高层结构抗扭设计的两个“比”

PKPM高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”，-1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求-2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性-3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层-4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

-5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响-6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆-位移比（层间位移比）:-1.1 名词释义：-（1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。

-（2) 层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。

-其中：-最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。

-平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。

-层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。

-最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。

-平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。

-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。

-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。

高层结构抗扭设计的两个“比”摘要：结构设计人员在高层建筑设计中会通过七大比值来判断结构是否合理，本文主要通过“位移比”和“周期比”两个比值并结合相对扭转效应公式展开关于抗扭设计的论述，且介绍高层建筑结构设计中控制扭转的一些具体措施。

关键词：位移比周期比相对扭转效应抗扭措施1 位移比、周期比的概念位移比、周期比都是限制扭转，但概念不同。

位移比是控制结构整体抗扭特性和平面规则性的重要指标。

主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

侧重结构实际存在的扭转量值。

控制周期比的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不出现过大的扭转效应。

控制结构周期比的实质是控制结构的扭转变形要小于结构的平动变形。

周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构刚度布局合理，以此控制地震作用下结构扭转振动效应不成为主振动效应，避免结构扭转破坏。

扭转周期过大，说明该结构的抗扭能力弱（结构可能完全对称，不一定扭转，但抗侧刚度集中在平面中部的框架—核心筒等结构，但周期比可能会比较大）这也说明两个概念的差别。

侧重结构的抗扭能力。

2 位移比、周期比控制的标准及解说文献[5]给出了一个相对扭转效应式（为结构相对扭转效应，为结构相对偏心距，为周期比），若周期比 tt/t1小于 0.5，则相对扭转振动效应θr/u一般较小，即使结构的刚度偏心很大，偏心距e达到 0.7r，其相对扭转效应θr/u值亦仅为0.2 。

而当周期比tt/t1大于 0.85 以后，相对扭振效应θr/u值急剧增加。

即使刚度偏心很小，偏心距e仅为 0.1r ，当周期比 tt/t1等于 0.85 时，相对扭转效应θr/u值可达0.25 ；当周期比tt/t1接近 1 时，相对扭转效应θr/u值可达 0.5 。

由此可见，抗震设计中应采取措施减小周期比tt/t1值。

文献[5]中还绘制出θr/u与e/r及tt/t1的关系曲线，从图中可以看出结构相对扭转反应随着周期比的增大存在明显的动力增大效应。

高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”，-1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求-2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性-3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层-4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

-5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响-6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆-位移比（层间位移比）:-1.1 名词释义：-（1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。

-（2) 层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。

-其中：-最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。

-平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。

-层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。

-最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。

-平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。

-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。

-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A级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。

高层结构设计需要控制的六个参数摘要：本文对高层设计中比较重要的六个参数比值，结合《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)（以下简称高规）和《建筑抗震设计规范》（gb 50011-2010）（以下简称抗规）的理解和应用,浅谈高层结构设计。

仅供有关专业人员参考。

关键词：高层结构设计、轴压比、剪重比、刚度比、位移比、周期比、刚重比中图分类号：tu97文献标识码： a 文章编号：前言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六个：1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.6和6.4.5。

2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。

3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，见抗规3.4.3。

4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

见抗规3.4.2。

5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规周期比见高规3.4.5。

6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，控制重力二阶效应的不利影响，要求见高规5.4.1。

一、轴压比轴压比指考虑地震作用组合的框架柱和框支柱轴向压力设计值n 与柱全截面面积a和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积之比值；对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；轴压比主要为控制结构的延性。

抗震设计时，框架柱在竖向荷载与地震作用下的轴压比宜满足下表的规定，建造于ⅳ类场地且较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。

注：1采用复合箍筋或螺旋箍筋，且令箍筋特征值λ达到表所规定的上限时，轴压比限值可增大0.10（包括框支柱）；剪跨比≤2的框架柱，其轴压比限值宜减小0.05（不包括框支柱）；剪跨比≤1.5的框架柱，其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。

