结构振型数的合理选取
结构振型数的合理选取
S Ek
m
S
2 j
j 1
其中m为结构计算振型数。
考虑扭转耦联计算的结构每个振型 j振型 在i层也都有水平地震作用 F x ji 、F y ji 、F tji ,
水平地震作用的扭转效应按完全二次型 组合法CQC加以组合:
mm
SEk
jkSjSk
j1 k1
其中m为结构计算振型数。
3.2 选取足够的结构振型数
从表的数据分析可见：
1 、当结构振型数取为15个时，因为有效质量系数（规 范称为参与质量）为49.81％，不足90%。同时底层剪 重比只有0.9%，也小于楼层最小剪重比(1.6%)。所以 此结构选取15个结构振型数是不够的，也可说对某些 结构振型数取少了，会得出不满足楼层最小剪重比的 现象。
2、 当结构振型数取为45个时，有效质量系数（规范称 为参与质量）为93.23％，超过90%，并且基底剪力比 取15振型数时明显增大，达到30177.50 kN，底层剪重 比达到2.6%，满足楼层最小剪重比的要求。
侧刚模型进行振型分析时结构自由度数相对较少，计算耗 时少，分析效率高，但应用范围有限制。
对于N层无塔的结构，侧刚模型的结构自由度数为 3*N个。例如某个10层无塔结构，其结构自由度数为30 个。
对于有塔结构侧刚模型的结构自由度的计算会复杂些。 首先要确定独立的刚性楼板数 M，其结构自由度数为 3*M个。
例如某个30层多塔结构，共有3塔。第1塔层数为1～30， 第2塔层数为6～25（第1～5层与其它塔相连），第3塔 层数为4～28（第1～3层与其它塔相连），则独立刚性 楼 板 数 M=30+(25-5)+(28-3)=75， 结 构 自 由 度 数 为 3*75=225个。
PKPM振型
PKPM中振型数量取值请列出各种结构中振型数怎样取值。
无所谓多少，通常以满足振型系量参与系数>=90%（用SATWE等相关软件计算时，其结果中会给出这个结果）所需要的振型数即可，其取值通常为3的倍数，也不能大于总层数的3倍，一般的民用建筑在9~30范围里即可满足要求。
但如果是空旷的结构以及层概念不太明显的结构，可能要受到高阶振型的影响比较大，取的计算振数也可能比较多，有60~90的都见过。
一般为结构层数的3倍，不包含地下室，多塔一般不应小于15，太大也没有多大意义，一般只要让XY两个方向的质量参与都达到90%就可以了，如果达不到就在加大计算振型个数如何取？计算震型个数：这个参数需要根据工程的实际情况来选择。
对于一般工程，不少于9个。
但如果是2层的结构，最多也就是6个，因为每层只有三个自由度，两层就是6个。
对复杂、多塔、平面不规则的就要多选，一般要求“有效质量系数”大于90%就可以了，证明我们的震型数取够了。
这个“有效质量系数”最先是美国的WILSON教授提出来的，并且将它用于著名的ETABS程序。
《高层建筑混凝土结构技术规程》的5.1.13-2条要求B级高度的建筑和复杂的高层建筑“抗震计算时，宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应少于塔数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不少于总质量的90%”－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－规范规定要求震型参与质量达到总质量的90%以上这句话怎么理解？s一些概念，希望对你有帮助有关振型的几个概念振型参与系数：每个质点质量与其在某一振型中相应坐标乘积之和与该振型的主质量（或者说该模态质量）之比，即为该振型的振型参与系数。
一阶振型自振频率最小(周期最长),二阶,三阶....振型的自振频率逐渐增大.地震力大小和地面加速度大小成正比,周期越长加速度越小,地震力也越小。
自振振型曲线是在结构某一阶特征周期下算得的各个质点相对位移(模态向量)的图形示意.在形状上如实反映实际结构在该周期下的振动形态.振型零点是指在该振型下结构的位移反应为0。
PKPM常见问题处理
对于复杂高层结构也要使用两种不同的计算模型进行分析
广义协调位 移函数曲线
SATWE上下墙节 点要求协调
PMSAP上下墙可以采用附加位移 函数作为约束条件的广义协调
变形问题——梁的轴力
• 一般梁与楼板相连，且在同一标高，楼板平面内的刚度很大，
• • • • •
面内相对位移很小，所以，梁的轴力是可以忽略的，刚性楼 板假定就是这样考虑的。 考虑楼板的面内变形，或没有楼板，梁会有轴力。 混凝土梁的轴压力一般不考虑，轴拉力与弯矩一起按偏拉构 件设计。 钢梁产生轴力，梁应按钢柱的方式验算应力比。 斜梁、坡梁一般都有轴力。 框支转换梁一般应考虑轴拉力，应按偏拉构件设计。
建模，再到后面的计算软件SATWE、TAT、PMSAP中修改 各塔层高即可。 • 要保证连梁的正确高度，所以只能调节洞口的高度。 • 对上连多塔，则要具体分析结构的实际情况，如果比较复杂， 最好采用空间建模SPASCAD。
错误的简化
正确的简化 按层数多的 塔定义层高
注意：当然可以采用更先进 的建模——空间建模。这样 可以随心所欲。无须考虑简 化的问题。可以采用 SPASCAD——PMSAP来建 模、分析。
梁承受面荷载的面积
设计问题——梁设计弯矩放大系数的合理使用
• 梁弯矩放大系数起源于梁的活荷载不利布置，当不考虑活
越层柱
地震力、 风力
地震力、 风力
SATWE越层 柱模型，柱不 连接，自重各 自作用在各层 的柱顶
• 越层柱的长度系数： • 对单边越层柱，长度系数中含有柱的折算长度； • 对全越层柱，SATWE的长度系数中含有柱的折算长度。
各段柱长度和总长度
Lo3
各段柱长度系数和按全长计算的长度系数
μ3
如何判断一个结构的固有振型总数
如何判断一个结构的固有振型总数：
离散结构的振型总数是有限的，振型总个数等于独立质量
的总个数。
可以通过判断结构的独立质量数来了解结构的
固有振型总数。
具体地说：
每块刚性楼板有三个独立质量Mx,My,Jz；
每个弹性节点有两个独立质量mx,my；
根据这两条，可以算出结构的独立质量总数，也就知道了
结构的固有振型总数
3）若记结构固有振型总数是NM，那么参与振型数最多只能选NM个，选参与振型数大于NM是错误的，因为结构没那么多。
