高层结构方案需要控制个比值

1、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，见抗规和。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。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。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。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

2、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

3、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。刚重比在 WMASS

4、.OUT 里 查看结构整体稳定验算结果-结构刚重比EJd/GH*2 我院教授级高工总结：六个比的调整方法归根结底就是，加大竖向构件截面。轴压比 <抗规高规短肢剪力墙结构轴压比 <高规抗规是一二级剪力墙轴压比小于表时约束边缘构件可按 <抗规设置 .其实是七个比值我认为 LZ 还漏掉了一个比值，就是受剪承载力之比，详见高规第条。是为了防止抗侧力构件承载能力突变导致薄弱层破坏。这个比值相当重要，倒不是说它比其他的比值要紧，而是因为旧版的 PKPM 根本就不验算这个比值，只有 05 新版才有计算。还有一个 “有效质量比 ”，主要控制结构的地震力是否完全计算出来最后还有一个 ,就是倾覆

5、力矩比 !高层结构设计需要控制的六个比值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，见抗规和。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。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。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。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。几个限值的意义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，见抗规和，在剪力墙的轴压比计算中

6、，轴力取重力荷载代表设计值，与柱子的不一样。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。3、侧向刚度比：主要为控制结构竖向规则性。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。控制比例为 1.5。见抗规、。 4、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。5、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。6、剪跨比： 梁的剪跨比，剪力的位置a 与h0的比值。剪跨比影响了剪应力和正应力之间的相对关系，因此也决定了主应力的大小和方向，也影响着梁的斜截面受剪承载力和破坏的方式；同时 也反映在受剪承载力的

7、公式上。柱的剪跨比： ，若反弯点在柱子层高范围内，可取 柱子的剪跨比小于 2 时，需要全长加密，见混凝土规范、。7、剪压比 <梁柱截面上的名义剪应力 V/bh0 与混凝土轴心抗压强度设计值的比值）：梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、耗能能力及保持梁的强度、刚度有明显的影响，当剪压比大于 0.15 的时候，梁的强度和刚度有明显的退化现象，此时再增加箍筋用量，也不能发挥作用，因此对梁柱的截面尺寸有所要求。8、轴压比：轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面面积和砼轴心受压抗压强度设计值乘积的比值，是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比限值的依据是理论分析和实验研究并参

8、照国外的类似条件确定的，其基准值是对称配筋柱大小偏心受压状态的轴压比分界值。9、跨高比：梁的跨高比 <梁的净跨与梁截面高度的比值）对梁的抗震性能有明显的影响。梁 <非剪力墙的连梁）的跨高比小于 5 和深梁都按照深受弯构件进行计算的。 10、延性比：延性比即为弹塑性位移增大系数。延性是指材料、构件、结构在初始强度没有明显退化的情况下的非弹性变形能力。延性比主要分为三个层面，即截面的延性比、构件的延性比和结构的延性比。结构的延性比多指框架或者剪力墙等结构的水平荷载 -顶层水平位移 <P-delta ）、水平荷载 -层间位移等曲线。 结构的屈服位移有等能量方法、几何做图法等。轴压比

9、一、二、三级抗震等级的各类结构的框架柱和框支柱，其轴压比N/(fcA> 不宜大于表 11.4.16 规定的限值。对 IV 类场地上较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。框架柱轴压比限值表 11.4.16结构体系抗震等级一级二级三级框架结构0.70.80.9框架 -剪力墙结构、筒体结构0.750.850.95部分框支剪力墙结构0.60.7-注： 1 轴压比 N/(fcA> 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； 2 当混凝土强度等级为C65-C

10、70 时，轴压比限值宜按表中数值减小0.05 ；混凝土强度等级为C75-C80 时，轴压比限值宜按表中数值减小0.10 ；3 剪跨比 2的柱，其轴压比限值应按表中数值减小0.05 ；对剪跨比 <1.5的柱，轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施； 4 沿柱全高采用井字复合箍，且箍筋间距不大于 100mm 、肢距不大于 200mm 、直径不小于 12mm ，或沿柱全高采用复合螺旋箍，且螺旋不大于 100mm 、肢距不大于 200mm 、直径不小于 12mm ，或沿柱全高采用连续复合矩形螺旋箍，且螺距不大于 80mm 、肢距不大于 200mm 、直径不小于 10mm 时，轴压比限值均可按表中