3当柱子混凝土强度等级为c65~c70时，其轴压比限值宜减小0.05，当混凝土强度等级为c75~c80时，其轴压比限值宜减小0.10。

高层结构设计中的六个比如和控制？高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”，1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆1. 位移比（层间位移比）:1.1 名词释义：（1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。

（2) 层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。

其中：最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。

平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。

层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。

最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。

平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。

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。

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A级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。

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。

轴压比不满足规范要求，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。

轴压比不满足规范要求时的调整方法：1、程序调整：SATWE程序不能实现。

2、结构调整：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。

剪重比不满足规范要求，说明结构的刚度相对于水平地震剪力过小；柠梅瘦身怎么样但剪重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。

剪重比不满足规范要求时的调整方法：1、程序调整：当剪重比偏小但与规范限值相差不大（如剪重比达到规范限值的80％以上）时，可按下列方法之一进行调整：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。

2、结构调整：当剪重比偏小且与规范限值相差较大时，宜调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。

三、刚重比：规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。

见高规5.4.1和5.4.2及相应的条文说明。

刚重比不满足规范上限要求，说明重力二阶效应的影响较大，应该予以考虑。

柠梅瘦身怎么样规范下限主要是控制重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应不致过大，避免结构的失稳倒塌。

浅谈高层建筑结构中的抗扭设计摘要：总结了高层建筑的特点，提出抗侧力结构体系的确定和设计成为高层建筑设计的关键问题。

探讨了高层建筑结构扭转的破坏机理，提出抗扭设计的概念设计原则，并对结构总体布置进行了详细介绍。

关键词：高层建筑；抗扭设计；概念设计0 引言国内、外历次大地震震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构，在地震中容易受到严重的破坏，表现出明显的扭转破坏特征，因而在抗震设计中怎样做好结构的抗扭设计，提高结构的抗震安全性是十分重要的。

本文探讨了高层建筑结构的抗扭设计要点。

1 高层建筑的特点建筑结构要求同时承受垂直荷载和水平荷载，还要抵抗地震作用。

在高层建筑中，水平荷载和地震作用将成为控制因素。

随着高度增大，位移增加最快，弯矩次之。

高层建筑设计不仅需要较大的承载能力，而且需要较大的刚度，使水平荷载产生的侧向变形限制在一定范围内。

由于高层建筑高度大，地震作用对它的影响也较大。

在地震区，应使结构具有延性，即地震作用下，结构进入塑性阶段，以塑性变形抵抗地震作用，又要做到结构不破坏不倒塌。

这样设计可以降低材料消耗，经济而安全。

在高层建筑中，随着结构高度的加大，结构变形增大，对结构延性要求也相应提高。

由于上述特点，在高层建筑结构设计中，抗侧力结构的设计成为关键。

欲使抗侧力结构具有足够的承载能力和刚度，又有好的抗震性能，还要尽可能提高材料的利用率，降低材料消耗、节约造价等，必须从选择结构材料、结构体系、基础形式等各方面着手，采用合理可行的计算方法和设计方法，还要十分重视构造、连接、锚固等细部处理。

论文代写2 高层建筑结构扭转的破坏机理当结构的平面布置或剪力墙的设置较复杂且不对称，水平荷载合力的作用线通过结构的刚度中心时，结构不仅有横向的平移，还会有绕刚度中心的扭转，这就增加了结构受力的复杂性。

在裂缝出现前，钢筋混凝土构件的扭转受力性能，大体上符合圣维南弹性扭转理论。

在扭矩较小时，其扭矩——扭转角曲线为直线，抗扭刚度与按弹性理论的计算值十分接近，纵筋和箍筋的应力都很小。

高层结构设计中七个 比值的控制与调整龙广成摘 要 随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物)的应用日益广泛。

