坡屋面结构的设计/剪重比

剪重比

抗震规范第5.2.5条明确要求了楼层剪重比。
F控制剪重比，是要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。
F剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规范要求，此时，再考察结构的剪重比是否合适，否则应修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能自然满足规范要求。
F“有效质量系数”与“振型数”有关，如果“有效质量系数”不满足90%，则可以通过增加振型数来满足。
有效质量系数

概念来源：WILSON E.L. 教授曾经提出振型有效质量系数的概念用于判断参与振型数足够与否，并将其用于ETABS程序，他的方法是基于刚性楼板假定的，不适用于一般结构。
方法发展： 现在不少结构因其复杂性需要考虑楼板的弹性变形，因此需要一种更为一般的方法，不但能够适用于刚性楼板，也应该能够适用于弹性楼板。出于这个目的，我们从结构变形能的角度对此问题进行了研究，提出了一个通用方法来计算各地震方向的有效质量系数，这个新方法已经实现于TAT、SATWE和PMSAP。
经验：根据我们的计算经验，当有效质量系数大于0.8时，基底剪力误差一般小于5%。在这个意义上我们称有效质量系数大于0.8的情形为振型数足够；否则称振型数不够。
规范：高规5.1.13规定对B级高度高层建筑及复杂高层建筑有效质量系数不小于0.9程序自动计算该参数并输出。
F当剪重比不满足规范要求时，程序将自动调整地震作用，以达到设计目标的要求。
F剪重比调整系数将直接乘在该层构件的地震内力上。
F地下室可以不受最小剪重比的控制。
FTAT可以人工控制结构的剪重比；而SATWE是按照规范值控制，不能人工控制。

坡屋面结构的设计

由于程序本身的原因，主要是鉴于PM模块在建模型时的局限性，对于坡屋面结构的设计时，还不能按照实际情况进行建模（除非采用空间任意建模模块SpasCAD），也就是上层的斜梁不能直接落在下层的柱顶，用PM建模型的时候斜梁下面必须要有至少200mm高的短柱来支撑，也就是将斜屋面单独建一个标准层，在这个标准层上斜梁底有至少200mm高的短柱，这样才不会造成传荷的错误。
另外一个问题，由于斜屋面板目前程序也不能计算和处理，所以也得进行简化。目前斜屋面结构有三种计算模型可取：

1、用SpasCAD进行建模，按照实际情况进行建模，不做任何简化。用PMSAP进行分析计算

2、将斜屋面的刚度贡献忽略掉，将其上的荷载和自重按照双向板的情况分加到四边的梁上，用PM建模，用SATWE或TAT进行分析计算

3、将屋面板的刚度用斜支撑来模拟，也就是在屋面上布置斜支撑来代替屋面板，同时也要考虑屋面自重及其上的荷载。用PM建模，用SATWE或TAT进行分析。

总结上述三种模型，第一种模型很多设计院不具备软件上的要求。第二种与第三种比较起来，第三种模型更接近于实际情况，无论在周期、位移、刚度等的计算上都与第一种模型更接近，所以建议大家采用第三种计算模型。