高層控制指標的意義及控制

高層控制指標的意義及控制

-.結構扭轉效應的控制（《高規(guī)》4.3.5要求）

1.周期比：是控制結構在大震時，扭轉振型不應靠前，以減少震害；

周期比應符合《高規(guī)》4.3.5要求。

該指標輸出在SATWE計算之WZQ.out文件中。

規(guī)范條文：《高規(guī)》4.3.5條規(guī)定，結構扭轉為主的第一周期Tt與平動

為主的第一周期T1之比，A級高度高層建筑不應大于0.9;B級高度

高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不應大于0.85。

計算方法：對于通常的規(guī)則單塔樓結構，如下驗算周期比：

1）根據各振型的平動系數、扭轉系數區(qū)分出各振型分別是扭轉振型還

是平動振型

2）周期最長的扭振振型對應的就是第一扭振周期Tt,周期最長的側振

振型對應的就是第一側振周期T1

3）計算Tt/Tl,看是否超過0.9（0.85）

多塔結構周期比：對于多塔樓結構，不能直接按上面的方法驗算。這時

應該將多塔結構分成多個單塔，按多個結構分別計算、分別驗算（注意

不是在同一結構中定義多塔，而是按塔分成多個結構）

周期比控制目的：周期比側重控制的是側向剛度與扭轉剛度之間的一種

相對關系，而非其絕對大小，它的目的是使抗側力構件的平面布置更有

效、更合理，使結構不致于出現過大（相對于側移）的扭轉效應。一句

話，周期比控制不是在要求結構足夠結實，而是在要求結構承載布局的

合理性。

不滿足時的調整方法：一旦出現周期比不滿足要求的情況，一般只能通

過調整平面布置來改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小

調整往往收效甚微。周期比不滿足要求，

說明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小，總的調整原則是要加強結構

外圈，或者削弱內筒。

2.位移比：取樓層最大桿間位移與樓層平均桿間位移的比值，位移比是

控制結構的扭轉效應；

位移比應符合《高規(guī)》4.3.5要求。

該指標輸出在SATWE計算之WDISP.out文件中。

規(guī)范條文：《高規(guī)》4.3.5條規(guī)定，樓層豎向構件的最大水平位移和層

間位移，A、B級高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且

A級高度高層建筑不應大于該樓層平均值

的L5倍，B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑，不

應大于該樓層平均值的L4倍。

最大位移：墻頂、柱頂節(jié)點的最大位移

平均位移：墻頂、柱頂節(jié)點的最大位移與最小位移之和除2

最大層間位移：墻、柱層間位移的最大值

平均層間位移：墻、柱層間位移的最大值與最小值之和除2

程序處理：針對此條，程序中對每一層都計算并輸出最大水平位移、最

大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應的比值，用戶可

以一目了然地判斷是否滿足規(guī)范。

1）驗算位移比可以選擇強制剛性樓板假定

2）驗算位移比需要考慮偶然偏心，驗算層間位移角則不需要考慮偶然

偏心

3）位移比超過1.2,需要考慮雙向地震

注：1.最大層間位移：按規(guī)范要求取樓層豎向構件最大桿件位移稱為

樓層控制層間位移；

2.最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制參數。構件設計與

位移信息不是在同一條件下的結果（即構件設計可以采用彈性樓板計算,

而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得），故可先采用剛性樓板算出位

移用于送審，而后采用彈性樓板進行構件分析。

一旦出現周期比不能滿足要求的情況，一般只能通過調整平面布置來改

善。這種改善一般是整體性的，局部小調整往往收效甚微。一句話，周

期比控制的不是在要結構足夠結實，而是在承載力布局合理性，限制結

構抗扭剛度不能太弱。

二.豎向不規(guī)則的控制（《高規(guī)》4.4要求）

1.層剛度比：主要為控制結構豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄

弱層

新規(guī)范要求結構各層之間的剛度比，并根據剛度比對地震力進行放大，

所以剛度比的合理計算較為重要。

新規(guī)范對結構的層剛度有明確的要求，在判斷樓層是否為薄弱層、地下

室是否能作為嵌固端、轉換層剛度是否滿足要求等等，都要求有層剛度

作為依據，所以層剛度計算的準確性就比較重要。

層剛度比應符合《高規(guī)》4.4.2要求。

該指標輸出在SATWE計算之WMASS.out文件中。

規(guī)范條文：

1）抗震規(guī)范附錄E2.1規(guī)定，筒體結構轉換層上下層的側向剛度比不宜

大于2;

2）《高規(guī)》4.4.2條規(guī)定，抗震設計的高層建筑結構,其樓層側向剛度

不宜小于相臨上部樓層側向剛度的70%或其上相臨三層側向剛度平均

值的80%;

