引言: 隨著城市的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,高層建筑(10層及10層以上或房屋高度超過28m的建筑物)的應(yīng)用日益廣泛, 由于高層建筑相對(duì)較柔,水平荷載作用效應(yīng)明顯,在滿足使用條件下如何才能達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)要求,這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須去追求與面對(duì)的。筆者認(rèn)為,對(duì)于高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，位移比、周期比、剛度比、剛重比、剪重比、軸壓比是保證結(jié)構(gòu)規(guī)則、安全、經(jīng)濟(jì)的六個(gè)極其重要的參數(shù)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001》(以下簡(jiǎn)稱為抗規(guī));《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002》(以下簡(jiǎn)稱為砼規(guī));《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2002》(以下簡(jiǎn)稱為高規(guī))均在相關(guān)章節(jié)對(duì)以上“六個(gè)比”進(jìn)行了嚴(yán)格控制。在初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和審圖人員對(duì)以上“六個(gè)比”都非常重視，各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件也對(duì)這“六個(gè)比”有詳細(xì)的電算結(jié)果輸出，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析與調(diào)整。本文僅以我國(guó)目前較為權(quán)威且應(yīng)用最為廣泛的PKPM軟件中的SATWE程序的電算結(jié)果，結(jié)合規(guī)范條文的要求，談?wù)勅绾螌?duì)電算結(jié)果進(jìn)行判讀、控制與調(diào)整。
1. 位移比（層間位移比）:
1.1 名詞釋義：
（1） 位移比：即樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移與平均水平位移的比值。
（2) 層間位移比：即樓層豎向構(gòu)件的最大層間位移角與平均層間位移角的比值。
其中：
最大水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大水平位移。
平均水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大水平位移與最小水平位移之和除2。
層間位移角：墻、柱層間位移與層高的比值。
最大層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值。
平均層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值與最小值之和除2。
1.3 控制目的:
高層建筑層數(shù)多，高度大，為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)具有必要的剛度，應(yīng)對(duì)其最大位移和層間位移加以控制，主要目的有以下幾點(diǎn)：
1 保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài),避免混凝土墻柱出現(xiàn)裂縫,控制樓面梁板的裂縫數(shù)量,寬度。
2 保證填充墻,隔墻,幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好,避免產(chǎn)生明顯的損壞。
3． 控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。
1.2 相關(guān)規(guī)范條文的控制：
[抗規(guī)]3.4.2條規(guī)定，建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則,對(duì)稱,并應(yīng)具有良好的整體性,當(dāng)存在結(jié)構(gòu)平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí),樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移),不宜大于該樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值的1.2倍。
[高規(guī)]4.3.5條規(guī)定，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A、B級(jí)高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍，B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。
[高規(guī)]4.6.3條規(guī)定，高度不大于150m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層間之比（即最大層間位移角）Δu/h應(yīng)滿足以下要求：
結(jié)構(gòu)休系 Δu/h限值
框架 1/550
框架-剪力墻，框架-核心筒 1/800
筒中筒，剪力墻 1/1000
框支層 1/1000
1.4 電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):
PKPM軟件中的SATWE程序?qū)γ恳粯菍佑?jì)算并輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應(yīng)的比值，詳位移輸出文件WDISP.OUT。但對(duì)于計(jì)算結(jié)果的判讀,應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）若位移比（層間位移比）超過1.2，則需要在總信息參數(shù)設(shè)置中考慮雙向地震作用;
