七个比的控制定义目标与意义

《高层建筑结构设计》之一——“七个比值”的控制定义、目标与意义

“七个比值”轴压比剪重比刚度比位移比周期比刚重比层间受剪承载力比总结2一、轴压比

1.定义：重力荷载代表值作用下，轴力设计值与抗压强度设计值和截面面积乘积的比值。

2.公式：

式中：uc—柱轴压比；N—柱考虑地震作用组合的轴压力设计值；fc—混凝土轴心抗压强度设计值；

A—柱的全截面面积。

3轴压比

轴压比是针对于以承受重力荷载为代表值的剪力墙、柱等构件提出的概念，新规范也明确规定：承受的轴力按考虑地震作用组合的轴压力设计。因此轴压比是影响墙、柱的破坏形态和延性的主要因素之一。

为了使柱墙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！43.规范条文的控制目标轴压比①.《混凝土规条、《抗规条同时规定:框架柱轴压比不宜超过表1中限值：表1框架柱轴压比限值5表2剪力墙轴压比限值轴压比②.《混凝土规条、《高规条同时规定:抗震设计时，一二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表2中的极限值。6

③.上述的规范对于普遍性结构构件具有适用性。特别地：当在柱的截面中部加设附加纵筋约束形成芯柱时，由于附加纵筋可以承担一部分轴压力。此时，当另加的纵向钢筋总面积不小于柱截面面积的0.8%时，轴压比限值可以增加0.05。形式如下：图1

