有效质量系数
有地下室时的SATWE有效质量系数99%
有地下室时的SATWE质量参与系数99%一、用户问题该工程计算阵型个数为21个时，SATWE的质量参与系数已达99%，而YJK才到77%，为何计算差别大？计算振型个数为21时，SA TWE和YJK的结果对比如下：SATWE：质量参与系数：X 向99.50%，Y 向99.98%，基底剪力：X 方向16925，Y向16970；YJK：质量参与系数：X 向77.39%，Y 向77.64%，基底剪力：X 方向17253，Y向17164；可见二者质量参与系数相差很大，而基底剪力相差不多。
二、SATWE增加计算振型个数到38个时基底剪力仍明显增加为了说明问题，我们对SA TWE和YJK都增加计算振型个数到38个，再次计算后对比如下SATWE：质量参与系数：X 向99.50%，Y 向99.50%，基底剪力：X 方向18165，Y向19879；YJK：质量参与系数：X 向90.69%，Y 向96.57%，基底剪力：X 方向18522，Y向20043；可见YJK的质量参与系数达到了90%和96%，但是SATWE的基底剪力明显增加，其X向基底剪力增加了7.33%，Y向基底剪力增加了17.14%。
此时SATWE与YJK的基底剪力仍差别不大。
问题就在于，当计算振型个数为21个时，SATWE的质量参与系数已经达到99%的最大值，99%意味着基底剪力已达到理论上的最大值，增加计算振型个数的基底剪力不应再增加。
但是实际上增加计算振型个数到38个时，SATWE的基底剪力仍大幅明显增加，这只能说明，当计算振型个数为21时，SATWE的质量参与系数计算结果是错误的。
三、使用MIDAS软件进行对比将该工程模型转到Madas-Gen中进行计算，并和YJK的结果对比。
计算振型个数为21个时：Midas：质量参与系数：X 向76.31%，Y 向78.40%，基底剪力：X 方向16660，Y向16970；YJK：质量参与系数：X 向77.39%，Y 向77.64%，基底剪力：X 方向17253，Y向17164；可以看出，Midas和YJK的计算结果基本相同，进一步说明YJK的计算结果正确。
高层结构设计需要控制的六个参数
高层结构设计需要控制的六个参数摘要：本文对高层设计中比较重要的六个参数比值，结合《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)（以下简称高规）和《建筑抗震设计规范》（gb 50011-2010）（以下简称抗规）的理解和应用,浅谈高层结构设计。
仅供有关专业人员参考。
关键词：高层结构设计、轴压比、剪重比、刚度比、位移比、周期比、刚重比中图分类号：tu97文献标识码： a 文章编号：前言高层设计的难点在于竖向承重构件（柱、剪力墙等）的合理布置，设计过程中控制的目标参数主要有如下六个：1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.6和6.4.5。
2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。
3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，见抗规3.4.3。
4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。
见抗规3.4.2。
5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规周期比见高规3.4.5。
6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，控制重力二阶效应的不利影响，要求见高规5.4.1。
一、轴压比轴压比指考虑地震作用组合的框架柱和框支柱轴向压力设计值n 与柱全截面面积a和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积之比值；对不进行地震作用计算的结构，取无地震作用组合的轴力设计值；轴压比主要为控制结构的延性。
抗震设计时，框架柱在竖向荷载与地震作用下的轴压比宜满足下表的规定，建造于ⅳ类场地且较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。
注：1采用复合箍筋或螺旋箍筋，且令箍筋特征值λ达到表所规定的上限时，轴压比限值可增大0.10（包括框支柱）；剪跨比≤2的框架柱，其轴压比限值宜减小0.05（不包括框支柱）；剪跨比≤1.5的框架柱，其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。
