结构设计八大指标控制

问题背后的问题——组织结构变革设计来源：网络当企业出现经营业绩逐渐下滑、产品质量迟迟不能提高、浪费和消耗严重、新的管理措施总是难以实施、管理效率下降、员工不满情绪增加等等诸多问题的时候，企业家们首先想到的是什么？常见的思考方式会认为，这些可能是人员素质问题、激励措施问题、绩效考核问题或者是制度不完善，更进一步的，或许还会认为是企业战略不清晰、是企业执行力不够或者是企业文化需要重塑？于是，企业往往会采取执行力培训、文化重塑、战略转型、绩效管理改革、薪资改革等等手段，甚至会解聘和更换员工。

?这些措施本身毫无问题，但是却往往只能起到短暂的作用，甚至解聘和更换员工都无法彻底解决问题。

那么，究竟是什么困扰着企业的发展？我们需要找到问题背后的问题。

?一、问题背后的问题——组织结构不合适才是根源?当企业出现病症的时候，最容易被忽视但却可能是最根本的问题是，企业的组织结构不再适合企业的发展。

?之所以容易被忽视，是因为在传统的管理理论中我们通常认为，有很多合理的组织结构模型可以供选择：例如职能制、矩阵式、事业部制、母子公司体制、超矩阵式等。

所以在组织结构设计的时候，企业家们会自觉或不自觉的采取一种耳熟能详的或者公认的组织结构形式。

尤其是当看到很多成功的企业也在采用类似的组织结构时，企业家们会更加安心。

?但是完美的组织结构理论这一温情脉脉的面纱背后，冰冷的现实时刻在提醒我们，不存在一种普适的、绝对正确的组织结构。

组织结构的本质是为了实现企业战略目标而进行的分工与协作的安排，它是让人们有效的一起工作的工具。

因此，不同的战略、不同的时期、不同的环境必然需要配合不同的组织结构。

?不同的战略：组织结构是战略实施的载体，战略不同组织结构必然随之调整。

就像蜗牛与羚羊，蜗牛的战略是当危险来临就缩进硬壳里面，所以蜗牛需要背着房子到处走；羚羊的战略是当危险来临就要快速奔跑离开，所以羚羊就需要强健的四肢。

如果让羚羊背上房子，又怎么能实施快速奔跑的战略呢？?不同的发展阶段：在企业发展的不同阶段，随着组织规模的扩大和能力的改变，组织结构也需要相应变革来适应组织的发展。

结构设计中的几个参数比1.轴压比目的：控制构件保持一定延性。

保证柱（墙）的塑性变形能力和保证结构的抗倒塌能力。

要求：详见规范（抗规柱6.3.6、墙6.4.5和混规柱11.4.16、墙11.7.16&17），限制各等级的剪力墙和框架（支）柱轴压比；注意：剪力墙的轴压比对应的荷载为重力荷载代表值的设计值；框架（支）柱轴压比对应的荷载为含水平荷载的工况组合，多为地震工况组合。

调节方法：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.扭转周期比目的：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。

一句话，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要求：规范规定（高规3.4.5）：结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1 之比，A级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振型判别方法：振型方向因子来判断，因子以50%作为分界。

注意：全国超限建筑抗震设防中，对周期比比值不足不是一项超限，广东抗震审查技术要求中无该条规定。

调节方法：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，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。

3.有效质量参与系数目的：保证考虑充足的地震作用。

要求：详见规范（抗规5.2.2条文及高规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%。

调节方法：增加计算参与的振型数量。

4.刚重比目的：确定在水平荷载下，结构二阶效应不致过大，而引起稳定问题。

要求：详见规范（高规5.4）重力二阶效应及结构稳定注意：此处重力为重力荷载设计值，取1.2恒+1.4活。

设计中结构设计需要控制的11个比值1、轴压比:定义：轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值；可不进行地震作用计算的结构，取无地震作用组合的轴力设计值【抗规第6.3.6】；轴压比指柱考虑地震组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值【高规第6.4.2条】墙肢轴压比指墙的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值【抗规第6.4.2条】。