箍筋约束形成芯柱轴压比7普通柱（以对称配筋柱为例）：短柱4.控制的意义：轴压比

随着uc↑，截面相对受压高度↑，截面破坏形式：大偏压受压破坏（延性）→小偏压受压破坏（脆性）

随着uc↑，剪切受压破坏→剪切受拉破坏总之：在抗震设计中，必须对柱和剪力墙的轴压比进行限制，以保证其有足够的延性，历次地震也予以了证明：这是一种相当行之有效的方法。8“七个比值”轴压比剪重比刚度比位移比周期比刚重比层间受剪承载力比总结9二、续剪重伐比1.定义子：楼层最小慢地震布剪力惜与上裳部结两构总革重量策的比牌值。2.公式锋：VEk畜i>λ智∑Gj式中久：VEk漂i—第i层对砍应于丛水平粉地震娇作用驻标准陕值的欠楼层袭剪力悔；λ—剪力饮系数句（可冶以理败解为骑剪重位比）宜查阅音相关津规定拥以确诞定；Gj—第j层的氧重力斤荷载山代表龙值。10剪重壳比规范羡规定剪重谅比计算,主要茅是因凑为结翠构在扎长周静期自发振周垦期作啦用下,地震豆影响撇系数誉下降此较快,对于稻基本炒周期察大于3.线5S的结喂构,由此愿计算毅出来臣的水授平地轻震作伟用下仰的结号构效臂应有疑可能文太小州。而对序于长崇周期咬结构,地震草动态局作用伴下的置地面涛运动君速度览和位棵移可员能对擦结构随具有来更大盲的破旁坏作徐用。水平良地震龙作用底部档剪力示法振型李分解援反应敢谱法113.规范莫条文芹的控裤制目财标剪重阳比①.《抗规畏条、《高规》条规定:抗震腔验算休时,结构纠任一造楼层甚的水瓶平地乌震剪吓力应艰符合微表3要求吗：表3楼层干最小驾地震辈剪力毫系数啄值注：1.基本吗周期智介于3.狗5s和5s之间长的结笔构，倦可插即入取船值；2.括号贷内数鸦值分谷别用弹于设饮计基被本地快震加位速度葬为0.稠15址g和0.构30陵g的地昂区。12剪重染比②.六度佩区剪短重比要求户放宽增，可在0.独7介%及~1其%取。若剪枯重比炼过小,均为剩构造吓配筋,说明壁底部敢剪力歇过小，要对拾构件渠截面论大小横、周鹅期折榨减等贿进行弯检查；若剪慌重比飞过大,说明味底部宾剪力热很大,也应固检查金结构读模型，参数洗设置秩是否肝正确谢或结寇构布祝置是歇否太贡刚。即是普按刚庆度分花配的豆“能捉者多贱劳”床原则散！！煮！134.相关辨概念陶区分剪重吨比抗风恰计算吓不存提在剪锁重比挺，风鼓载不是同于梨地展兴作用担，它粘是直左接作败用在元建筑本物的厦，而际且可气较准耳确测把定(如风列洞试劲验)。倘若总从受丢力机货理和钳截面歉破坏惜形式冶来看搁，剪重筋比与剪压芝比是同一概念搭，它们予都是指知水平毒作用头与竖丧向作蚁用的闲比值。剪监重比骗讨论竹的是题水平弱剪力抹和竖艰向重尖力荷售载的淡比值蛋，如译框架押柱的五剪重胜比；律剪压抢比讨间论的该是横个向剪弊力和锅轴向妖压力菊的比衡值，弱如框龙架梁瓣的剪趋压比统。14“七个骨比值”轴压旱比剪重愁比刚度押比位移肃比周期隶比刚重躬比层间辫受剪拥承载招力比总结15三、校刚度扶比1.定义烘：指结衬构竖群向不范同楼抹层的意侧向岭刚度棍的比滩值，也称缩慧层间给刚度牧比。2.公式轮：γ=刘Ki+梨1/Ki式中牙：γ—上、疫下层巨结构合侧向讨刚度虽比；Ki+慢1—上层满结构秆侧向亡刚度壤；Ki—下层京结构歌侧向甚刚度丝式。16按剪替切刚融度计毛算：Ki=GiAi/hi按剪找弯刚得度计亲算：Ki=Vi/Δi按地输震剪创力与变地震秃层间闹位移右的比键值计誓算：Ki=Qi/Δ台ui刚度说比①.《抗规》与《高规》都提供有刺三种息方法哲计算窗层刚神度，双即：3.规范洁条文您的控登制目冷标17刚度压比②.《抗规》附录E2陶.1规定：筒体窄结构脑转换慨层上碍下层福的侧洪向刚争度比沾不宜川大于2。《高规私条规定：抗震图设计融的高毛层建悠筑结讽构，其楼得层侧牙向刚兄度不宜攀小于相临打上部窝楼层揉侧向芽刚度骡的70驻%，或其鲁上相杆临三独层侧长向刚乞度平文均值明的80厉%。18刚度主比刚度饭比主泪要为抛了控劈燕制高精层结可构的电竖向何规则宅性，龟以免间竖向交刚度果突变奴，形拐成薄障弱层侧。地下敞室结马构顶冠板能否尘作为兽嵌固陵端，转换杨层上、碰下结别构刚钢度能邻否满坏足要拾求，樱及薄弱察层的判狂断，棕均以滚层刚帜度比甜作为怕依据焰。4.控制嚼的意偏义：例如手地下哥室顶草板：《高规》5咬.零3.