结构位移比、轴压比、刚度比、刚重比基本概念及不满足时,解决办法

结构位移比、轴压比、刚度比、刚重比基本概念及不满足时，解决办法

一、位移比：

在理解位移比之前首先要理解规范规定的水平地震作用计算、偶然偏心、双向地震三个基本概念。

规范规定的水平地震作用计算：不考虑偶然偏心单向水平地震作用计算；考虑偶然偏心的单向水平地震作用计算；不考虑偶然偏心的双向水平地震作用计算。要分清楚以上三种计算方式何时选取。

偶然偏心：偶然因素引起的结构质量分布的变化，会导致结构固有振动特性的变化，因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。考虑偶然偏心，也就是考虑由偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用。

高规4.3.3.对于高层建筑，计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。

双向地震：高规4.3.10. 计算公式改变，即在进行双向水平地震作用计算时将不考虑偶然偏心的单向水平地震作用效应平方和再开方，其计算过程与质量偏心无关。根据高规

4.3.2-2，实际操作上，工程界首先考察考虑偶然偏心的情况下位移比大于1.2的时候，

则选择双向地震，如果小于1.2，不考虑双向地震（注意：1.2这个数值，有些地区放宽，按照地方规定执行）。

实际操作说明：

位移比：限制结构平面的不规则性，限制偏心（刚心与质心的距离），位移比全称扭转位移比，即限制结构的扭转效应。扭转位移比为1.6时，最大位移是最小位移的4倍，

1.2时候是1.5,1.5时候是3.从而理解限制位移比的意义。高规3.4.5.抗规3.4.3 3.4.4

计算时要求刚性楼板假定。

实际操作的时候首先考虑偶然偏心的情况下看位移比为多少，若大于1.2则需要考虑双向地震，如果小于等于1.2则不考虑双向地震（工程界普遍做法，如果设计院另有规定，按照自己单位的执行）。见抗规5.1.1.

高层结构当需要选择考虑双向地震作用时，也要选择考虑偶然偏心的影响，两者取不利，结果不叠加。

不满足时调整方法：找到位移大的位置，加大梁或墙体截面，缩小位移小的位置的截面，看质心与刚心的距离，整体振动空间图，找到调整的大方向。

位移富余很大时，位移比可以放宽. 高规3.4.5.

位移比只控制地震工况下的，风荷载情况下的位移比不控制。

建筑为很长的时候以及有裙房的时候位移比容易不过，li可以适当调整，见高层条文说明4.3.3。

门头的位移比容易超的很多，可以删掉之后算位移比。

位移比大于1.2点双向地震的原因就是采取一种加强措施。

二、轴压比：高规7.2.13.7.2.2-2.控制结构延性，通过加大截面或者提高混凝土标号调整。

（什么是延性）与柱子轴压比计算不同。

对于规范没有特别要求的四级抗震等级的剪力墙，轴压比可以按照朱总的书0.7来控制，

也可以根据自己单位的要求灵活处理。

三、刚度比：

在理解刚度比之前，首先要掌握建筑结构的楼层侧向刚度有三种计算方法：

1）《高规》附录E.0.1 建议的“等效剪切刚度法”（简称剪切刚度法），K i=G i A i/h i；

2）《高规》附录E.0.2 建议的“等效侧向刚度法”（简称剪弯刚度法），K i= △i/h i；

3）《抗规》第3.4.3 条、3.4.4 条条文说明（条文中对正文中侧向刚度怎么计算给了计算方法）及《高规》第3.5.2 条条文说明建议的“层间剪力与层间位移之比”的方法，K i= V i/△u i。胡克定律 F=kx

SATWE 软件可以实现上述三种楼层侧向刚度计算方法，当设计人员不指定楼层侧向刚度计算方法时，软件自动按第3 种计算方法计算，即按层间剪力与层间位移之比的方法计算楼层的侧向刚度。

