鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)需要控制的7個(gè)比

鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)過程中控制的目標(biāo)參數(shù)主要有以下七個(gè)：軸壓比、周期比、剪重比、剛度比、位移比/位移角、剛重比、層間受剪承載力之比。

PKPM的熟練掌握在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也占據(jù)重要位置，那么如何控制比值和怎樣熟練使用 PKPM 操作軟件，下面讓我們一起看一下吧

1、軸壓比

軸壓比主要是控制結(jié)構(gòu)的延性，具體要求見抗規(guī)6.3.6和6.4.5，高規(guī)6.4.2和7.2.14。

軸壓比過大則結(jié)構(gòu)的延性要求無法保證，此時(shí)應(yīng)加大截面面積或提高混凝土強(qiáng)度;

軸壓比過小則結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性不好，此時(shí)應(yīng)減小截面面積。

軸壓比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：

增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度。

PKPM中的查看位置：

2、周期比

周期比控制的是結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的相對關(guān)系，它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更合理，使結(jié)構(gòu)不致于出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

一句話，周期比不是要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是要求結(jié)構(gòu)承載布置合理，具體要求見高規(guī)4.3.5。剛度越大，周期越小。

抗側(cè)力構(gòu)件對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度的貢獻(xiàn)與其距結(jié)構(gòu)剛心的距離成正比，意思是結(jié)構(gòu)外圍的抗側(cè)力構(gòu)件對結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度貢獻(xiàn)比較大。

結(jié)構(gòu)的一、二振型宜為平動，扭轉(zhuǎn)周期宜出現(xiàn)在第三振型及以后。

當(dāng)一振型為扭轉(zhuǎn)時(shí)，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對于其兩個(gè)主軸的側(cè)移剛度過小，此時(shí)應(yīng)沿兩個(gè)主軸適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍的剛度，或沿兩個(gè)主軸適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剛度。

當(dāng)二振型為扭轉(zhuǎn)時(shí)，說明結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸的側(cè)移剛度相差較大，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對于其中一主軸(頭一振型轉(zhuǎn)角方向)的側(cè)移剛度是合理的，但對于另一主軸(第三振型轉(zhuǎn)角方向)的側(cè)移剛度過小，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部沿第三振型轉(zhuǎn)角方向的剛度或適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍(主要是沿頭一振型轉(zhuǎn)角方向)的剛度。

周期比不滿足時(shí)的調(diào)整方法：

通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度;總的調(diào)整原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍墻、柱或梁的剛度，適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)中間墻、柱的剛度;利用結(jié)構(gòu)剛度與周期的反比關(guān)系，合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，加強(qiáng)需要減小周期方向(包括平動方向和扭轉(zhuǎn)方向)的剛度，或削弱需要增大周期方向的剛度。

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3、位移比/位移角

位移比是指采用剛性樓板假定下，端部大位移(層間位移)與兩端位移(層間位移)平均值的比， 位移比的大小反映了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同周期比的概念一樣都是為了控制建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)提出的控制參數(shù)。見抗規(guī)3.4.3，高規(guī)4.3.5。

位移比不滿足時(shí)只能經(jīng)過人工調(diào)整結(jié)構(gòu)平面布置,減小結(jié)構(gòu)剛心與形心的偏心距。調(diào)整方法如下:

(1)改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小剛心與形心的偏心距

(2)在編號簡圖中找到位移很大的節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)其剛度，位移小的削弱剛度

位移角：主要為限制結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)，水平荷載作用下水平位移過大，是人產(chǎn)生不舒適感。見高規(guī)3.7 相關(guān)要求。

位移角不滿足要求時(shí)調(diào)整方法

1、增加整樓的剛度，加大柱子的截面

2、提高柱子混凝土強(qiáng)度等級

位移比/位移角PKPM中的查看方法：

4、剪重比

剪重比要求結(jié)構(gòu)承擔(dān)足夠的地震作用，設(shè)計(jì)時(shí)不能小于規(guī)范的要求。具體見抗規(guī)5.2.5，高規(guī)3.3.13。