11、数值增加 0.10 ；上述三种箍筋的配箍特征值v均应按增大的轴压比由表确定； 5 当柱截面中部设置由附加纵向钢筋形成的芯柱，且附加纵向钢筋的总面积不少于柱截面面积的 0.8% 时，其轴压比限值可按表中数值增加 0.05 。此项措施与注 4 的措施同时采用时，轴压比限值可按表中数值增加0.15 ，但箍筋的配箍特征值 v仍可按轴压比增加0.10 的要求确定； 6 柱经采用上述加强措施后，其最终的轴压比限值不应大于1.05 。剪力墙设置构造边缘构件的最大轴压比表 11.7.14抗震等级 (设防烈度 >一级 (9 度>一级(8 度>二级轴压比0.10.20.3剪重比楼层最小地震剪力系

12、数值表 5.2.5类别<7 度）(8 度><9 度）扭转效应明显或基本周期小于3.5S 的结构0.016<0.024 ）0.032<0.048）0.064基本周期大于 5.0S 的结构0.012<0.018 ）0.024<0.032）0.040注： 1 基本周期在 3.5S和 5S 之间的结构，可插入取值。2 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g 和 0.30g 地区刚度比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% 。除顶层外 ,局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的 25%位移比扭

13、转不规则楼层的最大弹性水平位移 (或层间位移 >,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:周期比结构扭转为主的第一自振周期 t 与平动为主的第一自振之比，级高度高层建筑不应大于。级不应大于。:刚重比框架结构刚重比 Di*Hi/Gi 大于 10 ，能够通过高规的整体稳定验算即可。刚重比大于 20 ，可以不考虑重力二阶效应。在混凝土结构的高层设计中开始阶段，初步确定结构布置成了此阶段的重点，如何判断结构布置的合理及结构体系的经济性能也就成了关键所在；本文就混凝土高层设计中所需控制的六个参数作了简明的阐述。关键词混凝土结构位移比周期比刚重比刚度比轴压比剪重比一概

14、述所需控制六个参数分别为：位移比、周期比、刚重比、刚度比、轴压比、剪重比。分析主次的思路如下：在建筑初步布置确定后，首先进行的是结构抗侧构件的初步布置，所以首先控制抗侧构件的平面布置合理性，位移比、周期比及刚度比是控制构件平面布置的三个主要参数，在平面布置满足要求后，竖向刚度比的控制成了第二步的重点，其后进行轴压比剪重比的控制是保证结构的延性及抗震安全性；这三步是相互关联的，要得到更合理的结构布置，就需要对这三步按顺序地不断调试，在现在的计算机辅助设计中是可行的并且可以高效做到的。二六个要点的详解1 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 及高规

15、【 1】 4.3.5 ，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A 级高度高级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、混合结构高层建筑及本规范第 10 章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.4 倍。 2 周期比：主要为控制结构扭转 662006.3 泰爷壁隆滴效应，减小扭转对结构产生的不利影响，结构扭转为主的第一自振周期rrf 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0.9 ，B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第 10 章所指的复杂高层建筑不应大于 0.85 。首先要明确

16、什么是扭转为主及平动为主的第一自振周期；主振型：对于某个特定的地震作用引起的结构反应而言，一般每个参与振型都有着一定的贡献，贡献最大的振型就是主振型，贡献指标的确定一般有两个，一是基底剪力的贡献大小，二是应变能的贡献大小。一般而言，基底剪力的贡献大小比较直观，容易被我们接受。主振型所对应的周期就是第一自振周期；其次结构周期比大于规范要求的时候，结构在平扭耦合作用下会出现严重的动力放大效应，结构相对扭转效应会被大大放大，其中的详解可参考论文【 2。位移比及周期比的核心是抗侧构件的平面位置布置，原则是：最少的抗侧构件达到最有效的抗扭效果；抗侧构件在建筑平面布置时所提供的抗扭力最大，所以位移比不满足

