各种刚度比剖析（上篇）

高规5.3.7及其条文对剪切刚度比的要求，如图1所示。

抗规6.1.14及其条文对地下室顶板嵌固的剪切刚度比的要求，分别如图2，图3所示。

上海抗规6.1.19对结构在地下室顶板嵌固的剪切刚度比要求，如图4所示。 并且规范强调上部结构的地震作用是通过地下室顶板传递给全部地下室的。

高规附录E.0.1给出了剪切刚度比的计算方法，如图5所示。

对于大底盘多塔结构，如图6所示，要判断在地下室顶板是否嵌固时，需要切出上部塔楼不同的相关范围按单个模型分别进行计算，按照楼层剪切刚度比的值去判断能否顶板嵌固。

如图6所示大底盘多塔结构，要判断左塔楼能否满足在地下室顶板嵌固，就需要切出地下室的相关范围，形成如图7所示模型，进行剪切刚度及刚度比的计算。

计算完毕查看计算结果，输出如图8所示的SATWE旧版wmass.out中的计算结果。

如图9所示的为软件输出的SATWE新版剪切刚度比计算结果。

如果对上述模型做局部修改，删除地下室的墙体，重新计算，如果剪切刚度比不满足地下室顶板嵌固的规范要求，第四层x，y方向的剪切刚度比均大于了0.5，程序会给出红字提示超限，如图10所示。

抗规对结构竖向不规则中，侧向刚度规则要求本层侧向刚度不小于相邻上一层的70%，或不小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，如图11所示。该要求对所有的结构体系都是相同的，该处的侧向刚度是用楼层剪力与层间位移计算的比值，而楼层剪力及层间位一般在全楼强制刚性楼板假定下计算得到。

高规中对竖向不规则，楼层侧向刚度比的判断是区分结构体系的，不同的结构体系采用不同的计算公式，高规中对非框架结构的刚度比是要考虑层高修正的，并且对比值的限值也是区分不同情况的，按照90%、110%或者150%进行控制，如图12所示。

a.楼层剪力与层间位移计算刚度比的模型选取

对图7的模型砍掉地下室，形成如图13所示的模型。

此时计算时，需要注意，对原带地下室的模型，不能仅仅在建模中删除地下室，同时还需要在SATWE参数指定中修改地下室的层数为0，嵌固端所在的层号为1，如图14所示。

另外由于高规和抗规对判断薄弱层的层剪力与层间位移的刚度比计算是不完全相同的，对于框架结构是完全一致的，但是对非框架结构，高规要在抗规的基础上考虑层高修正。这就需要对非框架结构，还要选择如何进行刚度比的控制，如图15所示，软件默认的情况是刚度比控制“按抗规和高规从严控判断”，设计师也可选择按“抗规”或“高规”执行刚度比的控制。

计算完毕之后查看SATWE旧版wmass.out中的计算结果，如图16所示，此时层剪力与层间位移的刚度比与图8带地下室的结构计算的结果是不同的。

旧版wmass.out中输出的计算书中，对于楼层剪力与楼层位移直接计算的刚度写为RJX3和RJY3，但是对刚度比是做了区分的，区分了框架结构的刚度比及非框架结构的刚度比，框架结构的刚度比记为Ratx1和Raty1；对于非框架结构的刚度比记为Ratx2和Raty2。

要校核第一层的刚度比就需要有第二、第三、第四层的楼层剪力与层间位移计算的刚度。软件中输出第三、四层刚度的结果如图17所示。

第1-4层两个方向楼层剪力/层间位移计算的刚度分别为：

第二层刚度分别为： RJX3 = 8.1058E+06(kN/m)和RJY3 = 1.6042E+07(kN/m)；

第三层刚度分别为： RJX3 = 6.3276E+06(kN/m)和RJY3 = 1.2036E+07(kN/m)；

由于按照高规计算刚度比时，要考虑层高修正，输出了该结构中的各层层高，如图18所示。

该结构中第2层、3层、4层及5层的刚度及刚度比结果输出如图19所示。

按照规范的要求

Raty1=min（1.9041,22733)=1.9041；

判断首层是否是薄弱层的刚度比判断要按照抗规和高规从严控制，则本层最终的刚度比为：

该结构第5层、6层的刚度及刚度比结果输出如图20所示。

通过上述对照旧版本计算书wmass.out的结果，可以清楚的看到各层的层剪力/层间位移的刚度比指标如何进行控制。为了让结果展示的更加清晰，在新版计算书中，可以查看结构楼层剪力与层间位移计算刚度比结果，如图21所示。

对于上述框剪塔楼结构，从结果可以看到，同时输出了Ratx1、Raty1和Ratx2、Raty，并且对楼层刚度比控制时要双控，取Rat1与Rat2中的较小值。如果直接将上述结构体系修改为框架结构，如图22所示。

对于该结构如果指定为框架结构，输出的楼层剪力/层间位移的刚度结构还是一样的，但刚度比的结果与框剪结构输出不同，软件按高规及抗规要求，仅输出Ratx1、Raty1。输出的层剪力/层间位移的刚度比新版计算书结果如图23所示。