PKPM计算分析高级篇（下）（结构师必备技能，果断分享）

  作为一个高级的结构师，应该掌握复杂结构的PKPM计算分析，这里面有很多的规范条文和参数需要理解，需要较长的实践积累，但是计算分析中有7个比值，几乎控制了结构的方方面面，深入的理解并完整掌握这7个比值的应用，是一个结构师从初级到高级的必经之路。

   小编在PKPM计算分析高级篇（上）中已经分享了轴压比、剪重比、刚度比的知识，今天来和大家分享剩下的四个比值相关内容。

位移比

定义

位移比即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。层间位移比即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。

最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。

平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。

层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。

最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。

平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。

作用

1）保证主体结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土墙柱出现裂缝，控制楼面梁板的裂缝数量，宽度。

2）保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显的损坏。

规范

位移比可以控制结构平面规则性，以免形成扭转，见10抗规3.4.2，10版高规3.4.5和3.7.3。

位移比不满足情况下的简便调整方法

1、程序调整

SATWE程序不能实现。

2、人工调整

   只能通过人工调整改变结构平面布置，减小结构刚心与形心的偏心距；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“各层配筋构件编号简图”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；也可找出位移最小的节点削弱其刚度；直到位移比满足要求。

电算结果的判别与调整具体要点

 PKPM软件中的SATWE程序对每一楼层计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，详位移输出文件WDISP.OUT。

但对于计算结果的判读,应注意以下几点：

1）若位移比（层间位移比）超过1.2，则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用；

2）验算位移比需要考虑偶然偏心作用，验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心；

3）验算位移比应选择强制刚性楼板假定，但当凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响；

4）最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数；

5）因为高层建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转,故楼层最大位移一般都发生在结构单元的边角部位。

周期比

定义

侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系。

作用

   主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响。周期比不满足要求，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，结构扭转效应过大。

规范

10版高规3.4.5与5.1.13

周期比不满足情况下的简便调整方法

1、程序调整

SATWE程序不能实现。

2、人工调整

    只能通过人工调整改变结构布置，提高结构的扭转刚度；总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。

    当第一振型为扭转时，说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴（一般都靠近X轴和Y轴）方向的侧移刚度过小，此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度，并适当削弱结构内部的刚度。

     当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大，结构的扭转刚度相对其中一主轴（侧移刚度较小方向）的侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（侧移刚度较大方向）的侧移刚度则过小，此时宜适当加强结构外围（主要是沿侧移刚度较大方向）的刚度，并适当削弱结构内部沿侧移刚度较大方向的刚度。

1）最有效原则： 削弱内部刚度，增强周边刚度，尽量周边均匀对称连续；

2）有较大凹入的部位加拉梁；

3）看看位移，将位移大的地方加拉梁，或者加大梁截面，加厚板；

4）增加外围梁截面，特别加强角部，和抗震墙部位的梁截面。

电算结果的判别与调整具体要点

1)计算结果详周期、地震力与振型输出文件(WZQ.OUT)。因SATWE电算结果中未直接给出周期比，故对于通常的规则单塔楼结构，需人工按如下步骤验算周期比：

a）根据各振型的两个平动系数和一个扭转系数(三者之和等于1)判别各振型分别是扭转为主的振型（也称扭振振型，扭转系数大于0.5），还是平动为主的振型（也称侧振振型，扭转系数小于等于0.5）。