17、时，平面周边的抗侧构件是重点考虑对象。 3 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 1】5.4.4 ，研究表明，高层建筑混凝土结构仅在竖向重力作用下产生整体失稳的可能性是很小。高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应(重力 P 一效应 >不致过大，以致引起结构的失稳倒塌。结构的刚度和重力荷载之比(刚重比 >是影响重力 P一效应的主要参数。如结构的刚重比满足高规【1】5.4.4 1 或 5.4.4 2 的规定。则重力 P 一效应控制在 10 之内，结构的稳定具有适宜安全储备。若机构的刚重比进一步减小，则P 一效应将会

18、呈非线性关系几何增长，直至引起结构的的整体失稳。在水平力作用下，高层建筑结构的稳定应满第一振型应是平动的原因动力学认为结构的第一周期应该是出现该振形时所需要的能量最小，第二周期所需要的能量次之，依次往后推。我认为规范规定 Tt/T1<0.9 就是为了让对结构产生作用的能量中的大部分只够激起结构的平动而不是扭转。按照动力学理论，结构第一周期只与结构本身的质量、刚度和边界条件有关，与外界力没有关系，地震只是提供一个激振力，基底剪力是反映这个激振效果的一个指标，这个除了以上的条件外，同时就跟地震参数有关，比如加速度的值。而结构最容易出现振动的振型就应该是第一振型，这个振型所需要的能量最小，最容

19、易发生。这个就很容易理解为什么扭转振型不能太靠前，起码不能出现再第一振型。通高层设计中是可行的。关于第二平动周期与扭转周期比较接近的问题是相对的，我个人认为就是说能拉大到 0.9 以下最好，但是不能拉到 0.9 以下，也尽量不要超的太多。怎么理解主振型？ pkpm 采用了 wilson 教授的质量参与系数的概念<可以查看sap 和 etabs ），比如我们计算15 个振型，质量参与系数达到了98% ，那么15 个振型当中就有一个质量参与系数最大的振型，比如是2 振型，它对这个98% 的贡献最大 <比如达到 40% ），那么我们就认为它就是主振型。而其它的振型的贡献可能相对很小。主振

20、型的意义在于：它可能不是最容易被激励起的振型，但是它一旦被激励起了，那么它就是结构振动的主要成分，所以我们在抗震的时候我特别给与关注，尽量避免它与扭转振型靠近。这也就是我建议ljbwhu 将 T2 与 Tt 拉大点的原因。在常规的高层结构设计中，由于各种限制，不容易出现以下这种情况：当结构中存在某些相对软弱的部分或者构件的时候，则结构的主振型会出现的比较靠后，这很容易理解，因为软弱的地方在激励能量相对小的时候就会局部振动，此时不是整体振动，所以该振型的质量参与系数很小，但是它们却是低阶振型。所以我前面的贴子提到了模型错误，这里的错误并不是指模型逻辑上的错误，而是某些构件的刚度、尺寸、材料等原因

21、的错误，造成局部软弱。这种情况比较特殊，但是也可能出现，所以要避免。主振型：对于某个特定的地震作用引起的结构反应而言，一般每个参与振型都有着一定的贡献，贡献最大的振型就是主振型，贡献指标的确定一般有两个，一是基底剪力的贡献大小，二是应变能的贡献大小。一般而言，基底剪力的贡献大小比较直观，容易被我们接受扭转为主的振型中 , 周期最长的称为第一扭转为主的振型 , 其周期称为扭转为主的第一自振周期 Tt 。平动为主的振型中 , 根据确定的两个水平坐标轴方向 X 、 Y , 可区分为 X 向平动为主的振型和 Y 向平动为主的振型。假定 X 、 Y 方向平动为主的第一振型 (即两个方向平动为主的振型中周

22、期最长的振型 > 的周期值分别记为 T1 X 和 T1 Y ，其中的大者位 T1,小者为 T2。则 T1 即为高规第 41315 条中所说的平动为主的第一自振周期 , T2 姑且称作平动为主的第二自振周期。研究表明 , 结构扭转第一自振周期与地震作用方向的平动第一自振周期之比值 , 对结构的扭转响应有明显影响 , 当两者接近时 , 结构的扭转效应显著增大7 。高规第 41315 条对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 之比值进行了限制 , 其目的就是控制结构扭转刚度不能过弱 , 以减小扭转效应。高规对扭转为主的第一自振周期 Tt 与平动为主的第二自振周期 T