3）《高規(guī)》5.3.7條規(guī)定，高層建筑結構計算中，當地下室的頂板作為

上部結構嵌固端時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構

樓層側向剛度的2倍；

4）《高規(guī)》1023條規(guī)定,底部大空間剪力墻結構，轉換層上部結構

與下部結構的側向剛度，應符合高規(guī)附錄E的規(guī)定：

三種方案可供選擇：

高規(guī)附錄E.0.1建議的方法一剪切剛度Ki=GiAi/hi

高規(guī)附錄E.0.2建議的方法一剪彎剛度Ki=Vi/Ai

抗震規(guī)范的3.4.2和3.4.3條文說明中建議方法Ki=Vi/Aui

??抗震規(guī)范（第三種）方法為通用方法，也是程序的缺省方式，通常工

程均可采用此種辦法

?.底部大空間為一層時，剛度比計算可采用剪切剛度

..底部大空間為多層時，剛度比計算可采用剪彎剛度

..三種方法算出的樓層剛度可能差別很大，屬正常，可以不必奇怪

2.層承載力比：控制豎向不規(guī)則性

層承載力比應符合《高規(guī)》4.4.3要求。

該指標輸出在SATWE計算之WMASS.out文件中。

規(guī)范條文：《高規(guī)》4.4.3條規(guī)定：A級高度高層建筑的樓層層間抗側

力結構的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80%,不應小于

其上一層受剪承載力的65%;B級高度建筑的樓層層間抗側力結構的受

剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的75%。

3.剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結構安全性

剪重比應符合《高規(guī)》3.3.13要求：滿足各樓層最小剪力要求。

該指標輸出在SATWE計算之WZQ.out文件中。

規(guī)范條文：《高規(guī)》3.3.13條規(guī)定：抗震驗算時，結構任一樓層的水平

地震的剪重比不應小于表3.3.13給出的最小地震剪力系數入。

注：1.剛度比控制

(1)剪切剛度；

(2)彎剪剛度；

(3)抗規(guī)3.4.2中定義的剛度。

選用方法如下：

(1)對于多層(砌體、磚混底框)，宜采用剛度1；

(2)對于帶斜撐的鋼結構,宜采用剛度2;

多數結構宜采用剛度(所有的結構均可用剛度

(3)3O3)

三.結構穩(wěn)定控制(《高規(guī)》5.4要求)

1.剛重比：主要為控制結構的穩(wěn)定性，以免結構產生滑移和傾覆

剛重比應符合《高規(guī)》5.4要求：重力二階效應及結構穩(wěn)定。

該指標輸出在SATWE計算之WMASS.out文件中。

四.正常使用狀態(tài)控制(《高規(guī)》4.6要求)

1.層間位移角：

位移角應符合《高規(guī)》4.6.3要求：滿足層間最大位移/層高要求。

該指標輸出在SATWE計算之WDISP.out文件中。

規(guī)范條文：《高規(guī)》4.6.3條規(guī)定：按彈性方法計算的樓層層間最大位

移與層高之比宜符合表4.6.3的限值。

五.其他控制指標

1.有效質量系數：

有效質量系數應符合《高規(guī)》5.1.13要求：振型數N15,有效質量系數

>90%。

該指標輸出在SATWE計算之WZQ.out文件中。

規(guī)范條文：《高規(guī)》5.1.13條規(guī)定：規(guī)定對B級高度高層建筑及復雜高

層建筑有效質量系數不小于0.9;抗規(guī)(522)條文說明建議有效質量系

數可取為0.9

高層六個比的控制

1.位移比(層間位移比)：

1.1名詞釋義：

(1)位移比:即樓層豎向構件的最大水平位移與平均水平位移的比值。

(2)層間位移比：即樓層豎向構件的最大層間位移角與平均層間位移

角的比值。

其中：

最大水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點的最大水平位移。

平均水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點的最大水平位移與最小水平位移之和除

2。

層間位移角：墻、柱層間位移與層高的比值。

最大層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值。

平均層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值與最小值之和除2。

1.3控制目的:

高層建筑層數多，高度大，為了保證高層建筑結構具有必要的剛度，應

對其最大位移和層間位移加以控制，主要目的有以下幾點：

1保證主體結構基本處于彈性受力狀態(tài)，避免混凝土墻柱出現裂縫，控制

樓面梁板的裂筵數量，寬度。

2保證填充墻，隔墻，幕墻等非結構構件的完好，避免產生明顯的損壞。

3.控制結構平面規(guī)則性，以免形成扭轉，對結構產生不利影響。

1.2相關規(guī)范條文的控制：

［抗規(guī)］342條規(guī)定，建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)則，對稱，并應

具有良好的整體性，當存在結構平面扭轉不規(guī)則時才婁層的最大彈性水平

位移（或層間位移）,不宜大于該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均

值的1.2倍。

［高規(guī)］4.3.5條規(guī)定，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移,A、B

