楼层刚度比
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
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。
层刚度比计算
（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
⑵计算公式：Ki=Vi/Δui⑶应用范围：①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
（二）剪切刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。
计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。
（三）剪弯刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2）计算。
γe宜接近1，非抗震设计时γe 不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。
②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。
（四）《上海规程》对刚度比的规定《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。
高层结构设计中六个“比”的控制与调整
引言：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。
对于混凝土结构，一般需要控制一些参数，宏观控制的5大比值：周期比，位移比，刚度比，剪重比，刚重比。
微观控制的6大比值：轴压比，剪压比，剪跨比，跨高比，高厚比（剪力墙），长细比（柱），位移比。
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GB 50011-2010》（以下简称为抗规）;《混凝土结构设计规范GB 50010-2010》（以下简称为砼规）;《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》（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PKPM软件中的SATWE程序的电算结果，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：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。
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。
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2。
1.2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，位移比的大小是反映结构平面规则与否的重要依据，它侧重控制的是结构侧向刚度和扭转之间的一种相对关系，而非绝对大小，它的目的是使结构抗侧力构件布置更有效、更合理。
高层结构设计,这七个比值必须控制好
高层结构设计，这七个比值必须要把控好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，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：SATWE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：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3.3.13。
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，就要人为了进一步提高，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SATWE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，SATWE按抗规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，宜适当加强墙、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妥当时，可在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。
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，高规4.4.2；对于形成的薄弱层则按高规5.1.14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，并按高规5.1.14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。
三种刚度比的差别及实用范围
（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
⑵计算公式：Ki=Vi/Δui⑶应用范围：①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
（二）剪切刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。
计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。
（三）剪弯刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2）计算。
γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。
②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。
（四）《上海规程》对刚度比的规定《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。
(完整版)层刚度计算的三种计算方法
层刚度计算的三种计算方法?层刚度比的含义是什么?（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
⑵计算公式：Ki=Vi/Δui⑶应用范围：①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
（二）剪切刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。
计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。
（三）剪弯刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2）计算。
γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。
②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。
（四）《上海规程》对刚度比的规定《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。
结构设计之刚度比详解
第三章 刚度比 2014.7.16一、定义：刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度比值。
二、计算公式：⑴规范要求：①、②《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第3.5.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
③《高规》第E.0.2条规定当转换层设置在第2层以上时，按本规程式（3.5.2-1）计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。
④《抗震规范》第6.1.14-2条规定：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式：框架：i1i 1i i △△++=V V γ ；其他（框剪、剪…）:1i i i 1i 1i i h h +++⨯=△△V V γ 详见《高规》P15 ⑶应用范围：①《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条用来判断竖向不规则②《高规》第3.5.2条规定的工程刚度比计算。
用来避免竖向不规则③《高规》第E.0.2条用来计算转换层在二层以上时的侧向刚度比④《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法1。
用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
注：SATWE 软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；2、按剪切刚度计算⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：当转换层设置在1、2层时，可近似采用转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应小于0.4，抗震设计时γ不应小于0.5。
②《抗震规范》第6.1.14-2条规定：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式：122211h h ⨯=A G A G γ 详见《高规》P177 ⑶应用范围：①《高规》第E.0.1条用来计算转换层在一二层时的侧向刚度比②《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法2。
三种刚度比计算
Δ1=1/K1 ； Δ2=1/K2
则剪弯刚度比γe=（Δ1×H2）/（Δ2×H1）=0.9933
（六）关于三种刚度比性质的探讨
⑴地震剪力与地震层间位移比：是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移，还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。
转换层所在层号为6层（含地下室），转换层下部起止层号为3～6，H1=21.9m，转换层上部起止层号为7～13，H2=21.0m.