不计入地震作用组合（条文说明）目的：主要为控制结构的延性。

注意：应按规范要求对结构地震作用进行调整：特殊结构地震作用下内力调整、0.2Q0调整、墙柱弱梁、强剪弱弯调整等等（程序可自动完成），短柱的调整。

2、剪重比定义：结构任一楼层的水平地震剪力与该层及其以上各层总重力荷载代表值的比值；抗规：5.2.5 抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：高规：4.3.12条多遇地震水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求：内涵：是反应地震作用大小的重要指标，主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，在某种程度上反映了结构的刚柔程度，剪重比应在一个比较合理的范围内。

剪重比太小，说明结构刚度偏柔；剪重比太大，说明整体结构偏刚，会引起很大的地震力，不经济。

抗规表5.2.5给出了楼层最小地震剪力的要求，当不满足时，应优化设计方案、改进结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力，使之满足要求。

地下室由于受回填土的约束作用，可以不考虑剪重比调整。

3、刚度比定义：结构楼层与其相邻上层的侧向刚度的比值。

目的：主要为控制结构竖向的规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，分类：PKPM系列软件提供了三种刚度比的计算方式：分别是剪切刚度，剪弯刚度和地震作用与相应的层间位移比。

剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定；剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构；地震作用与层间位移比，通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比，也是软件的缺省方式。

浅谈结构设计中需要控制的目标参数浅谈结构设计中需要控制的目标参数――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。

结构设计必须要控制的11个比值1、轴压比:定义：轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计系数乘积之比值；可不进行地震作用计算的结构，双人取无地震抑制作用组合的轴力设计值【抗规第6.3.6】；轴压比指柱考虑地震组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计系数乘积之比值【高规第6.4.2条】墙肢轴压比指墙的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计系数乘积之比值【抗规第6.4.2条】。

不计入地震巨大作用组合（条文说明）目的：主要为控制结构的延性。

注意：应按规范要求对应当结构地震作用需要进行调整：特殊结构地震作用下内力调整、0.2Q0调整、墙柱弱梁、强剪弱弯角调整等等（程序可自动完成），短柱的调整。

2、剪重比定义：结构任一楼层的水平地震剪力与该层及其以上各层总重力荷载代表值的比值；抗规：5.2.5抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：高规：4.3.12条多遇地震水平地震作用调节作用计算时，剪力结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求：内涵：是反应地震分项作用大小的重要指标，主要为压强控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，在某种程度上反映了结构的刚柔频度程度，剪重不合理比应在一个不够合理的范围内。

剪重比太小，说明构型刚度偏柔；剪重比太大，说明整体结构偏刚，会已引起很大的地震力，不经济。

抗规表5.2.5给出了楼层灾害最小地震剪力的要求，当不满足时，应优化设计方案、改进结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力，使之满足要求。

促进作用地下室由于不受回填土的约束作用，可以不考虑剪重比调整。

3、刚度比定义：结构楼层与其相邻上层的侧向刚度的比值。

目的：主要为控制结构竖向的规则性，以免竖向刚度基因型，形成薄弱层，分类：PKPM系列软件提供了三种刚度比的计算方式：分别是剪切刚度，剪弯刚度和地震作用与相应的层间位移比。

剪切刚度主要用于大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定；剪弯刚度用于底部大空间为多层的转换结构；地震作用与层间位移比，通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比，也是软件的缺省途径。

结构设计中一些重要的控制指标1、层间位移角《建筑抗震设计规范》第5.5.1条、《高规》第4.6.3条规定，结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层层内最大的弹性层间位移与层高之比不宜大于相关层间位移角的限制。

Pkpm计算时，规范对层间位移角的控制，要求在“刚性楼层假定”的条件下计算。

注意层间位移角的计算“不考虑偶然偏心”的影响。

2、周期比周期比是控制结构扭转效应的重要指标，是结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期的比值。

周期比控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系。

它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不至于出现过大的的扭转效应。

而不是要求结构具有足够大的刚度。

《高规》第4.3.5条规定：结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比。

A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑。

调整结构周期比的措施主要有两种：1）提高结构的抗扭刚度。

这样可以改善结构的抗扭性能，是解决结构抗扭薄弱的根本方法。

提高抗扭刚度一般需要调整结构布置，增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度；有时要改变结构类型，如增加剪力墙等。

