PKPM剛度比、位移比、周期比詳細(xì)講解

1、PKPM剛度比、位移比、周期比詳細(xì)講解周期比規(guī)范條文：新高規(guī)的4.3.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期Tt與平動(dòng)為主的第一周期T1之比，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。對(duì)于通常的規(guī)則單塔樓結(jié)構(gòu)，如下驗(yàn)算周期比：1）根據(jù)各振型的平動(dòng)系數(shù)大于0.5，還是扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.5，區(qū)分出各振型是扭轉(zhuǎn)振型還是平動(dòng)振型2）通常周期最長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)振型對(duì)應(yīng)的就是第一扭轉(zhuǎn)周期Tt，周期最長(zhǎng)的平動(dòng)振型對(duì)應(yīng)的就是第一平動(dòng)周期T13）對(duì)照''結(jié)構(gòu)整體空間振動(dòng)簡(jiǎn)圖，考察第一扭轉(zhuǎn)/平動(dòng)周期是否引起整體振動(dòng)，如果僅是局部振動(dòng)，不是第一扭轉(zhuǎn)/平動(dòng)周期。

2、再考察下一個(gè)次長(zhǎng)周期。4）考察第一平動(dòng)周期的基底剪力比是否為最大5）計(jì)算Tt/T1，看是否超過(guò)0.9（0.85）周期比控制什么？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(guò)大（相對(duì)于側(cè)移）的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。一句話，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)承載布局的合理性周期比不滿足要求，如何調(diào)整？一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情況，一般只能通過(guò)調(diào)整平面布置來(lái)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(shuō)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

3、原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圈剛度，削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)筒剛度。F驗(yàn)算周期比的目的，主要為控制結(jié)構(gòu)在罕遇大震下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。F多塔結(jié)構(gòu)周期比：對(duì)于多塔樓結(jié)構(gòu)，不能直接按上面的方法驗(yàn)算。如果上部沒(méi)有連接，應(yīng)該各個(gè)塔樓分別計(jì)算并分別驗(yàn)算，如果上部有連接，驗(yàn)算方法尚不清楚。F體育場(chǎng)館、空曠結(jié)構(gòu)和特殊的工業(yè)建筑，沒(méi)有特殊要求的，一般不需要控制周期比。F當(dāng)高層建筑樓層開(kāi)洞口較復(fù)雜，或?yàn)殄e(cuò)層結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生局部振動(dòng)，此時(shí)應(yīng)選擇''強(qiáng)制剛性樓板假定來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的周期比。以過(guò)濾局部振動(dòng)產(chǎn)生的周期。位移比規(guī)范條文：新高規(guī)的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角，A、B級(jí)高度高層建筑均不宜大于該樓層

4、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。程序處理：針對(duì)此條，程序中對(duì)每一層都計(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，用戶可以一目了然地判斷是否滿足規(guī)范。位移比的限值：是根據(jù)剛性樓板假定的條件下確定的，其平均位移的計(jì)算方法，也基于'剛性樓板假定。F控制位移比的計(jì)算模型：按照規(guī)范要求的定義，位移比表示為''最大位移/平均位移”，而平均位移表示為“（最大位移+最小位移）/2，其中的關(guān)鍵是''最小位移，當(dāng)樓層中產(chǎn)

5、生0位移節(jié)點(diǎn)，則最小位移一定為0，從而造成平均位移為最大位移的一半，位移比為2。則失去了位移比這個(gè)結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的參考意義，所以計(jì)算位移比時(shí)，如果樓層中產(chǎn)生'彈性節(jié)點(diǎn)，應(yīng)選擇''強(qiáng)制剛性樓板假定。規(guī)范要求：高規(guī)4.3.5條，應(yīng)在質(zhì)量偶然偏心的條件下，考察結(jié)構(gòu)樓層位移比的情況。層間位移角：程序采用''最大柱（墻）間位移角作為樓層的層間位移角，此時(shí)可以''不考慮偶然偏心的計(jì)算條件。復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如坡屋頂層、體育館、看臺(tái)、工業(yè)建筑等，這些結(jié)構(gòu)或者柱、墻不在同一標(biāo)高，或者本層根本沒(méi)有樓板，此時(shí)如果采用'強(qiáng)制剛性樓板假定，結(jié)構(gòu)分析嚴(yán)重失真，位移比