4）参与振型数与有效质量系数的关系：
4-1)参与振型数越多，有效质量系数越大；
4-2)参与振型数=0 时，有效质量系数=0
4-3)参与振型数=NM 时，有效质量系数=1.0
5) 参与振型数NP 如何确定？
5-1）参与振型数NP 在1-NM 之间选取。
5-2）NP应该足够大，使得有效质量系数大于0.9。
satwe合理参数的选择
建筑结构设计新规范与软件SATWE的合理应用纵论建筑结构设计新规范与软件SATWE的合理应用摘要：随着建筑结构新规范全面颁布，新规范在工程设计已全面开始，这对于如何在工程设计中正确应用理解规范条文，正确选择设计软件及合理选取设计参数显得尤为重要。
关键词：SATWE 规范随着建筑结构新规范全面颁布，新规范在工程设计已全面开始，这对于如何在工程设计中正确应用理解规范条文，正确选择设计软件及合理选取设计参数显得尤为重要。
明确几个概念：1、“多塔结构”与“分缝结构”的区别：（1）“塔”的概念：这里的塔是个工程概念，指的是四边都有迎风面且在水平荷载作下可独自变行的建筑体部。
将多个塔建同一个大底盘体部上，叫多塔结构。
（2）多塔结构的定义：对与大底盘多塔结构、巨型框架结构，如果把裙房部分按塔的形式切开计算，则裙房部分误差较大，且各塔的相互影响无法考虑。
因此，程序采用了分块平面内无限刚的假定以减少自由度，且同时考虑塔与塔的相互影响。
对于多塔结构，各刚性楼板的信息程序自动定义。
但其包含区域需由用户定义。
（3）分缝结构：在一个大的建筑体部里，因设伸缩缝、沉降缝、抗震缝，分成了若干小的建筑体部，叫分缝结构。
分缝结构与多塔结构区别是四边中有的边不是迎风面。
（4）对分缝结构各块要分开计算。
（5）多塔结构新规范条文注意事项：第一扭转周期与第一平动周期的比值限值、最大位移平动位移的比值限值，对多塔结构特别注意，目前程序是不对的，不能直接采用，必须将多塔结构分搭计算，方可判断两者的比值。
2、“刚性楼板”与“弹性搂板”（1）刚性楼板是是指平面内设定为刚度无限大，内力计算时不考虑平面内外变形，与板厚无关，程序默认楼板为刚性楼板。
（2）弹性搂板：必需以房间为单元进行定义，与板厚有关，分以下三种情况：弹性搂板6：程序真实考虑楼板平面内、外刚度对结构的影响，采用壳单元，原则上适用于所有结构。
但采用弹性搂板6计算时，楼板和梁共同承担平面外弯矩，其结果梁的配筋偏小，楼版承担的平面外弯矩计算配又未考虑，此外计算工做量大，因此该模型仅适用板柱结构。
多层框架结构房屋设计中应注意的几个问题
１ 设计参数的选取 《 抗震规范》第 ３ 、． ． ６４条指出 ， ６ 所有 的计算机计算结 果， 应经分析判断确认其合理、 有效后方可用于工程设计。 通 常情 况下，计算机 的计算 结果主要 是结构的 自振 周期、 楼层地震剪力系数 、 楼层弹性层 间位移 （ 包括最大位移 与 平均位移 比） 和弹塑性变形验算 时楼层的弹塑性层间位移、 楼层的侧 向刚度 比、 振型参与质量 系数 、 墙和 柱的轴 压比 及墙 、 、 柱 梁和板的配筋 、 底层墙和柱底部截面的 内力设计 值、 框架 一抗震墙结构抗震墙承受 的地震倾覆力矩与总地 震倾覆力矩 的比值 。超筋超 限信 息等 等。 为了分析判断计算机计算结果是否合理， 结构设计计 算时 ， 除了有合理 的结构方案 、 正确的结构计算简图外 ， 正 确填写抗震设防烈度和场地类别 ， 合理选取 电算程序总信 息中的其他各项参数 也是十分 重要的 。现根据 多年设计 经验结合施工 图中发现 的问题 ， 来说 明一些有关参数如何 合理 选 取 。 １ １ 抗震 等级 的确定 ． 在工程设计中， 多数房屋建筑 按其 抗震 设防分类属于 丙类建筑。如民用住宅、 办公楼及一般工业建筑等等 ， 其 抗震等级可根据烈度 、 结构类型和房屋 的高度按 《 震规 抗 范》 ６１ 表 ．２确定 ； ． 而电讯、 交通 、 能源 、 消防和医疗等类建 颗粒， 消除粗细颗粒“ 以及局部过分潮湿或过 分干燥之 窝” 处 。拌和 好后 的混合料， 应色泽一致 ， 没有灰条 、 灰团和花 面 ， 有粗细颗粒“ 或“ ， 没 窝” 带” 且水分合适和均匀 。
３７ 碾 压 ．
筑 以及 大型 体育场馆 、 大型零售 商场等 公共 建筑 ， 首先应 当根据 《 建筑抗震设防分类标准》 Ｇ ５ ２ ３２ ０ ） （ Ｂ ０ ２ ．０ ４ 确定其 中哪些建筑属于 乙类建筑 （ 可能还有 甲类建筑， 本文不涉 及） 。乙、 丙类 建筑 ， 地震作用均按本地区抗震设防烈度计 算 。对于 乙类建筑 ， 一般情况下 ， 当抗震设防烈度为 ６～ ８ 时， 度 抗震措施应符合本地 区抗震设防烈度提高一度 的 要求 。所谓抗震措施， 在这里主要体现 为按本地 区设 防烈 度提高一度 ， 抗 震规 范》 ６１ 由《 表 、２确 定其抗震 等级 。例 ． 如 ， 于 ６ 地震区 （ 位 度 如松溪县） 的乙类建筑 ， 按 ７ 应 度考 虑 ， 抗震规范》 ６１ 由《 表 ．． ２确定其抗震等级 为二级 ： ８ 当 度 乙类建筑 的高度 超过表 ６１ ．． ２规定的范围时，还 应经专门 研 究， 采取 比一级抗震等级更有效的抗震措施 。 １ 振型组合数 的选取 ． ２ ・ 在 计算地震力时， 抗震规范》 出， 《 指 合适的振型个数 一般可 以取振型参与质量达到总质量 的 ９ ％以上所 需的 ０ 振 型 数 ； 要 注 意 以下 ３点 ： 但 （） １ 振型个数不能超过结构 固有 的振型总数， 因一个 楼 层最多只有三个有效动力 自由度 ， 以一个楼层也就最 所 多可选 ３个振型 。如果所选振型个数 多于结构 固有 的振 型总数 ， 则会造成 地震力计 算异常。 （） ２ 对于进行耦联计算的结构， 所选振型数应大于 ９ 合要求 时应及 时补料或减料 。如有 “ 弹簧” 松散、 皮等 、 起 现象 ， 应及 时翻 开重拌和或用其他方法处理 ， 使其达 到质 量要求 。
钢筋混凝土框架结构设计应注意的几个问题
的结构形式 ， 已经广 泛应用 在各类 建筑 中 ， 虽然这 种结构 形 式看上去 比较简单 ， 但是 在结构设计 中 ， 如果 把握不好 ， 将会