（2）驗(yàn)算位移比需要考慮偶然偏心作用，驗(yàn)算層間位移角則不需要考慮偶然偏心
（3）驗(yàn)算位移比應(yīng)選擇強(qiáng)制剛性樓板假定，但當(dāng)凸凹不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型，當(dāng)平面不對(duì)稱時(shí)尚應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響
（4）最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設(shè)下的控制參數(shù)。構(gòu)件設(shè)計(jì)與位移信息不是在同一條件下的結(jié)果（即構(gòu)件設(shè)計(jì)可以采用彈性樓板計(jì)算，而位移計(jì)算必須在剛性樓板假設(shè)下獲得），故可先采用剛性樓板算出位移，而后采用彈性樓板進(jìn)行構(gòu)件分析。（5）因?yàn)楦邔咏ㄖ�在水平力作用�?幾乎都會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn),故樓層最大位移一般都發(fā)生在結(jié)構(gòu)單元的邊角部位
2．周期比：
2.1 名詞釋義：
周期比即結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期（也稱第一扭振周期）Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期（也稱第一側(cè)振周期）T1的比值。周期比主要控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。因?yàn)楫?dāng)兩者接近時(shí),由于振動(dòng)藕連的影響,結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將明顯增大。
2.2 相關(guān)規(guī)范條文的控制：
[高規(guī)]4.3.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比（即周期比），A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。
[高規(guī)]5.1.13條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算振型數(shù)不應(yīng)小于9,抗震計(jì)算時(shí),宜考慮平扭藕連計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),振型數(shù)不小于15,對(duì)于多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的9倍,且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。
2.3 電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):
(1).計(jì)算結(jié)果詳周期、地震力與振型輸出文件。因SATWE電算結(jié)果中并未直接給出周期比,故對(duì)于通常的規(guī)則單塔樓結(jié)構(gòu)，需人工按如下步驟驗(yàn)算周期比:
a）根據(jù)各振型的兩個(gè)平動(dòng)系數(shù)和一個(gè)扭轉(zhuǎn)系數(shù)(三者之和等于1)判別各振型分別是扭轉(zhuǎn)為主的振型（也稱扭振振型）還是平動(dòng)為主的振型（也稱側(cè)振振型）。一般情況下，當(dāng)扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.5時(shí),可認(rèn)為該振型是扭振振型,反之應(yīng)為側(cè)振振型。當(dāng)然，對(duì)某些極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)還應(yīng)結(jié)合主振型信息來進(jìn)行判斷；
b）周期最長(zhǎng)的扭振振型對(duì)應(yīng)的就是第一扭振周期Tt，周期最長(zhǎng)的側(cè)振振型對(duì)應(yīng)的就是第一側(cè)振周期T1；
c）計(jì)算Tt / T1，看是否超過0.9(0.85)。
對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)周期比，不能直接按上面的方法驗(yàn)算，這時(shí)應(yīng)該將多塔結(jié)構(gòu)分成多個(gè)單塔，按多個(gè)結(jié)構(gòu)分別計(jì)算、分別驗(yàn)算(注意不是在同一結(jié)構(gòu)中定義多塔，而是按塔分成多個(gè)結(jié)構(gòu))。
(2).對(duì)于剛度均勻的結(jié)構(gòu)，在考慮扭轉(zhuǎn)耦連計(jì)算時(shí)，一般來說前兩個(gè)或幾個(gè)振型為其主振型，但對(duì)于剛度不均勻的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，上述規(guī)律不一定存在�？傊�在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使得扭轉(zhuǎn)振型不應(yīng)靠前，以減小震害。SATWE程序中給出了各振型對(duì)基底剪力貢獻(xiàn)比例的計(jì)算功能,通過參數(shù)Ratio(振型的基底剪力占總基底剪力的百分比)可以判斷出那個(gè)振型是X方向或Y方向的主振型，并可查看以及每個(gè)振型對(duì)基底剪力的貢獻(xiàn)大小。
(3).振型分解反應(yīng)譜法分析計(jì)算周期，地震力時(shí)，還應(yīng)注意兩個(gè)問題，即計(jì)算模型的選擇與振型數(shù)的確定。一般來說，當(dāng)全樓作剛性樓板假定后，計(jì)算時(shí)宜選擇“側(cè)剛模型”進(jìn)行計(jì)算。而當(dāng)結(jié)構(gòu)定義有彈性樓板時(shí)則應(yīng)選擇“總剛模型”進(jìn)行計(jì)算較為合理。至于振型數(shù)的確定，應(yīng)按上述[高規(guī)]5.1.13條執(zhí)行，振型數(shù)是否足夠，應(yīng)以計(jì)算振型數(shù)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%作為唯一的條件進(jìn)行判別。