級高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的L2倍;且A級高度高層建

筑不應大于該樓層平均值的1.5倍，B級高度高層建筑、混合結構高層

建筑及復雜高層建筑，不應大于該樓層平均值的1.4倍。

［高規(guī)］4.6.3條規(guī)定，高度不大于150m的高層建筑，其樓層層間最大

位移與層間之比（即最大層間位移角）Au/h應滿足以下要求：

結構休系Au/h限值

框架1/550

框架-剪力墻，框架-核心筒1/800

筒中筒，剪力墻1/1000

框支層1/1000

1.4電算結果的判別與調整要點：

PKPM軟件中的SATWE程序對每一樓層計算并輸出最大水平位移、最

大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應的比值，詳位移

輸出文件WDISP.OUT。但對于計算結果的判讀，應注意以下幾點：

（1）若位移比（層間位移比）超過1.2,則需要在總信息參數設置中考

慮雙向地震作用；

（2）驗算位移比需要考慮偶然偏心作用，驗算層間位移角則不需要考

慮偶然偏心

（3）驗算位移比應選擇強制剛性樓板假定，但當凸凹不規(guī)則或樓板局

部不連續(xù)時，應采用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型，當平面

不對稱時尚應計及扭轉影響

（4）最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制參數。構件設

計與位移信息不是在同一條件下的結果（即構件設計可以采用彈性樓板

計算，而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得），故可先采用剛性樓板

算出位移，而后采用彈性樓板進行構件分析。如果沒有勾選剛性樓板假

定這一項意味著當該房間定義了板厚為零或全房間洞時，樓層就會產生

“彈性節(jié)點”，普通樓面只要不開洞的樓板還是按剛性假定計算內力，即

平面內無限剛，平面外為零。在特殊構件里定義不同類型的彈性樓板和

不勾選剛性樓板假定的區(qū)別是后者會自動對有樓板的房間默認為剛性

樓板。

（5）因為高層建筑在水平力作用下，幾乎都會產生扭轉，故樓層最大位移

一般都發(fā)生在結構單元的邊角部位。

2.周期比:

2.1名詞釋義：

周期比即結構扭轉為主的第一自振周期（也稱第一扭振周期）Tt與平動

為主的第一自振周期（也稱第一側振周期）T1的比值。周期比主要控

制結構扭轉效應，減小扭轉對結構產生的不利影響，使結構的抗扭剛度

不能太弱。因為當兩者接近時,由于振動藕連的影響，結構的扭轉效應將

明顯增大。

2.2相關規(guī)范條文的控制：

［高規(guī)］4.3.5條規(guī)定,結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第

一自振周期T1之比（即周期比），A級高度高層建筑不應大于0.9;B

級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不應大于0.85。

［高規(guī)］5.1.13條規(guī)定，高層建筑結構計算振型數不應小于9,抗震計算時,

宜考慮平扭藕連計算結構的扭轉效應才辰型數不小于15,對于多塔樓結

構的振型數不應小于塔樓數的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不

小于總質量的90%。

2.3電算結果的判別與調整要點：

（1）.計算結果詳周期、地震力與振型輸出文件。因SATWE電算結果中

并未直接給出周期比故對于通常的規(guī)則單塔樓結構，需人工按如下步驟

驗算周期比:（SATWE結果文件的周期未考慮折減，但在進行計算E寸程

序內部自動考慮。）

a）根據各振型的兩個平動系數和一個扭轉系數（三者之和等于1）判別各

振型分別是扭轉為主的振型（也稱扭振振型）還是平動為主的振型（也

稱側振振型）o一般情況下，當扭轉系數大于0.5時，可認為該振型是扭

轉振型，反之應為側振振型。當然，對某些極為復雜的結構還應結合主振

型信息來進行判斷；

b）周期最長的扭轉振型對應的就是第一扭振周期Tt,周期最長的側振

振型對應的就是第一側振周期T1;

