结构设计中七个比

(4).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。即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。考虑周期比限 制以后，以前看来规整的结构平面，从新规范的角度来看，可 能成为“平面不规则结构”。一旦出现周期比不满足要求的情况， 一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是 整体性的，局部的小调整往往收效甚微。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，总的调整原则是要 加强结构外圈，或者削弱内筒。
2.3 电算结果的判别与调整要点:
(1).计算结果详周期、地震力与振型输出文件。因SATWE电算 结果中并未直接给出周期比,故对于通常的规则单塔楼结构，需 人工按如下步骤验算周期比: a）根据各振型的两个平动系数和一个扭转系数(三者之和等于1) 判别各振型分别是扭转为主的振型（也称扭振振型）还是平动 为主的振型（也称侧振振型）。一般情况下，当扭转系数大于 0.5时,可认为该振型是扭振振型,反之应为侧振振型。当然，对 某些极为复杂的结构还应结合主振型信息来进行判断； b）周期最长的扭振振型对应的就是第一扭振周期Tt，周期最长 的侧振振型对应的就是第一侧振周期T1； c）计算Tt / T1，看是否超过0.9(0.85)。 对于多塔结构周期比，不能直接按上面的方法验算，这时应该 将多塔结构分成多个单塔，按多个结构分别计算、分别验算(注 意不是在同一结构中定义多塔，而是按塔分成多个结构)。
4．刚重比
4.1 名词释义：
结构的侧向刚度与重力荷载设计值之比称为刚重比。它是 影响重力二阶效应的主要参数,且重力二阶效应随着结构刚 重比的降低呈双曲线关系增加。高层建筑在风荷载或水平 地震作用下,若重力二阶效应过大则会引起结构的失稳倒塌， 故控制好结构的刚重比，则可以控制结构不失去稳定。
4.2 相关规范条文的控制：
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***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）Δu/h应满足以下要求： 结构休系 Δu/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 1/1000
[ 高规 ]5.4.4 条规定 :
1 . 对 于 剪 力墙 结构 , 框 剪结构 , 筒体 结构稳 定性必 须符合 下列规 定 : 2 . 对 于 框 架结 构稳定 性必须 符合下 列规定 : D i* Hi/ Gi> = 1 0 4 . 3 电 算 结 果 的 判 别与 调整要 点 : 1. 按照下式计算等效侧向刚度： 2 . 对 于 剪 切型 的框架 结构 , 当 刚重比 大于 1 0 时 ，则结 构重力 二阶效 应可控 制 在 2 0 % 以 内 , 结构 的稳定 已经具 有一定 的安全 储备； 当刚重 比大于 2 0 时 , 重 力 二阶 效应对 结构的 影响已 经很小 , 故规 范规定 此时可 以不考 虑重力 二阶效应。 3. 对于弯剪型的剪力墙结构、框剪结构、筒体结构，当刚重比大于 1.4 时 ， 结 构 能 够 保 持整体 稳定； 当刚重 比大于 2 .7 时，重 力二阶 效应导 致的内 力 和 位 移 增 量 仅在 5 % 左右 ，故规 范规定 此时可 以不考 虑重力 二阶效 应。 2 . 若 结 构 刚重 比 ( Ejd/ GH2 )>1 .4 , 则 满足整 体稳定 条件 ,SAT WE 输 出结 果 参 WM ASS.OUT, 3 . 高 层 建 筑的 高宽比 满足限 值时， 可不进 行稳定 验算， 否则应 进行。 4 . 当 高 层 建筑 的稳定 不满足 上述规 定时， 应调整 并增大 结构的 侧向刚 度 。
3.2 相关规范条文的控制：[抗规]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； [高规]4.4.2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]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； [高规]10.2.3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E的规定： E.01)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γ表示转换层上、下层结构刚度的 变化，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时不应大于2。 E.02)底部大空间层数大于一层时，其转换层上部框架-剪力墙结 构的与底部大空间层相同或相近高度的部分的等效侧向刚度与 转换层下部的框架-剪力墙结构的等效侧向刚度比γe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。
2．周期比：
2.1 名词释义：
周期比即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt 与平动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。周 期比主要控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响， 使结构的抗扭刚度不能太弱。因为当两者接近时,由于振动藕连 的影响,结构的扭转效应将明显增大。
2.2 相关规范条文的控制：
[高规]4.3.5条规定，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（即周期比），***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复杂高层 建筑不应大于0.85。 [高规]5.1.13条规定，高层建筑结构计算振型数不应小于9,抗震 计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不小于15, 对于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%。
1.4 电算结果的判别与调整要点:
PKPM软件中的SATWE程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，而后采用弹性楼板进行构件分析。（5） 因为高层建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转,故楼层最大位移 一般都发生在结构单元的边角部位
(5).扭转周期控制及调整难度较大，要查出问题关键所在，采取 相应措施，才能有效解决问题。 a)扭转周期大小与刚心和形心的偏心距大小无关，只与楼层抗 扭刚度有关； b)剪力墙全部按照同一主轴两向正交布置时，较易满足；周 边墙与核心筒墙成斜交布置时要注意检查是否满足； c)当不满足周期限制时，若层位移角控制潜力较大，宜减小结 构竖向构件刚度，增大平动周期； d)当不满足周期限制时，且层位移角控制潜力不大，应检查 是否存在扭转刚度特别小的层，若存在应加强该层的抗扭刚度； e)当不满足扭转周期限制，且层位移角控制潜力不大，各层抗 扭刚度无突变，说明核心筒平面尺度与结构总高度之比偏小， 应加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墙厚，增大核心筒的抗 扭刚度。 f)当计算中发现扭转为第一振型，应设法在建筑物周围布置剪 力墙，不应采取只通过加中部剪力墙的刚度措施来调整结构 的抗扭刚度。
1.3 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。
3 刚度比
3.1 名词释义：
刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值（也称层刚度 比），该值主要为了控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚 度突变，形成薄弱层。对于地下室结构顶板能否作为嵌固端， 转换层上、下结构刚度能否满足要求，及薄弱层的判断，均以 层刚度比作为依据。[抗规]与[高规]提供有三种方法计算层刚度， 即剪切刚度（Ki=GiAi/hi）、剪弯刚度（Ki=Vi/Δi）、地震剪力 与地震层间位移的比值（Ki=Qi/Δui）。
3.3 电算结果的判别与调整要点:
（1）规范对结构层刚度比和位移比的控制一样，也要求在刚性 楼板假定条件下计算。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比并找出薄弱层， 然后在真实条件下完成其它结构计算。 （2）层刚比计算及薄弱层地震剪力放大系数的结果详建筑结构 的总信息WMASS.OUT。一般来说，结构的抗侧刚度应该是沿高 度均匀或沿高度逐渐减少，但对于框支层或抽空墙柱的中间楼 层通常表现为薄弱层，由于薄弱层容易遭受严重震害，故程序 根据刚度比的计算结果或层间剪力的大小自动判定薄弱层，并 乘以放大系数，以保证结构安全。当然，薄弱层也可在调整信 息中通过人工强制指定。 （3）对于上述三种计算层刚度的方法，我们应根据实际情况进 行选择：对于底部大空间为一层时或多层建筑及砖混结构应选 择“剪切刚度”；对于底部大空间为多层时或有支撑的钢结构应选 择“剪弯刚度”；而对于通常工程来说，则可选用第三种规范建议 方法，此法也是SATWE程序的默认方法。