(4).如同位移比的控制一樣，周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種相對(duì)關(guān)系，而非其絕對(duì)大小，它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不致于出現(xiàn)過大（相對(duì)于側(cè)移）的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。即周期比控制不是在要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是在要求結(jié)構(gòu)承載布局的合理性�？紤]周期比限制以后，以前看來規(guī)整的結(jié)構(gòu)平面，從新規(guī)范的角度來看，可能成為“平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)”。一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情況，一般只能通過調(diào)整平面布置來改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小調(diào)整往往收效甚微。周期比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)于側(cè)移剛度較小，總的調(diào)整原則是要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圈，或者削弱內(nèi)筒。
(5).扭轉(zhuǎn)周期控制及調(diào)整難度較大，要查出問題關(guān)鍵所在，采取相應(yīng)措施，才能有效解決問題。
a)扭轉(zhuǎn)周期大小與剛心和形心的偏心距大小無關(guān)，只與樓層抗扭剛度有關(guān)；
b)剪力墻全部按照同一主軸兩向正交布置時(shí)，較易滿足；周邊墻與核心筒墻成斜交布置時(shí)要注意檢查是否滿足；
c)當(dāng)不滿足周期限制時(shí)，若層位移角控制潛力較大，宜減小結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件剛度，增大平動(dòng)周期；
d)當(dāng)不滿足周期限制時(shí)，且層位移角控制潛力不大，應(yīng)檢查是否存在扭轉(zhuǎn)剛度特別小的層，若存在應(yīng)加強(qiáng)該層的抗扭剛度；
e)當(dāng)不滿足扭轉(zhuǎn)周期限制，且層位移角控制潛力不大，各層抗扭剛度無突變，說明核心筒平面尺度與結(jié)構(gòu)總高度之比偏小，應(yīng)加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墻厚，增大核心筒的抗扭剛度。
f)當(dāng)計(jì)算中發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)為第一振型，應(yīng)設(shè)法在建筑物周圍布置剪力墻，不應(yīng)采取只通過加大中部剪力墻的剛度措施來調(diào)整結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。
3 剛度比
3.1 名詞釋義：
剛度比指結(jié)構(gòu)豎向不同樓層的側(cè)向剛度的比值（也稱層剛度比），該值主要為了控制高層結(jié)構(gòu)的豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)頂板能否作為嵌固端，轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)剛度能否滿足要求，及薄弱層的判斷，均以層剛度比作為依據(jù)。[抗規(guī)]與[高規(guī)]提供有三種方法計(jì)算層剛度，即剪切剛度（Ki=GiAi/hi）、剪彎剛度（Ki=Vi/Δi）、地震剪力與地震層間位移的比值（Ki=Qi/Δui）。
3.2 相關(guān)規(guī)范條文的控制：[抗規(guī)]附錄E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2；
[高規(guī)]4.4.2條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的80%；
[高規(guī)]5.3.7條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍；
[高規(guī)]10.2.3條規(guī)定，底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，應(yīng)符合高規(guī)附錄E的規(guī)定：
E.01)底部大空間為一層的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剛度比γ表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2。
E.02)底部大空間層數(shù)大于一層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的與底部大空間層相同或相近高度的部分的等效側(cè)向剛度與轉(zhuǎn)換層下部的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比γe宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于1.3。
3.3 電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):
（1）規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)層剛度比和位移比的控制一樣，也要求在剛性樓板假定條件下計(jì)算。對(duì)于有彈性板或板厚為零的工程，應(yīng)計(jì)算兩次，在剛性樓板假定條件下計(jì)算層剛度比并找出薄弱層，然后在真實(shí)條件下完成其它結(jié)構(gòu)計(jì)算。