K1=[1/（1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251）]×107=1.4607×107
K2=[1/（1/11.145+1/11.247+1/10.369）×107=1.5132×107
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。
12，0.3812，1.6107，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否13，0.3310，1.5464，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
注1：SATWE软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；
注2：在SATWE软件中没有单独定义薄弱层层数及相应的层号；
刚度比
i
剪切层刚度的承载方法
剪弯层刚度的承载方法
层刚度采用楼层剪力与平均层间位移比值的计算方法
Δj Vj
转换层结构高位刚度的计算方法
P = 1
转换层
△
1
P = 1
△
2
H
1
H
2
a ）
计算模型1--转换层及下部结构
b ）
计算模型２--转换层上部结构
层号 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
1层刚度
0.302 0.761 0.904 0.936 0.937 0.914 0.857 0.737 0.415 1.000 4.76E6
0.462 0.943 0.959 0.964 0.955 0.931 0.877 0.757 0.429 1.000 4.032E6
1.0 1.0 1.0 2.68E7
1.1。 规范对层刚度比的控制要求
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。
存在的问题
层抗侧移刚度的基本概念？ 层抗侧移刚度计算的力学模型？ 层抗侧移刚度有关的限制指标？
层刚度比控制—— 目前的应用
算法一：剪切刚度 判断地下室嵌固点 一层转换结构的刚度比 上海地区钢筋混凝土结构 算法二：剪弯刚度 多层转换结构的刚度比 算法三：抗震规范算法 一般情况
15层框架剪力墙结构第1层大底盘
楼层剪力层间位移比刚度比超限
楼层剪力层间位移比刚度比超限问题是建筑领域内的一个重要问题，它直接关系到建筑物的结构稳定性和安全性。
在工程设计中，为了确保结构的稳定性和安全性，建筑物的结构设计一般都要求符合剪力层间位移比和刚度比的要求，但是在实际建设中，这个要求并不一定被严格遵守。
本文将从楼层剪力层间位移比和刚度比的概念及其计算方法入手，探讨楼层剪力层间位移比和刚度比超限的原因，并提出相应的预防和解决措施。
一、概念及计算方法1. 楼层剪力层间位移比楼层剪力层间位移比是指相邻剪力墙或矩形钢管混凝土框架的相对层间位移与相邻楼层高度之比，一般记作δ/Δ。
2. 刚度比刚度比是指某一层的剪力墙或矩形钢管混凝土框架相对刚度与其他相邻的剪力墙或矩形钢管混凝土框架相对刚度之比。
如果以第i层为基准，则第i座剪力墙或矩形钢管混凝土框架的相对刚度为Ki，其他相邻的剪力墙或矩形钢管混凝土框架的相对刚度为Kj，则第i层的刚度比为Ki/Kj。
二、楼层剪力层间位移比和刚度比超限的原因1. 设计理念不合理楼层剪力层间位移比和刚度比的计算是基于设计理念合理的前提下进行的。
如果设计理念不合理，比如在设计过程中忽略了某些重要因素，那么就可能会导致设计计算的结果与实际情况不符，从而引发结构安全问题。
2. 施工材料不合格建筑领域中的每个环节都必须要严格按照标准和规定执行，从而保证整个工程的质量。
如果施工材料不合格或者工艺不规范，那么就可能会导致结构的强度和稳定性下降，从而引发楼层剪力层间位移比和刚度比超限问题。
3. 预应力、钢筋、混凝土等施工工艺不到位在建筑施工过程中，预应力、钢筋和混凝土等施工工艺必须要做到位，否则就会影响结构的强度、刚度和稳定性，引发楼层剪力层间位移比和刚度比超限问题。
4. 设计、施工、监理等各方面人员配备不足在建筑工程中，设计、施工、监理等各方面人员必须足够配备，从而实现全方位、全过程的监管。
如果某一环节人员不足或者人员素质不高，那么就可能会导致结构的质量下降，引发楼层剪力层间位移比和刚度比超限问题。
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
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。
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
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。
