下载文档原格式
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：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，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：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3.3.1 3。
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、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，高规4.4.2；对于形成的薄弱层则按高规5.1.14予以加强。
刚度比不满足时的调整方法：1）程序调整：如果某楼层刚度比的计算结果不满足要求，SATWE自动将该楼层定义为薄弱层，并按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。
2）人工调整：如果还需人工干预，可适当降低本层层高和加强本层墙、柱或梁的刚度，适当提高上部相关楼层的层高和削弱上部相关楼层墙、柱或梁的刚度。
高层住宅剪力墙结构设计控制及调整高层住宅设计中广泛采用剪力墙结构，本文给出了剪力墙结构的布置原则及设计时的注意事项；汇总了剪力墙结构计算的各个设计指标以及对应的调整方法。
随着社会进步，科技发展，人们对住宅的功能要求越来越丰富，建筑设计越来越符合功能和审美的要求；为实现建筑的要求，结构选型主要与其使用功能直接相关，同时拟建场地的地理位置，抗震烈度也是影响结构选型的重要因素。
为了进一步提高土地利用率，建设单位倡导建设高层住宅，以满足市场的需求及企业自身经济效益的要求；目前高层住宅成为人们的主要居住形式，高层住宅主要的结构形式多为剪力墙结构。
1剪力墙结构的特点剪力墙结构是由竖向剪力墙和水平楼面梁板组成的结构。
剪力墙既作为承受水平和竖向作用的构件，又有分隔房间的作用。
其布置原则除了应满足建筑使用要求，对结构受力是否合理至关重要，剪力墙布置是否合理进一步决定了该建筑的建设费用，所以更多的建设单位在前期建筑方案及与相应的结构选型上尽量优化，而达到节省造价的目的。
2建模时的注意事项（1）剪力墙：目前结构常用计算软件：中国建筑科学研究院开发的软件PKPM，北京盈建科软件XXXX有限公司编制的软件YJK，均可进行剪力墙结构的计算。
（2）剪力墙平面布置原则：依据建筑平面图：①外墙可布置为剪力墙，增加建筑平面的抗扭刚度。
②内墙布置时，平面均匀对称布置，竖向连续，避免楼层错洞保证剪力墙边缘构件上下连续贯通，同时避免墙肢开洞过大形成抗震性能较差的短肢墙（短肢剪力墙指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙）。
③剪力墙的截面厚度及构造配筋应当依据实际工程剪力墙部位及抗震等级，参见《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）》7.2.1，10.4.6，《建筑抗震设计规范（GB52022-0510）》（以下简称抗规）6.4.1，6.4.3条。
④内墙长度除应满足建筑条件，还要考虑墙下桩最小桩间距的要求，例如：常规设计时，桩直径700mm，桩间距不小于3倍桩径，加上0.5倍的桩径，建议上部剪力墙的长度为2500mm，上部如有结构洞口，宜尽量使洞口避开桩位。
高层结构设计中七个“比值”的控制与调整
龙广成
【期刊名称】《葛洲坝集团科技》
【年(卷),期】2009(000)003
【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。
【总页数】4页(P79-82)
【作者】龙广成
【作者单位】葛洲坝集团股份有限公司勘测设计院,湖北宜昌443002
【正文语种】中文
【中图分类】TU318
【相关文献】
1.高层结构设计中位移比、周期比、刚度比的控制与调整 [J], 李柏涛;许东
2.高层结构设计需要控制的重要指标及调整方法 [J], 王飞
3.高层结构设计所需的控制比值及协调方法 [J], 刘灵达
4.高层结构设计中整体性能的控制与调整——SATWE电算结果与规范条文的对照理解 [J], 马旭升
5.谈高层结构设计中的常用电算指标——以轴压比、周期比、位移比的控制调整指标为论述依据 [J], 王翔宇;任力勇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
剪重比不满足规要求时的调整方法：1、程序调整：当剪重比偏小但与规限值相差不大（如剪重比达到规限值的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5.2.5调整各楼层地震力”，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。
