结构师应该掌握的结构设计中的7个比值.docx

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结构师应该掌握的结构设计中的7个比值

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，需要较长的实际积累，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。

 今天小编给大家整理下7个比值的知识。

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轴压比

定义

柱（墙）轴压比N/（fcA）指柱（墙）轴压力设计值与柱（墙）的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。

作用

影响墙柱抗震性能的主要因素之一，为了使墙柱具有很好的延性和耗能能力，规范采取的措施之一就是限制轴压比。

规范

规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见10版高规6.4.2和7.2.13。

轴压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

增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。

电算结果的判别与调整具体要点

1）抗震等级越高的建筑结构，其延性要求也越高，因此对轴压比的限制也越严格。

对于框支柱、一字形剪力墙等情况而言，则要求更严格。

抗震等级低或非抗震时可适当放松，但任何情况下不得小于1.05。

2）限制墙柱的轴压比，通常取底截面（最大轴力处）进行验算，若截面尺寸或混凝土强度等级变化时,还验算该位置的轴压比。

SATWE验算结果，当计算结果与规范不符时，轴压比数值会自动以红色字符显示。

3）对于墙肢轴压比的计算时，规范取用重力荷载代表值作用下产生的轴压力设计值（即恒载分项系数取1.2,活载分项系数取1.4）来计算其名义轴压比,是为了保证地震作用下的墙肢具有足够的延性,避免受压区过大而出现小偏压的情况，而对于截面复杂的墙肢来说,计算受压区高度非常困难，故作以上简化计算。

4）试验证明，混凝土强度等级，箍筋配置的形式与数量，均与柱的轴压比有密切的关系，因此，规范针对情况的不同，对柱的轴压比限值作了适当的调整。

5）当墙肢的轴压比虽未超过上表中限值，但又数值较大时，可在墙肢边缘应力较大的部位设置边缘构件，以提高墙肢端部混凝土极限压应变，改善剪力墙的延性。

当为一级抗震（9度）时的墙肢轴压比大于0.3，一级（8度）大于0.2,二级大于0.1时,应设置约束边缘构件,否则可设置构造边缘构件,程序对底部加强部位及其上一层所有墙肢端部均按约束边缘构件考虑。

剪重比

定义

剪重比：

即最小地震剪力系数λ。

作用

主要是控制各楼层最小地震剪力，尤其是对于基本周期大于3.5S的结构,以及存在薄弱层的结构。

规范

出于对结构安全的考虑，规范增加了对剪重比的要求主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见高规10版高规4.3.12。

轴压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”中勾选“按抗震规范5.2.5调整各楼层地震内力”后，SATWE按10抗规5.2.5自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之和，用以调整该楼层地震剪力，以满足剪重比要求。

2、人工调整

a）当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时，说明结构过柔，宜适当加大墙、柱截面，提高刚度；

b）当地震剪力偏大而层间侧移角又偏小时，说明结构过刚，宜适当减小墙、柱截面，降低刚度以取得合适的经济技术指标；

c）当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时，可在SATWE的“调整信息”中的“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，以满足剪重比要求。

电算结果的判别与调整具体要点

1）对于竖向不规则结构的薄弱层的水平地震剪力应增大1.15倍，即上表中楼层最小剪力系数λ应乘以1.15倍。

当周期介于3.5S和5.0S之间时，可对于上表采用插入法求值。

2）对于一般高层建筑而言，结构剪重比底层为最小,顶层最大，故实际工程中,结构剪重比由底层控制,由下到上,哪层的地震剪力不够，就放大哪层的设计地震内力。

3）结构各层剪重比及各楼层地震剪力调整系数自动计算取值,结果详SATWE周期、地震力与振型输出文件。

4）各层地震内力自动放大与否在调整信息栏设开关；如果用户考虑自动放大，SATWE将在WZQ.OUT中输出程序内部采用的放大系数。

5）六度区剪重比可在0.7％～1％取。

若剪重比过小，均为构造配筋,说明底部剪力过小，要对构件截面大小、周期折减等进行检查;若剪重比过大，说明底部剪力很大，也应检查结构模型，参数设置是否正确或结构布置是否太刚。

刚度比

定义

指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值（也称层刚度比）。

作用

主要为了控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。

对于地下室结构顶板能否作为嵌固端，转换层上、下结构刚度能否满足要求，及薄弱层的判断，均以层刚度比作为依据。

规范

[抗规]与[高规]提供有三种方法计算层刚度，即剪切刚度（Ki=GiAi/hi）、剪弯刚度（Ki=Vi/Δi）、地震剪力与地震层间位移的比值（Ki=Qi/Δui）。

见10抗规3.4.2，10版高规3.5.2与5.3.7与10.2.3；对于形成的薄弱层则按10版高规3.5.8予以加强。

轴压比不满足情况下的简便调整方法

1、程序调整

如果某楼层刚度比的计算结果不满足要求，SATWE自动将该楼层定义为薄弱层，并按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，可适当降低本层层高和加强本层墙、柱或梁的刚度，适当提高上部相关楼层的层高和削弱上部相关楼层墙、柱或梁的刚度。

电算结果的判别与调整具体要点

1）规范对结构层刚度比和位移比的控制一样，也要在刚性楼板假定条件下计算。

对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次，在刚性楼板假定条件下计算层刚度比并找出薄弱层，然后在真实条件下完成其它结构计算。

2）层刚比计算及薄弱层地震剪力放大系数的结果详建筑结构的总信息WMASS.OUT。

3）对于上述三种计算层刚度的方法，我们应根据实际情况进行选择：

对于底部大空间为一层时或多层建筑及砖混结构应选择“剪切刚度”；对于底部大空间为多层时或有支撑的钢结构应选择“剪弯刚度”；而对于通常工程来说，则可选用第三种规范建议方法，此法也是SATWE程序的默认方法。