出现 很 多 问 题 ， 以下 是 笔 者 根 据 多年 的 设 计 经 验 总 结 出 来 的
几个多层框架结构设计 中值得注意 的问题 ， 供大 家参 考。
６ 框 架 结构设 计 中应 注意 的其他 问题
在 框 架 结 构 中不 允 许 采 用 两 种 不 同 的 结 构 型 式 ， 、 楼 电
结 构 的建 筑 结 构 中 ， 为 存 在 填 充 墙 ， 实 际 刚 度 往 往 因 其 比计 算 刚度 大 。 计 算 周 期 比 实 际 周 期 大 ， 而 ， 算 出 来 的 因 计
设计值 。框架 一抗震墙 结构 中抗震墙 承受 的地震 倾覆 力矩
与 总 地 震 倾 覆 力 矩 的 比值 。要 想 对 电 算 结 果 的合 理 性 有 一 个 正 确 的判 断 ， 就要 求计 算 时 必须 选 用 正 确 的计 算 简 图 与 这 合 理 的结 构 方 案 ， 得 分 别将 抗 震设 防 烈 度 以及 场 地 类 别 正 还
计人员重 视程 度不够 ， 往往 比较 随 意地选取 振 型数 ， 这是 不 行 的。另外 ， 只有在 建筑 结构 的扭转 比较 明显 时 ， 采用 耦 才
联计算 ， 必要时还是需要补充非耦联计 算。 若
４ ３ 结 构 周 期 折 减 系数 的 确 定 ．
土层较厚或地 基 土质 不均 匀 时 ， 以适 当放 大框 架柱 的配 可 筋， 且宜在纵 、 横两个方向设置基础梁 ， 其配筋不宜 按构造设 置， 应按框架梁进行设计 ， 并按规范要求设置箍筋加密区。
系数 。 当设 拉 梁 层 时 ， 般 情 况 下 ， 比 较 底 层 柱 的 配 筋 是 一 要 由基 础 顶 面 处 的截 面 控 制 还 是 由 基 础 拉 梁 顶 面 处 的 截 面 控
建筑结构设计方案计算步骤探讨
[建筑结构设计计算步骤探讨作者：杨星赵兵简介：新规范对建筑结构设计提出了更高的要求，结构计算更加复杂多样，因此不可能一次完成，而应当从整体到局部、分层次完成。
主要计算过程可以分为四步进行：整体参数计算，整体合理性计算，构件优化计算和抗震性能验算。
每步计算中又包含多次试算，在上一步计算取得合理结果以后，方可进行下一步计算，以便使结构计算过程科学化，提高设计工作效率。
关键字：建筑结构设计计算步骤探讨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。
YJK参数设置详细解析
结构总体信息1、结构体系：按实际情况填写。
2、结构材料信息:按实际情况填写.3、结构所在地区：一般选择“全国”。
分为全国、上海、广东，分别采用中国国家规范、上海地区规程和广东地区规程.B类建筑和A类建筑选项只在坚定加固版本中才可选择。
4、地下室层数:定义与上部结构整体分析的地下室层数，根据实际情况输入，无则填0.5、嵌固端所在层号：(P219～224）抗规6。
1.14条:地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍。
如果地下室首层的侧向刚度大于其上一层侧向刚度的2倍,可将地下一层顶板作为嵌固部位;如果不大于2倍，可将嵌固端逐层下移到符合要求的部位,直到嵌固端所在层侧向刚度大于上部结构一层的2倍.由于剪切刚度比的计算只与建筑结构本身的特性有关，与外界条件(如回填土的影响、是否为地下室等）无关，所以在计算侧向刚度比是宜选用剪切刚度比。
在YJK中的结果文件wmass。
out中，剪切刚度是RJX1、RJY1,可从地下一层逐层计算与地上一层的剪切刚度比，出现大于2或四舍五入大于2的，该层顶板即可作为嵌固端。
如果地下室各层都不满足嵌固条件,应将嵌固部位设定在基础顶板处，嵌固端所在层号填0。
6、与基础相连构件最大底标高:7、裙房层数:程序不能自动识别裙房层数,需要人工指定.应从结构最底层起算（包括地下室）,例如：地下室3层，地上裙房4层时，裙房层数应填入7。
8、转换层所在层号:应按楼层组装中的自然层号填写，例如:地下室3层，转换层位于地上2层时,转换层所在层号应填入5。
程序不能自动识别转换层,需要人工指定。
对于高位转换的判断,转换层位置以嵌固端起算，即以（转换层所在层号—嵌固端所在层号+1）进行判断,是否为3层或3层以上转换。
9、加强层所在层号:人工指定。
根据《高规》10。
3、《抗规》6。
1.10条并结合工程实际情况填写。
10、底框层数：用于框支剪力墙结构。
高规10.211、施工模拟加载层步长:一般默认1.12、恒活荷载计算信息：(P66)1)一般不允许不计算恒活荷载，也较少选一次性加载模型；2）模拟施工加载一模式：采用的是整体刚度分层加载模型，该模型应用与各种类型的下传荷载的结构,但不使用与有吊柱的情况;3）按模拟施工二：计算时程序将竖向构件的轴向刚度放大十倍，削弱了竖向荷载按刚度的重分配，柱墙上分得的轴力比较均匀，传给基础的荷载更为合理。
结构振型数的确定
结构振型数的确定采用振型分解反应谱法进行结构地震反应分析时应确定合理的振型数。
要确保不丧失高振型的影响，程序要输入较多的计算振型数；但是输入的振型数过多超过了结构的自由度数，就会引起计算结果的不可靠.如何确定合适的振型数？1.《抗规》5.2.2不进行扭转联合计算的结构，水平地震作用标准值的效应，可取前2-3个振型，当基本自振周期大于1.5S或房屋高宽比大于5时，振兴个数应适当增加。
《高规》5.1.13-2抗震计算应考虑扭转联合，振兴数不应小于15，对于多塔结构，不应小于塔数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。
上述规范给出的是计算振型数的下限！2.结构自由度的确定振型分析提供了两种结构计算方法：侧刚模型和总刚模型侧刚模型假定楼板为刚性楼板，对于无塔结构每层为一刚性楼板，有塔的结构一塔一层为一刚性楼板，每块刚性楼板有3个自由度，两个平动，一个转动。
侧向刚度就是建立在这些结构自由度上的。
例某n层无塔结构，侧刚模型结构的自由度为3*n。
有塔的结构如某30层3塔结构，第一塔1-30，第二塔6-25，第三塔3-28，则独立的刚性楼板数m=30+（25-6+1）+（28-3+1）=76，则结构自由度为3*76=228总刚模型是一种真实的模型，不再有刚性楼板的假定。
每个独立于刚性楼板的节点有两个水平方向的自由度。
