剪重比的要求及调整方法

备注：
• 局部振动是实际存在的，要过滤掉的是对其它指标的判断有干扰作用的局部振动。查看局部振动 的方法：①查看结构空问振型简图，查看是否有局部振动；②采用强制刚性楼板，过滤掉局部振 动，如果结构计算结果显示有效质量系数满足要求，说明存在影响有效质量系数的局部振动。 荷载的增加会减小剪重比，因此适当的控制荷载可以使计算结果更容易满足规范要求。 m为质量，k为刚度系数，δ为柔度系数。 从上式可以看出，如果刚度K不变，m增加后，T减小，地震 影响系数变大，地震水平剪力增大，地震剪力系数增大。
剪重比的要求及调整方法
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规范要求 :
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：
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对规范规定的理解一
1.对长周期结构(T1＞3.5s)计算所得的水平地震作用效应较小， 同时对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移对结构 的破坏具有更大的影响，反应谱只反应加速度对结构的影响，对长周 期结构往往是不全面的，出于结构安全的考虑，对结构总水平地震剪 力及各楼层水平地震剪力进行楼层最小剪力限制，反映地震作用不确 定性及地面地震运动速度、位移对结构的作用影响，以弥补加速度反 应谱计算方法的不足。剪重比与地震影响系数由内在联 系:λ=0.2αmax。 2.本条规定不区分结构形式，不考虑阻尼比的不同，是最低要 求，适用于所有结构(包含隔震和消能减震结构。隔震层以上结构的 楼层水平地震剪力系数，也应按本地区抗震设防烈度符合本条规定)。 3. 结构底部水平地震作用总剪力、任一楼层的地震剪力系数均 应满足最小水平地震剪力要求；采用时程分析法时，其计算的总剪力 也需符合最小地震剪力的要求。
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剪力系数调整与梁弯矩的调整
《高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析》——朱炳寅：框架梁及连梁的 梁端弯矩不应调整，以利于实现强柱弱梁、强剪弱弯要求。
SATWE、PMSAP 对楼层剪力系数调整 后，框架梁及连梁的 内力 (梁端弯矩和剪 力）均做了相应调 整，调整前后内力比 值与地震剪力调整系 数基本一致，即未执 行上述说法。
地震剪力未按抗规调整
地震剪力按抗规调整
调整后弯矩:调整前弯矩
地震剪力未按抗规调整
地震剪力按抗规调整
调整后剪力:调整前剪力
SATWE结果
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剪力系数调整与梁弯矩的调整
分析： 1.“调整楼层地震剪力后不 调整框架梁及连梁的梁端弯 矩”，SATWE和PMSAP均未执行。 2. “调整楼层地震剪力后不 调整框架梁及连梁的梁内力”， 造成梁柱节点处内力不平衡是 否合适有待商榷。 3. “调整楼层地震剪力后不 调整框架梁及连梁的梁内力”， 是否会影响其它计算内容？例 如：位移、倾覆力矩等。 4.上 述 做 法 的确有利于实 现“实现强柱弱梁、强剪弱弯”， 但并不是必须的做法。
•
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调整地震剪力方法满足剪重比要求的条件
1. 结构底部的总地震剪力略小于规范规定，中、上部楼层均 满足剪重比要求，可采用调整结构总剪力和各楼层的水平 地震剪力使之满足要求。当底部总剪力相差较多时，结构 的选型和总体布置需重新调整，不能仅采用增大地震剪力 系数的方法处理。 2. 只能是部分楼层，而且是小部分楼层计算分析得到的楼层 地震水平剪力的标准值小于规范规定的楼层最小水平地震 剪力，可采用加大地震剪力系数的办法处理，使相应部位 的楼层剪力满足规范要求。 3. “略小于规范规定”＝地震剪力放大系数不宜大于1.15,不应 大于1.20，即 Kv≤[Kv]＝1.2。 4. “小部分楼层” ＝不满足最小地震剪力系数的楼层不超过楼 层总数的15%，即ρn≤[ρn] =15%。 5. 按以上标准，在“剪力调整情况分区图”中，地震剪力系数不 满足要求时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区均可以采用增大地震剪力系数 的方法处理。 6. 各审图中心控制标准不一致，实际设计时从严控制：仅“剪 力调整情况分区图”中Ⅰ区（ρn≤15%且Kv ≤1.15）采用 增大地震剪力系数的方法处理。其他情况下对建筑布置和 结构体系及构件截面尺寸进行调整提高结构侧向刚度满足 结构稳定和承载力要求。
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水平地震剪力调整程序实现
1. PMSAP 、SATWE对水平地震剪力的调整设置详图一。 2. 主要平动周期位于反应谱的加速度控制段（<Tg ），动位移比例填“0”，采用加速度 控制段算法①，此时第i层的地震剪力增大系数为K1i。 3. 主要平动周期位于反应谱的位移控制段（ >5Tg ），动位移比例填“1”，采用位移控 制段算法③ ，此时第i层的地震剪力增大系数为K3i 。 4. 主要平动周期位于反应谱的速度控制段（ Tg和5Tg之间），动位移比例填“0.5”，采 用近似速度控制段算法② ，此时第i层的地震剪力增大系数为K2i=（K1i+K3i）/2。 5. 弱轴方向指的是主周期（第一平动周期）相对较长的主轴方向，强轴方向指的是主 周期（第一平动周期）相对较短的主轴方向。
结果分析：
1. 加速度控制段算法①，各楼层地震剪力增大系数（即地震剪力系数增大系 数）是相同的。 2. 位移控制段算法③，各楼层地震剪力系数增加值是相同的。 3. 无论哪一种算法，底层调整后的地震剪力是相同的，即调整后结构总的地 震剪力是相同的。 4. 算法①楼层地震剪力增加值最大，算法③楼层地震剪力增加值最小，算法 ②楼层地震剪力增加值介于算法①与算法③之间。 5. 采用不同的调整方法对调整后楼层地震剪力的数值影响不大，实际工程中 对楼层最小地震剪力的调整如果直接采用算法①，结果偏于安全。