——文章来源网络，仅供个人学习参考。
楼层刚度比
规范要求
• 高规10.2.3，转换层上部结构与下部结构的侧向 刚度变化，应符合高规附录E的规定。（高规附 录E.0.3）
• 高规附录E.0.3，当转换层设置在第二层以上时， 转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比与 上部结构的等效侧向刚度比宜接近1，非抗震设计 时不应小于0.5，抗震设计是不应小于0.8。
适用条件及使用带来的问题
• 此时 1层刚度比为： 1层/（2层*150%） 4层刚度比为： 4层/（5层*90% or 110%）
适用条件及使用带来的问题
• 此时 1层刚度比为： 1层/（2层*90% or 110%） 4层刚度比为： 4层/（5层*90% or 110%）
适用条件及使用带来的问题
地下一层
嵌固端所在层号
地上一层
3001*1.1=3301.1 3280*1.1=3608
地下一层
嵌固端所在层号
地上一层
2264*1.1=2490.4 2098*1.1=层
嵌固端所在层号
规范上的调整程序如何实现？
3.规范条文： 10版《抗规》6.1.14-3条
• 刚度比输出文件
层刚度比的控制
复杂结构的层刚度比控制
• 层刚度比，结构必须要有层的概念，但是，对于 一些复杂结构，如坡屋面、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，所以在设计时，可以不考 虑这类结构的计算的层刚度特性。 • 对于大底盘多塔结构，或上联多塔结构，在多塔 和单塔交接层之间的层刚度比是没有意义的。 • 对于错层结果或者带夹层的结构，层刚度不是合 理的计算。
• 此时 4层刚度比为： 4层/（5层*150%）
• 问题：
适用条件及使用带来的问题
层刚度比计算
（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
⑵计算公式：Ki=Vi/Δui⑶应用范围：①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
（二）剪切刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。
计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。
（三）剪弯刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2）计算。
γe宜接近1，非抗震设计时γe 不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。
②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。
（四）《上海规程》对刚度比的规定《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。
结构设计之刚度比详解
第三章 刚度比 2014.7.16一、定义：刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度比值。
二、计算公式：⑴规范要求：①、②《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第3.5.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
③《高规》第E.0.2条规定当转换层设置在第2层以上时，按本规程式（3.5.2-1）计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。
④《抗震规范》第6.1.14-2条规定：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式：框架：i1i 1i i △△++=V V γ ；其他（框剪、剪…）:1i i i 1i 1i i h h +++⨯=△△V V γ 详见《高规》P15 ⑶应用范围：①《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条用来判断竖向不规则②《高规》第3.5.2条规定的工程刚度比计算。
用来避免竖向不规则③《高规》第E.0.2条用来计算转换层在二层以上时的侧向刚度比④《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法1。
用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