这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往是收效甚微的。

调整原则是要加强结构外圈刚度，或消弱内筒降低结构中间的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度。

2）降低平动刚度，使平移周期加长。

此法仅适用于原来结构刚度较大，层间位移远小于规范限值的情况。

3、位移比位移比是控制结构平面规则性的重要指标，是指楼层竖向构件的最大的水平位移和层间位移与本楼层平均值的比值。

结构是否规则、对称、平面内刚度是否均匀是结构本身的性能，可以用结构的刚心与质心的相对位置表示，两者相距较远的结构在地震作用下扭转可能较大。

由于刚心与质心位置都无法直接定量计算，规范采用了校核结构位移比的要求。

在楼板平面内无限刚性的假定下，增加了附加偏心距0.05L计算校核位移比。

位移比是一个相对值，在相同的位移比下，当结构刚度较小，平均侧向位移较大时，扭矩产生的最大位移也大，对结构的危害也大。

控制指标：1.刚度比1)控制参数——0.72)规范出处——《抗规》3.4.3条表3.4.3-2侧向刚度不规则：该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层或出屋面小建筑外，局部收紧的水平向尺寸大于相邻下一层的25%《高规》3.5.2条1对框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ1可按式（3.5.2-1）计算，且本层与相邻上层的比值不宜小于0.7，与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8；2 对框架-剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ2可按式（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；对结构底部千古层，该比值不宜小于1.52.刚重比1)控制参数——仅在《高规》中有此规定，《钢规》、《抗规》以及《高钢规》中没有刚重比限值的直接要求。

2)规范出处——《高规》5.4.1条当高层建筑结构满足下列规定时（剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱剪力墙结构、筒体结构刚重比大于2.7；框架结构刚重比大于20），弹性计算分析时可不考虑重力二阶效应的不利影响；《高规》5.4.4条高层建筑结构的中体稳定性应符合下列规定：1剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构应满足刚重比不小于1.4；2 框架结构应符合刚重比不小于103.受剪承载力之比1)控制参数——A级不宜小于0.8，不应小于0.65；B级不应小于0.752)规范出处——《抗规》3.4.3条表3.4.3-2楼层承载力突变：抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%；3.4.4-2-3）楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%《高规》3.5.3条A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%4.周期比1)控制参数——A级0.92)计算要求——刚性楼板假定3)规范出处——《高规》3.4.5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，A级高度高层建筑不应大于0.95.剪重比1)控制参数——楼层最小地震剪力系数值2)规范出处——《抗规》5.2.5抗震验算时，结构任一楼层的水平地震力应符合要求；《高规》4.3.12多遇地震水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合要求；6.有效质量系数1)控制参数——90%2)规范出处——《高规》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%《抗规》5.2.2条文说明振型个数一半可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数7.位移角1)控制参数——框架结构1/550；剪力墙结构1/8002)计算要求——刚性楼板假定、不考虑偶然偏心，不考虑双向地震3)规范出处——《抗规》5.5.1表5.5.1所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算。

高层建筑指标控制（多层：抗剪承载力之比、剪重比、有效质量系数、层间位移角、轴压比）总信息1.刚度比（高规3.5.2条）2.刚重比（高规5.4.1条）3.抗剪承载力之比（高规3.5.3条、抗规3.4.4条）周期、振型4.周期比（高规3.4.5条）5.剪重比（抗规5.2.5条、高规4.3.12条）有效质量系数位移6.位移比（高规3.4.5条，）7.位移角（高规3.7.3条、抗规5.5.1）8.轴压比（抗规6.3.6条）七个比值及调整方法高层设计的难点在于竖向承重构件（柱、剪力墙等）的合理布置，设计过程中控制的目标参数主要有如下七个：一、轴压比：主要为限制结构的轴压比，保证结构的延性要求，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 及相应的条文说明。

轴压比不满足要求，结构的延性要求无法保证；轴压比过小，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少相应墙、柱的截面面积。

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。

二、剪重比：主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全，见抗规5.2.5 ，高规3.3.13 及相应的条文说明。

这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的水平地震剪力如果达不到规范的最低要求，就要人为提高，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：1 ）当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时，说明结构过柔，宜适当加大墙、柱截面，提高刚度。

2 ）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。