c）計算Tt/T1,看是否超過0.9（0.85）。

對于多塔結構周期比，不能直接按上面的方法驗算，這時應該將多塔結

構分成多個單塔，按多個結構分別計算、分別驗算（注意不是在同一結

構中定義多塔，而是按塔分成多個結構）。

(2).對于剛度均勻的結構，在考慮扭轉耦連計算時，一般來說前兩個或

幾個振型為其主振型，但對于剛度不均勻的復雜結構，上述規(guī)律不一定

存在。總之在高層結構設計中，使得扭轉振型不應靠前，以減小震害。

SATWE程序中給出了各振型對基底剪力貢獻比例的計算功能,通過參

數Rati。(振型的基底剪力占總基底剪力的百分比)可以判斷出那個振型

是X方向或Y方向的主振型并可查看以及每個振型對基底剪力的貢獻

大小。

(3).振型分解反應譜法分析計算周期，地震力時，還應注意兩個問題，

即計算模型的選擇與振型數的確定。一般來說，當全樓作剛性樓板假定

后，計算時宜選擇“側剛模型”進行計算。而當結構定義有彈性樓板E寸則

應選擇“總剛模型”進行計算較為合理。至于振型數的確定，應按上述［高

規(guī)］5.1.13條執(zhí)行，振型數是否足夠，應以計算振型數使振型參與質量

不小于總質量的90%作為唯一的條件進行判別。

⑷如同位移比的控制一樣，周期比側重控制的是側向剛度與扭轉剛度

之間的一種相對關系，而非其絕對大小，它的目的是使抗側力構件的平

面布置更有效、更合理，使結構不致于出現過大(相對于側移)的扭轉

效應。即周期比控制不是在要求結構足夠箍，而是在要求結構承載布

局的合理性?？紤]周期比限制以后，以前看來規(guī)整的結構平面，從新規(guī)

范的角度來看，可能成為“平面不規(guī)則結構二一旦出現周期比不滿足要

求的情況，一般只能通過調整平面布置來改善這一狀況，這種改變一般

是整體性的，局部的小調整往往收效甚微。周期比不滿足要求，說明結

構的扭轉剛度相對于側移剛度較小，總的調整原則是要加強結構外圈，

或者削弱內筒。

（5）.扭轉周期控制及調整難度較大，要查出問題關鍵所在，采取相應措

施，才能有效解決問題。

a）扭轉周期大小與剛心和形心的偏心距大小無關,只與樓層抗扭剛度有

關；

b）剪力墻全部按照同一主軸兩向正交布置時，較易滿足；周邊墻與核心

筒墻成斜交布置時要注意檢查是否滿足；

c）當不滿足周期限制時，若層位移角控制潛力較大，宜減小結構豎向構

件剛度，增大平動周期；

d）當不滿足周期限制時，且層位移角控制潛力不大，應檢查是否存在扭

轉剛度特別小的層，若存在應加強該層的抗扭剛度；

e）當不滿足扭轉周期限制，且層位移角控制潛力不大，各層抗扭剛度無

突變，說明核心筒平面尺度與結構總高度之比偏小，應加大核心筒平面

尺寸或加大核心筒外墻厚，增大核心筒的抗扭剛度。

f）當計算中發(fā)現扭轉為第一振型，應設法在建筑物周圍布置剪力墻，不

應采取只通過加大中部剪力墻的剛度措施來調整結構的抗扭剛度?？梢?/p>

適當減少建筑中間剛度，加大建筑周邊剛度的方法來提高建筑的抗扭剛

度，一般建筑邊梁的截面高度在滿足建筑要求的情況下，可以適當的取

大點這樣有助于提高建筑的抗扭剛度。

周期比只是控制扭轉效應的間接指標，所以當某一工程出現周期比大于

規(guī)范要求，而且又很難進行調整使其滿足規(guī)范要求時，可以主要通過位

移比的限制來控制結構的扭轉效應，因為位移比為結構的響應，此指標

更為直接，在響應不大的情況下，通過適當的提高抗震構造措施，也是

能夠合理的控制結構的扭轉效應的。

3剛度比

3.1名詞釋義：

剛度比指結構豎向不同樓層的側向剛度的比值(也稱層剛度比)，該值

主要為了控制高層結構的豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。

對于地下室結構頂板能否作為嵌固端，轉換層上、下結構剛度能否滿足

要求，及薄弱層的判斷，均以層剛度比作為依據。［抗規(guī)］與［高規(guī)］提供

有三種方法計算層剛度，即剪切剛度(Ki=GiAi/hi)、剪彎剛度(Ki=Vi/

△i)、地震剪力與地震層間位移的比值(Ki=Qi/Aui)。

3.2相關規(guī)范條文的控制：［抗規(guī)］附錄E2.1規(guī)定，筒體結構轉換層上下

層的側向剛度比不宜大于2;

［高規(guī)］4.4.2條規(guī)定?抗震設計的高層建筑結構，其樓層側向剛度不宜小

于相臨上部樓層側向剛度的70%或其上相臨三層側向剛度平均值的

80%;

