经典版-高层建筑七大参数的控制与调整

经典版-高层建筑七大参数的控制与调整

心雨整理

一、轴压比

1、定义：柱(墙)的轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。
2、作用：反映了柱(墙)的受压情况；限制柱(墙)的轴压比主要是为了控制柱(墙)的延性，因为轴压比越大，柱(墙)的延性就越差，在地震作用下柱(墙)的破坏呈脆性。
3、 规范限值：
1）柱轴压比限值
《混凝土结构设计规范》（50010-2010）11.4.16条
《建筑抗震设计规范》（50011-2010） 6.3.6条
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）6.4.2条

2）剪力墙轴压比限值
《混凝土结构设计规范》（50010-2010）11.7.16条
《建筑抗震设计规范》（50011-2010） 6.4.2条
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）7.2.13条

4、 不满足规范限值时调整方案：
增大柱（墙）的截面尺寸或提高该楼层柱（墙）混凝土强度等级。

二、剪重比

1、定义：水平地震力作用下楼层剪力标准值与重力荷载代表值的比值。
2、 作用：为了控制结构总水平地震剪力及各楼层最小水平地震剪力，确保结构的安全。
3、 规范限值：
《建筑抗震设计规范》（50011-2010） 5.2.5条
《高层建筑混土结构技术规程》（JGJ3-2010）4.3.12条

注：1、周期介于3.5s和5.0s之间的结构，应允许线性插入取值；

2、7、8度时括号内的数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区；
3、对于竖向不规则结构的薄弱层（不满足《高规》第3.5.2、3.5.3、3.5.4条），剪重比尚应乘以1.15的增大系数；
4、“扭转效应明显”是指楼层最大水平位移（或层间位移）大楼层平均水平位移（或层间位移）的1.2倍。
4、 不满足规范限值时的调整方案：
1）程序调整：在SATWE的“调整信息”中勾选“按抗震规范5.2.5条调整各层地震内力”后，程序按抗震规范5.2.5条自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上楼层重力荷载代表值，用以调整该楼层地震剪力，以满足剪重比的要求。（WNL.OUT文件中的所有结果都是结构的原始值，未经调整的，而WWNL.OUT中的内力是调整后的）。
2）人工调整：
① 当地震剪力偏大（剪重比比规范限值大很多）而层间位移角又偏小时，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；
② 当地震剪力偏小（剪重比比规范限值小很多）而层间位移角又偏大时，说明结构过柔，宜适当增大墙（柱）截面，提高刚度；
③ 当地震剪力偏小（剪重比比规范限值小很多）而层间位移角又恰当时，可在程序SATWE的“调整信息”中“全楼地震作用放大系数”中输入大于1.0的系数，增大地震作用，以满足剪重比要求。

三、刚度比

1、定义：相邻楼层侧向刚度的比值。
2、 作用：控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。
3、 规范限值：
《建筑抗震设计规范》（50011-2010） 3.4.3条
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）3.5.2条（更详细）
1）对框架结构，楼层与相邻上层的侧向刚度的比值不宜小于0.7，与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。
2）对剪力墙结构，楼层与相邻上层的侧向刚度的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部的嵌固层，该比值不宜小于1.5。
PKPM 建筑结构的总信息（WMASS.OUT）
Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值
(宜≤1)
Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者（宜≥1）
Ratx2，Raty2 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度90%、110%或者150%比值（110%指当本层层高大于相邻上层层高1.5倍时，150%指嵌固层）（宜≥1）4、 不满足规范限值时的调整方案：
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》3.5.8条，将该楼层地震作标准值的剪力乘以1.25的增大系数。
2）人工调整：适当降低本层层高或提高本层墙、柱和梁的刚度（加大截面）；适当提高上部相邻楼层层高或削弱墙、柱和梁的刚度。

四、位移比

1、定义：楼层位移最大值与平均值的比值。
2、 作用：控制结构平面的规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
3、 规范限值：
《建筑抗震设计规范》（50011-2010） 3.4.3条
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）3.4.5条
在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层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、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑(带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构、连体结构以及竖向体型收进、悬挑结构)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1.4倍。【注：当楼层最大位移角不大于本规程3.7.3条规定的限值的40%时（若1/1000，则1/2500），该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放宽，但不应大于1.6。】
PKPM SATWE位移输出文件（WDISP.OUT）
Ratio-(X),Ratio-(Y): 最大位移与层平均位移的比值
(宜≤1.2，应≤1.5或1.4)
Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值
(宜≤1.2，应≤1.5或1.4)
SATWE周期、地震力与振型输出文件（WZQ.OUT）

4、 不满足规范限值时的调整方案：
改变结构平面布置，减小结构刚心和形心的偏心距；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；也可以找出位移最小的节点，削弱其刚度；直至位移比满足要求。

五、周期比

1、定义：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。
2、作用：控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响。周期比不满足要求时，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度要小，结构的扭转效应大。
3、 规范限值：
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）3.4.5条
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级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑(带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构、连体结构以及竖向体型收进、悬挑结构)不应大于0.85.
4、 不满足规范限值时的调整方案：
加强结构外围墙、柱和梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。

六、 刚重比

1、 定义：结构的刚度与重力荷载之比。
2、作用：控制结构在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应不致过大，以免引起结构的失稳、倒塌。若刚重比过小，则说明结构的刚度相对于重力荷载过小；若刚重比过大，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而降低侧向刚度。
3、 规范限值：
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）5.4.1条、5.4.5条
刚重比EJd/GH**2大于1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算
刚重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考虑重力二阶效应
4、 不满足规范限值时的调整方案：
加强竖向构件的刚度。

七、层间受剪承载力之比

1、定义：抗侧力构件的层间受剪承载力与相邻上一楼层的比值。
2、 作用：控制结构竖向不规则，避免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层。
3、 规范限值：
《抗震》3.4.3条（P9）
抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。
《高规》3.5.3条（P15）
A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于相邻上一层受剪承载力的75%。
PKPM 建筑结构的总信息（WMASS.OUT）
Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比（宜≥0.8，不应<0.65或<0.75）4、 不满足规范限值时的调整方案：
1）程序调整：在SATWE“调整信息”中“指定的薄弱层个数”中填入“个数、及层号”，程序将该楼层强制定义为薄弱层，程序按《高规》3.5.8条将该楼层地震作用剪力放大1.25倍。
2）人工调整：提高该层墙、柱、斜撑等受剪承载力。

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