（2）層剛比計(jì)算及薄弱層地震剪力放大系數(shù)的結(jié)果詳建筑結(jié)構(gòu)的總信息WMASS.OUT。一般來說，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度應(yīng)該是沿高度均勻或沿高度逐漸減少，但對(duì)于框支層或抽空墻柱的中間樓層通常表現(xiàn)為薄弱層，由于薄弱層容易遭受嚴(yán)重震害，故程序根據(jù)剛度比的計(jì)算結(jié)果或?qū)娱g剪力的大小自動(dòng)判定薄弱層，并乘以放大系數(shù)，以保證結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)然，薄弱層也可在調(diào)整信息中通過人工強(qiáng)制指定。
（3）對(duì)于上述三種計(jì)算層剛度的方法，我們應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇：對(duì)于底部大空間為一層時(shí)或多層建筑及磚混結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇“剪切剛度”；對(duì)于底部大空間為多層時(shí)或有支撐的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇“剪彎剛度”；而對(duì)于通常工程來說，則可選用第三種規(guī)范建議方法，此法也是SATWE程序的默認(rèn)方法。
4．剛重比
4.1 名詞釋義：
結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與重力荷載設(shè)計(jì)值之比稱為剛重比。它是影響重力二階效應(yīng)的主要參數(shù),且重力二階效應(yīng)隨著結(jié)構(gòu)剛重比的降低呈雙曲線關(guān)系增加。高層建筑在風(fēng)荷載或水平地震作用下,若重力二階效應(yīng)過大則會(huì)引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌，故控制好結(jié)構(gòu)的剛重比，則可以控制結(jié)構(gòu)不失去穩(wěn)定。
4.2 相關(guān)規(guī)范條文的控制：
[高規(guī)]5.4.4條規(guī)定:
1.對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu),框剪結(jié)構(gòu),筒體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定:
2.對(duì)于框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定: Di*Hi/Gi>=10
4.3 電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):
1.按照下式計(jì)算等效側(cè)向剛度： 
2.對(duì)于剪切型的框架結(jié)構(gòu),當(dāng)剛重比大于10時(shí)，則結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)可控制在20%以內(nèi),結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定已經(jīng)具有一定的安全儲(chǔ)備；當(dāng)剛重比大于20時(shí),重力二階效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響已經(jīng)很小,故規(guī)范規(guī)定此時(shí)可以不考慮重力二階效應(yīng)。
3.對(duì)于彎剪型的剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)，當(dāng)剛重比大于1.4時(shí)，結(jié)構(gòu)能夠保持整體穩(wěn)定；當(dāng)剛重比大于2.7時(shí)，重力二階效應(yīng)導(dǎo)致的內(nèi)力和位移增量?jī)H在5%左右，故規(guī)范規(guī)定此時(shí)可以不考慮重力二階效應(yīng)。
2.若結(jié)構(gòu)剛重比(Ejd/GH2)>1.4,則滿足整體穩(wěn)定條件,SATWE輸出結(jié)果參WMASS.OUT,
3.高層建筑的高寬比滿足限值時(shí)，可不進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，否則應(yīng)進(jìn)行。
4.當(dāng)高層建筑的穩(wěn)定不滿足上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)調(diào)整并增大結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。
5、剪重比:
5.1 名詞釋義：
剪重比即最小地震剪力系數(shù)λ，主要是控制各樓層最小地震剪力，尤其是對(duì)于基本周期大于3.5S的結(jié)構(gòu),以及存在薄弱層的結(jié)構(gòu),出于對(duì)結(jié)構(gòu)安全的考慮,規(guī)范增加了對(duì)剪重比的要求。
5.2 相關(guān)規(guī)范條文的控制：
[抗規(guī)]5.2.5條與[高規(guī)]3.3.13條規(guī)定，抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力不應(yīng)小于下表給出的最小地震剪力系數(shù)λ。類   別 7 度 7.5 度 8 度 8.5 度 9 度
扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期
小于3.5S的結(jié)構(gòu) 0.016 0.024 0.032 0.048 0.064
基本周期大于5.0S的結(jié)構(gòu) 0.012 0.018 0.024 0.032 0.040
5.3 電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):
(1).對(duì)于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層的水平地震剪力應(yīng)增大1.15倍，即上表中樓層最小剪力系數(shù)λ應(yīng)乘以1.15倍。當(dāng)周期介于3.5S和5.0S之間時(shí)，可對(duì)于上表采用插入法求值。
(2).對(duì)于一般高層建筑而言,結(jié)構(gòu)剪重比底層為最小,頂層最大,故實(shí)際工程中,結(jié)構(gòu)剪重比由底層控制,由下到上,哪層的地震剪力不夠，就放大哪層的設(shè)計(jì)地震內(nèi)力.
