[分享]设计清单参数官宣(一)：强弱轴动位移比因子

抗规5.2.5条，结构抗震验算时结构任一楼层的水平地震剪力需要满足最小剪力的要求。

通常情况下剪重比的调整直接按底部不满足剪重比要求的楼层调整系数，对以上所有楼层乘以该系数。但抗规5.2.5条文说明中，对楼层剪重比精细化的三段式调整给出了具体的调整方式。

按抗规三段式精细化调整结构的剪重比，需要判断结构的基本周期位于设计反应谱的那一段，不同的控制段，剪重比调整系数有别。结合反应谱地震影响系数曲线可知：

当结构的基本周期位于设计反应谱的加速度控制段时，即结构基本周期T介于

之间，按规范剪重比调整要求，需要对剪重比不满足要求的以上各楼层均乘以相同的增大系数，剪重比的调整系数为：

当结构的基本周期位于设计反应谱的位移控制段时，即结构基本周期T大于5Tg，各楼层均需按底部剪力系数的差值

增加该层的地震剪力

再计算得到该楼层的剪重比调整系数。某层剪重比调整系数为本层剪力与本层增加的地震剪力

之和除以本层剪力，即

其中Gi为本层以上结构的重力荷载。

当结构基本周期位于设计反应谱的速度控制段时，即结构基本周期T大于Tg小于5Tg，楼层最顶部增加值按照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，底部楼层的剪重比调整系数与按照加速段调整或按照位移段调整方式是一样的。

从规范的调整方式来看，基本周期位于速度段时，由于周期介于Tg~5Tg，直接按规范的剪重比调整方法处理过于简单，需要综合考虑结构的基本周期是更加靠近加速度控制段的临界值Tg，还是更加靠近位移控制段的临界值5Tg，因此，在PKPM软件中引入了动位移比例因子来准确确定速度段的剪重比调整系数。

由于结构有两个方向的平动周期，第一平动周期方向代表弱轴方向，第二平动周期方向代表强轴方向，分别根据结构两个周期的大小，确定强弱轴动位移比例因子的值。

基本周期T介于0~Tg之间，动位移比例因子填为0，代表该结构楼层剪重比调整按规范加速度段方式进行。

基本周期T大于5Tg时，动位移比例因子填为1，代表该结构楼层剪重比调整按规范加速度段方式进行。

基本周期T介于Tg~5Tg时，动位移比例因子填为0.5，代表该结构楼层剪重比调整按规范速度段方式进行。

如果要精细化考虑速度段的调整，需要根据周期大小精确确定动位移比例因子，该因子

若按加速度段控制计算的剪重比调整系数为Ca，按位移控制段计算的剪重比调整系数为则按速度段精细化进行剪重比调整的系数为Cd，则按速度段精细化进行剪重比调整的系数为

如图1所示框剪结构，该结构地下一层，地上25层，高度109.4m，抗震设防烈度为7度，0.1g，地震影响系数最大值为0.08，Ⅱ类场地，地震分组为第一组，场地土特征周期0.35s。

图1框剪结构三维模型图

计算完毕输出结构各楼层质量信息如图2所示，结构周期及振型的结果如图3所示。

图2 结构各楼层的质量信息

图3 结构周期及振型信息

如果按照常用的调整方法，即按照加速度段的调整方式处理，在PKPM软件中填写该结构的强弱轴动位移比例因子均为0（软件默认值为0），如图4所示。

图4 动位移比例因子均为0时剪重比调整

计算得如图5、图6结构沿着X，Y两个方向的楼层剪力结果及剪重比调整系数。由于Y向楼层剪力满足规范最小剪重比要求，程序未做剪重比调整。结构X方向首层为地下室，也不进行剪重比调整。

按加速度段调整，手工校核第二层剪重比。该结构处于7度区，前两个周期均小于3.5s，属扭转效应不明显，最小剪重比为0.016，结构第二层剪力为10878.9kN，二层以上质量为：92402.065-15593.1-3425.5=73383.465t，则该楼层剪重比为：10878.9/733834.65=1.48%，手工校核结果与软件计算的楼层剪重比一致。

按加速度段调整，剪重比调整系数为：

与软件输出结果一致。

按加速度段调整，得地上首层的剪重比调整系数，以上楼层应乘以相同的放大系数，都按照1.0793调整即可。但是该工程比较特殊，以上楼层计算的剪重比调整系数比底层大的，需要采用计算出的较大的剪重比调整系数（后续专门讨论）执行，如图7所示。