6、也沒(méi)有意義。所以這類結(jié)構(gòu)可以通過(guò)位移的“詳細(xì)輸出”或觀察結(jié)構(gòu)的變形示意圖，來(lái)考察結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)或帶有夾層的結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)總是伴有大量的越層柱，當(dāng)選擇'強(qiáng)制剛性樓板假定后，越層柱將受到樓層的約束，如果越層柱很多，計(jì)算失真。總之，結(jié)構(gòu)位移特征的計(jì)算模型之合理性，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際出發(fā)，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)采用多種手段。剛度比F新抗震規(guī)范附錄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。F新高規(guī)的4.4.3條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。F新高規(guī)的5.3.7條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中，當(dāng)?shù)?/p>

7、下室的頂板作為上部結(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。F新高規(guī)的10.2.6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D的規(guī)定。FE.0.1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Y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)Y不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2。FE.0.2底部為25層大空間的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層下部框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度與相同或相近高度的上部剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比Ye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。層剛度比的計(jì)算

8、方法：F高規(guī)附錄E.0.1建議的方法一一剪切剛度Ki=GiAi/hiF高規(guī)附錄E.0.2建議的方法一一剪彎剛度Ki=Fi/AiF抗震規(guī)范的3.4.2和3.4.3條文說(shuō)明中建議的計(jì)算方法：Ki=Vi/Aui層剛度比的控制方法：新規(guī)范要求結(jié)構(gòu)各層之間的剛度比，并根據(jù)剛度比對(duì)地震力進(jìn)行放大，所以剛度比的合理計(jì)算很重要。新規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的層剛度有明確的要求，在判斷樓層是否為薄弱層、地下室是否能作為嵌固端、轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等等，都要求有層剛度作為依據(jù)，所以層剛度計(jì)算的準(zhǔn)確性就比較重要。程序提供了三種計(jì)算方法：&0slash;1。樓層剪切剛度&0slash;2。單層加單位力的樓層剪彎剛度

9、&0slash;3。樓層平均剪力與平均層間位移比值的層剛度三種計(jì)算方法有差異是正常的，可以根據(jù)需要選擇。Ø只要計(jì)算地震作用，一般應(yīng)選擇第3種層剛度算法Ø不計(jì)算地震作用，對(duì)于多層結(jié)構(gòu)可以選擇剪切層剛度算法，高層結(jié)構(gòu)可以選擇剪彎層剛度Ø不計(jì)算地震作用，對(duì)于有斜支撐的鋼結(jié)構(gòu)可以選擇剪彎層剛度算法轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)按照''高規(guī)要求計(jì)算轉(zhuǎn)換層上下幾層的層剛度比，一般取轉(zhuǎn)換層上下等高的層數(shù)計(jì)算。層剛度作為該層是否為薄弱層的重要指標(biāo)之一，對(duì)結(jié)構(gòu)的薄弱層，規(guī)范要求其地震剪力放大1.15,這里程序?qū)⒂捎脩糇孕锌刂?。?dāng)采用第3種層剛度的計(jì)算方式時(shí)，如果結(jié)構(gòu)平面中的洞口較多，這樣會(huì)造成樓層平均位移的計(jì)算誤差增加，此時(shí)應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定來(lái)計(jì)算層剛度。選擇剪切、剪彎層剛度時(shí)，程序默認(rèn)樓層為剛性樓板。層剛度比即結(jié)構(gòu)必須要有層的概念，但是，對(duì)于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如坡屋頂層、體育館、看臺(tái)、工業(yè)建筑等，這些結(jié)構(gòu)或者柱、墻不在同一標(biāo)高，或者本層根本沒(méi)有樓板，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，可以不考慮這類結(jié)構(gòu)所計(jì)算的層剛度特性。對(duì)于大底盤多塔結(jié)構(gòu)，或上聯(lián)多塔結(jié)構(gòu)，在多塔和