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楼层侧向刚度比在SATWE中的判断应用

发布于：2015-03-05 13:55:05 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

一、引言

高层建筑结构设计中，侧向刚度比的统计具有非常重要的意义，是判断结构整体安全的一个重要指标，在《抗规》（2010版）和《高规》（2010版）有多处相关条文。以《高规》为例，3.5.2条,5.3.7条12.2.1条及附录E中都分别对侧向刚度比在各种结构体系中的要求进行了相应控制，现结合PKPM2010 V2.1软件及工程实例对其合理判断做出阐述。

二、嵌固层的解释

1.要区分“结构底部嵌固层”和“嵌固端所在层号”在侧向刚度比引用规范条文中的不同。

2.嵌固端所在层号，当地下室顶板可以作为嵌固端时，嵌固端所在楼层应为地上一层，即地下室层数+1，嵌固端所在楼层在SATWE中不能填写为地下室那层（详《SATWE用户手册》3.2.1.6条），这时判断侧向刚度比时，应按《高规》5.3.7条，即地下一层与上部结构首层侧向刚度比应大于或等于2。本文实例一（有地下室）即是这种例子。

3.《高规》第3.5.2条第2款中“对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5”，该处的“结构底部嵌固层”仅指“当嵌固层为模型底层时，即嵌固端所在层号为1时”（详《SATWE用户手册》3.2.1.6.(3)条），“如果嵌固端位于底层以上时，将不执行此条规定”（详《PKPM新天地》2011第2期41页）。也就是说，只适合没有地下室的结构，这样，楼层的底部才可能满足底层嵌固层的要求，本文实例二即是这种例子。这样，对《高规》第3.5.2条第2款，即楼层的首层（嵌固层）与相邻上层（即地上二层）的侧向刚度比值γ2应大于或等于1.5。

三、侧向刚度比在SATWE数据中的引用（引用附一数据,均以X向为例）

1. 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(剪切刚度)

Ratx= RJX1 （本层）/ RJX1（下一层）

如：实例一，Floor No.2/ Floor No.1=5.9143/6.5463*10=0.0903， Ratx(第二层)；

Floor No.3/ Floor No.2=6.6896/5.9143=1.1311，Ratx(第三层)；

实例二，Floor No.2/ Floor No.1=2.4492/7.1863=0.3408， Ratx(第二层)；

Floor No.3/ Floor No.2=3.3795/2.4492=1.3798，Ratx(第三层)；

2. 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

Ratx1= RJX3 （本层）/[RJX3（上一层）*0.7或上三层平均侧刚*0.8的比值中之较小者]

该值取RJX3，与层高hi无关系，用以判断框架结构γ1，详《高规》第3.5.2.1

如：实例一，Floor No.2/ Floor No.3=13.157/（6.6666*0.7）=2.819， Ratx1(第二层)；

Floor No.2/[( Floor No.3+4+5)/3]=13.157/[（6.6666+5.6331+4.5238）/3*0.8]=2.933， Ratx1(第二层)；

2.819<2.933, 故取Ratx1=2.819(第二层)

实例二，Floor No.2/ Floor No.3=2.0763/（2.3593*0.7）=1.2573，Ratx1(第二层)；

Floor No.2/[( Floor No.3+4+5)/3]=2.0763/[（2.3593+1.8367+1.6042）/3*0.8]=1.3423， Ratx1(第二层)；

1.2573<1.342, 故取Ratx1=1.2573(第二层)

3. 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

Ratx2=RJX3*H （本层）/ [RJX3*H（上一层）*0.9或1.1或1.5]

该值取RJX3*H，用以判断除框架结构外其他结构γ2，详《高规》第3.5.2.2

如：实例一，Floor No.2/ Floor No.3=8.6838/（3.9999*0.9）=2.412， Ratx2(第二层)；

Floor No.3/ Floor No.4=3.9999/（2.9292*0.9）=1.517， Ratx2(第三层)；

实例二，Floor No.1/ Floor No.2=33.439/（9.9664*1.5）=2.2368， Ratx2(第二层)；

Floor No.2/ Floor No.3=9.9664/（7.0778*1.1）=1.2801， Ratx2(第二层)；

Floor No.3/ Floor No.4=7.0778/（5.48*0.9）=1.4351， Ratx2(第三层)；

四、侧向刚度比在SATWE数据中对满足规范要求的判断

1.对于嵌固端条件的判断

（1）对于有地下室的，把地下室顶板作为嵌固端，即“嵌固端所在层号”为地上首层的。

如实例一，地下室层为第二层，其8.6838/（3.9999*0.9）=2.412， Ratx2(第二层)，和《高规》5.3.7条“地下一层与首层侧向刚度比≥2”的要求的对比。2/0.9= 2.3，因此，只要 2.412>2.3,是满足的，就是说地下室顶板作为嵌固端是没有问题的。

（2）对于“结构底部嵌固层”，没有地下室的结构，可直接根据Ratx2≥1,如实例二，2.2368≥1，即可判断基础顶部是满足嵌固端的要求的，实际上该项是肯定满足的，无实际意义。

2. 对于满足《高规》第3.5.2条的判断

这个很简单，只要观察，所有的Ratx1（框架）， Ratx2（其他高层）≥1，就是满足要求的。

3.对于框支剪力墙结构，转换层满足《高规》附录E要求的判断

按《高规》附录E，在求Δ1和Δ2时，要求出相应顶部在单位水平力作用下的侧向位移，对“单位水平力”，在软件数据中找出是不容易的，因此，我们可以根据结构力学，在该公式的同理论理解上，做一简化。把剪切线刚度GA（单位KN/m）的倒数，即是柔度，单位力下的位移，按附录E.0.3公式相加后，再倒数，即总体刚度。然后相比较，可以为简化的γe2等效侧刚比，具体方法如下：

针对实例一，嵌固端~转换层依次为3、4、5、6层，RJX1(剪切刚度)依次为：6.68，8.1,8.12,7.64，依附录E.0.3，转换层之上应为7、8、9、10层，RJX1(剪切刚度)依次为：8.97,8.39,8.55,8.55，则：（1）手算-剪切刚度法（RJX1）