对某n层无刚性楼板的结构，每层节点数为m 个，所以结构的自由度为2*n*m。
对于n层有刚性楼板的结构每层独立的节点为m个，有k个刚性楼板，则结构自由度为n*（2*m+3*k）。
上述结构的自由度为振型数的上限！3.选取足够的振型数，对于一个大型结构计算所有的振型数，所花费的计算机资源相当大！故没有必要就算所有的振型数，因为最后的那些高振型对结构的地震作用贡献很小。
所以足够就可以了。
规范规定足够的振型数要保证有效质量系数超过90%，否则振型数不够！振型数不够也是造成剪重比不满足要求的一个原因。
(完整版)结构计算中几个重要参数的合理选取
结构计算中几个重要参数的合理选取《抗震规范》第3.6.6.4条指出，所有的计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。
通常情况下，计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移（包括最大位移与平均位移比）和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架--抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值、超筋超限信息等等。
为了分析判断计算机计算结果是否合理，结构设计计算时，除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外，正确填写抗震设防烈度和场地类别，合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。
1．结构的抗震等级《抗震规范》规定建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。
甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定。
抗震措施，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。
乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求。
抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，应5符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。
丁类建筑应属于抗震次要建筑。
一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。
结构软件计算中确定目标参数的方法
结构软件计算中确定目标参数的方法在多层、高层的结构设计中，设计人员首先需要确定建筑结构中的各项指标，这就要求设计人员对所要设计的建筑项目有着清晰深入的了解和分析，尤其是在计算中所需要控制的目标参数。
设计人员根据国家规范的具体规定、计算软件对参数定义的要求以及建筑工程的实际特点，对各个目标参数进行正确设置。
其中有几个参数关系到整体计算结果，必须预先判断其合理取值，并在后续的计算中确定其准确取值，这样做是为了准确的控制结构的整体性，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自振周期等。
1．振型组合数振型组合数是在做抗震计算时考虑振型的数量。
该组合数的取值如果太小，则不能正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失效；如果取值太大，有可能使计算结果发生畸变。
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）（简称“高规”）5.1.13-2条规定[1]，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％。
一般来说，振型组合数的多少同结构的层数及自由度有关，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，例如存在有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。
所以振型组合数的选取应使振型参与质量达到总质量的90%，即x，y向的有效质量系数应大于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，考察计算后所得的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。
需要注意的是：结构的振型组合数最大值不能超过结构的总自由度数，如果所选振型数大于结构固有的振型总数，则会造成计算出来的地震力异常；对于进行藕联计算的结构，所选振型数应大于9个，多塔结构应更多，其值应取3的倍数；对采用刚性板假定的单塔结构，考虑扭转藕联作用时，其振型不得超过结构层数的3倍，如果选取的振型组合数已经增加到结构层数的3倍，其有效质量系数仍不能满足要求，也不能再增加振型数，而应认真分析原因，考虑结构方案是否合理。
振型选择
计算振型个数如何取？
作者: sparrow 发布日期: 2006-8-13 查看数: 51 出自:
计算震型个数：这个参数需要根据工程的实际情况来选择。对于一般工程，不少于9个。但如果
是2层的结构，最多也就是6个，因为每层只有三个自由度，两层就是6个。对复杂、多塔质量系数概念不同，但都可以用来确定振型叠加法所需的振型数。
我们注意到：ETABS6.1中，只有有效质量系数（effective mass
ratio）的概念，而到了ETABS7.0以后，则出现了振型质量参与系数（modal participating mass ratio），可见，振型参与质量系数是有效质量系数的进一步发展，有效质量系数只适用于串连刚片系模型，分别有x方向、y方向、rz方向的有效质量系数。振型参与质量系数则分别有x、y、z、rx、ry、rz六个方向的振型参与质量系数。
特别是对规则的建筑物，由于高振型的参与系数小，一般忽略高振型的影响。