［高規(guī)］5.3.7條規(guī)定,高層建筑結構計算中，當地下室的頂板作為上部結

構嵌固端時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側

向剛度的2倍；

［高規(guī)］1023條規(guī)定,底部大空間剪力墻結構，轉換層上部結構與下部

結構的側向剛度，應符合高規(guī)附錄E的規(guī)定：

E.01)底部大空間為一層的部分框支剪力墻結構，可近似采用轉換層上、

下層結構等效剛度比Y表示轉換層上、下層結構剛度的變化，非抗震設

計時Y不應大于3,抗震設計時不應大于2。

E.02)底部大空間層數大于一層時，其轉換層上部框架-剪力墻結構的與

底部大空間層相同或相近高度的部分的等效側向剛度與轉換層下部的

框架-剪力墻結構的等效側向剛度比ye宜接近1,非抗震設計時不應大

于2,抗震設計時不應大于1.3。

3.3電算結果的判別與調整要點：

(1)規(guī)范對結構層剛度比和位移比的控制一樣，也要求在剛性樓板假

定條件下計算。對于有彈性板或板厚為零的工程，應計算兩次，在剛性

樓板假定條件下計算層剛度比并找出薄弱層，然后在真實條件下完成其

它結構計算。

(2)層剛比計算及薄弱層地震剪力放大系數的結果詳建筑結構的總信

息WMASS.OUT。一般來說，結構的抗側剛度應該是沿高度均勻或沿

高度逐漸減少，但對于框支層或抽空墻柱的中間樓層通常表現為薄弱層,

由于薄弱層容易遭受嚴重震害，故程序根據剛度比的計算結果或層間剪

力的大小自動判定薄弱層，并乘以放大系數，以保證結構安全。當然，

薄弱層也可在調整信息中通過人工強制指定。

(3)對于上述三種計算層剛度的方法，我們應根據實際情況進行選擇：

對于底部大空間為一層時或多層建筑及磚混結構應選擇“剪切剛度”；對

于底部大空間為多層時或有支撐的鋼結構應選擇“剪彎剛度”；而對于一

般工程來說,則可選用第三種規(guī)范建議方法,此法也是SATWE程序的

默認方法。

抗震設計的框架-剪力墻結構，在基本振型地震作用下，框架部分承受

的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%時，其框架部分的抗

震等級應按框架結構采用，柱軸壓比限值宜按框架結構的規(guī)定采用；其

最大適用高度和高寬比限值可比框架結構適當增加。

4.剛重比

4.1名詞釋義：

結構的側向剛度與重力荷載設計值之比稱為剛重比。它是影響重力二階

效應的主要參數，且重力二階效應隨著結構剛重比的降低呈雙曲線關系

增加。高層建筑在風荷載或水平地震作用下,若重力二階效應過大則會引

起結構的失穩(wěn)倒塌，故控制好結構的剛重比，則可以控制結構不失去穩(wěn)

定。

4.2相關規(guī)范條文的控制：

［高規(guī)］5.4.4條規(guī)定：

L對于剪力墻結構，框剪結構，筒體結構穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定：

--結構一個主軸方向的彈性等效側向剛度，可以按倒三角形分布荷載作

用下頂點位移，相等的原則，將結構的側向剛度折算為豎向懸臂受彎構

件的等效側向剛度；

H--房屋高度；

一一第i樓層重力荷載設計值；

2、.對于框架結構穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定:Di*Hi/Gi>=10

4.3電算結果的判別與調整要點：

2.對于剪切型的框架結構,當剛重比大于10時，則結構重力二階效應可

控制在20%以內，結構的穩(wěn)定已經具有一定的安全儲備；當剛重比大于

20時,重力二階效應對結構的影響已經很小，故規(guī)范規(guī)定此時可以不考

慮重力二階效應。

3.對于彎剪型的剪力墻結構、框剪結構、筒體結構，當剛重比大于1.4

時，結構能夠保持整體穩(wěn)定；當剛重比大于2.7時，重力二階效應導致

的內力和位移增量僅在5%左右，故規(guī)范規(guī)定此時可以不考慮重力二階

效應。

2.若結構剛重比(Ejd/GH2)>1.4廁滿足整體穩(wěn)定條件,SATWE輸出結果

參考WMASS.OUT,

3.高層建筑的高寬比滿足限值時，可不進行穩(wěn)定驗算，否則應進行。

4.當高層建筑的穩(wěn)定不滿足上述規(guī)定時，應調整并增大結構的側向剛度。

5、剪重比:

5.1名詞釋義：

剪重比即最小地震剪力系數入，主要是控制各樓層最小地震剪力，尤其

是對于基本周期大于3.5s的結構，以及存在薄弱層的結構,出于對結構安

全的考慮，規(guī)范增加了對剪重比的要求。

5.2相關規(guī)范條文的控制：

［抗規(guī)］525條與［高規(guī)］3.3.13條規(guī)定，抗震驗算時，結構任一樓層的水

平地震剪力不應小于下表給出的最小地震剪力系數入。

類別7度7.5度8度8.5度9度

扭轉效應明顯或基本周期小于3.5S的結構：0.0160.0240.0320.048

0.064

基本周期大于5.0S的結構：0.0120.0180.0240.0320.040

5.3電算結果的判別與調整要點：

(1).對于豎向不規(guī)則結構的薄弱層的水平地震剪力應增大1.15倍，即上

表中樓層最小剪力系數人應乘以1.15倍。當周期介于3.5S和5.0S之間

時，可對于上表采用插入法求值。

(2).對于一般高層建筑而言，結構剪重比底層為最小，頂層最大，故實際工

程中，結構剪重比由底層控制面下到上，哪層的地震剪力不夠，就放大哪

層的設計地震內力.