注：SATWE 软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；2、按剪切刚度计算⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：当转换层设置在1、2层时，可近似采用转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应小于0.4，抗震设计时γ不应小于0.5。
②《抗震规范》第6.1.14-2条规定：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式：122211h h ⨯=A G A G γ 详见《高规》P177 ⑶应用范围：①《高规》第E.0.1条用来计算转换层在一二层时的侧向刚度比②《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法2。
层间位移刚度比
层间位移刚度比一、什么是层间位移刚度比层间位移刚度比（interstory drift ratio）是指邻近两层结构物之间发生的相对位移与层高之比。
在结构工程中，层间位移刚度比是一个重要的参数，用于评估结构的变形性能和抗震能力。
层间位移刚度比越小，表示结构的抗震能力越好，变形能力越大。
二、影响层间位移刚度比的因素影响层间位移刚度比的因素主要有以下几个：1.结构刚度：结构整体的刚度将对层间位移刚度比产生影响，刚度较大的结构会导致层间位移较小，从而降低层间位移刚度比。
2.材料性能：结构中使用的材料的性能对层间位移刚度比有直接影响。
如混凝土的强度、钢材的弹性模量等将决定结构的刚度和变形能力。
3.结构形式：不同的结构形式将导致不同的层间位移刚度比。
例如，剪力墙结构的层间位移刚度比通常较小，而框架结构的层间位移刚度比相对较大。
4.抗震措施：结构所采用的抗震措施对层间位移刚度比有着重要影响。
例如，设置剪力墙、加固柱子等抗震措施可以有效降低层间位移刚度比。
三、层间位移刚度比的意义层间位移刚度比对结构的安全性和稳定性有着重要影响，具有如下意义：1.抗震能力评估：通过计算层间位移刚度比，可以评估结构在地震作用下的抗震能力。
当层间位移刚度比小于规范要求时，说明结构的抗震能力较好。
2.变形性能评价：层间位移刚度比可以反映结构的变形能力。
当层间位移刚度比较大时，意味着结构在地震时会有较大的变形，这可以保证结构吸收地震能量，减小地震对结构的破坏。
3.设计指标确定：根据层间位移刚度比的评估结果，可以确定结构的设计指标，例如抗震设计的加固要求、剪力墙的设置等。
4.结构安全性分析：层间位移刚度比可以用于结构的安全性分析，帮助工程师判断结构的整体稳定性和安全性。
四、层间位移刚度比的计算方法计算层间位移刚度比需要考虑结构的刚度和变形能力，常用的计算方法包括：1.弹性方法：在假设结构处于弹性阶段的情况下，根据结构的弹性刚度和变形能力计算层间位移刚度比。
刚度比和偏心率的计算方法
层刚度比和层偏心率的计算方法在MIDAS/Gen 中依据日本“结构计算指针 动态分析”（1988）制定了刚度比及偏心率的计算方法。
层刚度比(结果 > 分析结果表格 > 层 > 层刚度比)相对于各计算方向定义层。
首先计算层间位移与层高比的倒数s r ，而后计算地上所有层的s r 的算术平均值s r ，每层的刚度比就是s r 与s r 之比。
s s s s s sr h /1r r (1)nR r /r =δ= =∑ 其中，h : 计算层的层高δ: 由地震荷载引起的计算层的层间位移n : 地上结构层数日本建筑协会的“结构计算指针 动态分析”（1988）要求每层的刚性比R 大于0.6。
偏心率(结果 > 分析结果表格 > 层 > 层偏心率)（1）计算偏心率的原因一般情况下地震力是作用在结构的重心上。
如图1所示，由于结构的重心和结构的刚度中心存在偏心距，地震力作用时结构将会发生扭转。
当偏心距较大时，结构的一些部位造成较大的位移，从而会降低各层的承载力，发生较严重的应力集中现象。
层偏心率是指重心和结构刚度中心的比，该值越大偏心越大。
图1. 偏心较大的建筑物（2）偏心率的计算方法下面详细介绍偏心率R的计算方法。
建筑物的每个层上的偏心距可按图2所示进行计算。
其中，e坐标系可任意确定。
图2. 偏心距的符号① 质量中心质量中心是指该层上地震力作用的层剪切力中心。
质量中心坐标X g , Y g （如下式2）可以利用柱等竖向承重构件上作用的长期竖向荷载N 及该构件的坐标X、Y 值计算。
X Y (N X)g W(N Y)g (2)WW N⋅= ⋅ = =∑∑∑ 其中，符号∑是柱等竖向承重构件上作用的长期竖向荷载之总和。
单层结构上如果恒荷载和活荷载均匀的分布于结构上，可以视平面的形心与质量中心重合于一点。
② 刚度中心（刚心）柱及剪力墙等抗剪单元的各方向（X 向及Y 向）的水平刚度为X Y K K 、，其坐标系为X、Y，刚度中心的坐标为X l , Y l ，则各层的刚度中心可以按下式3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[转贴] 发表者: claca1、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。