在满足使用功能的情况下,高层建筑如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须面对的问题。

对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的七个极其重要的参数,!抗震规范∀、!混凝土规范∀、!高规∀均在相关章节对以上"七个比值"进行了严格控制。

关键词 高层建筑;结构设计;七个"比值";规范条文;SATW E程序;电算结果;名词释义;控制与调整引言:随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物)的应用日益广泛。

在满足使用功能的情况下,高层建筑如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须面对的问题。

对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的七个极其重要的参数,!建筑抗震设计规范GB50011-2001∀(2008年版)(以下简称为抗规); !混凝土结构设计规范G B50010-2002∀(以下简称为砼规);!高层建筑混凝土结构技术规程J G J3-2002∀(以下简称为高规)均在相关章节对"七个比值"进行了严格控制。

在初步设计和施工图设计阶段,结构设计人员和审图人员对"七个比值"都非常重视,各类结构设计软件都有相应的详细电算结果输出,便于设计人员进行分析与调整。

本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件中的SAT W E程序的电算结果,结合规范条文要求,谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。

1 位移比1.1 名词释义位移比包含两项内容:(1)楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。

关于“楼层位移比”和“层间位移角”问题结构2009-08-02 23:30:53 阅读1481 评论0 字号大中小订阅常有人问起“楼层位移比”和“层间位移角”的相关问题此处一并答复1、“楼层位移比” 1定义——“楼层位移比”指楼层的最大弹性水平位移或层间位移与楼层两端弹性水平位移或层间位移平均值的比值2目的——限制结构的扭转3计算要求——考虑偶然偏心注意不考虑双向地震。

2、“层间位移角” 1定义——按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比2目的——控制结构的侧向刚度3计算要求——不考虑偶然偏心不考虑双向地震。

3、综合说明1现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制即通过对“扭转位移比”的控制达到限制结构扭转的目的通过对“层间位移角”的控制达到限制结构最小侧向刚度的目的。

2对“层间位移角”的限制是宏观的。

“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联无需考虑偶然偏心及双向地震。

3双向地震作用计算本质是对抗侧力构件承载力的一种放大属于承载能力计算范畴不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。

4常有单位要求按双向地震作用计算控制“扭转位移比”和“层间位移角”这是没有依据的。

但对特别重要或特别复杂的结构作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。

4、相关索引1江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则第5.1.3条规定先计算在刚性楼板、偶然偏心情况下的扭转位移比当扭转位移比大于等于1.2时分别按偶然偏心和双向地震计算再取最不利的扭转位移比进行扭转不规则判别。

博主提示请注意这是很严格的要求。

2复杂高层建筑结构设计徐培福主编第195页图7.1.7先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比根据计算结果分两种情况分别计算一是当扭转位移比小于1.2时按偶然偏心计算二是当扭转位移比大于等于1.2时按双向地震计算。

再根据两次计算结果取不利情况对结构的扭转不规则进行判别。

博主提示请注意这里对采用双向地震的判别是比1放松许多注意这里的规定都是对复杂高层建筑而言的对一般工程原则上不需要进行这样严格的判别。

位移比高规 3.4.5：为减少扭转对结构布置的影响，在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，竖向构件的水平位移和层间位移，A级高度不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层的1.5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T1之比，A级高度建筑不应大于0.9。

说明：过大的扭转效应会导致结构的严重破坏，对结构的扭转效应主要从以下两个方面加以限制：1、限制结构平面布置的不规则，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。

扭转位移比计算时，楼层位移可取“规定水平地震力”计算，“规定水平地震力”一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力，并考虑偶然偏心。