盈7条规定:高层升建筑光结构耳计算赏中,当地扩下室死的顶鄙板作勿为上运部结能构嵌植固端黎时,地下拥室结构的楼膏层侧革向刚夕度不针应小贱于相弓邻上壶部结熄构楼飞层侧叹向刚鼻度的2倍。19图片裂：框辩支结快构上阻下层球刚度汇比过罚大，墨形成右的薄恢弱层甩垮塌刚度扛比20刚度望比图片副：框杠支结梢构上令下层喊刚度垄比过熔大，赠形成菠的薄睬弱层丑构件秆发生劈燕剪切偿破坏21“七个量比值”轴压决比剪重倍比刚度奖比位移坑比周期松比刚重密比层间划受剪呼承载营力比总结22四、愿位移蠢比1.定义随：位移礼比包场含两荒项内灯容:①楼层警竖向腿构件后的最狠大水呈平位遣移与尿平均袄水平染位移疑的比惭值；②楼震层竖罪向构柳件的牢最大贩层间否位移踏与平广均层哥间位适移的待比值除。2.公式牲：袍或嚷者23位移用比3.规范成条文病的控私制目脂标①.[抗规]3涛.雨4.接2条规定:建筑桨及其都抗侧协力结封构的弄平面秀布置消宜规伤则、析对称,并应础具有掀良好选的整汁体性;当存删在结瓶构平壤面扭膝转不猴规则冻时,楼层蜜的最脏大弹窜性水捆平位辱移(或层乓间位保移),不宜大于服该楼犬层两鞭端弹洞性水茎平位狮移(或层惭间位惰移)平均似值的1.阵2倍。②.[高规]4猫.么3.龟5条规定:楼层痒竖向衔构件授的最忍大水卖平位捞移和今层间你位移,A、B级高拨度高壳层建公筑均布不宜若大于兔该楼医层平铲均值敢的1.鸟2倍;且A级高差度高胡层建牵筑不应大于嚼该楼耻层平狠均值句的1.钓5倍,B级高出度高啄层建菌筑、艰混合界结构狗高层互建筑互及复救杂高识层建松筑,不应大于铜该楼傻层平籍均值男的1.刚4倍。24位移抄比计算测位移窑比仅泳考虑老墙顶孝、柱指顶等心竖向家构件肝上节广点的归最大保位移,不考钱虑其龙他节其点的浓位移眼。高啊层建掘筑层隶数多骆、高伙度大,为保拜证高医层建袜筑结糊构具倦有必补要的拘刚度,应对额其位粮移比景加以危控制,主要舱目的蜻有以横下几悉点:4.控制返的意附义：(1教)、保证惑主体腿结构禽基本武处于吧弹性循受力商状态,避免浸混凝趣土墙坑或柱裤出现饱裂缝,同时税将楼蚁面梁亮板的钢裂缝泽数量泉、宽啄度和错高度算控制计在规枝范允搂许范渔围之奴内。25位移策比(2的)、保粥证填真充墙辈、隔遥墙和外幕墙雀等非居结构普构件批的完蚁好,避免虏产生眠明显布损坏届。(3否)、限攻制结眼构平拨面布赔置的旬不规眉则性,避免窜结构蓄产生隐较大犹的扭柴转效衰应。然而洗，实谷际工醉程中涝，扭碧转是隆难免袋的，棋结构快不利窗影响汉那是挨肯定异存在想的，轻这不今是控滤制位霉移比异就能巴满足航的，杏所以敢更准恩确的架说，曾控制毕位移冶比，配是为雷了避懒免产哲生过地大的朗偏心纲而导轿致结铺构产倡生较培大的跨扭转冤效应丸。26“七个帐比值”轴压目比剪重喇比刚度植比位移弦比周期首比刚重材比层间棕受剪盗承载融力比总结27五、染周期征比1.定义疾：结构似扭转训为主软的第登一自镇振周圈期（兼第一顺扭振曲周期辅）Tt与平甘动为公主的舞第一验自振鸡周期（第哗一侧活振周庭期）T1之比。2.公式零：Tt/T1式中踏：Tt—周期缩慧最长晓的扭污振振罩型对烟应的朋就是路第一花扭振骨周期萝；T1—周期子最长肉的侧扒振振泊型对毛应的灶就是负第一女侧振驴周期攻。28周期朵比3.规范股条文恨的控榜制目继标周期阁比主天要控牙制结膨构扭叠转效搭应，兆减小嘱扭转青对结剥构产忍生的忍不利豪影响驼，使起结构吧的抗颂扭刚桥度不旅能太做弱。缸因为赶当两侍者接墓近时,由于慨振动跟藕连愧的影年响,结构织的扭踢转效番应将名明显菊增大冠。①.《高规营条规定：结构箭扭转宋为主售的第伪一自舍振周傻期Tt与平住动为击主的伍第一湖自振响周期T1之比言（即暖周期案比）杰，A级高部度高牙层建蒜筑不璃应大染于0.储9；B级高寻度高昂层建冠筑、步混合乒结构购高层卧建筑傻及复疗杂高袋层建姑筑不居应大践于0.偿85。29周期引比①-今1.计算院实例欢分析避（按et姿ab票s建模追分析我）结构联平面排图30周期斥比Et欺ab外s模型抗震体系ABCD结构形式原结构普通腋撑金属阻尼腋撑粘滞阻尼腋撑31周期姐比结构类型振型周期UXUYRZ振型描述Tt/T1原结构11.243000.820Y向平动0.9221.19240.8200X向平动31.1470000.82扭转普通腋撑11.053600.830Y向平动0.8121.02290.8300X向平动30.8564000.84扭转金属阻尼11.124500.830Y向平动0.8521.08620.8300X向平动30.9498000.83扭转粘滞阻尼11.243200.820Y向平动0.9221.19250.8200X向平动31.1473000.82扭转32周期危比②.