三種剛度比的區(qū)別及適用范圍

1、（一）地震力與地震層間位移比的理解與應(yīng)用⑴規(guī)范要求：《抗震規(guī)范》第3.4.2和3.4.3條及《高規(guī)》第4.4.2條均規(guī)定：其樓層側(cè)向剛度不宜小于上部相鄰樓層側(cè)向剛度的70％或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80％。⑵計(jì)算公式：Ki=ViΔui⑶應(yīng)用范圍：①可用于執(zhí)行《抗震規(guī)范》第3.4.2和3.4.3條及《高規(guī)》第4.4.2條規(guī)定的工程剛度比計(jì)算。②可用于判斷地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。（二）剪切剛度的理解與應(yīng)用⑴規(guī)范要求：①《高規(guī)

2、》第E.0.1條規(guī)定：底部大空間為一層時(shí)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比γ表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，γ宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)大于2.計(jì)算公式見《高規(guī)》151頁。②《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2.其側(cè)向剛度的計(jì)算方法按照條文說明可以采用剪切剛度。計(jì)算公式見《抗震規(guī)范》253頁。⑵SATWE軟件所

3、提供的計(jì)算方法為《抗震規(guī)范》提供的方法。⑶應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行《高規(guī)》第E.0.1條和《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算。（三）剪彎剛度的理解與應(yīng)用⑴規(guī)范要求：①《高規(guī)》第E.0.2條規(guī)定：底部大空間大于一層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比γe可采用圖E所示的計(jì)算模型按公式（E.0.2）計(jì)算。γe宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γe不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)γe不應(yīng)大于1.3.計(jì)算公式見《高規(guī)》151頁。②《高規(guī)》第E.0.

4、2條還規(guī)定：當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層側(cè)向剛度比不應(yīng)小于相鄰上部樓層的60％。⑵SATWE軟件所采用的計(jì)算方法：高位側(cè)移剛度的簡(jiǎn)化計(jì)算⑶應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行《高規(guī)》第E.0.2條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算。（四）《上海規(guī)程》對(duì)剛度比的規(guī)定《上海規(guī)程》中關(guān)于剛度比的適用范圍與國(guó)家規(guī)范的主要不同之處在于：⑴《上海規(guī)程》第6.1.19條規(guī)定：地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下室的樓層側(cè)向剛度不宜小于上部樓層剛度的1.5倍。⑵《上海規(guī)

5、程》已將三種剛度比統(tǒng)一為采用剪切剛度比計(jì)算。（五）工程算例：⑴工程概況：某工程為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，共27層（包括二層地下室），第六層為框支轉(zhuǎn)換層。結(jié)構(gòu)三維軸測(cè)圖、第六層及第七層平面圖如圖1所示（圖略）。該工程的地震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.3g.⑵1～13層X向剛度比的計(jì)算結(jié)果：注3：本算例主要用于說明三種剛度比在SATWE軟件中的實(shí)現(xiàn)過程，對(duì)結(jié)構(gòu)方案的合理性不做討論。⑶計(jì)算結(jié)果分析①按不同方法計(jì)算剛度比，其薄弱層的判斷結(jié)果不同

6、。②設(shè)計(jì)人員在SATWE軟件的“調(diào)整信息”中應(yīng)指定轉(zhuǎn)換層第六層薄弱層層號(hào)。指定薄弱層層號(hào)并不影響程序?qū)ζ渌∪鯇拥淖詣?dòng)判斷。③當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，《高規(guī)》還規(guī)定其樓層側(cè)向剛度比不應(yīng)小于相鄰上部樓層的60％。這一項(xiàng)SATWE軟件并沒有直接輸出結(jié)果，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)程序輸出的每層剛度單獨(dú)計(jì)算。例如本工程計(jì)算結(jié)果如下：1.3433107／（1.4179107）＝94.74％60％滿足規(guī)范要求。④地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端的

7、判斷：a）采用地震剪力與地震層間位移比＝4.7283107／（1.7251107）＝2.74＞2地下室頂板能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端b）采用剪切剛度比＝11.444107／（9.0995107）＝1.25＜2地下室頂板不能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端⑤SATWE軟件計(jì)算剪彎剛度時(shí)，H1的取值范圍包括地下室的高度，H2則取等于小于H1的高度。這對(duì)于希望H1的值取自0.00以上的設(shè)計(jì)人員來說，或者將地下室去掉，重新計(jì)算剪彎剛度，或者根據(jù)程序輸出的剪

8、彎剛度，人工計(jì)算剛度比。以本工程為例，H1從0.00算起，采用剛度串模型，計(jì)算結(jié)果如下：轉(zhuǎn)換層所在層號(hào)為6層（含地下室），轉(zhuǎn)換層下部起止層號(hào)為3～6，H1=21.9m，轉(zhuǎn)換層上部起止層號(hào)為7～13，H2=21.0m.K1=[1（16.096716.900716.922114.3251）]107=1.4607107K2=[1（111.145111.247110.369）107=1.5132107Δ1=1K1；Δ2=1K2則剪彎剛度比γe=

9、（Δ1H2）（Δ2H1）=0.9933（六）關(guān)于三種剛度比性質(zhì)的探討⑴地震剪力與地震層間位移比：是一種與外力有關(guān)的計(jì)算方法。規(guī)范中規(guī)定的Δui不僅包括了地震力產(chǎn)生的位移，還包括了用于該樓層的傾覆力矩Mi產(chǎn)生的位移和由于下一層的樓層轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的本層剛體轉(zhuǎn)動(dòng)位移。⑵剪切剛度：其計(jì)算方法主要是剪切面積與相應(yīng)層高的比，其大小跟結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的剪切面積和層高密切相關(guān)。但剪切剛度沒有考慮帶支撐的結(jié)構(gòu)體系和剪力墻洞口高度變化時(shí)所產(chǎn)生的影響。⑶剪彎剛度：