规范：抗规3.4.3 3.4.4（ratx1 raty1）高规3.5.2，3.5.8 （ratx2 raty2）

两个规范对刚度比的计算都是按照层间剪力与层间位移之比进行计算的。

附录E.0.1

理解底部嵌固层的意义（嵌固端在基础的话，-2与-1之比大于1.5，假设只有2层地下室）

控制刚度比的意义：

控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变。对侧向刚度不规则的情况，程序可自动按刚度比判断薄弱层并对薄弱层进行地震内力放大

不满足时：加大截面或者放大地震力。

经验：有些住宅项目或者框剪办公楼，首层可能层高高于以上几层的层高，刚度比必然会发生变化，注意此时可能不满足规范要求。

判断结构的地下室顶板是否可以作为上部结构嵌固部位：高规：5.3.7及条文说明，抗规：6.1.14及条文说明。高规3.6.3.

判断结构的地下室顶板是否可以作为上部结构嵌固部位时，地下一层的楼层侧向刚度与地上一层的楼层侧向刚度，在方案设计阶段，通常也采用剪切刚度法进行计算。当地下一层的侧向刚度与地上一层的侧向刚度之比不小于2（可按有效数字控制）时，在满足《抗震规范》第6.1.14 条其他构造要求条件下，地下室顶板可作为上部结构的嵌固部位。判断结构的地下室顶板是否可以作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的楼层侧向刚度与地上一层的楼层侧向刚度，也可以按朱总的建议，采用“层间剪力与层间位移之比”的方法计算，但此时在结构总信息中定义地下室层数为0，即认为基坑回填土对结构没有约束作用，可反映结构楼层的实际侧向刚度。

建议：剪切刚度比按照1.5控制，层剪力与层位移的比（地下室层数输入0）按照2控制，即可作为嵌固端。（审图同意才可以）

嵌固端首先要满足：嵌固端以下埋在土里，不能有任何一侧没有土；采用梁板结构；

找嵌固端方法：位置只能是地下室顶板或者地下室顶板以下，先在地下室顶板开始算，不满足再下移，但是如果嵌固端在基础顶的话要满足底部嵌固层1.5倍的关系（地下一与地上一的比值可以暂时不考虑）。判断是否可以作为嵌固端时，要结合当地的要求，刚度比是按照剪切刚度比还是按照层剪力与层位移的比，刚度比按照多少来控制。结合两种情况具体讨论分析。

注意嵌固端影响着底部加强区和约束区。

关于地下室顶板作为嵌固端的条件，建议按照朱总《建筑抗震设计规范应用与分析》一书6.1.14的详细讲解。

理解.

四、层间受剪承载力之比抗规3.4.3 高规3.5.3 高规3.5.7。

对竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变的情况，程序不能自动判断薄弱层，需要用户特殊指定。不满足时：加大截面或者放大地震力。

五、剪重比：提供楼层剪力的最小限值，增加结构的安全储备，类似于最小配筋率等等。

抗规5.2.5，高规4.3.12.即剪力系数。

不满足时候的调整方法：总体上两种方法：增加墙体柱子截面面积；通过软件放大地震作用。如果剪重比和规范相差不大时（1）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”，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）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）在SATWE 的“地震信息”中的“周期折减系数”中适当减小系数，增大地震作用，以满足剪重比要求。

如果剪重比低于规范值较多或者虽然剪重比和规范值差距不大，但是底部轴压比接近规范限值或者位移较大时，宜调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。理解剪重比要理解抗规

5.1.5,5.1.4.

注意：地下室剪重比不需要满足规范的要求，因为不论地下室顶板是否作为嵌固端，地下室的地

震作用是明显衰弱的。

六、刚重比：高规5.4.1 5.4.5

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。

不满足时：加强墙、柱等竖向构件的刚度。

【高规】3．4．5 结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的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、超过A级高度的混合结构及本规程第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Tl之比，A级高度高层建筑不应大于0．9，B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0．85。

注：当楼层的最大层间位移角不大于本规程第3．7．3条规定的限值的40％时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松，但不应大于1．6。