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对规范规定的理解二
4.地下室楼层，无论地下室顶板是否作为上部结构的嵌固部位， 均不需要满足规范的地震剪力系数要求。 5.对软弱层或薄弱层各振型组合的楼层地震剪力应先乘以规范规 定的放大系数，再比较其楼层地震剪力系数值是否满足规范要求。 6.当楼层水平地震剪力系数不满足规范要求时，需改变结构布置 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。 7.满足最小地震剪力是结构后续抗震设计计算的前提，即只有先 进行了最小地震剪力调整，然后才能调整构件内力、位移、倾覆力矩 等。 8.当底部总剪力不满足要求时，说明结构的总体侧向刚度偏小， 结构各楼层的剪力均需进行调整，不能只调整不满足最小剪力系数的 楼层。 9.当底部总剪力满足要求，而其他部分楼层的地震剪力标准值不 满足要求时，可只调整不满足最小剪力系数的楼层。极少出现，建议 调整结构布置来满足规范要求。
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地震剪力系数不足时的分析与处置
参数或因素 有效质量系数 周期折减系数 荷载 按抗规5.2.5调整 调整结构 全楼地震作用放大 系数 内容 剪重比不满足要求时，要检查有效质量系数是否达到90%，若没有达到： ①查看振型数是 否足够；②查看是否有局部振动，改变布置，去掉局部振动，重要的部位需要进行加强。 选取允许范围内的最小的周期折减系数。 精细化荷载类别，减少荷载，特别是结构恒载。 按抗规5.2.5调整应注意其使用条件限制以及调整对象、调整方法。 对建筑布置和结构体系及构件截面尺寸、布置进行调整。解决剪重比问题的最根本做法也 是最好的办法。 调整全楼地震作用放大系数，这种方法并不可取，剪重比不满足规范要求，往往说明这栋 建筑的结构选型和总体布置不合理、不安全，所以以结构自身的调整来达到规范所规定的 剪重比要求才是最佳方案。 注2 备注 注1
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水平地震剪力调整计算数据汇总
楼层 Gi(KN) ∑GEi=∑Gj (j=i～n) 楼层剪力VEKi(kN) 楼层计算剪力系数λi=VEKi/∑GEi 剪力增加值 加速度控 制段 算法① 调整后的楼层剪力 调整后的剪力系数 剪力增大系数Kλ 剪力增加值 速度控制 段 算法② 调整后的楼层剪力 调整后剪力系数 剪力增大系数Kλ PKPM剪力增大系数Kλ算法 剪力增加值i 位移控制 段 算法③ 调整后的楼层剪力 调整后的剪力系数 剪力增大系数Kλ 1 305 2440 35.61 0.015 3.43 39.04 0.016 1.096 3.43 39.04 0.016 1.096 1.096 3.43 39.04 0.016 1.096 2 305 2135 33.68 0.016 3.24 36.92 0.017 1.096 2.98 36.66 0.017 1.090 1.093 3.00 36.68 0.017 1.089 3 305 1830 31.45 0.017 3.03 34.48 0.019 1.096 2.53 33.98 0.019 1.084 1.089 2.57 34.02 0.019 1.082 4 305 1525 28.62 0.019 2.76 31.38 0.021 1.096 2.08 30.7 0.020 1.079 1.086 2.14 30.76 0.02 1.075 5 305 1220 25.05 0.021 2.41 27.46 0.023 1.096 1.63 26.68 0.022 1.075 1.082 1.72 26.77 0.022 1.068 6 305 915 20.85 0.023 2.01 22.86 0.025 1.096 1.18 22.03 0.024 1.072 1.079 1.29 22.14 0.024 1.062 7 305 610 16.07 0.026 1.55 17.62 0.029 1.096 0.73 16.8 0.028 1.069 1.075 0.86 16.93 0.028 1.053 8 305 305 10.62 0.035 1.02 11.64 0.038 1.096 0.73 11.35 0.037 1.068 1.068 0.43 11.05 0.036 1.04
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加速度控制段、速度控制段、位移控制段的概念
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调整水平地震剪力满足剪重比要求的方法
1.当结构基本自振周期位于设计反应谱的加速度控制段时，则各楼层均需乘以同样大 小的增大系数: Kλ= MAX(λ/λi =1～n) ，一般Kλ=λ/λ1； 如:一层调整为Kλ▪VEK1、二层调整为Kλ▪VEK2、三层调整为Kλ▪VEK3 ，…… 调整后的各楼层的剪力系数均应满足规范的的要求。 2.若结构基本周期位于反应谱的位移控制段时，则各楼层i均需按底部的剪力系数的 差值（Δλ0=λ-λ1）增加该层的地震剪力。这时各层剪力系数的增加值相同，即楼层i 地震剪力增加的数值为： △VEki=△λ0▪GEi=Δλ0▪∑Gj(j=i～n)。 3.若结构基本周期位于反应谱的速度控制段时： 3.1 每层增加的地震剪力数值应大于△λ0▪GEi 。 3.2 底层增加的地震剪力为△λ0▪GE1 。 3.3 顶部增加值取动位移作用和加速度作用二者的平均值： △VEkn=（（Kλ-1）▪VEKn+△λ0▪GEn)÷2 且不小于△λ0▪GEn 。 3.4 中间层(位于底层与顶层之间)的楼层地震剪力的增加值按线性分布计算，调整后 的各楼层的剪力系数均应满足规范的的要求。