如果按位移段调整，填写该结构的强弱轴动位移比例因子均为1，由于Y向楼层剪力足规范最小剪重比要求，程序不做剪重比调整，后续不再展示Y向的剪重比及调整系数。计算得结构沿着X方向的楼层剪力结果及剪重比调整系数，如图8所示。

按位移段调整，可以看到该结构底层的剪重比调整系数仍然为1.0793，但顶层调整系数由加速度段1.0793变小为1.0108。

手工校核第20层的剪重比调整系数。各楼层均需按底部剪力系数的差值

增加该层地震剪力

再计算得到该楼层的剪重比调整系数

20层及以上的重力荷载按图2统计为：

则该层需要增加的地震剪力

则20层剪重比调整系数为

该结构按照位移段调整方式手工校核的调整系数与软件输出结果一致，其他楼层都可按类似的方式进行剪重比调整系数的校核。

如果按速度段调整，填写该结构强弱轴动位移比例因子均为0.5，由于Y向楼层剪力足规范最小剪重比要求，程序不做剪重比调整，后续不再展示Y向的剪重比及调整系数。计算得结构沿着X方向的楼层剪力结果及剪重比调整系数，如图9所示。

按位移段调整，可以看到该结构底层剪重比的调整系数仍然为1.0793，但是顶层的调整系数由加速度段的调整系数1.0793变小为1.045，但比位移段的调整系数1.0108大。

按加速度段调整计算的剪重比调整系数为Ca，按位移段调整计算的剪重比调整系数为Cd，则按速度段精细化调整的剪重比调整系数为

仍然以20层为例，该层按加速度段调整对应的剪重比调整系数为1.0793，按位移段调整对应剪重比调整系数为1.0485，手工校核其按速度段调整剪重比的调整系数为（1.0793+1.0485）/2=1.0639，与软件输出计算结果完全一致。

该结构由于仅仅X方向不满足剪重比的要求，需要进行剪重比调整。结构第一平动周期为X方向，周期为3.44s，场地土的特征周期0.35s，结构周期是大于5Tg的，应判断为位移段，剪重比调整时需要对X方向按照规范位移段调整方式调整，需要填写弱轴动位移比例因子为1.0。由于Y方向不做剪重比的调整，因此，强轴动位移比例因子填写多少都不影响计算结果。

假如计算的该结构第一平动周期为X方向，周期为1.4s；第二平动周期为Y向，周期为1.05s。按照周期大小精细化确定强弱轴动位移比例因子，X方向属于弱轴，Y向属于强轴，则X方向弱轴动位移比例因子及Y方向强轴动位移比例因子分别为：

然后在软件中应该填入这样的动位移比例因子，如图10所示，程序会自动根据该因子进行剪重比调整，输出如图11的剪重比调整结果。

还是以20层为例，手工校核该层的剪重比调整系数。该层按加速度段调整对应的剪重比调整系数为1.0793，按位移段调整对应的剪重比调整系数为1.0485，手工校核按照此时填入的动位移比例因子调整剪重比的系数为：

与软件输出的剪重比调整系数完全一致。

需要注意的是：该结构不考虑周期折减系数，如果在设计中填写了周期折减系数，进行强弱轴动位移比例因子计算时，需要考虑周期折减系数，对计算的结构周期进行折减后再去判断位于反应谱的那个区段。

对该结构的剪重比调整，从图7的结果可以看到，其中第3-10层的剪重比调整系数均比底层的调整系数1.0793大，软件并没有按照规范的要求，对以上楼层乘以了相同的放大系数，而是采用了更大的调整系数。软件采用的调整系数是按照本层剪重比调整到满足规范要求的系数与最底层的剪重比调整系数两者取大，更加正确合理的对结构楼层剪重比进行了调整。

SATWE的调整方式如下:

在进行结构剪重比调整时需要注意以下事项：

· 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。并且遇到某一层的调整系数比底层的大，需要按照本层较大的剪重比调整系数进行楼层剪力调整。

· 满足最小地震剪力是结构后续抗震计算的前提，只有调整到符合最小剪力要求才能进行相应的地震倾覆力矩、构件内力、位移等等的计算分析；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。

· 对扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构，剪力系数取0.2αmax，保证足够的抗震安全度。基本周期大于5s的结构，剪力系数取0.15αmax周期介于3.5s-5s，进行线性插值确定最小剪重比。按照规范定义，位移比大于1.2时，属于结构扭转效应明显。

· 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。