轴压比、剪重比、层间刚度比、位移比、周期比、刚重比、有效质量比
一 轴压比
柱及剪力墙轴压比是否满足要求,主要为控制结构延性;
《抗规》:
调整措施:混凝土标号、柱墙截面、箍筋构造、整体布置等。
二 剪重比
作用:主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性,见抗规5.2.5;
剪重比主要是考虑基本周期大于3S的长周期结构。地震对于此类结构的破坏相比短周期的 结构有更大影响,但规范用的振型分解反应谱法无法做出估计;而且对于此类长周期结构计算所得的水平地震作用下的结构效应可能偏小,这可能就是规范设定最小剪重比的原因。剪重比过大过小都需要检查。过大说明底部剪力过大,应检查输入信息,是否填入信息有误,或者剪力墙数量过多,结构太刚。不论剪力重力比过大过小,都要找出原因,将其控制在适宜的范围内,其计算的位移,内力,配筋才有意义。
调整方法:1)程序调整:计算结果内力增大,配筋增加。
2)人工干预:通过调整墙柱截面尺寸及其分布,达到刚柔适度的结果;或者位移角适当但地震剪力偏小时,可以通过调整信息中“全楼地震作用放大系数”中输入大于1的系数增大地震作用,以满足剪重比的要求。
三 刚度比
含义:主要为控制结构竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层。
规范相关:抗规3.4.3,楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%;
高规的5.3.7条规定,高层建筑结构计算中,当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。高规附录E.0.1当转换层设置在1、2层时,可近似采用转换层上、下层结构等效刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时不应大于2.
计算方法:高规附录E.0.1建议的方法——剪切刚度 ki=Gi Ai/hi
高规附录E.0.2建议的方法——剪弯刚度 Ki=Fi/▲i
抗规3.4.2和3.4.3条文说明中建议的计算方法:Ki=Vi/▲ui
注意事项:规范对结构的层刚度有明确的要求,在判断楼层是否为薄弱层、地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等等,都要求有层刚度作为依据,所以层刚度计算的准确性就比较重要。
层刚度比即结构必须要有层的概念,但是,对于一些复杂结构,如坡屋顶、体育馆、看台、工业建筑等,这些结构或者柱、墙不在同一标高,或者本层根本没有楼板,所以在设计时,可以不考虑这类结构所计算的层刚度特性。
四 位移比
含义:主要为控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响;
规范相关:高规的4.3.5条规定,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角,A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍;且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍,B级高度高层建筑、混合结构高度建筑及复杂高层建筑,不应大于该楼层平均值的1.4倍。抗规3.4.3有类似条文。
程序计算:针对此条,程序中对每一层都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,用户可以一目了然地判断是否满足规范。
注意:位移比的限值是根据刚性楼板假定的条件下确定的,其平均位移的计算方法,也基于“刚性楼板假定”,复杂结构计算结果可能会失真,应人为判断结果的有效性。
五 周期比
含义:主要为控制结构的扭转效应,减小扭转对结构带来不利影响(此时要注意:第一、二震型在高层建筑中是不能以扭转为主);
如同位移比的控制一样,周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不至于出现过大(相对于侧移)的扭转效应。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,一般只能通过调整平面布置来改善这一状况。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,总的调整原则是加强结构外圈刚度,削弱结构内筒刚度。
规范相关:高规4.3.5条规定,结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期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、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85.
判断过程:
1)根据各振型的平动系数大于0.5,还是扭转系数大于0.5,区分出各振型是扭转振型还是平动振型;
2)通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt,周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T1;
3)对照“结构整体空间振动简图”,考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动,如果仅是局部振动,不是第一扭转/平动周期。再考察下一个次长周期;
4)考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大;
5)计算Tt/T1,看是否超过0.9(0.85);
六 刚重比
含义:主要为控制结构的稳定性,以免结构产生滑移和倾覆;
剪力墙结构:该结构刚重比EJd/GH2大于1.4,能通过《高规》5.4.4条的整体稳定验算。
该结构刚重比EJd/GH2大于2.7,可以不考虑重力二阶效应。
EJd为弹性等效侧向刚度;G为重力荷载设计值:1.3恒+1.5活。
七 有效质量比:主要为控制结构的地震力是否全计算出来,有效质量系数是指参与地震计算的质量与结构总质量的比值。若计算振型数足够多,表明参与地震计算的质量就越多。
——————————————————————————————————————
“三分计算,七分构造”,对楼板大洞口周边梁板、转角窗房间楼板、不能贯通框架梁之间楼板、楼梯间休息平台梁处短柱、地下室顶板、大底盘顶板等电算结果反映不出来的部位只能通过构造措施加强,使计算模型与工程实际情况相符。
应注意各项指标的适用性,软件仅为工具,设计概念合理性更为重要。