1、Pkpm位移比，剛度比，軸壓比，周期比，剛重比，剪重比的計算分析結構設計pkpm軟件SATWE計算結果分析SATWE軟件計算結果分析 一、位移比、層間位移比控制規范條文：新高規的4.3.5條規定，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移角，A、B級高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級高度高層建筑不應大于該樓層平均值的1.5倍，B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑，不應大于該樓層平均值的1.4倍。高規4.6.3條規定，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）u/h應滿足以下要求： 結構休系   

2、                           u/h限值框架                      

3、;               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      &#

4、160;                          1/1000名詞釋義：（1）    位移比：即樓層豎向構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、

5、柱頂節點的最大水平位移。平均水平位移：墻頂、柱頂節點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。 控制目的:高層建筑層數多，高度大，為了保證高層建筑結構具有必要的剛度，應對其最大位移和層間位移加以控制，主要目的有以下幾點：1保證主體結構基本處于彈性受力狀態,避免混凝土墻柱出現裂縫,控制樓面梁板的裂縫數量,寬度。2保證填充墻,隔墻,幕墻等非結構構件的完好,避免產生明顯的損壞。3控制結構平面規則性，以免形成扭轉，對結構產生不利影響。 結構位移輸出

6、文件（WDISP.OUT）Max-(X)、Max-(Y)-最大X、Y向位移。（mm）Ave-(X)、Ave-(Y)-X、Y平均位移。（mm）Max-Dx ，Max-Dy    : X,Y方向的最大層間位移Ave-Dx ，Ave-Dy    : X,Y方向的平均層間位移Ratio-(X)、Ratio-(Y)- X、Y向最大位移與平均位移的比值。Ratio-Dx,Ratio-Dy  : 最大層間位移與平均層間位移的比值 即要求：Ratio-(X)= Max-(X)/ Ave-(X)

7、0;       最好<1.2     不能超過1.5Ratio-Dx= Max-Dx/ Ave-Dx           最好<1.2     不能超過1.5Y方向相同  電算結果的判別與調整要點:1若位移比（層間位移比）超過1.2，則需要在總信息參數設置中考慮雙向地震作用；2驗算位移

8、比需要考慮偶然偏心作用，驗算層間位移角則不需要考慮偶然偏心；3驗算位移比應選擇強制剛性樓板假定，但當凸凹不規則或樓板局部不連續時，應采用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型，當平面不對稱時尚應計及扭轉影響4最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制參數。構件設計與位移信息不是在同一條件下的結果（即構件設計可以采用彈性樓板計算，而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得），故可先采用剛性樓板算出位移，而后采用彈性樓板進行構件分析。5因為高層建筑在水平力作用下,幾乎都會產生扭轉,故樓層最大位移一般都發生在結構單元的邊角部位。二、周期比控制規范條文：新高規的4.3.5條規定，結構扭轉為主的第一周期Tt與平

9、動為主的第一周期T1  之比，A級高度高層建筑不應大于0.9；B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不應大于0.85。(抗歸中沒有明確提出該概念，所以多層時該控制指標可以適當放松，但一般不大于1.0。) 名詞釋義：周期比:即結構扭轉為主的第一自振周期（也稱第一扭振周期）Tt與平動為主的第一自振周期（也稱第一側振周期）T1的比值。周期比主要控制結構扭轉效應，減小扭轉對結構產生的不利影響，使結構的抗扭剛度不能太弱。因為當兩者接近時,由于振動藕連的影響,結構的扭轉效應將明顯增大。 對于通常的規則單塔樓結構，如下驗算周期比:1）  

10、  根據各振型的平動系數大于0.5，還是扭轉系數大于0.5，區分出各振型是扭轉振型還是平動振型 2）    通常周期最長的扭轉振型對應的就是第一扭轉周期Tt，周期最長的平動振型對應的就是第一平動周期T1 3）    對照“結構整體空間振動簡圖”，考察第一扭轉/平動周期是否引起整體振動，如果僅是局部振動，不是第一扭轉/平動周期。再考察下一個次長周期。  4）    考察第一平動周期的基底剪力比是否為最大 5）