见高规5.4.4及相应的条文说明。
刚重比不满足规下限要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小。
但刚重比过分大，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。
刚重比不满足规要求时的调整方法：1、程序调整：刚重比不满足规上限要求，在SATWE的“设计信息”中勾选“考虑P-Δ效应”，程序自动计入重力二阶效应的影响。
2、结构调整：刚重比不满足规下限要求，只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。
四、层间位移角：主要为限制结构在正常使用条件下的水平位移，确保高层结构应具备的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。
见高规4.6.1、4.6.2和4.6.3及相应的条文说明。
层间位移角不满足规要求，说明结构的上述要求无法得到满足。
但层间位移角过分小，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。
层间位移角不满足规要求时的调整方法：1、程序调整：SATWE程序不能实现。
2、结构调整：只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。
1）由于高层结构在水平力的作用下将不可避免地发生扭转，所以符合刚性楼板假定的高层结构的最大层间位移往往出现在结构的边角部位，因此应注意加强结构外围对应位置抗侧力构件的刚度，减小结构的侧移变形。
柠梅瘦身怎么样同时在设计中，应在构造措施上对楼板的刚度予以保证。
2）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”中快速找到层间位移角超过规限值的节点，加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度。
节点号在“SATWE位移输出文件”中查找。
五、位移比（层间位移比）：主要为限制结构平面布置的不规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
见抗规3.4.2，高规4.3.5及相应的条文说明。
位移比（包括层间位移比，下同）不满足规要求，说明结构的刚心偏离质心的距离较大，扭转效应过大，结构抗侧力构件布置不合理。
位移比不满足规要求时的调整方法：1、程序调整：SATWE程序不能实现。
2、结构调整：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“SATWE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。
六、周期比：主要为限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响。
见高规4.3.5及相应的条文说明。
周期比不满足规要求，说明结构的抗扭刚度相对于侧移刚度较小，扭转效应过大，结构抗侧力构件布置不合理。
周期比不满足规要求时的调整方法：1、程序调整：SATWE程序不能实现。
2、结构调整：只能通过调整改变结构布置，提高结构的抗扭刚度。
由于结构外围的抗侧力构件对结构的抗扭刚度贡献最大，所以总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，或适当削弱结构中间墙、柱的刚度。
柠梅瘦身怎么样利用结构刚度与周期的反比关系，合理布置抗侧力构件，加强需要减小周期方向（包括平动方向和扭转方向）的刚度，削弱需要增大周期方向的刚度。
当结构的第一或第二振型为扭转时，可按以下方法调整：1）SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2）结构的第一、第二振型宜为平动，扭转周期宜出现在第三振型及以后。
见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”。
3）当第一振型为扭转时，说明结构的抗扭刚度相对于其两个主轴（第二振型转角方向和第三振型转角方向，一般都靠近X轴和Y轴）的抗侧移刚度过小，此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度，并适当削弱结构部的刚度。
4）当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的抗侧移刚度相差较大，结构的抗扭刚度相对其中一主轴（第一振型转角方向）的抗侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（第三振型转角方向）的抗侧移刚度则过小，此时宜适当削弱结构部沿“第三振型转角方向”的刚度，并适当加强结构外围（主要是沿第一振型转角方向）的刚度。