(3).結(jié)構(gòu)各層剪重比及各樓層地震剪力調(diào)整系數(shù)自動(dòng)計(jì)算取值,結(jié)果詳SATWE周期、地震力與振型輸出文件WZQ.OUT)
(4).各層地震內(nèi)力自動(dòng)放大與否在調(diào)整信息欄設(shè)開關(guān)；如果用戶考慮自動(dòng)放大，SATWE將在WZQ.OUT中輸出程序內(nèi)部采用的放大系數(shù).
(5).六度區(qū)剪重比可在0.7％～1％取。若剪重比過小，均為構(gòu)造配筋,說明底部剪力過小，要對(duì)構(gòu)件截面大小、周期折減等進(jìn)行檢查;若剪重比過大，說明底部剪力很大，也應(yīng)檢查結(jié)構(gòu)模型，參數(shù)設(shè)置是否正確或結(jié)構(gòu)布置是否太剛。
6、軸壓比
6.1 名詞釋義：
柱(墻)軸壓比N/(fcA)指柱(墻)軸壓力設(shè)計(jì)值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一，為了使柱墻具有很好的延性和耗能能力，規(guī)范采取的措施之一就是限制軸壓比。
6.2 相關(guān)規(guī)范條文的控制：[砼規(guī)]11.4.16條[抗規(guī)]6.3.7條,[高規(guī)]6.4.2條同時(shí)規(guī)定:柱軸壓比不宜超過下表中限值。
結(jié)構(gòu)類型 抗震等級(jí)
一 二 三
框架結(jié)構(gòu) 0.7 0.8 0.9
框架抗震墻，板柱抗震墻筒體 0.75 0.85 0.95
部分框支抗震墻 0.6 0.7 --
[砼規(guī)]11.7.13條[高規(guī)]7.2.14條同時(shí)規(guī)定:抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一二級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻底部加強(qiáng)部位，其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜超過下表中限值：
6.3 電算結(jié)果的判別與調(diào)整要點(diǎn):
(1).抗震等級(jí)越高的建筑結(jié)構(gòu)，其延性要求也越高，因此對(duì)軸壓比的限制也越嚴(yán)格。對(duì)于框支柱、一字形剪力墻等情況而言，則要求更嚴(yán)格�？拐鸬燃�(jí)低或非抗震時(shí)可適當(dāng)放松，但任何情況下不得小于1.05。
(2).限制墻柱的軸壓比，通常取底截面(最大軸力處)進(jìn)行驗(yàn)算，若截面尺寸或混凝土強(qiáng)度等級(jí)變化時(shí),還驗(yàn)算該位置的軸壓比。SATWE驗(yàn)算結(jié)果詳 ，當(dāng)計(jì)算結(jié)果與規(guī)范不符時(shí)，軸壓比數(shù)值會(huì)自動(dòng)以紅色字符顯示。
(3).需要說明的是，對(duì)于墻肢軸壓比的計(jì)算時(shí)，規(guī)范取用重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸壓力設(shè)計(jì)值（即恒載分項(xiàng)系數(shù)取1.2,活載分項(xiàng)系數(shù)取1.4）來計(jì)算其名義軸壓比,是為了保證地震作用下的墻肢具有足夠的延性,避免受壓區(qū)過大而出現(xiàn)小偏壓的情況,而對(duì)于截面復(fù)雜的墻肢來說,計(jì)算受壓區(qū)高度非常困難,故作以上簡(jiǎn)化計(jì)算。
(4).試驗(yàn)證明，混凝土強(qiáng)度等級(jí)，箍筋配置的形式與數(shù)量，均與柱的軸壓比有密切的關(guān)系，因此，規(guī)范針對(duì)情況的不同，對(duì)柱的軸壓比限值作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
(5).當(dāng)墻肢的軸壓比雖未超過上表中限值，但又?jǐn)?shù)值較大時(shí)，可在墻肢邊緣應(yīng)力較大的部位設(shè)置邊緣構(gòu)件，以提高墻肢端部混凝土極限壓應(yīng)變，改善剪力墻的延性。當(dāng)為一級(jí)抗震(9度)時(shí)的墻肢軸壓比大于0.3,一級(jí)(8度)大于0.2,二級(jí)大于0.1時(shí),應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件,否則可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件,程序?qū)Φ撞考訌?qiáng)部位及其上一層所有墻肢端部均按約束邊緣構(gòu)件考慮。
結(jié)束語:
以上僅從規(guī)范條文及軟件運(yùn)用的角度對(duì)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的“六個(gè)比”進(jìn)行對(duì)照理解，然而規(guī)范條文終究有其局限性，只能針對(duì)一些普通、典型的情況提出要求，軟件的模擬計(jì)算與實(shí)際情況也有一定的差距，因此，對(duì)于千變?nèi)f化的實(shí)際工程，需要結(jié)構(gòu)工程師運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的要求，做出具體分析和采取具體措施，避免采用嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)。對(duì)于某些建筑功能極其復(fù)雜，結(jié)構(gòu)平面或豎向不規(guī)則的高層結(jié)構(gòu)，以上比值可能會(huì)出現(xiàn)超過規(guī)范限制的情況，這時(shí)必須進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，盡可能對(duì)原結(jié)構(gòu)方案作出調(diào)整或采取有效措施予以彌補(bǔ)。