11、    計算Tt/T1，看是否超過0.9 (0.85)多塔結構周期比：對于多塔樓結構，不能直接按上面的方法驗算，而應該將多塔結構切分成多個單塔，按多個單塔結構分別計算。 周期、地震力與振型輸出文件（WZQ.OUT）   考慮扭轉耦聯時的振動周期(秒)、X,Y 方向的平動系數、扭轉系數     振型號    周期      轉角   

12、60;      平動系數 (X+Y)       扭轉系數      1       0.6306    110.18        0.99 ( 0.12+0.88 )    

13、  0.01      2       0.6144     21.19        0.95 ( 0.82+0.12 )      0.05      3   

14、60;   0.4248      2.39        0.06 ( 0.06+0.00 )      0.94      4       0.1876    174.52  

15、      0.96 ( 0.95+0.01 )      0.04      5       0.1718     85.00        1.00 ( 0.01+0.99 )   &#

16、160;  0.00      6       0.1355      5.03        0.05 ( 0.05+0.00 )      0.95      7  

17、     0.0994    177.15        0.97 ( 0.97+0.00 )      0.03      8       0.0849     87.63 &#

18、160;      1.00 ( 0.00+1.00 )      0.00      9       0.0752     12.73        0.03 ( 0.03+0.00 )  

19、0;   0.97         X 方向的有效質量系數:    97.72%Y 方向的有效質量系數:    96.71%即要求：0.4248/0.6306=0.67                 <0.997.72%&

20、#160;     96.71%                 >90%  說明無需再增加振型計算電算結果的判別與調整要點:1.  對于剛度均勻的結構，在考慮扭轉耦連計算時，一般來說前兩個或幾個振型為其主振型，但對于剛度不均勻的復雜結構，上述規律不一定存在。總之在高層結構設計中，使得扭轉振型不應靠前，以減小震害。SATWE程序中給

21、出了各振型對基底剪力貢獻比例的計算功能,通過參數Ratio(振型的基底剪力占總基底剪力的百分比)可以判斷出那個振型是X方向或Y方向的主振型，并可查看以及每個振型對基底剪力的貢獻大小。2.    振型分解反應譜法分析計算周期，地震力時，還應注意兩個問題，即計算模型的選擇與振型數的確定。一般來說，當全樓作剛性樓板假定后，計算時宜選擇“側剛模型”進行計算。而當結構定義有彈性樓板時則應選擇“總剛模型”進行計算較為合理。至于振型數的確定，應按上述高規5.1.13條（高層建筑結構計算振型數不應小于9,抗震計算時,宜考慮平扭藕連計算結構的扭轉效應,振型數不小于15,對

22、于多塔樓結構的振型數不應小于塔樓數的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%）執行，振型數是否足夠，應以計算振型數使振型參與質量不小于總質量的90%作為唯一的條件進行判別。(耦聯取3的倍數，且3倍層數，非耦聯取層數，直到參與計算振型的有效質量系數90)3. 如同位移比的控制一樣，周期比側重控制的是側向剛度與扭轉剛度之間的一種相對關系，而非其絕對大小，它的目的是使抗側力構件的平面布置更有效、更合理，使結構不致于出現過大（相對于側移）的扭轉效應。即周期比控制不是在要求結構足夠結實，而是在要求結構承載布局的合理性。考慮周期比限制以后，以前看來規整的結構平面，從新規范的角度來看，可能成為

23、“平面不規則結構”。一旦出現周期比不滿足要求的情況，一般只能通過調整平面布置來改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小調整往往收效甚微。周期比不滿足要求，說明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小，總的調整原則是要加強外圈結構剛度、增設抗震墻、增加外圍連梁的高度、削弱內筒的剛度。4. 扭轉周期控制及調整難度較大，要查出問題關鍵所在，采取相應措施，才能有效解決問題。 a)扭轉周期大小與剛心和形心的偏心距大小無關，只與樓層抗扭剛度有關；b)剪力墻全部按照同一主軸兩向正交布置時，較易滿足；周邊墻與核心筒墻成斜交布置時要注意檢查是否滿足；c)當不滿足周期限制時，若層位移角控制潛力較