振型的有效质量：这个概念只对于串连刚片系模型有效(即基于刚性楼板假定的，不适用于一般结构）。某一振型的某一方向的有效质量为各个质点质量与该质点在该一振型中相应方向对应坐标乘积之和的平方（(∑mx)2）。一个振型有三个方向的有效质量，而且所有振型平动方向的有效质量之和等于各个质点的的质量之和，转动方向的有效质量之和等于各个质点的转动惯量之和。
砌体结构设计优化论述
砌体结构设计优化论述摘要：建筑结构设计是个系统的，全面的工作。
需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。
建筑工程质量直接关系到人民生命和财产的安全, 建筑质量主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。
作为设计人员，要掌握结构设计的过程，保证设计结构的安全，还要善于总结工作中的经验。
体现建筑安全、合理、经济的原则。
关键词：建筑结构设计方法建筑结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。
在不断的结构设计研究与实践中，人们积累了大量有益的经验，并体现在设计规范、设计手册、标准图集等等。
一、结构的设计过程结构设计的阶段大体可以分为三个阶段，结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。
方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式（例如，砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式）。
确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
二、进行结构设计时应注意的事项1. 剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题底层框架剪力墙砌体结构房屋是指底层为钢筋混凝土框架———剪力墙结构, 上部为多层砌体结构的房屋。
该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼, 底层为商店, 餐厅、邮局等空间房屋, 上部为小开间的多层砌体结构。
这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。
部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积, 将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上, 各层设计有挑梁, 但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝, 该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。
是原设计各层挑梁均按承受本层楼盖及其墙体的荷载进行计算。
但实际结构中, 悬挑梁上部墙体均为整体砌筑, 且下部墙体均兼上层挑梁的底摸, 这样挑梁上部的墙体及楼盖的荷载实际上是由上往下传递。
合理振型数的确定及扭转振型判定
30713 30419 21218 21010 30811 30618
允许值 330
6 结论 (1) 在罕遇地震作用下 , 附加的钢棒限
位器增加了隔震层的刚度 、阻尼 , 减小了隔 震层最大侧移量 。
(2) 在多遇地震作用下 , 限位钢棒不起 作用 , 有利于取得较好隔震效果 。
(3) 限位钢棒也可作为安全储备 , 作为
数 。对于特征参数的控制方法 , 采用 “每一
质点”基础上的特征参数的控制方法 , 也即 “质点特征参数的控制法”, 是指 ZΓ 的列向
量中的每一个数作为一项 , 其绝对值与 R 中相应的数之差的绝对值不大于精度Δ , 即
必须每一项都满足要求 。
213 质点特征参数法与有效质量法的比较
从以上两种方法的分析证明来看 , 它们
—9 —
Xij 、yij 、θij 分别为 i 质点 j 振型的振型位 移分量 ; mi 、J i 分别为第 i 层质量与转动惯 量 , [ 1 ] 为单位阵 。对于 j 振型 , 式 (6) 可表达为 :
6 6 6 mix2ij +
miy2ij +
Jθi 2ij = 1 (7)
i
i
i
现定义 : J 振型 x 方向的振型方向因子
件也仿效应用 。本文提出了特征参数法控制
振型数 , 并与有效质量进行比较 ; 定义了新
的振型方向因子来判定扭转振型 , 供设计者
对上述问题应用时参考 。
2 合理振型数的确定
211 有效质量法
有效 质 量 ( 见 美 国 结 构 计 算 软 件
“ETABS”说明书) :
6 EMxj =
2
mixij
i
2 国家标准《建筑抗震设计规范》编制组 1 建筑抗 震设计规范 , 2002
PKPM参数总结
PMCAD中设计参数1、考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，【高规5.6.1】设计使用年限为50年时取1.0，设计使用年限为100年时取1.1。
2、框架梁端负弯矩条幅系数，【高规5.2.3】在竖向荷载作用下，可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅，并应符合下列规定：装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.7~0.8，现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.8~0.9（一般取为0.85），且调幅后的跨中弯矩不应小于按简支计算的跨中弯矩的1/2。
3、梁柱混凝土保护层厚度，【混规8.2.1】中有详细规定（新规范保护层厚度指以最外层钢筋的外边缘计算混凝土的保护层厚度）。
