文档介绍：剪重比的调整思路
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“剪重比” 是结构整体控制设计的一项重要指标, 当其不能满足规范的要求
时,就应该进行必要的调整。对于需调整楼层层数较少(不超过楼层总数的 1/
3),且“剪重比”与规范限值相差不大(不小于规范限值的 80%,或地震剪力
调整系数不大于 -)的情况,我们可以通过选择“地震力放大系数” 等 SATWE
的相关参数来达到目的; 对于需调整楼层层数较多, 或与规范限值相差较大的情
况,就只能提高结构的刚度。 但是在对结构刚度进行调整的时候, 我们有时会遇
到这样一种情况, 我们加大了结构下部 “剪重比” 不满足规范要求楼层的侧移刚
度,但这些楼层的“剪重比”没有多大的变化,有时反而略有减小。问题出在哪
里呢?
我们先来看看规范:规范对结构“剪重比”的要求是基于“振型分解反应谱
法”在结构基本周期大于 3s 时,计算水平地震作用可能偏小的情况,为保证结
构的安全而考虑的。 这不是简单的局部刚度或承载能力不足的问题, 而是规范针
对上述情况对“振型分解反应谱法”的修正,即规定了水平地震作用的最小值。
因此,只加大结构下部“剪重比”不满足规范要求楼层的侧移刚度,是把结构整
体刚度偏柔的问题,当成了局部刚度或承载能力不足的问题,以至于收效不大。
我们再来看看结构自振周期与水平地震作用的关系: 抗震结构中起主要作用
的基本振型 (靠近两个主轴的方向和扭转方向, 其中两个平动为主振型的基底剪
力分别沿两个主轴方向为最大值),其自振周期(基本周期)一般都大于设计特
征周期。根据规范的“地震影响系数曲线”,此时的地震影响系数与结构基本周
期成反比关系。 即结构的基本周期越小, 水平地震作用效应就越大。 而结构的自
振周期与结构的刚度成反比关系。这说明采用结构调整的方法加大“剪重比”,
需要增大结构的刚度, 以减小结构的基本周期。 那么, 为什么我们加大了结构下
部“剪重比”不满足规范要求楼层的侧移刚度,但这些楼层的“剪重比”没有多
大的变化,有时反而略有减小呢?
通过对具体结构的分析, 不难发现, 当仅增大结构下部少数楼层的侧移刚度
时,结构的基本周期变化不大,水平地震作用增幅有限。同时,因为结构刚度的
增大,使结构的质量略有增加,致使结构的“剪重比”变化不大。特别是在受到
建筑方案的限制, 仅能加厚剪力墙的墙厚时, 结构质量增加的比率可能大于水平
地震作用的增大比率, 反而可能导致 “剪重比” 的减小。 但是,当我们改变方式,
沿结构自下而上的大多数楼层(包括“剪重比”满足规范要求的楼层)直致结构
全高增大结构的侧移刚度时, 结构基本周期的减小愈发显著, 结构水平地震作用
的增大比率愈发大于结构质量的增大比率, 结构的“剪重比” 也随之增大。 这样,
我们就找到了解决问题的思路。
结论:结构“剪重比”的大小与结构的整体刚度密切相关。当需要通过结构
调整的方法来增大结构的 “剪重比” 时,宜自下而上的沿结构的大多数楼层以致
结构的全高增大结构的侧移刚度, 才能有效的减小结构基本周期, 增大水平地震
作用,从而增大 “剪重比” ,使其接近规范限值, 为最终采用 “地震力放大系数”
等 SATWE 的相关参数来调整结构的“剪重