《高规咽条规定：高层穗建筑川结构谢计算扇振型革数不栽应小碎于9；抗插震计膏算时,宜考切虑平碍扭藕姑连计哪算结兴构的姥扭转镇效应,振型抓数不伙小于15；对笑于多匠塔楼然结构狮的振塔型数怠不应沟小于烧塔楼苹数的9倍,且计深算振助型数妇应使匪振型道参与狼质量酿不小煎于总域质量嗽的90逝%。33周期脉比4.控制爽的意茅义：如同自位移央比的凑控制缝一样卷，周姥期比咳侧重取控制喝的是端侧向刚度许与扭岔转刚肤度之场间的创一种葛相对陷关系敏，而桃非其窗绝对幻玉大小钩，它贡的目砖的是叹使抗性侧力公构件逮的平完面布小置更诊有效冠、更做合理草，使提结构攀不致俊于出际现过而大（赞相对表于侧阻移）永的扭捆转效混应。周期提比控晒制不港是在怪要求廉结构疲足够务结实经，而旗是在缠要求暗结构傍承载尖布局左的合苹理性映。周期货比不虎满足赶要求言，说里明结角构的狱扭转脱刚度辨相对银于侧撑移刚寸度较认小，悠总的名调整转原则丑是要加强妄结构享外圈油，或誓者削辅弱内碰筒。34“七个舰比值”轴压乐比剪重偿比刚度每比位移狼比周期妻比刚重况比层间惊受剪膀承载皇力比总结35六、驳刚重归比1.定义乎：结构侧向刚度晃与重贼力荷舞载的比值。2.设计揭限值忘：由于P-斗△效应聪对于惰框架饺结构秋、剪酱力墙乞结构获、框炒架-剪力至墙结令构以玻及筒滑体构计的影最响程膀度不廉同，龄各种虾结构残体系距有不助同设项计要车求限惨值。P-魔△效应市图36刚重涌比该两走项为《髙规》中的营强制限性条念文！僚！！污（《髙规》5果.4赚.4）37刚重械比3.规范运条文津的控云制目取标对于镜剪切败型的拨框架我结构,当刚骨重比贸大于10时,则结缸构重乐力二恼阶效田应可杨控制捆在20软%以内,结构英的稳鹅定已幼经具勺有一锐定的挎安全身储备;当刚像重比锁大于20时,重力行二阶同效应宁对结盯构的讽影响潜已经配很小,故规芦范规浑定此脚时可堂以不讨考虑蜘重力烧二阶经效应；对于弯曲辨型、弯剪待型的奴剪力子墙结辈构、宏框剪峡结构垃、筒危体结斜构,刚重菊比大斩于1.锯4时,结构炕能够共保持收整体爪稳定;当刚建重比脑大于2.天7时,重力提二阶循效应毛导致但的内户力和疏位移嚼增量计仅在5%左右,故规样范规舞定此膛时可歌以不创考虑败重力泉二阶舍效应辽。38刚重演比4.控制哄的意枝义：研究回表明疏：高乞层建废筑混葛凝土述结构央仅在咸竖向胳重力序作用模下产范生整需体失具稳的忧可能槽性是吧很小右。高它层建北筑结授构的盲稳定克设计脂主要反是控场制在圈风荷铜载或作水平洋地震民作用没下，犹重力母荷载汗产生率的二并阶效播应(重力P—赌△效应)不致插过大慢，以锅致引图起结冲构的勇失稳述倒塌差。构誓件的绞刚度露和重的力荷族载之趟比(刚重脆比)是影况响重简力P—越△效应慕的主舟要参贼数。因此滤，在叛高层谊建筑锻结构资的稳觉定性郑设计慨中，蓄涉及仪到刚东重比飞的两里项规房诚定是拣按强饶制性腹条文桨执行裂的。若刚重遣比不固满足输规范肯要求,通常含应调涉整结谈构的胃高宽简比！39“七个步比值”轴压呈比剪重今比刚度甲比位移放比周期抓比刚重舟比层间促受剪银承载辟力比总结40七、层间猫受剪隆承载机力比1.定义弱：指在珍所考絮虑的滑水平灾地震熄作用炒方向坦上，战该层赵全部拖柱及揉剪力做墙的疼受剪况承载板力之株和与其上遍一层受剪音承载住力之镇比。2.公式叼：Vi/Vi+倒1式中众：Vi—本层全丽部柱墙及剪魄力墙立的受霞剪承竞载力颜之和；Vi+摩1—上一愁层层全躺部柱涝及剪牢力墙忧的受局剪承去载力眉之和。41层间渡受剪该承载侨力比3.规范泉条文玩的控贼制目档标①.《高规者条规定：A级高困度高怎层建猎筑的释楼层杰层间浴抗侧挤力结厚构的轨受剪诵承载奶力不挪宜小苦于其翻上一游层受响剪承棵载力翼的80胁%，不嘴应小副于其愧上一狭层受米剪承衫载力么的65段%；B级高搞度高倡层建掩筑的限楼层舒层间老抗侧扩力结娇构的棉受剪厦承载背力不检应小鲁于其光上一琴层受编剪承详载力栋的75骆%。②.《高规》5森.猜1.锹1井4条规定:对竖底向不月规则味的高某层建培筑