前提是當(dāng)“有效質(zhì)量系數(shù)”大于90%時(shí)，再考察結(jié)構(gòu)的剪重比是否合適，有效質(zhì)量系數(shù)與振型數(shù)有關(guān)，如果有效質(zhì)量系數(shù)不滿足90%，則可以通過增加振型數(shù)來滿足。

剪重比不滿足時(shí)的調(diào)整方法:

1、程序調(diào)整。在SATWE的“調(diào)整信息2”中勾選“按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整各樓層地震內(nèi)力”

2、人工調(diào)整。假設(shè)還需人工干預(yù),可按下列三種狀況停止調(diào)整:

(1)外地震剪力偏小而層間側(cè)移角又偏大時(shí),說明結(jié)構(gòu)過柔,宜適當(dāng)加大墻、柱截面,提高剛度。

(2)外地震剪力偏大而層間側(cè)移角偏小時(shí),說明結(jié)構(gòu)過剛,宜適當(dāng)減小墻、柱截面,降低剛度,以取得適宜的經(jīng)濟(jì)技術(shù)目的。

(3)外地震剪力偏小而層間側(cè)移角又恰事先,可在SATWE的“調(diào)整信息2”中的“全樓地震作用縮小系數(shù)”中輸入大于1的系數(shù)增大地震作用,以滿足剪重比要求。

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5、剛重比

剛重比主要是控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在風(fēng)載或地震作用下整體失穩(wěn)。具體見高規(guī)5.4.1，高規(guī)5.4.4。

剛重比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的剛度相對于重力荷載過小;但剛重比過分大，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差，宜適當(dāng)減小墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。

PKPM中的查看方法：

6、剛度比

剛度比主要是控制結(jié)構(gòu)的豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。具體見抗規(guī)3.4.3，高規(guī)4.4.2，對于形成的薄弱層則按高規(guī)3.5.8予以加強(qiáng)。

剛度比不滿足時(shí)的調(diào)整方法:

1.程序調(diào)整。假設(shè)某樓層剛度比的計(jì)算結(jié)果不滿足要求,則SATWE自動將該樓層定義為薄弱層,并按高規(guī)3.5.8 將該樓層地震剪力放大1.25 倍。

2.人工調(diào)整。假設(shè)還需要人工干預(yù),可按以下方法調(diào)整:

(1)適當(dāng)降低本層層高,或適當(dāng)提高上部相關(guān)樓層的層高。

(2)適當(dāng)增強(qiáng)本層墻、柱和梁的剛度,或適當(dāng)削弱上部相關(guān)樓層墻、柱和梁的剛度。

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7、層間受剪承載力之比

主要為限制結(jié)構(gòu)豎向布置的不規(guī)則性，避免樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載能力沿豎向突變，形成薄弱層，見抗規(guī)3.4.3，高規(guī)3.5.3 及相應(yīng)的條文說明;對于形成的薄弱層應(yīng)按高規(guī)3.5.8 將該樓層地震剪力放大1.25 倍。

層間受剪承載力比不滿足時(shí)的調(diào)整方法:

1、程序調(diào)整：在SATWE 的“調(diào)整信息2”中的“指定薄弱層個(gè)數(shù)”中填入該樓層層號，將該樓層強(qiáng)制定義為薄弱層，SATWE 按高規(guī)3.5.8 將該樓層地震剪力放大1.25 倍。

2、人工調(diào)整。假設(shè)還需人工干預(yù),可適當(dāng)提高本層構(gòu)件強(qiáng)度(如增大柱箍筋和墻水平散布筋、提高混凝土強(qiáng)度或加大截面)以提高本層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的抗剪承載力,或適當(dāng)降低上部相關(guān)樓層墻、柱等抗側(cè)力構(gòu)件的抗剪承載力。