24、大，宜減小結構豎向構件剛度，增大平動周期；d)當不滿足周期限制時，且層位移角控制潛力不大，應檢查是否存在扭轉剛度特別小的層，若存在應加強該層的抗扭剛度；e)當不滿足扭轉周期限制，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構總高度之比偏小，應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)當計算中發現扭轉為第一振型，應設法在建筑物周圍布置剪力墻，不應采取只通過加大 中部剪力墻的剛度措施來調整結構的抗扭剛度。 三、層剛度比控制規范條文：1抗震規范附錄E2.1規定，筒體結構轉換層上下層的側向剛度比不宜大于2；2高規的4.4.2條規定，抗震設計的高層建

25、筑結構，其樓層側向剛度不宜小于相臨上部樓層側向剛度的70%或其上相臨三層側向剛度平均值的80%；3高規的5.3.7條規定，高層建筑結構計算中，當地下室的頂板作為上部結構嵌固端時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍；4高規的10.2.3條規定，底部大空間剪力墻結構，轉換層上部結構與下部結構的側向剛度，應符合高規附錄E的規定： E.0.1) 底部大空間為一層的部分框支剪力墻結構，可近似采用轉換層上、下層結構等效剛度比表示轉換層上、下層結構剛度的變化，非抗震設計時不應大于3，抗震設計時不應大于2。E.0.2) 底部大空間層數大于一層時，其轉換層上部框架-剪力墻結

26、構的與底部大空間層相同或相近高度的部分的等效側向剛度與轉換層下部的框架-剪力墻結構的等效側向剛度比e宜接近1，非抗震設計時不應大于2，抗震設計時不應大于1.3。 名詞釋義：剛度比指結構豎向不同樓層的側向剛度的比值（也稱層剛度比），該值主要為了控制高層結構的豎向規則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。對于地下室結構頂板能否作為嵌固端，轉換層上、下結構剛度能否滿足要求，及薄弱層的判斷，均以層剛度比作為依據。抗規與高規提供有三種方法計算層剛度，即剪切剛度（Ki=GiAi/hi）、剪彎剛度（Ki=Vi/i）、地震剪力與地震層間位移的比值（Ki=Qi/ui）。通常選擇第三種算法。剛度的正確理解應

27、為產生一個單位位移所需要的力建筑結構的總信息(WMASS.OUT)=           各層剛心、偏心率、相鄰層側移剛度比等計算信息  Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本層塔側移剛度與上一層相應塔側移剛度70%的比值或上三層平均側移剛度80%的比值中之較小者 =即要求：Ratx1、Raty1 >1 電算結果的判別與調整要點:1.    規范對結構層剛度比和位移比的控制一樣，也要求在剛性樓板假

28、定條件下計算。對于有彈性板或板厚為零的工程，應計算兩次，在剛性樓板假定條件下計算層剛度比并找出薄弱層，然后在真實條件下完成其它結構計算。2.    層剛比計算及薄弱層地震剪力放大系數的結果詳建筑結構的總信息WMASS.OUT。一般來說，結構的抗側剛度應該是沿高度均勻或沿高度逐漸減少，但對于框支層或抽空墻柱的中間樓層通常表現為薄弱層，由于薄弱層容易遭受嚴重震害，故程序根據剛度比的計算結果或層間剪力的大小自動判定薄弱層，并乘以放大系數，以保證結構安全。當然，薄弱層也可在調整信息中通過人工強制指定。3.    對于上述三

29、種計算層剛度的方法，我們應根據實際情況進行選擇：對于底部大空間為一層時或多層建筑及磚混結構應選擇“剪切剛度”；對于底部大空間為多層時或有支撐的鋼結構應選擇“剪彎剛度”；而對于通常工程來說，則可選用第三種規范建議方法，此法也是SATWE程序的默認方法。四、層間受剪承載力之比控制規范條文：新高規的4.4.3條和5.1.14條規定，A級高度高層建筑的樓層層間抗側力結構的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80，B級高度不應小于75。 建筑結構的總信息(WMASS.OUT)*         

30、0;       樓層抗剪承載力、及承載力比值                       *Ratio_Bu: 表示本層與上一層的承載力之比 即要求：Ratio_Bu >0.8(0.75)如不符，說明本層為薄弱層，加強軟件實現方法:1.    