▲见SATWE结果文件wmass.out ,wdisp.out, wzq.out......▲我觉得这些不是第一位的,应该是你的结构方案合理的基础上而要考虑的因素: 当你对于一个高层结构方案电算结束后,首先要看的是结构前几个周期和前几个振型,这是最为关键的!然才开始考虑上述的6要素.因为只有在周期振型合理的基础上,你的方案在概念设计上才算可行的,然后再用其6要素进行结构量方面的控制.▲TBSA6.0在计算结果一栏的下拉菜单中的文本文件中有一个文件名“计算结果汇总”。
▲我觉得这些不是第一位的,应该是你的结构方案合理的基础上而要考虑的因素: 当你对于一个高层结构方案电算结束后,首先要看的是结构前几个周期和前几个振型,这是最为关键的!然才开始考虑上述的6要素.因为只有在周期振型合理的基础上,你的方案在概念设计上才算可行的,然后再用其6要素进行结构量方面的控制.说得好啊，我的老师也有这样提过了啊，可是那个参数不合要求后,怎样进行处理,如结构周期偏大如何处理,等....不知哪里有这方面的详细经验资料介绍?谢谢▲6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构因重力二阶效应过大而失稳倒塌，见高规5.4.4(强条)。
▲下面是引用wolow78于2005-08-16 17:27发表的:我在SATWE中找不到“周期比”和“刚重比”两个，在此请教各位高手！周期比=第一扭转周期/第一平动周期，自己拿计算器去除的。
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地下一层
嵌固端所在层号
地上一层
3001*1.1=3301.1 3280*1.1=3608
地下一层
嵌固端所在层号
地上一层
2264*1.1=2490.4 2098*1.1=2307.8
地下一层
嵌固端所在层号
地上一层
嵌固端所在层号
规范上的调整程序如何实现？
3.规范条文： 10版《抗规》6.1.14-3条
适用条件及使用带来的问题
• 此时 1层刚度比为： 1层/（2层*150%） 4层刚度比为： 4层/（5层*90% or 110%）
适用条件及使用带来的问题
• 此时 1层刚度比为： 1层/（2层*90% or 110%） 4层刚度比为： 4层/（5层*90% or 110%）
适用条件及使用带来的问题
嵌固端所在层号
【理由】结构底层和嵌固端执行 该条调整的理由显而易见，就不 再赘述。对于地上一层的柱底， 程序认为不论地下室顶板是否达 到嵌固要求与否，地上一层天然 存在一个或强或弱的被嵌固效果 。地震灾害分析报告中绝大多数 工程的地上一层都属于结构的最 薄弱部位，极少见到地下室结构 发生严重破坏的。为确保工程安 全，按此进行控制是必要的。
• 此时 4层刚度比为： 4层/（5层*150%）
• 问题：
适用条件及使用带来的问题
• 薄弱层判断标准
层刚度比的控制
可人工选取不同规范进行薄弱层的判断，同时指定相应调 整系数。
• 薄弱层判断（非抗震结构）
层刚度比的控制
• 薄弱层判断标准
层刚度比的控制
40320/（42000*0.7）=1.371428571
适用条件及使用带来的问题
• 剪切刚度 判断地下室顶板能否嵌固 一、二层转换结构的刚度比 上海地区钢筋混凝土结构 非抗震结构薄弱层判断 • 剪弯刚度 多层转换结构的刚度比 • 地震剪力和地震位移的比 一般情况的薄弱层判断
适用条件及使用带来的问题
• 剪切刚度的计算问题
适用条件及使用带来的问题
• 剪切刚度的计算问题
规范要求
• 高规10.2.3，转换层上部结构与下部结构的侧向 刚度变化，应符合高规附录E的规定。（高规附 录E.0.3）
• 高规附录E.0.3，当转换层设置在第二层以上时， 转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比与 上部结构的等效侧向刚度比宜接近1，非抗震设计 时不应小于0.5，抗震设计是不应小于0.8。
嵌固端所在层号
规范上的调整程序如何实现？
2.规范条文： 10版《抗规》6.1.14-3条
嵌固端所在层号
程序做法：如果嵌固层不在 地上一层，则地下一层至嵌 固层下一层框架柱配筋均取 本柱配筋与1.1×地上一层 框架柱配筋的较大值进行双 控。
理由：与“多层框架结构柱 底设计内力的放大原则” 的设计理念相同，一句话概 括为：“地下室顶板处总是 按照嵌固端设计”。
适用条件及使用带来的问题
• 剪切刚度的计算问题
适用条件及使用带来的问题
• 剪切刚度的计算问题
• 剪弯刚度的问题
适用条件及使用带来的问题
适用条件及使用带来的问题
• 剪力/位移的问题
适用条件及使用带来的问题
• 剪力/位移的问题
适用条件及使用带来的问题
