PKPM结构设计软件：剪重比调整结果及各杆件调整效果

1.剪重比的控制

（1）剪重比控制的基本条件 剪重比是工程整体性能控制的重要指标之一，出于结构安全性的考虑，要求结构能够承担足够的地震作用，所以规范提出楼层水平地震剪力最小值的控制要求，当计算的楼层剪力系数小于最小地震剪力系数时，结构水平地震作用效应需据此进行相应调整，此项规定为强制性要求。

考察结构剪重比是否合适的基本条件是由“有效质量系数”来控制的，“有效质量系数”大于90%，则认为地震作用满足规范要求，此时再衡量计算的剪重比是否合格，不合格需修改结构布置，或增加结构刚度。

根据计算经验，当有效质量系数大于0.8时，基底剪力误差一般小于5%，在这个意义上称这种情形为振型数足够，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）5.1.13条规定，B级高度的高层建筑及复杂高层建筑结构有效质量系数不小于0.9。如果“有效质量系数”不满足90%，可以通过增加振型数来满足。

（2）规范对剪重比的调整要求 《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）5.2.5条规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：

式中 V_eki——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；

λ——剪力系数，不应小于表4-2规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数；

G_j——第j层的重力荷载代表值。

表4-2 楼层最小地震剪力系数值

注：1.基本周期介于3.5s和5s之间的结构，按插入法取值。

2.括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。

根据结构的基本周期，地震影响曲线分为三段，当T＜T_g时，为加速度控制段；T_g＜T＜5T_g时，为速度控制段；T＞5T_g时，为位移控制段（图4-2）。

图4-2 地震影响系数曲线

α—地震影响系数 α_max—地震影响系数最大值 η₁—直线下降段的下降斜率调整系数 γ—衰减指数 T_g—特征周期 η₂—阻尼调整系数 T—结构自振周期

当结构底部的总地震剪力略小于本条规定而中、上部楼层均满足最小值时，不同阶段可根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）5.2.5条文说明，采用下列方法调整：若结构基本周期位于设计反应谱的加速度控制段时，则各楼层均需乘以同样大小的增大系数；若结构基本周期位于反应谱的位移控制段时，则各楼层i均需按底部的剪力系数的差值Δλ₀增加该层的地震剪力——ΔF_Eki=Δλ₀G_Ei；若结构基本周期位于反应谱的速度控制段时，则增加值应大于Δλ₀G_Ei，顶部增加值可取动位移作用和加速度作用二者的平均值，中间各层的增加值可近似按线性分布。

调整时注意：

1）当底部总剪力相差较多时，结构的选型和总体布置需重新调整，不能仅采用乘以增大系数方法处理。

2）只要底部总剪力不满足要求，则结构各楼层的剪力均需要调整，不能仅调整不满足的楼层。

3）当各层的地震剪力需要调整时，原先计算的倾覆力矩、内力和位移均需要相应调整。

4）采用时程分析法时，其计算的总剪力也需符合最小地震剪力的要求。

2.软件实现过程(www.xing528.com)

软件实现剪重比的调整的功能位于SATWE前处理“调整信息”，提供两种方式，一种按照《建筑抗震设计规范》（GB 50010—2010）5.2.5条程序自动调整各楼层地震剪力，第二种由用户自定义调整系数进行相关计算。一般工程多采用第一种自动调整的方式。

1）如果勾选程序自动调整剪重比方式，应人工根据结构基本周期填写合适的“动位移比例”进行分段调整，相关交互界面如图4-3所示。

强轴、弱轴含义：强弱轴通过结构平动周期的长短来判断，弱轴指长周期方向，强轴指短周期方向。

强、弱轴方向动位移比例：当输入0时，代表加速度控制段，各楼层均需乘以同样大小的增大系数，程序默认状态下为加速度控制段；当输入1时，代表位移控制段，程序对全楼各层剪力系数采用相同的增量；当基本周期位于速度段时，动位移比例可在0～1之间取值，一般可取值0.5。

2）如果设计人员需自定义调整系数，可单击“自定义调整系数”，弹出如图4-4所示的文本文件，按照提供的格式填写即可。

图4-3 剪重比分段调整控制参数

图4-4 人工定义最小剪力系数

对于多塔结构，各塔周期差异较大，无法根据两个基本周期确定整个结构的调整系数，此时可以自定义调整系数进行较为准确的计算。

3.工程示例

工程概况：某32层框架剪力墙，3层地下室，建筑全高99m，地震设防烈度8度（0.2g），设计地震分组为第一组，场地类别Ⅱ（T_g=0.35s），结构轴测简图如图4-5所示。

经计算，剪重比结果如图4-5所示（截取局部楼层），X、Y方向均不满足《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）5.2.5条8度区最小剪力系数0.032的要求。通过WZQ.OUT文件可知，该结构第一周期3.2126s，为Y向平动周期；第二周期2.8309s，为X向平动周期。弱轴为长周期方向，强轴为短周期方向，则Y向为弱轴方向，X向为强轴方向。且设计第一分组，Ⅱ类场地，T_g为0.35s，根据地震反应谱曲线，结构基本周期处于位移控制阶段，故各楼层均需按底部的剪力系数差值增加该层的地震剪力方式进行调整。因此，需返回SATWE前处理“调整信息”，将“强、弱轴方向动位移比例”填为1，如图4-6所示。

图4-5 剪重比计算结果

图4-6 周期计算结果

重新计算后，程序剪重比调整结果如图4-7所示（截取了局部楼层），需注意对于地下室部分，程序不进行调整。

图4-7 剪重比调整结果

调整后，各层剪力系数直接乘在该层构件的地震工况内力上，通过结果WWNL∗.OUT文件可以查看各杆件调整前及调整后的结果，如图4-8所示。

图4-8 各层内力标准值文件的结果