(3).結構各層剪重比及各樓層地震剪力調整系數自動計算取值,結果詳

SATWE周期、地震力與振型輸出文件WZQ.OUT)

(4).各層地震內力自動放大與否在調整信息欄設開關；如果用戶考慮自

動放大，SATWE將在WZQ.OUT中輸出程序內部采用的放大系數.

⑸.6度區(qū)剪重比可在0.7%~1%取。若剪重比過小，均為構造配筋說

明底部剪力過小，要對構件截面大小、周期折減等進行檢查;若剪重比過

大，說明底部剪力很大，也應檢查結構模型，參數設置是否正確或結構

布置是否太剛。

6、軸壓比

6.1名詞釋義：

柱(墻)軸壓比,指柱(墻)軸壓力設計值與柱(墻)的全截面面積和混凝土

軸心抗壓強度設計值乘積之比。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一,

為了使柱墻具有很好的延性和耗能能力，規(guī)范采取的措施之一就是限制

軸壓比。

6.2相關規(guī)范條文的控制：［佐規(guī)］11.4.16條件亢規(guī)］6.3.7條，［高規(guī)］6.4.2

條同時規(guī)定:柱軸壓比不宜超過下表中限值。

結構類型抗震等級一二三

1、框架結構0.70.80.9

2、框剪、板柱-抗震墻、框筒、筒體0.750.850.95

3、部分框支抗震墻0.60.7-

結構體系本身抗震性能較好的話，軸壓比的限制就放得相對較寬！

抗震性能:2>1>3;

［碎規(guī)］11.7.13條［高規(guī)］7214條同時規(guī)定抗震設計時，一二級抗震等

級的剪力墻底部加強部位，其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜

超過下表中限值：

抗震等級一級（9度）一級（7、8度）二級

軸壓比限值0.40.50.6

6.3電算結果的判別與調整要點：

Q）.抗震等級越高的建筑結構，具延性要求也越高，因此對軸壓比的限

制也越嚴格。對于框支柱、一字形剪力墻等情況而言，則要求更嚴格。

抗震等級低或非抗震時可適當放松，但任何情況下不得小于1.05。

（2邛艮制墻柱的軸壓比，通常取底截面（最大軸力處）進行驗算，若截面尺

寸或混凝土強度等級變化時，還臉算該位置的軸壓比。SATWE臉算結果

詳，當計算結果與規(guī)范不符時，軸壓比數值會自動以紅色字符顯示。

（3）.需要說明的是，對于墻肢軸壓比的計算時，規(guī)范取用重力荷載代表

值作用下產生的軸壓力設計值（即恒載分項系數取12活載分項系數取

1.4）來計算其名義軸壓比，是為了保證地震作用下的墻肢具有足夠的延

性，避免受壓區(qū)過大而出現小偏壓的情況，而對于截面復雜的墻肢來說計

算受壓區(qū)高度非常困難,故作以上簡化計算。

(4).試驗證明，混凝土強度等級,箍筋配置的形式與數量，均與柱的軸

壓比有密切的關系，因此，規(guī)范針對情況的不同，對柱的軸壓比限值作

了適當的調整。

(5).當墻肢的軸壓比雖未超過上表中限值，但又數值較大時，可在墻肢

邊緣應力較大的部位設置邊緣構件，以提高墻肢端部混凝土極限壓應變,

改善剪力墻的延性。當為一級(9度)時的墻肢軸壓比大于0.L一級(8度)

大于0.2,二級大于0.3時,應設置約束邊緣構件，否則可設置構造邊緣構

件，程序對底部加強部位及其上一層所有墻肢端部均按約束邊緣構件考

慮。

第十九章其他問題

(-)結構周期比的計算

⑴結構第一平動振型的選擇

①根據工程具體情況，確定平動系數所占百分比;

②結構空間振型圖中所顯示的振動為整體平動；

③該振型所對應的地震剪力值為最大。

⑵結構第一扭轉振型的選擇

①根據工程具體情況，確定扭轉系數所占百分比；

②結構空間振型圖中所顯示的振動為整體扭轉。

⑶將第一扭轉振型的所對應的周期值與第一平動振型所對應的周期值

相比即得周期比。

（二）為什么SATWE軟件在調整0.2Q0系數時要默認最大值為2.0?