31、;層間受剪承載力的計算與砼強度、實配鋼筋面積等因素有關，在用SATWE軟件接PK出施工圖之前，實配鋼筋面積是不知道的，因此SATWE程序以計算配筋面積代替實配鋼筋面積。2.    目前的SATWE軟件在結構設計信息（WMASS.OUT）文件中輸出了相鄰層層間受剪承載力之比的比值，該比值是否滿足規范要求需要設計人員人為判斷。 五、剛重比控制規范條文：(高規5.4.4條)1對于剪力墻結構,框剪結構,筒體結構穩定性必須符合下列規定:          

32、  (見規范)2對于框架結構穩定性必須符合下列規定: Di*Hi/Gi>=10 名詞釋義：結構的側向剛度與重力荷載設計值之比稱為剛重比。它是影響重力二階（p-）效應的主要參數,且重力二階效應隨著結構剛重比的降低呈雙曲線關系增加。高層建筑在風荷載或水平地震作用下,若重力二階效應過大則會引起結構的失穩倒塌，故控制好結構的剛重比，則可以控制結構不失去穩定。 建筑結構的總信息(WMASS.OUT)=結構整體穩定驗算結果=X向剛重比 EJd/GH*2=       47.79 &

33、#160;Y向剛重比 EJd/GH*2=       41.49  該結構剛重比EJd/GH*2大于1.4,能夠通過高規(5.4.4)的整體穩定驗算 該結構剛重比EJd/GH*2大于2.7,可以不考慮重力二階效應 電算結果的判別與調整要點: 1按照下式計算等效側向剛度： 高規5.4.12對于剪切型的框架結構,當剛重比大于10時，則結構重力二階效應可控制在20%以內,結構的穩定已經具有一定的安全儲備；當剛重比大于20時,重力二階效應對結構的影響已經很小,故規范規定此時

34、可以不考慮重力二階效應。3對于彎剪型的剪力墻結構、框剪結構、筒體結構，當剛重比大于1.4時，結構能夠保持整體穩定；當剛重比大于2.7時，重力二階效應導致的內力和位移增量僅在5%左右，故規范規定此時可以不考慮重力二階效應。4高層建筑的高寬比滿足限值時，可不進行穩定驗算，否則應進行。5當高層建筑的穩定不滿足上述規定時，應調整并增大結構的側向剛度。 六、剪重比控制規范條文：抗規5.2.5條與高規3.3.13條規定，抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震剪力不應小于下表給出的最小地震剪力系數。類別        &#

35、160;               7 度    7.5 度    8 度    8.5度   9 度扭轉效應明顯或基本周期小于3.5 S的結構             

36、;0.016    0.024    0.032   0.048   0.064基本周期大于5.0S的結構     0.012    0.018    0.024   0.032   0.040 名詞釋義：剪重比即最小地震剪力系數，主要是控制各樓層最小地震剪力

37、，尤其是對于基本周期大于3.5S的結構,以及存在薄弱層的結構,出于對結構安全的考慮,規范增加了對剪重比的要求。 周期、地震力與振型輸出文件（WZQ.OUT）抗震規范(5.2.5)條要求的X向樓層最小剪重比 =   1.60% 電算結果的判別與調整要點: 1對于豎向不規則結構的薄弱層的水平地震剪力應增大1.15倍，即上表中樓層最小剪力系數應乘以1.15倍。當周期介于3.5S和5.0S之間時，可對于上表采用插入法求值。2對于一般高層建筑而言,結構剪重比底層為最小,頂層最大,故實際工程中,結構剪重比由底層控制,由下到上,哪層的地震剪力不夠，

38、就放大哪層的設計地震內力.3各層地震內力自動放大與否在調整信息欄設開關；如果用戶考慮自動放大，SATWE將在WZQ.OUT中輸出程序內部采用的放大系數.4六度區剪重比可在0.71取。若剪重比過小，均為構造配筋,說明底部剪力過小，要對構件截面大小、周期折減等進行檢查;若剪重比過大，說明底部剪力很大，也應檢查結構模型，參數設置是否正確或結構布置是否太剛。 七、軸壓比驗算 規范條文：砼規11.4.16條抗規6.3.7條,高規6.4.2條同時規定:柱軸壓比不宜超過下表中限值。結構類型        &#

39、160;                  抗震等級                             一 

40、60;       二         三框架結構                     0.7       0.8   

41、60;     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       &