4、框架的抗震等级，【抗规6.1.2】中有详细规定（表6.1.2中确定的房屋的抗震等级为丙类建筑的抗震等级，甲乙类建筑应提高一度查表6.1.2确定其抗震等级，但抗震设防烈度为9度时，乙类建筑的抗震等级应按特一级采用，甲类建筑应采取更有效的抗震措施，丁类建筑允许降低一度采取抗震措施，但已为6度时不应再降低）5、抗震构造措施的抗震等级，【抗规3.3.2】建筑场地为1类时，对甲乙类建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施，对丙类建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。
（1类场地时，丁类建筑抗震构造措施也可降低一度同丙类；2类场地时，甲乙类建筑应按本地区抗震设防烈度提高一度采取抗震构造措施，丙类建筑按本地区抗震设防烈度采取抗震构造措施，丁类建筑可按本地区抗震设防烈度降低一度采取抗震构造措施；3、4类场地时，甲乙类建筑应按本地区抗震设防烈度提高两个等级采取抗震构造措施，丙类建筑7度半和8度半分别按8度9度采取抗震构造措施，丁类建筑7度和8度分别按6度7度采取抗震构造措施）。
6、计算振型个数，【高规5.1.13】计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%（振型数应为3的倍数，与结构的自由度有关，所选振型数不应大于结构的自由度，当结构按侧刚模型分析时，每层的刚性楼板有三个自由度，总自由度为3n，当按总刚模型分析时，每个节点有两个自由度，总自由度为2mn）。
钢筋混凝土框架结构设计与计算探讨
钢筋混凝土框架结构设计与计算探讨摘要：随着生活水平的逐渐提高，城市化的进程日益加快，也因此推动了我国建筑业的快速发展，钢筋混凝土结构也已经成为城市的标志之一。
本文就钢筋混凝土框架结构的设计与计算进行分析和探讨。
关键词：钢筋混凝土；结构设计；计算中图分类号：tu398+.2 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）04-（页码）-页数在钢筋混凝土框架结构的设计过程中，笔者通过切身体会，总结归纳了一些不符合规范要求的问题。
较常见的有在结构施工图中将场地类别写成了场地土类别，结构设计使用年限与建筑施工图不一致，抗震措施和抗震构造措施不明确，柱纵筋在基础内锚固长度不足，周期该折减而未折减等，应引起足够的重视。
1.框架结构的设计特点在进行框架结构设计时，必须同时竖向荷载和水平荷载的组合，而且在竖向荷载和水平荷载的共同作用下，由梁、柱变形所引起的侧向位移往往是设计的控制因素。
框架结构的特点、结构受力使得结构方案的选择十分重要。
（1）梁柱间的连接为刚结点；（2）梁端一般有负弯矩，但梁在荷载作用下只考虑弯曲和剪切；（3）柱在荷载作用下剪切不计，只受弯曲和压缩；（4）不能采用“几何可变体系”的框架，提倡选用超静定框架结构。
框架结构方案的选择与框架结构的抗震是密切相关的。
结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位，地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位，导致结构过早破坏。
钢筋混凝土框架结构结构方案的选择应具有结构的简单性、整体性、规则性、均匀性、具有刚度和抗震能力。
2.框架结构的计算在进行设计时，很重要的一环是框架结构的内力计算。
过去都是采用近似的手算法，随着计算机科学技术的发展，运用矩阵位移法原理、利用计算机这一先进的计算工具，使超静定结构内力的精确求解已成为可能。
对于框架结构这样复杂的超高次静不定结构的内力计算也可以利用计算机求得精确解。
结构计算模型的确定影响计算结果的合理性以及后期对框架结构的设计。
主体结构方案设计指引
主体结构方案设计指引1、主体结构设计的基本原则1)选择合理的结构体系。
2)结构平面形状应尽量简单、规则，尽量减少扭转的影响。
3)建筑物竖向体型宜规则、均匀，刚度变化均匀。
4)结构布置要受力明确，传力途径直接简单。
5)保证构件的延性，避免脆性破坏。
6)保证足够的结构刚度，满足高层建筑结构位移的要求，减小结构的P-Δ 效应。
应采取有效措施防止结构在地震中失稳和倾覆。
7)尽量减轻结构的自重，减少地基土压力，减小结构的地震反应。
8)加强结构空间整体性能，宜有尽可能多的超静定次数，具有多道抗震防线。
9)结构构件的设计应遵循“强节点弱构件、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的原则。
2、主体结构体系的选用原则2.1、高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，并应符合下列要求：1)应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；2)应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；3)对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强。
2.2、高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求：1）结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；2）宜具有多道抗震防线。
2.3、实际工程中主体结构体系的选用目前我国常用的建筑结构体系主要包括剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架结构等。
不同的结构体系其承载能力、刚度和变形能力均不相同，应根据建筑高度、建筑用途、抗震设防烈度等因素综合考虑，选取合理的结构体系。
对于纯粹的高层住宅建筑，考虑到建筑平面中隔墙较多和使用美观等因素，多采用剪力墙结构体系。
和框架-剪力墙结构相比，剪力墙结构空间整体性较好，具有更好的抗震性能，一般来说，剪力墙结构用钢量也比框架-剪力墙结构少。
具体可以按照以下原则确定：1)配套公建：以普通框架结构为主，特殊情况可考虑框架－剪力墙结构。
2)6层以下多层住宅及别墅采用框架结构，根据建筑需要及抗震要求采用异形柱或矩形柱。
设计参数的合理选择
1、抗震等级的确定：钢筋混凝土房屋应根烈度、结构类型和房屋高度的不同分别按（抗规〉6.1.2条或（高规〉4.8条确定本工程的抗震等级。