水平作用力的换算原则为每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值。

2、限制结构的抗扭刚度不能太弱。

当扭转方向因子大于0.5时，则该振型可认为是扭转为主的振型。

（周期比计算时，可直接计算结构的固有自振特性，不必附加偶然偏心）周期比位移比调整方法：1、程序调整：SATWE程序不能实现。

2、结构调整：只能通过调整改变结构平面布置，减小结构刚心与质心的偏心距；调整方法如下：1）由于位移比是在刚性楼板假定下计算的，结构最大水平位移与层间位移往往出现在结构的边角部位；因此应注意调整结构外围对应位置抗侧力构件的刚度，减小结构刚心与质心的偏心距。

同时在设计中，应在构造措施上对楼板的刚度予以保证。

2）对于位移比不满足规范要求的楼层，也可利用程序的节点搜索功能在SATWE的“分析结果图形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中，快速找到位移最大的节点，加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度。

节点号在“SA TWE位移输出文件”中查找。

也可找出位移最小的节点削弱其刚度，直到位移比满足要求。

周期比比调整方法：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。

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。

高层结构设计注意问题高层结构设计中六个“比”的控制与调整 2008-09-03 15:40 引言: 随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10 层及 10 层以上或房屋高度超过28m 的建筑物)的应用日益广泛, 由于高层建筑相对较柔,水平荷载作用效应明显,在满足使用条件下如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须去追求与面对的。

笔者认为,对于高层结构设计来说，位移比、周期比、刚度比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的六个极其重要的参数，《建筑抗震设计规范 GB50011-2001》(以下简称为抗规);《混凝土结构设计规范 GB50010-2002》(以下简称为砼规);《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002》(以下简称为高规)均在相关章节对以上“六个比”进行了严格控制。

在初步设计和施工图设计阶段，结构设计和审图人员对以上“六个比”都非常重视，各类结构设计软件也对这“六个比”有详细的电算结果输出，便于设计人员进行分析与调整。

本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的 PKPM 软件中的 SATWE 程序的电算结果，结合规范条文的要求，谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。

1. 位移比（层间位移比）:1.1 名词释义：（1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。

（2) 层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。

（其中：最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。

）平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除 2。

层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。

最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。

平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除 2。

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臵宜规则,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：1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.6和6.4.5，高规 6.4.2和7.2.14。

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。

2、剪重比：剪重比是规范考虑长周期结构用振型分解反应谱法和底部剪力法计算时,因地震影响系数取值可能偏低,相应计算的地震作用也偏低,因此出于安全考虑,规范规定了楼层水平地震剪力得最小值.若楼层水平地震剪力小于规范对剪重比的要求,水平地震剪力的取值应进行调整,主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5，高规4.3.12。

这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的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：a）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；b）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；c）当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时，可在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。

3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，见抗规3.4.3，高规3.5.2；对于形成的薄弱层则按高规3.5.8，抗规3.4.4予以加强。

高层建筑结构设计的几个指标的控制摘要：本文从周期比、位移比、刚重比、刚度比、层间受剪承载力之比、轴压比以及剪重比等六个方面综述了高层建筑结构设计的指标控制，希望对以后的工作有一定的帮助。

关键词：高层建筑；周期比；位移比；刚重比；剪承载力；前言：高层建筑与多层结构相比有明显不同的受力和变形性能，水平荷载混合地震作用是主要的控制内容。

判断结构布置合理性和结构体系的经济性能是高层建筑结构设计的关键，设计结构规范用语控制高层建筑整体性的指标主要有：周期比、位移比、刚重比、刚度比、层间受剪承载力之比、轴压比以及剪重比等。

1.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（相对于侧移）的扭转效应，而不是在要求结构具有足够大的刚度。

调整结构周期比的措施主要有两种：第一种是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钩布置，增加结构周边构件的刚度，江都结构中间构件的刚度；有时要改变结构类型，如增加剪力墙、异形柱等。

这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。

调整原则是要加强结构外圈刚度，或者削弱内筒降低结构中间的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度；第二种是降低平动度，使平移周期加长。

此种方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。

2.位移比及其调整措施2.1 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水平位移和层间位移与本楼层平均值得比值。