b）周期最长的扭振振型对应的是第一扭振周期Tt，周期最长的侧振振型对应的是第一侧振周期T1。

c）计算Tt / T1，看是否超过0.9(0.85)。

  对于多塔结构周期比，应该将多塔结构分成多个单塔，按多个结构分别计算、分别验算(注意不是在同一结构中定义多塔，而是按塔分成多个结构)。

2)在高层结构设计中，使得扭转振型不应靠前，以减小震害。

3)振型分解反应谱法分析计算周期，地震力时，还应注意两个问题，即计算模型的选择与振型数的确定。

4)周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性。

5)扭转周期控制及调整难度较大，要查出问题关键所在，采取相应措施，才能有效解决问题。

a)扭转周期大小只与楼层抗扭刚度有关；

b)剪力墙全部按照同一主轴两向正交布置时，较易满足；周边墙与核心筒墙成斜交布置时要注意检查是否满足；

c)当不满足周期限制时，若层位移角控制潜力较大，宜减小结构竖向构件刚度，增大平动周期；

d)当不满足周期限制时，且层位移角控制潜力不大，应检查是否存在扭转刚度特别小的层，若存在应加强该层的抗扭刚度；

e)当不满足扭转周期限制，且层位移角控制潜力不大，各层抗扭刚度无突变，说明核心筒平面尺度与结构总高度之比偏小，应加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墙厚，增大核心筒的抗扭刚度。

f)当计算中发现扭转为第一振型，应设法在建筑物周围布置剪力墙。

刚重比

定义

  结构的侧向刚度与重力荷载设计值之比称为刚重比。

作用

    影响重力二阶效应的主要参数，且重力二阶效应随着结构刚重比的降低呈双曲线关系增加。主要为控制结构的稳定性，避免结构在风载或地震力的作用下整体失稳。

规范

见10版高规5.4.1和5.4.4。

刚重比不满足情况下的简便调整方法

1、程序调整

SATWE程序不能实现。

2、人工调整

1）对于剪切型的框架结构，当刚重比大于10 时，则结构重力二阶效应可控制在20%以内，结构的稳定已经具有一定的安全储备；当刚重比大于20 时，对结构的影响已经很小,可以不考虑重力二阶效应。

2）对于弯剪型的剪力墙结构、框剪结构、筒体结构，当刚重比大于1.4 时，结构能够保持整体稳定；当刚重比大于2.7 时，导致的内力和位移增量仅在5%左右，可以不考虑重力二阶效应。

3）若结构刚重比(Ejd/GH2)>1.4，则满足整体稳定条件，SATWE 输出结果参WMASS.OUT。

4） 高层建筑的高宽比满足限值时，可不进行稳定验算，否则应进行。

5）当高层建筑的稳定不满足上述规定时，应调整并增大结构的侧向刚度。

电算结果的判别与调整具体要点

1）对于剪切型的框架结构，当刚重比大于10 时，则结构重力二阶效应可控制在20%以内，结构的稳定已经具有一定的安全储备；当刚重比大于20 时，对结构的影响已经很小,可以不考虑重力二阶效应。

2）对于弯剪型的剪力墙结构、框剪结构、筒体结构，当刚重比大于1.4 时，结构能够保持整体稳定；当刚重比大于2.7 时，导致的内力和位移增量仅在5%左右，可以不考虑重力二阶效应。

3）若结构刚重比(Ejd/GH2)>1.4，则满足整体稳定条件，SATWE 输出结果参WMASS.OUT。

4） 高层建筑的高宽比满足限值时，可不进行稳定验算，否则应进行。

5）当高层建筑的稳定不满足上述规定时，应调整并增大结构的侧向刚度。

层间受剪承载力比

定义

指在所考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之和。

作用

控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变形成薄弱层。

规范

见10抗规3.4.2， 10版高规3.5.3；对于形成的薄弱层应按 10版高规3.5.8予以加强。

层间受剪承载力比不满足情况下的简便调整方法

1、程序调整

在SATWE的“调整信息”中的“指定薄弱层个数”中填入该楼层层号，将该楼层强制定义为薄弱层，SATWE按10版高规3.5.8将该楼层地震剪力放大1.25倍。

2、人工调整

如果还需人工干预，可适当提高本层构件强度（如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面）以提高本层墙、柱等抗侧力构件的承载力，或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的承载力。

如果结构竖向较规则，第一次试算时可只建一个结构标准层，待结构的周期比、位移比、剪重比、刚度比等满足之后再添加其它标准层；这样可以减少建模过程中的重复修改，加快建模速度。

来源：土木检测