如果想突破最大默認值

該怎么辦？

SATWE軟件在調整0.2Q0系數時將最大值默認為2.0主要是為了避免

出現各層地震剪力都一樣的情況，從而使計算結果失真。

此外，如果不控制最大值，也可能使某些層的構件內力過大而無法設計。

如果設計人員想突破該默認值的限制，可以直接建立0.2Q0文件（文

件名為SATINPUT.02Q），程序合自動讀取設計人員輸入的調整系數。

（三）為什么有時候彈性樓板下的位移值小于剛住樓板下的位移值？

產生這種情況的主要原因是由于設計人員定義了彈性板6,當其結構的

變形由面外變形控制時，由于定義了彈性板6,其面外剛度大于剛性板

的面外剛度，則位移就減小。當某結構的變形由面內變形控制時，彈性

板6的面內剛度小于剛性板的面內剛度，則位移就增大。

（四）模擬施工1、模擬施工2和一次性加載三者之間的聯系與區(qū)別？

高層建筑結構當豎向恒載一次加上時，其上部的豎向位移往往偏大，為

了協調如此大的豎向位移，有時會出現拉柱或架沒有負彎矩的情況。而

在實際施工中，豎向荷載是一層一層作用的，并在施工中逐層找平，下

層的變形對上層基本上不產生影響。結構的豎向變形在建造到上部E寸已

經完成得差不多了，因此不會產生一次性加荷所產生的異常現象。程序

對豎向恒載作用專門做了處理，可以考慮施工加荷的這種因素。

施工模擬1它就是上面說的考慮分層加載、逐層找平因素影響的算法；

施工模擬2:將豎向構件（柱、墻）的剛度放大10倍后再做施工模擬I。

采用算法2時，計算出的傳給基礎的力較為均勻合理，可以避免墻軸力

遠大于往軸力的不合理情形。由于豎向構件的剛度放大，將使得水平梁

的兩端豎向位移差減小，從而其剪力減小，這樣就削弱了樓面荷載因剛

度不約而導致的重分配，所以施工模擬2的荷載分配結果，更接近千手

算結果。

一次性加載：各種荷載一次性加到結構中。

（五）如果地震加速度值不是規(guī)范規(guī)定中的值該怎么辦？

對于地震加速度值不是規(guī)范中規(guī)定的值的這種情況，一般在地震報告中

都會提供地震最大影響系數a值，設計人員只要在SATWE軟件中將該

值輸入進去即可。

（六）混凝土柱的單、雙偏壓計算該如何選擇？

從理論上講，所有的樁樁的受力狀態(tài)都是雙偏壓。但規(guī)范并沒有要求所

有的政柱都按雙偏壓計算。是否應按雙偏壓計算應根據規(guī)范決定。比如

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》第6.2.4條規(guī)定，角柱應按雙向受力

構件進行正截面承載力設計。

目前的SATWE軟件提供了兩種方式計算雙偏壓。第一種是在〃設計信

息〃里按雙偏壓計算，這種方法計算出來的值多解，而且計算結果較大；

第二種是設計人員可以先按單偏壓計算，然后再在〃分析結果圖形和文

本顯示〃中按雙偏壓驗算。這種方法得出的計算值是唯一的，而且結果

也不大。

一般來講，該結構能夠通過雙偏壓驗算也就可以了。

（七）梁柱重疊部分簡化為剛域該如何選擇？

〃梁柱重疊部分簡化為剛域〃此項選擇對結構的剛度、周期、位移、梁

的內力計算等均會產生一定的影響，尤其是梁的彎矩值。

一般而言，對于異型柱結構，宜采用〃梁柱重疊部分簡化為剛域〃，對

于矩形柱結構，可以將其作為一種安全儲備而不選擇它。

（八）結構振型數的選取

振型組合數既不能大小，也不能過大，取值太小不能正確反映模型應當

考慮的地震振型數量，使計算結果失真；取值太大，會消耗掉很多計算

機資源?！陡咭?guī)》5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭耦聯計算

結構的扭轉效應，振型數縣計算振型數應使振型參與質量不小于總質量

的90%o

一般而言，振型數的多少與結構層數及參與質量貢獻的結構自由度數有

關，當結構層數較多或結構層剛度突變較大時，振型數也應取得多些，

如有彈性節(jié)點、多塔樓、轉換層等結構形式，但振型組合數應不大于有

質量貢獻的結構自由度數。

振型組合數是否取值合理，可以看SATWE計算書（文件名為WZQ.OUT）

中的X、Y向的有效質量系數是否大于0.9。若小于0.9,可逐步加大振

型個數，直到X和Y兩個方向的有效質量系數都大于0.9為止。

必需要指出的是，結構的振型組合數并不是越大越好，其最大值不能超

過結構有質量貢獻的總自由度數。例如對采用剛性板假定的單塔結構，