结构是否规则、对称、平面内刚度分布是否均匀，是结构本身的性能，可以用结构刚心与质心的相对位置表示，二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。

4 高层结构抗扭设计的方法与措施4．1 调整结构平面布置的不规则性，减小结构相对偏心距。

由公式（4）可以看出，结构扭转效应与结构相对偏心距成线性关系。

因此调整结构平面布置，使结构的质心与刚心接近或者比较接近将会明显减小楼层位移比值，从而改善结构的扭转效应。

调整结构平面布置的不规则性一般是在初步计算分析以后，从计算结果文件中找出结构的质心和刚心位置，从而判断结构的刚度分布情况。

然后再根据具体情况适当增加或者减少离质心较远处的剪力墙，从而达到减小质心和刚心偏心率，改善结构扭转效应的目的。

4．2 调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比，控制结构周期比。

由公式（4）可以看出，结构扭转效应与结构周期比1T T t的平方成线性关系。

因此结构方案设计时，除了调整结构平面布置的不规则性减小相对偏心距外，还应该更加重视减小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1T T t。

因为当两者接近时，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应明显增大。

调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比一般采取以下措施：（1）在建筑允许的情况下，尽量加长或加厚周边剪力墙尤其是离刚心最远处的剪力墙，提高抗扭刚度，减小结构扭转周期；t T （2）减少核心筒的剪力墙厚度或采用弱连梁连接剪力墙，从而减少核心筒刚度，削弱结构侧移刚度，加大第一平动周期；（3）在结构周边加设拉梁，加强周边连梁刚度，增强结构抗扭刚度，减小结构扭转周期；（4）结构刚心附近的剪力墙对结构抗扭刚度贡献不大，但对侧移刚度贡献较大，因此削弱刚心附近的剪力墙，可以加大第一平动周期；1T t T 1T （5）在既不能加强周边剪力墙也不能削弱中部剪力墙的情况下，可以适当加强周边框架梁的刚度，从而对结构整体形成套箍效应，增强结构抗扭刚度，减小结构扭转周期。

显然这种方法是不经济的，只有在以上办法都行不通的情况下才迫不得已的情况下才采用。

t T4.3 适当提高周边抗扭构件的抗剪能力，增强结构抗扭能力安全度。

筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M史上最精华的结构设计中的七个比值（根据2010新高规，抗规）高层结构设计需要控制的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：1、轴压比：柱(墙)轴压比N/(fcA) 指柱(墙)轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。

它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一，为了使柱墙具有很好的延性和耗能能力，规范采取的措施之一就是限制轴压比。

规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见10版高规 6.4.2和7.2.13。

筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M轴压比不满足简便的调整方法：1）程序调整：S A T W E 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。

电算结果的判别与调整具体要点:(1).抗震等级越高的建筑结构，其延性要求也越高，因此对轴压比的限制也越严格。

对于框支柱、一字形剪力墙等情况而言，则要求更严格。

抗震等级低或非抗震时可适当放松，但任何情况下不得小于1.05。

(2).限制墙柱的轴压比，通常取底截面(最大轴力处)进行验算，若截面尺寸或混凝土强度等级变化时,还验算该位置的轴压比。

S A T W E 验算结果详 ，当计算结果与规范不符时，轴压比数值会自动以红色字符显示。

(3).需要说明的是，对于墙肢轴压比的计算时，规范取用重力荷载代表值作用下产生的轴压力设计值（即恒载分项系数取1.2,活载分项系数取1.4）来计算其名义轴压比,是为了保证地震作用下的墙肢具有足够的延性,避免受压区过大而出现小偏压的情况,而对于截面复杂的墙肢来说,计算受压区高度非常困难,故作以上简化计算。

(4).试验证明，混凝土强度等级，箍筋配置的形式与数量，均与柱的轴压比有密切的关系，因此，规范针对情况的不同，对柱的轴压比限值作了适当的调整。

高层结构设计需要控制的六个比值[转贴] 发表者: claca1、轴压比：主要为控制结构的延性，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。

