学习结构设计软件PKPM中的刚度比规范要求

1.刚度比的计算

（1）剪切刚度 采用《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）附录E.0.1建议的方法，剪切刚度比的计算公式如下：

这种计算方法只与柱墙构件的面积有关，与构件位置和形状无关。

（2）剪弯刚度 采用《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）附录E.0.3建议的方法，剪弯刚度比的计算公式如下：

（3）地震力与层间位移比 采用《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）条文说明3.4.3条和3.4.4条中建议的计算方法：

2.刚度比的应用与控制

（1）剪切刚度

1）判断地下室嵌固端。

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）6.1.14-2条：地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍。

同理，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）5.3.7条。

2）一、二层转换结构刚度比的控制。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）10.2.3条：转换层上部结构与下部结构的侧向刚度变化应符合本规程附录E的规定。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）附录E.0.1条：当转换层设置在1、2层时，可近似采用转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比γ_e1表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ_e1宜接近1，非抗震设计时γ_e1不应小于0.4，抗震设计时γ_e1不应小于0.5。

（2）剪弯刚度 高位转换结构刚度比的控制。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）附录E.0.3条：当转换层设置在第2层以上时，转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比γ_e2宜接近1，非抗震设计时γ_e2不应小于0.5，抗震设计时γ_e2不应小于0.8。

（3）地震力与层间位移比 适用于一般情况，可进行薄弱层的判断。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）3.5.2条：抗震设计时，高层建筑相邻楼层的侧向刚度变化应符合下列规定：(www.xing528.com)

1）对框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ₁可按式（3.5.2-1）计算，且本层与相邻上层的比值不宜小于0.7，与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。

式中 γ₁——楼层侧向刚度比；

V_i、V_i+1——第i层和第i+1层的地震剪力标准值（kN）；

Δ_i、Δ_i+1——第i层和第i+1层在地震作用标准值作用下的层间位移（m）。

2）对框架-剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构，楼层与相邻上层的侧向刚度比γ₂可按式（3.5.2-2）计算，且本层与相邻上层的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。

式中 γ₂——考虑层高修正的楼层侧向刚度比。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）附录E.0.2条：当转换层设置在第2层以上时，按本规程式（3.5.2-1）计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。

上述各条是规范对结构层刚度比的明确要求，它的合理计算非常重要，三种方法结果有所不同，主要应用于地下室是否作为嵌固端、薄弱层判断、转换层刚度比是否满足要求的情况，应根据需要选择对应结果。

3.软件实现

2010版SATWE软件不再需人工根据不同情况选择对应刚度算法进行多次计算，灰掉了“剪切刚度”“剪弯刚度”的计算选项。抗震设计时，软件自动按第三种“地震剪力与地震层间位移的比”方法进行薄弱层判断，同时输出“剪切刚度”结果；非抗震设计时，输出“剪切刚度”结果（图4-10）。

图4-10 层刚度比计算控制参数

若工程是高位转换结构，程序自动选取转换层上下等高层数，根据剪弯刚度计算公式输出“转换层下部与上部结构的等效侧向刚度及等效刚度比”结果。可在SATWE后处理WMASS.OUT文件中查看相关信息，如图4-11所示。

图4-11 高位转换计算结果

一般工程输出的层刚度比计算结果如图4-12所示。