但需注意以下几点：（1）上述抗震等级是“丙”类建筑，如果是“甲”、“乙”、“丁”类建筑则需按规范要求对抗震等级进行调整。
（2）接近或等于分界高度时，应结合房屋不规则程度及场地、地基条件慎重确定抗震等级。
（3）当转换层〉=3及以上时，其框支柱、科力墙底部加强部的抗震墙等级宜按〈抗规〉6.1.2条或〈高规〉4. 8条査的抗震等级捉高•级采用，已为特•级时可不调整。
（4）短肢剪力墙结构的抗震等级也应按〈抗规〉6. 1.2条或（高规〉4. 8条查的抗震等级捉高• 级采用……但注盘对多层短肢剪力墙结构可不提高。
（5）注意：钢结构、砌体结没有抗震等级。
计算时可不考虑抗震构造措施。
2、振型组合数的选取：在计算地震力时，振型个数的选取应是振型参与质虽要达到总质量90$以上所需要振型数。
但要注意以下几点：（1）振型个数不能超过结构固有的振型总数，因-个楼层最多只有三个有效动力自由度，所以•个楼层也就最多可选3个振型。
如果所选振型个数多于结构固有的振型总数，则会造成地震力计算异常。
（2）对于进行耦联计算的结构，所选振型数应大于9个，多塔结构应更多些，但要注意应是3 的倍数。
（3）对于-个结构所选振型的多少，还必需满足有效质量系列化人于90%.在归档文件〉结构计算书〉振型参与质量中查看，如果不满足，程序自动给出提示。
3、主振型的判断；（1）对于刚度均匀的结构，在考虑扭转耦联计算（即在全局信息设置中振型组合方法为CQC）时，•般来说前两个或前几个振型为其主振型。
（2）对于刚度不均匀的复杂结构，上述规律不•定存在，此时应注意查看结构计算书“周期、振型、地震力”中，给出了输出各振型的基底剪力总值，据此信息可以判断出那个振型是X向或Y向的主振型，同时可以了解没个振型对基底剪力的贡献人小。
4、地震力、风力的作用方向：结构的参考坐标系建立以后，所求的地震力、风力总是沿着坐标系的方向作用。
pkpm系数
2、振型组合数的选取：
在计算地震力时，振型个数的选取应是振型参与质量要达到总质量90%以上所需要振型数。但要注意以下几点：
（1）振型个数不能超过结构固有的振型总数，因一个楼层最多只有三个有效动力自由度，所以一个楼层也就最多可选3个振型。如果所选振型个数多于结构固有的振型总数，则会造成地震力计算异常。
（3）当转换层〉=3及以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部的抗震墙等级宜按〈抗规〉6.1.2条或〈高规〉4.8条查的抗震等级提高一级采用，已为特一级时可不调整。
（4）短肢剪力墙结构的抗震等级也应按〈抗规〉6.1.2条或〈高规〉4.8条查的抗震等级提高一级采用。。但注意对多层短肢剪力墙结构可不提高。
13、关于楼层刚计算方法的选取：
程序给出了三种计算方法，三种计算方法可能给出差别较大的刚度比，所以设计应根据工程的实际情况做出正确选择，可按下列原则选取：
（1）剪切刚度：即《高规》附录E.0.1建议的方法。对于底层大空间层数为---层时，可近似采用转换层上、下结构的等效剪切刚度比表示转换层上、下结构的刚度变化。此时可近似只考虑剪切变形的影响，适用于多层（砌体、底框），不带转换层的剪力墙结构也宜选用此项。
（3）首先按实有地下室层数进行第一次计算，先假设回填土对地下室抗侧移侧移刚度的比值为3，然后打开SATWE文本文件“结构设计信息输出文件WMASS.OUT文件”，查看地下结构与地上一层抗侧移侧移刚度的比值，如果。地下结构与地上一层抗侧移侧移刚度的比值>=2.0，则可认为结构在地下室顶板处嵌固。如果。地下结构与地上一层抗侧移侧移刚度的比值<2.0，则可认为地上结构不能完全嵌固在地下室顶板处，此时建议将嵌固下移至基础底板处。
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采用振型分解反应谱法进行结构地震反映分析中， 为了确保不丢失高振型的影响，程序要求用户指定 一定数量的结构计算振型数。
但是一旦计算振型数过多，则会增加计算工作量。
如何正确地选取结构计算振型数，介绍 结构计算振型数与结构自由度数的关系； 结构计算振型数对结构抗震设计的影响； 按振型参与质量选取结构计算振型数； 一个工程实例，说明结构计算振型数选取 不足带来结构抗震的不安全性。
谢谢!
3，当结构振型数取为80个时，比取45个多了不少，但 基底剪力增加不多。基底剪力只增加了30298.2930177.50=120.79 kN，仅提高0.4%。可见有效质量系 数达到90%时，可以放弃其后的高振型影响。 4 、表中第4列是满足结构最小剪重比1.6%时的X向地 震作用的基底剪力(按15个振型地震力放大） 10360.14/0.9*1.6=18418.03，仍比取45振型数的基底剪 力要小得多。所以说即使剪重比满足了，但有效质量 系数未达到90%，仍需增加振型数使其满足有效质量 系数要求。
高规5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦联计 算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔结构 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. 结构振动自由度数
用振型分解反应谱法分析计算地震作用时，要用 到结构振动特性∶结构自振周期和振型； 程序提供了两种结构模型∶侧刚模型和总刚模型； 各自有不同的结构振动自由度数；
究竟是否有必要计算所有的振型并参与地震作用效应组合呢？ 不必要。因为最后的那些高振型对结构地震作用贡献很小，所 以只要计算足够的振型数就够了。为此如何选取足够的结构振 型数成为计算的一个关键问题。
3.2.1. 振型参与质量
“抗震规范”和“高规” ，提出了“振型参与质量”的 概念和应用原则。此概念最早出现于WILSON E.L教授的 ETABS程序中。 在层刚性楼板假定下，当累计的X、Y和 θz 的振型有效质量都大于90%时，这时所取的振型数就是足 够的振型数。
用户选取的结构计算振型数最大不能超过结构自由度 数，否则会造成地震作用计算异常。
3.2.3.
程序操作步骤
3.2.4.