2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。

3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，见抗规3.4.2。

4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

见抗规3.4.2。

5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规。

▲见SATWE结果文件wmass.out ,wdisp.out, wzq.out......▲我觉得这些不是第一位的,应该是你的结构方案合理的基础上而要考虑的因素: 当你对于一个高层结构方案电算结束后,首先要看的是结构前几个周期和前几个振型,这是最为关键的!然才开始考虑上述的6要素.因为只有在周期振型合理的基础上,你的方案在概念设计上才算可行的,然后再用其6要素进行结构量方面的控制.▲TBSA6.0在计算结果一栏的下拉菜单中的文本文件中有一个文件名“计算结果汇总”。

▲我觉得这些不是第一位的,应该是你的结构方案合理的基础上而要考虑的因素: 当你对于一个高层结构方案电算结束后,首先要看的是结构前几个周期和前几个振型,这是最为关键的!然才开始考虑上述的6要素.因为只有在周期振型合理的基础上,你的方案在概念设计上才算可行的,然后再用其6要素进行结构量方面的控制.说得好啊，我的老师也有这样提过了啊，可是那个参数不合要求后,怎样进行处理,如结构周期偏大如何处理,等....不知哪里有这方面的详细经验资料介绍?谢谢▲6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构因重力二阶效应过大而失稳倒塌，见高规5.4.4(强条)。

▲下面是引用wolow78于2005-08-16 17:27发表的:我在SATWE中找不到“周期比”和“刚重比”两个，在此请教各位高手！周期比=第一扭转周期/第一平动周期，自己拿计算器去除的。

浅谈高层建筑结构抗扭设计措施摘要：高层建筑事业虽然在不断的发展，但是其中依旧存在很多的问题，如高层建筑设计中的扭转效应就是一个重要的问题，本文结合高层建筑结构扭转效应的控制措施及抗扭设计的构造措施进行理论分析，提出了一些改善和提高高层建筑结构安全体系的常用抗扭构造措施。

关键词：高层建筑扭转设计扭转效应构造措施目前，随着房地产业的兴起与土地资源的稀缺，高层建筑在国民生产建设中启动到至关重要的作用，为了保证各种不同的建筑功能及城市建筑的美观要求，各种各样体量各异高层建筑也越来越多的涌现。

然而国内外大量震害调查表明：平面不对称、不规则，质量与刚度偏心和扭转刚度太弱的结构，在地质灾害，尤其是地震中都会受到严重的破坏。

国外一些震动台模型试验也表明：扭转效应会导致结构的严重破坏。

为了有效降低破坏的严重性，可以从以下几个方面采取相应措施。

第一、从基本设计原则上重视概念设计对控制扭转效应的作用。

所谓概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。

人们从大量震害经验中总结发现，“概念设计”往往比“计算设计”更重要。

这主要是由于地震和地震效应的随机性和复杂性，以及计算模型和实际情况的差异，使得地震时造成建筑破坏的程度很难准确预测。

因此，要进行精确的抗震计算是困难的，结构抗震性能在更大程度上取决于良好的“概念设计”。

例如：选择建筑场地时，宜选择有利地段，应避开不利场地。

在选择抗震结构体系时，应注意使其具有明确的计算简图和合理的地震作用转递路径。

也可以增加结构超静定次数，设置人工塑性铰，利用框架填充区、耗能装置等设置多到抗震防线。

第二、建筑结构的预先布置。

首先，控制结构的高宽比高层建筑中控制侧向位移常常成为结构设计的主要矛盾，而且随着高度增加，倾覆力矩也将迅速增大，因此，建造宽度很小的建筑物是不合适的。

一般应将结构的高宽比控制在5～6以下，当设防烈度在8度以上时，高宽比限制应更严格一些。