5）在进行上述调整的同时，应注意使周期比满足规的要求。
6）当第一振型为扭转时，周期比肯定不满足规的要求；当第二振型为扭转时，周期比较难满足规的要求。
七、刚度比：主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层。
见抗规3.4.2，高规4.4.2及相应的条文说明；对于形成的薄弱层则按高规5.1.14予以加强。
刚度比不满足规要求时的调整方法：1、程序调整：如果某楼层刚度比的计算结果不满足要求，SATWE自动将该楼层定义为薄弱层，并按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。
2、结构调整：如果还需人工干预，可按以下方法调整：1）适当降低本层层高，或适当提高上部相关楼层的层高。
2）适当加强本层墙、柱和梁的刚度，或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度。
八、层间受剪承载力比：主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免楼层抗侧力结构的受剪承载能力沿竖向突变，形成薄弱层。
见抗规3.4.2，高规4.4.3及相应的条文说明；对于形成的薄弱层应按高规5.1.14予以加强。
层间受剪承载力比不满足规要求时的调整方法：1、程序调整：在SATWE的“调整信息”中的“指定薄弱层个数”中填入该楼层层号，将该楼层强制定义为薄弱层，SATWE按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。
2、结构调整：如果还需人工干预，可适当提高本层构件强度（如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面）以提高本层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力，或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力。
几个参数的调整涉及构件截面、刚度及平面位置的改变，在调整过程中可能相互关联，应注意不要顾此失彼。
应该注意，对于类似于框剪结构的组合体系，有个彼此刚度适宜的问题。
分析框架的剪切型变形曲线和剪力墙的弯曲型变形曲线，可以发现，在下部楼层，剪力墙的位移较小，框架的位移较大，是剪力墙拉着框架来限制其层间位移角；上部几层则相反，剪力墙的层间位移角逐渐增大，框架的层间位移角逐渐减小，框架反过来拉着剪力墙以限制其层间位移角。
而改变剪力墙的刚度与部置是控制框剪结构的位移和周期的主要手段，所以当框剪结构上部几层的层间位移角较大时，适当削弱这几层的剪力墙刚度应该更为有效。
如果结构竖向较规则，第一次试算时可只建一个结构标准层，待结构的周期比、位移比、剪重比、刚重比等满足之后再添加其它标准层；这样可以减少建模过程中的重复修改，加快建模速度。
未完成高层结构整体控制参数的关联性及刚度控制结构整体控制是高层结构抗震设计的重要环节，各控制参数与结构抗侧力构件的刚度都有着直接的或间接的关系，因此也就不可避免地相互关联。
认识各控制参数之间的关联性，有助于提高结构整体控制的效率，也有助于使结构设计更加经济合理。
本文就此抛砖引玉，和大家共同探讨这一课题。
结构整体控制的过程，也就是对结构的刚度控制、调整的过程。
控制参数中，位移比和周期比不仅与结构的刚度有关，也与结构刚度的分布状况有关。
这两个参数反映了结构的扭转效应，是结构整体控制的难点，也是结构整体控制的入手之处。
位移比&周期比：由于位移比是在“全楼刚性楼板”的假定下计算的，这时的每层楼板在楼层平面被假定为刚度无限大。
因为位移比的计算要考虑偶然偏心，这样在水平地震力的作用下，即使是规则对称的结构也不可能是纯粹的平动，柠梅瘦身怎么样其最大水平位移与层间位移一定是发生在楼层边角部位的某处。
所以一般情况下位移比是由结构边角部位的水平位移与层间位移决定的。
因此调整结构外围抗侧力构件的刚度是控制位移比的最为有效的方法。
周期比的控制在于结构具备足够的抗扭转刚度，而结构外围抗侧力构件对结构的抗扭转刚度贡献最大。
因此调整结构外围抗侧力构件刚度以控制位移比时，必然对周期比产生较大影响。
考虑到对周期比的影柠梅瘦身怎么样响，调整位移比时，特别是当周期比接近规限值时，应注意不要削弱结构外围抗侧力构件的刚度。
同样，对周期比的调整也可能影响位移比。
特别是当某主轴方向的位移比接近规限值时，此时对抗侧力构件刚度的调整应以结构的质心为中心尽量对称。
周期比&剪重比：分析反应谱曲线（地震影响系数曲线）可以发现，当结构的自振周期超过特征周期后，地震影响系数呈减小趋势，并且在自振周期较小的情况下，减小的较快。