关联操作
3.2.5. 结果说明
用户可以在输出结果中查到计算各地震方向的 有效质量系数，判断是否满足。
SATWE可在WZQ.OUT文件中查看X、Y向的 有效质量系数。如 X 方向的有效质量系数: 93.24% Y 方向的有效质量系数: 93.07%
对于N层无塔的结构，侧刚模型的结构自由度数为 3*N个。例如某个10层无塔结构，其结构自由度数为30 个。 对于有塔结构侧刚模型的结构自由度的计算会复杂些。 首先要确定独立的刚性楼板数 M，其结构自由度数为 3*M个。 例如某个30层多塔结构，共有3塔。第1塔层数为1～30， 第2塔层数为6～25（第1～5层与其它塔相连），第3塔 层数为4～28（第1～3层与其它塔相连），则独立刚性 楼 板 数 M=30+(25-5)+(28-3)=75， 结 构 自 由 度 数 为 3*75=225个。
S Ek
S
j 1
m
2 j
其中m为结构计算振型数。
考虑扭转耦联计算的结构每个振型 j振型 在i层也都有水平地震作用 Fxji 、Fyji 、Ftji , 水平地震作用的扭转效应按完全二次型 组合法CQC加以组合:
S Ek
j 1 k 1
m
m
jk
S j Sk
其中m为结构计算振型数。
45 557.34 3388.65 4780.83 9697.71 9899.53 9836.74 10341.91 30177.50
15 4.51 3.81 3.13 2.00 1.97 1.91 1.83 0.90
45 7.72 4.18 3.61 2.19 2.07 1.92 1.89 2.63
(2m 3k )
n
i 1
i
i
例如某个有刚性楼板的10层结构，每层独立于刚性楼 板的节点数都为20个，每层均有1块刚性楼板，则总刚 模型结构自由度数为10*(2*20& 地震作用和作用效应
用振型分解反应谱法计算地震作用和作用效 应时，不考虑扭转耦联计算的结构每个振型j 在i质点都有水平地震作用，水平地震作用效 应按平方和方根法SRSS加以组合
80
7.63 4.18 3.62 2.19 2.07 1.92 1.89 2.64
从表的数据分析可见：
1 、当结构振型数取为15个时，因为有效质量系数（规 范称为参与质量）为49.81％，不足90%。同时底层剪 重比只有0.9%，也小于楼层最小剪重比(1.6%)。所以 此结构选取15个结构振型数是不够的，也可说对某些 结构振型数取少了，会得出不满足楼层最小剪重比的 现象。 2、 当结构振型数取为45个时，有效质量系数（规范称 为参与质量）为93.23％，超过90%，并且基底剪力比 取15振型数时明显增大，达到30177.50 kN，底层剪重 比达到2.6%，满足楼层最小剪重比的要求。
这里所称的“结构振动自由度数”是专指结构振动特性分 析时计入质量的位移自由度，是与结构静载分析每个节点位 移量是有区别的，但又有联系。 本节所称的“侧向刚度矩阵”和“总体刚度矩阵”都是专 指结构振动特性分析时所采用的结构刚度矩阵。
2.1.
侧刚模型
采用刚性楼板假定的简化的结构刚度模型，即把房屋理想 化为空间梁、柱和墙组合成的集合体，在楼板平面内 由刚性楼板互相连接在一起。 不管用户在建模中有无弹性楼板、刚性楼板或越层大空间， 对于无塔结构的侧刚模型假定每层为一块刚性楼板；而多塔 结构则假定一塔一层为一块刚性楼板。 每块刚性楼板具有三个独立位移自由度∶两个水平平动自 由度、一个绕竖向转旋转自由度。侧向刚度矩阵就是建立在 这些结构自由度上的，可通过结构总体模型的刚度矩阵凝聚 而成。 侧刚模型进行振型分析时结构自由度数相对较少，计算耗 时少，分析效率高，但应用范围有限制。
1. 规范、规程相关规定
抗震规范第5.2.2条规定抗震计算时，不进行扭转耦联 计算的结构，水平地震作用标准值的效应，可只取前 2～3个振型，当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比 大于5时，振型个数应适当增加。 其条文说明中还指出为使高柔建筑的分析精度有所 改进，其组合的振型个数适当增加。振型个数一般可 以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。
3.2.2. 选取原则
规范、规程给出的选取振型的具体个数，如前2～3个 振型、振型数不应小于15、对多塔结构的振型数不应小于 塔楼数的9倍等，均是一种粗略估计取法。对于有弹性楼板、 大开洞的错层、连体、空旷的工业厂房以及体育馆等结构， 若按此下限选取振型数则会造成地震作用明显不足；
规范、规程规定的振型参与质量的判断法是一个严格 的、通用的、计算机才能实现的方法。不论任何结构类型， 用户应保证各地震方向的振型参与质量都超过总质量的 90%作为选取足够的结构计算振型数的唯一判断条件；
剪力 Vx(kN) 剪重比% 80
550.38 3390.34 4782.92 9706.65 9901.79 9838.08 10348.76 30298.29
楼层号\振型数 8 7 6 5 4 3 2 1
15 325.77 3094.99 4140.57 8889.47 9402.32 9781.96 10016.80 10360.14
3.2
选取足够的结构振型数
由3.1.节可见结构计算振型数增加，水平地震作用效应增大， 就是说内力和变形应增大。按理说，以结构刚度矩阵自由度的 总数作为结构计算振型数可完全包含振型分解反应谱法给出的 全部地震作用效应。
但对于一个大型结构工程，计算结构的所有振型、水平地震 作用标准值以及进行水平地震作用效应组合所需计算机运行时 间和存储开销实在太长，以致于往往无法实现。
2.2. 总刚模型
结构总刚模型假定每层非刚性楼板上的每个节点，有 两个独立水平平动自由度，可以受弹性楼板的约束，而在刚性 楼板上的所有节点只有两个独立水平平动自由度和一个独立的 转动自由度。 总刚矩阵就是建立在这些结构自由度上的，可通过结构总体模 型的刚度矩阵凝聚而成。
总刚模型进行振型分析时能模拟具有弹性楼板、大开洞的错层、 连体、空旷的工业厂房、体育馆等结构，可以求得结构每层每 个构件的空间振动形态，但自由度数相对较多，计算耗时；往 往包含有局部振动，对计算结果要仔细查看。
现在程序提供的方法是一种通用于侧刚模型和总刚模型的 方法，用于计算各地震方向的有效质量系数。 用户可以在输出结果中查到各地震方向的有效质量系数， 保证有效质量系数超过0.9。超过0.9意味着计算振型数够了， 否则计算振型数不够。如果不够，说明后续振型产生的地震 作用效应不能忽略。如果不能保证这点，将导致地震作用偏 小，按此地震作用设计的结构将存在不安全性，所以应该增 加振型数重算。
4. 工程实例计算分析
某结构工程，8层，有弹性楼板和大空旷无楼板层。 抗震设防烈度为7度（0.10g）场地类别属于二类。采 用总刚模型，进行振型分解反应谱法的地震作用分析。 在X向地震作用下，结构应满足的楼层最小剪重比 为1.6%。下图是用SpaSCAD显示的实体模型。
在分析过程中，我们按结构计算振型数15、45 和80分别做了三次计算。现把其结构X向地震 作用结果列表如下：
对于N层无刚性楼板的结构，每层节点数 分别为 mi，则总刚模型的结构自由度数 为