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。

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=0.2αmax

B 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

概念来源：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TAT、SATWE

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。

TAT可以人工控制结构的剪重比；而SATWE是按照规范值控制，不能人工控制。