-Δ效应作用下的稳定性。

当刚重比比较大时，是可以不用考虑其P-Δ效应的，当刚重比比较小时，就要考虑其P-Δ效应。

规范采用的是对未考虑重力二阶效应的计算结果乘以增大系数的方法近似考虑。

但是刚重比不能过小，是有一个限值的。

层间受剪承载力比：限制结构的竖向布置规则性，可以用来判断薄弱层。

注：层间受剪承载力是指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。

也就是说，当混凝土的等级，构件截面以及配筋定下之后，由《高规》6.2.8以及7.2.11的公式就确定了层间受剪承载力。