白成程

摘 要：簡單論述了剪重比控制的重要性，分析了剪重比不滿足規(guī)范要求的原因，總結了設計時調(diào)整方法。

關鍵詞：剪重比；側移剛度；地震剪力；平動系數(shù)

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）20021801

剪重比是結構計算時的一個重要控制指標，《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010第5.2.5條對其作了詳細的規(guī)定。條文解釋強調(diào)：（1）當?shù)撞靠偧袅ο嗖钶^多時，結構的選型和總體布置需重新調(diào)整，不能僅采用乘以增大系數(shù)方法處理。（2）只要底部總剪力不滿足要求，則結構各樓層的剪力均需要調(diào)整，不能僅調(diào)整不滿足的樓層。（3）滿足最小地震剪力是結構后續(xù)抗震計算的前提，只有調(diào)整到符合最小剪力要求才能進行相應的地震傾覆力矩、構件內(nèi)力、位移等等的計算分析；即意味著，當各層的地震剪力需要調(diào)整時，原先計算的傾覆力矩、內(nèi)力和位移均需要相應調(diào)整。（4）采用時程分析法時，其計算的總剪力也需符合最小地震剪力的要求。（5）本條規(guī)定不考慮阻力比的不同，是最低要求，各類結構，包括鋼結構、隔震和消能減震結構均需一律遵守。由以上5條說明可以看出剪重比計算指標的重要性，但是計算模經(jīng)常會遇著剪重比不滿足要求的情況，當其不滿足規(guī)范要求時就應該進行必要的調(diào)整。

對于需調(diào)整樓層層數(shù)較少（建議為不超過樓層總數(shù)的1/10，也有文章建議為1/3），且“剪重比”與規(guī)范限值相差不大（不小于規(guī)范限值的80%，或地震剪力調(diào)整系數(shù)不大于1.2），可通過地震力放大系數(shù)來滿足規(guī)范要求。當剪重比不滿足的層數(shù)較多時說明結構布置不合理，需作調(diào)整。我們首先想到的調(diào)整方法是對結構剛度進行加大，進而加大地震剪力，計算結果是剪重比不足的樓層并沒有太大的變化，有時反而有所減小。根據(jù)抗規(guī)條文解釋，結構剪重比的要求是基于“振型分解反應譜法”在結構基本周期大于3.5s時，計算水平地震作用可能偏小的情況，為保證結構的安全而考慮的。這并不是簡單的局部剛度或承載能力不足的問題，而是規(guī)范針對上述情況對“振型分解反應譜法”的修正，即規(guī)定了水平地震作用的最小值。通過對具體結構的分析，可以發(fā)現(xiàn)，當增大結構整樓的側移剛度時，結構的基本周期剛度減小，水平地震作用增大。同時，因為結構剛度的增大，使結構的質(zhì)量也有增加，致使結構的“剪重比”變化不大。特別是在高烈度區(qū)或受建筑方案的限制，僅能加厚剪力墻的墻厚或加設小短墻時，結構質(zhì)量增加的比例可能大于水平地震作用的增大比例，反而可能導致剪重比的減小。因此，當抗側移構件布置數(shù)量本身不少時只加大結構的剛度，效果不大，反而導致造價的大幅度增加。

下面我們通過PKPM計算結果我們可以找出剪重比不足的原因，我們結合規(guī)范對SATWE計算結果參數(shù)進行分析。SATWE周期、地震力與振型輸出文件中考慮扭轉耦聯(lián)時的振動周期（秒）、X，Y方向的平動系數(shù)、扭轉系數(shù)振型號表達示例見表1。

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3-2010第3.4.5條規(guī)定結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期Tl之比，A級高度高層建筑不應大于0.9，B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結構及本規(guī)程第10章所指的復雜高層建筑不應大于085。實際設計時結構的第一、第二振型宜為平動，且平動系數(shù)宜大于0.8，扭轉周期宜出現(xiàn)在第三振型，以滿足高規(guī)7.1.1條條文要求的結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。結構的剛度與對應周期大小成反比關系，即剛度越大周期越小，剛度越小周期越大。不同結構類型的建筑都可以根據(jù)其層數(shù)和高度估算出X向與Y向的第一平動周期，可根據(jù)周期大小看出結構剛度大小是否合適。如周期大小和第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期Tl之比均合適，而剪重比不足的樓層數(shù)還較多，這時一般平動系數(shù)（X+Y）值較小或平動系數(shù)組成中X+Y兩個指標均較小，轉角角度與X向或Y向夾角相對較大。SATWE計算兩個方向地震力時分別按各振型作用下X向和Y向的基底剪力與平動系數(shù)中（X+Y）對應系數(shù)相乘相加。剪重比不滿足向地震剪力因存在分量而被削弱，進而導致剪重比不足，從結構整體空間振動簡圖中也可以看出倪端。一個好的計算模型應控制平動系數(shù)（X+Y）中有一指標大于0.9，此時剪重比一般可滿足規(guī)范要求，且配筋和位移角較為合理，否則，即便剪重比滿足要求也會有構件配筋較大或雙向地震作用下位移角較小。

至于平動系數(shù)（X+Y）調(diào)整方法，一般應X向與Y向抗側力構件同時作調(diào)整，加大扭轉剛度，X向與Y剛度一向加大時，另一向剛度應減小，同時加大或同時減小時效果不大。

以上調(diào)整方法適用于普通建筑，當結構中有開設大洞，有較多的自由懸臂構件，錯層結構模型輸入方法不當?shù)鹊纫矔绊懙卣鸺袅Φ挠嬎?，進而影響剪重比的計算結果。設計時應對癥下藥，采取合適的處理措施。

總之，剪重比是結構布置合理性的重要體現(xiàn)，工程設計中應其指標嚴格控制，以達到滿足結構的安全合理。

參考文獻

[1]中華人民共和國行業(yè)標準：高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ 3-2010）[S].

[2]中華人民共和國行業(yè)標準：建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）[S].