• 非框架结构的刚度比判断原则 《高规》第3.5.2-2条规定：对框架-剪力墙、板柱剪力墙、剪力墙结构、框架—核心筒结构、筒中 筒结构，楼层与相邻上部楼层侧向刚度比不宜小 于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时 ，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比 值不宜小于1.5。
层刚度的计算方法及比较
• 三个刚度的结果对比
层刚度的计算方法及比较
层刚度的计算方法及比较
层刚度的计算方法及比较
10高规 02抗规
层刚度的计算方法及比较
层刚度的计算方法及比较
1/K=1/K1+1/K2+…+1/Kn
层刚度的计算方法及比较
按规范要求 V是地震剪力标准值，可在WZQ.OUT中找到 △是地震作用标准值作用下的层间位移，可在WDISP.OUT 中找到
楼层刚度比
中国建筑科学研究院 设计软件事业部 段方舟 2015.9
楼层刚度比
• • • • • ①规范要求 ②层刚度的计算方法及比较 ③不同刚度比的适用条件及使用带来的问题 ④层刚度比的控制原则； ⑤嵌固端所在层号
规范要求
• 抗规附录E.2.1，筒体结构转换层上下层的侧向刚 度比不宜大于2。 • 高规3.5.2，对框架结构，楼层与相邻上部楼层的 侧向刚度比按（3.5.2-1）计算，且本层与相邻上 层的比值不宜小于0.7，与相邻上部三层的比值的 平均值不宜小于0.8。（此条同抗规） 对非框架结构，按（3.5.2-2）计算，且本层与相 邻上层的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻 上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结 构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。
复杂结构的层刚度比控制
• 多塔、大底盘简化计算刚度比
复杂结构的层刚度比控制
• 大底盘结构层刚度比的简化计算
复杂结构的层刚度比控制
坡屋面刚度比的模型
复杂结构的层刚度比控制
复杂结构的层刚度比控制
• 连体结构刚度比
复杂结构的层刚度比控制
嵌固端所在层号
• 规范中很多地方都提到了“嵌固端”的概念，一 些重要的内力调整和构造措施都和嵌固端的位置 有关。 • 很多人认为嵌固端以下部位的计算模型应该施加 完全的侧向约束。但是程序中实际上是在满足规 范相关规定后，通过计算、调整来实现相应的设 计意图，和力学分析模型中的嵌固是两个不同的 概念。
嵌固端所在层号
“相关范围” 抗规6.1.14条文说明，一般可从地上结构（主楼、 有裙房是含裙房）周边外延不大于20m。 高规5.3.7条文说明，一般指地上结构外扩不超过 三跨的地下室范围
பைடு நூலகம்
嵌固端所在层号
规范上的调整程序如何实现？
1.规范条文：10版《抗规》6.2.3条
程序对地上一层、嵌固端所在层和地下室底层的柱底弯 矩都做了调整。
规范要求
• 高规5.3.7，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，地下一层与首层的侧向刚 度比不宜小于2。（条文说明，楼层侧向刚度比可 按本规程附录E.0.1条公式计算）
• 高规附录E.0.1，当转换层设置在1、2层时，可近似 采用转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比表 示转换层上、下层结构刚度的变化，非抗震设计师 不应小于0.4，抗震设计是不应小于0.5。 • 高规附录E.0.2，当转换层设置在第2层以上时，按 高规3.5.2-1计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度 比不应小于0.6。
嵌固端所在层号
程序做法：对两个部位的梁 进行调整：地下室顶板、嵌 固部位的梁。
注：程序对有地震参与的组 合弯矩值进行放大。
谢谢
中国建筑科学研究院 设计软件事业部 段方舟 2015.9
• 刚度比输出文件
层刚度比的控制
复杂结构的层刚度比控制
• 层刚度比，结构必须要有层的概念，但是，对于 一些复杂结构，如坡屋面、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，所以在设计时，可以不考 虑这类结构的计算的层刚度特性。 • 对于大底盘多塔结构，或上联多塔结构，在多塔 和单塔交接层之间的层刚度比是没有意义的。 • 对于错层结果或者带夹层的结构，层刚度不是合 理的计算。
层刚度的计算方法及比较
• 高规附录E.0.1的方法——剪切刚度 Ki=Gi*Ai/hi
层刚度的计算方法及比较
• 高规附录E.0.3的方法——剪弯刚度 Ki=Fi/Δi
层刚度的计算方法及比较
• 抗规3.4.3和3.4.4条文说明以及高规3.5.2的方法 ——地震剪力与地震位移的比 Ki=Vi/Δui