23、2 之比值没有进行限制 , 主要考虑到实际工程中 , 单纯的一阶扭转或平动振型的工程较少 , 多数工程的振型是扭转和平动相伴随的 , 即使是平动振型 , 往往在两个坐标轴方向都有分量。针对上述情况 , 限制 Tt 与 T1 的比值是必要的 , 也是合理的 , 具有广泛适用性。 如对 Tt 与 T2 的比值也加以同样的限制 , 对一般工程是偏严的要求。对特殊工程 ,如比较规则、扭转中心与质心相重合的结构 , 当两个主轴方向的侧向刚度相差过大时 , 可对 Tt 与 T2 的比值加以限制 , 一般不宜大于1.0 。实际上 , 按照抗震规范第 31513 条的规定 , 结构在两个主轴方向的侧向刚度不宜

24、相差过大 , 以使结构在两个主轴方向上具有比较相近的抗震性能。.当然 , 振型特征判断还与宏观振动形态有关。对结构整体振动分析而言 , 结构的某些局部振动的振型是可以忽略的 , 以利于主要问题的把握。.注意上面这句话的意义说明了，某些局部振动可以忽略掉，那么如何判断某些局部振动呢？就转到我们上面所讨论的问题上来了，可以采用振型总剪力的大小来判断或者振型质量参与系数来判断。忽略某些总剪力很小或者质量参与系数很小的振型，而保留那些相对较大的振型，这样说的话，就没有必要强制要求将总剪力最大的平动周期作为第一平动周期了！第一扭转周期的确定也没有什么疑惑。那个审图中心的意见有问题！1）如果一个结构 X，

25、 Y 方向周期相差很大时，前几个平动周期往往是一个方向的 <如均为 X 方向或均为 Y 方向）。此时要求 Tt/T1<0.9 即可。<2）如果一个结构X， Y 方向周期相差不大时，应使第一第二振型周期以平动为主 <此时第一第二振型分别是X， Y 向），此时要求Tt/T1 和 Tt/T2 均<0.9。这是容易作到的。另附手头一些资料，不知对大家有无帮助：<1）高规条的条文说明主要意思： Tt 与 T1 两者接近时由于振动耦连影响，结构扭转效应明显增大。<2）2002 年 9 月版 SATWE 用户手册 124 页：振型的方向角 0 度是 X 方向， 90

26、 度是 Y 方向。依次类推。它的意义在于使我们明确知道结构刚度的薄弱方向。两个第一侧移振型的方向角，代表了水平地震作用的两个近似的最不利方向。<3）2002 年 9 月版 SATWE 用户手册 124 页：主振型的概念：对于地震引起的结构反应而言，参与振型贡献最大的就是主振型。衡量贡献大小有 2 个指标较合适，一是基底剪力贡献，二是应变能贡献。基底剪力贡献较易为工程技术人员接受。 SATWE 给出每个振型每个地震方向的基底剪力贡献。用于判断每个地震方向的主振型。PS: 周期比计算方法：1>扭转周期与平动周期的判断：从计算书中找出所有扭转系数大于0.5 的平动周期，按周期值从大到小排

27、列。同理，将所有平动系数大于0.5 的平动周期值从大到小排列； 2）第一周期的判断：从列队中选出数值最大的扭转<平动）周期，查看软件的 “结构整体空间振动简图”，看该周期值所对应的振型的空间振动是否为整体振动，如果其仅仅引起局部振动，则不能作为第一扭转<平动）周期，要从队列中取出下一个周期进行考察，以此类推，直到选出不仅周期值较大而且其对应的振型为结构整体振动的值即为第一扭转<平动）周期；值得注意的是，在判断复杂结构的第一平动周期时，还应考察该振型产生的基底剪力是否为各振型中的最大值，如果该振型产生的基底剪力很小，就不是第一平动周期。 <详细见 PKPM 新天地 2005.1 期） 3> 周期比计算：将第一扭转