考慮扭轉耦聯作用時，其振型數不

得超過結構層數的三倍。如果該結構的振型組合數已經增加到結構層數

的三倍后，其有效質量系數仍不能滿足要求，此時設計人員應該認真分

析原因，考慮結構方案是否合理。

（九）頂塔樓地震作用放大系數該如何填？

按照《抗震規(guī)范》的規(guī)定，只有采用底部剪力法時，才考慮頂塔樓地震

作用放大系數。目前的TAT和SATWE軟件均采用振型分解法計算地

震力，因此只要將振型數給足夠，一般可以不用考慮將頂塔樓地震力放

大。

（十）底部加強區(qū)起算層號該如何填？

SAWE軟件在計算剪力墻底部加強區(qū)高度時，總是從±0.0開始計算。

按照規(guī)范的規(guī)定，當有地下室時，地下一層的抗震等級應按上部結構采

用。

〃底部加強區(qū)起算層號〃主要就是指由設計人員指定地下室的剪力墻是

否計入底部加強區(qū)。

（十一）結構基本周期是什么意思？該如何填？

結構基本周期主要是計算風荷載用的，設計人員可以先按照程序給定的

缺省值對結構進行計算。計算完成后再將程序輸出的第一平動周期值填

入即可。

（十二）一根混凝土柱托兩根不在同一條軸線上的梁該如何實現？

如上圖所示（圖略，圖中在柱內又輸入一個節(jié)點），設計人員在建模時

應將柱子布置在一個節(jié)點上，這兩個節(jié)點之間只需布置一根普通混凝土

梁即可。此時在用SATWE軟件進行計算時,程序自動將這根普通混凝

士梁定義為剛性梁。

（十三）混凝土剪力墻暗柱為什么會超筋？

剪力墻暗柱超筋，這種情況主要是剪力墻暗柱配筋面積超過最大配筋率

4%引起的。而

實際上規(guī)范并沒有規(guī)定剪力墻邊緣構件的最大配筋率，這個4%是程序

自己制定的，目的在

于提示目前剪力墻邊緣構件的配筋較大，希望引起注意。設計人員可以

不去管它。

（十四）剪力墻邊緣構件，鋼筋配筋面積太大怎么辦？

目前的SATWE軟件在計算剪力墻的配筋時是針對每一個直墻段進行的,

當在墻段重合時.程序取各段墻肢端部配筋之和，從而使剪力墻邊緣構

件配筋過大。

將來的SATWE軟件會對此做一些改進。在配筋計算時將考慮整體計算

的結果，而非按單個墻段進行配筋。

剪力墻邊緣構件配筋過大的調整方法如下：

⑴調整剪力墻混凝土標號：提高混凝土標號并不一定能使剪力墻邊緣構

件配筋面積降低，有時反而會使配筋面積升高。如下圖所示（圖略）。

如上圖所示，混凝土標號提高后墻體配筋增大。產生這種情況的主要原

因是雖然隨著混凝土標號的提高，混凝土的抗壓強度設計值增大，混凝

土彈性模量增大，結構的剛度增加，地震力也隨著增大。當地震力增大

的幅度大于混凝土抗壓強度設計值增大的幅度時，墻體的配筋面積就會

增加。

因此，在設計中當發(fā)現提高混凝土標號后墻體的配筋面積增大，就應考

慮采用降低混凝土標號的方法來降低墻體的配筋面積。

⑵提高剪力墻主筋鋼筋級別：以上圖為例，將c鋼筋級別由HRB335

級變成HRB400級,可以有效地降低墻體的配筋面積（如下圖所示,

圖略）。

⑶提高墻體分布筋的配筋率：根據剪力墻抗彎承載力的計算公式：

M分布十M端部〉M設計

在設計中一般都是通過指定剪力墻分布筋的最小配筋率，反算出剪力墻

分布筋所在區(qū)域的抗彎設計承載力，從而再計算出剪力墻端部的配筋面

積。

因此，我們可以通過提高墻體分布筋的配筋率來達到降低剪力墻端部配

筋面積的目的。如下圖所示（圖略），將墻體分布筋的配筋率由0.3提

高到0.4后，剪力墻端部配筋面積進一步降低。

如上圖所示，通過采取上述方法，將該剪力墻邊緣構件的配筋面積由原

來的9252。降低到現在的6754，降低幅度達27%。

⑷考慮鋼筋共用而對配筋面積進行折減:由于目前的SATWE軟件在計

算剪力墻配筋面積時偏大，因此可以對該配筋面積進行折減，但折減多

少不宜掌握。

⑸調整剪力墻邊緣構件陰影區(qū)的長度：規(guī)范規(guī)定剪力墻邊緣構件陰影區(qū)

的長度最小為300mm。有些設計人員在設計中將陰影區(qū)的長度加長以

達到降低陰影區(qū)的配筋率的目的。

這里需要指出的是，這樣處理是偏不安全的。軟件在計算剪力墻有效高

度時，

hO=hw-a

a=MAX{lc/2/200/Bw}

由此可以看出，陰影區(qū)的長度增加，有可能使剪力墻計算的有效高度減

小，從而使配筋增加。因此如果加大陰影區(qū)長度，則宜相應加大剪力墻

配筋面積。

(十五