其實(shí),高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除上述“六個(gè)比”需很好控制以外,還有很多“比值”需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在具體工程的設(shè)計(jì)中認(rèn)真的去對(duì)待，很好的加以控制，如高層建筑高寬比，結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的延性比，梁柱的剪跨比、剪壓比，柱傾覆力矩與總傾覆力矩之比等等。它們對(duì)于實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”，“強(qiáng)墻弱梁”“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)計(jì)理念均起著重要作用。

高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的七個(gè)比值及調(diào)整方法
2008-03-02 22:37
高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的七個(gè)比值及調(diào)整方法
1、軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對(duì)墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求，見抗規(guī)6.3.7和6.4.6，高規(guī) 6.4.2和7.2.14。
軸壓比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：
1）程序調(diào)整：SATWE程序不能實(shí)現(xiàn)。
2）人工調(diào)整：增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度。
2、剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性，見抗規(guī)5.2.5，高規(guī)3.3.13。這個(gè)要求如同最小配筋率的要求，算出來的地震剪力如果達(dá)不到規(guī)范的最低要求，就要人為提高，并按這個(gè)最低要求完成后續(xù)的計(jì)算。
剪重比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：
1）程序調(diào)整：在SATWE的“調(diào)整信息”中勾選“按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整各樓層地震內(nèi)力”后，SATWE按抗規(guī)5.2.5自動(dòng)將樓層最小地震剪力系數(shù)直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和，用以調(diào)整該樓層地震剪力，以滿足剪重比要求。
2）人工調(diào)整：如果還需人工干預(yù)，可按下列三種情況進(jìn)行調(diào)整：
a）當(dāng)?shù)卣鸺袅ζ�小而層間側(cè)移角又偏大時(shí)，說明結(jié)構(gòu)過柔，宜適當(dāng)加大墻、柱截面，提高剛度；
b）當(dāng)?shù)卣鸺袅ζ�大而層間側(cè)移角又偏小時(shí)，說明結(jié)構(gòu)過剛，宜適當(dāng)減小墻、柱截面，降低剛度以取得合適的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)；
c）當(dāng)?shù)卣鸺袅ζ�小而層間側(cè)移角又恰當(dāng)時(shí)，可在SATWE的“調(diào)整信息”中的“全樓地震作用放大系數(shù)”中輸入大于1的系數(shù)增大地震作用，以滿足剪重比要求。
3、剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層，見抗規(guī)3.4.2，高規(guī)4.4.2；對(duì)于形成的薄弱層則按高規(guī)5.1.14予以加強(qiáng)。
剛度比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：
1）程序調(diào)整：如果某樓層剛度比的計(jì)算結(jié)果不滿足要求，SATWE自動(dòng)將該樓層定義為薄弱層，并按高規(guī)5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。
2）人工調(diào)整：如果還需人工干預(yù)，可適當(dāng)降低本層層高和加強(qiáng)本層墻、柱或梁的剛度，適當(dāng)提高上部相關(guān)樓層的層高和削弱上部相關(guān)樓層墻、柱或梁的剛度。
4、位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。見抗規(guī)3.4.2，高規(guī) 4.3.5。
位移比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：
1）程序調(diào)整：SATWE程序不能實(shí)現(xiàn)。
2）人工調(diào)整：只能通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與形心的偏心距；可利用程序的節(jié)點(diǎn)搜索功能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號(hào)簡(jiǎn)圖”中快速找到位移最大的節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度；也可找出位移最小的節(jié)點(diǎn)削弱其剛度；直到位移比滿足要求。
5、周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，見高規(guī)4.3.5。周期比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)于側(cè)移剛度較小，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)過大。
周期比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：
1）程序調(diào)整：SATWE程序不能實(shí)現(xiàn)。
2）人工調(diào)整：只能通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度；總的調(diào)整原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍墻、柱或梁的剛度，適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)中間墻、柱的剛度。第一或第二振型為扭轉(zhuǎn)時(shí)的調(diào)整方法見
6、剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在風(fēng)載或地震力的作用下整體失穩(wěn)，見高規(guī)5.4.1和5.4.4。剛重比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的剛度相對(duì)于重力荷載過小；但剛重比過分大，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差，宜適當(dāng)減少墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。
剛重比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：
1）程序調(diào)整：SATWE程序不能實(shí)現(xiàn)。
2）人工調(diào)整：只能通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度。
7、層間受剪承載力比：控制豎向不規(guī)則性，以免豎向樓層受剪承載力突變，形成薄弱層，見抗規(guī)3.4.2，高規(guī)4.4.3；對(duì)于形成的薄弱層應(yīng)按高規(guī)5.1.14予以加強(qiáng)。
層間受剪承載力比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：
1）程序調(diào)整：在SATWE的“調(diào)整信息”中的“指定薄弱層個(gè)數(shù)”中填入該樓層層號(hào)，將該樓層強(qiáng)制定義為薄弱層，SATWE按高規(guī)5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。
2）人工調(diào)整：如果還需人工干預(yù)，可適當(dāng)提高本層構(gòu)件強(qiáng)度（如增大配筋、提高混凝土強(qiáng)度或加大截面）以提高本層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的承載力，或適當(dāng)降低上部相關(guān)樓層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的承載力。
如果結(jié)構(gòu)豎向較規(guī)則，第一次試算時(shí)可只建一個(gè)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層，待結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、剪重比、剛度比等滿足之后再添加其它標(biāo)準(zhǔn)層；這樣可以減少建模過程中的重復(fù)修改，加快建模速度。

按新規(guī)范對(duì)共計(jì)60多棟各類工程的統(tǒng)計(jì):
對(duì)8度，三類場(chǎng)地：
框架一般每平米65~70公斤；
框剪一般每平米70~75公斤；
剪力墻一般每平米75~80公斤。
對(duì)8度，二類場(chǎng)地：
框架一般每平米55~60公斤；
框剪一般每平米60~65公斤；
剪力墻一般每平米65~70公斤。
對(duì)7度，三類場(chǎng)地：
框架一般每平米55~60公斤；
框剪一般每平米60~65公斤；
剪力墻一般每平米65~70公斤。
對(duì)7度，二類場(chǎng)地：
框架一般每平米45~50公斤；
框剪一般每平米50~55公斤；
剪力墻一般每平米55~60公斤。
對(duì)6度，二類場(chǎng)地：
框架一般每平米35~40公斤；
框剪一般每平米40~45公斤；
剪力墻一般每平米45~55公斤。
對(duì)6度，三類場(chǎng)地：
框架一般每平米40~45公斤；
框剪一般每平米45~55公斤；
剪力墻一般每平米50~60公斤。