3当柱子混凝土强度等级为c65~c70时，其轴压比限值宜减小0.05，当混凝土强度等级为c75~c80时，其轴压比限值宜减小0.10。
12个结构参数
1.轴压比目的：控制构件保持一定延性。
规范规定：限值各等级的剪力墙和框架（支）柱轴压比；注意：剪力墙的轴压比对应的荷载为重力荷载代表值的设计值；框架（支）柱轴压比对应的荷载为含水平荷载的工况组合，多为地震工况组合。
2.扭转周期比目的：限制结构抗扭刚度不能太弱。
规范规定：限制结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1之比。
振型判别方法：振型方向因子来判断，因子以50%作为分界。
相关规定：全国超限建筑抗震设防中对周期比比值不足不是一项超限，广东抗震审查技术要求中无该条规定。
3.有效质量参与系数目的：保证考虑充足的地震作用。
要求：计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。
4.刚重比目的：确定在水平荷载下，结构二阶效应不致过大，而引起稳定问题。
要求：高规5.4重力二阶效应及结构稳定注意：此处重力为重力荷载设计值，取1.2恒+1.4活。
5.剪重比目的：由于地震影响系数在长周期下降较快，对基本周期大于3s结构水平地震下结构效应可能影响过小，偏于不安全。
要求：高规4.3.12：“剪重比”注：此处此处重力为重力荷载代表值。
6.位移比目的：限制结构平面布置不规则性规定限值：1.2、1.4、1.5和1.6计算要求：(1)风荷载不控制(2)单向地震+偏心算，而且是采用规定水平力的施加模式。
(3)双向地震下控制。
(4)单向地震+偏心，CQC不控制。
新增的1.6出处：7.层间位移角目的：同体系和高度有关，详见规范，以弯曲变形为主的高层建筑不扣除整体弯曲变形。
计算要求：(1)风、单向地震均控制(2)单向地震+偏心不控制(3)双向地震不控制，除扭转特别严重外，一般双向地震同单向地震结构相近。
8.刚度比(软弱)目的：控制结构出现软弱层要求：高规(分结构体系)9.楼层受剪承载力比(薄弱层)目的：检验结构是否存在薄弱层要求：高规注意超限审查和高规中均提到，结构不应在同一层出现软弱层和薄弱层。
10.相邻楼层质量比目的：检验高层建筑中质量沿竖向分布不规则。
有效质量和吸收计算方法
①进行一步自洽计算
②进行optics计算
保证有足够的空带
拷贝WAVECAR进行下一步计算
-5
加密k点
③运行vaspkit软件提供的optics.sh脚本，得到IMAG.in和REAL.in文件
除此之外还需要提高精度
④运行vaspkit软件，输入51，得到5种光学文件，选择ABSORB.dat数据用origin作图
第三步：由拟合系数带入有效质量定义式，求二阶导数即得原子单位制下有效质量，比如说结果是0.35，就代表有效 质量是0.35倍电子质量。
具体操作如下：以Si为例
②倒空间内K路径长度换算成Born-1
0.5292
2 Col( A) a [a为晶格常数]
③将能量由eV换算成Hartree
Col( B) 27.21
有效质量两种计算方法
第一种方法：利用y = A+Bx+Cx2函数进行二次拟合
第一步：将能量由eV换算成Hartree，倒空间内K路径长度换算成Born-1； [1 Born = 0.5292 Angtrom，1 Hartree = 2625.5KJ/mol = 27.21 eV] 第二步：将长度作为x，能量作为y，对价带顶和导带底进行二次拟合；[ 选取数据中接近抛物线部分进行拟合 ]
2
/ 9.109 10 31(m0 )
m = 0.24 m0
光学性质计算——吸收曲线 第一步：进行标准的DFT计算 [with a standard DFT (or hybrid functional) calculation] 第二步：optic计算(用到上一步WAVECAR文件) The independent-particle picture # Frequency dependent dielectric tensor without # local field effects ALGO = Exact NBANDS = 64 (此处为DFT计算是的2—3倍，根据说明要有足够的空带) LOPTICS = .TRUE. CSHIFT = 0.1 # this is the default NEDOS = 2000 ISMEAR = 0 (此处设置为-5较好) SIGMA = 0.01 GGA = PE 具体操作如下：以Si为例
结构七个比值的规范要求
多高层结构设计计算的几个值
一.周期比
二、（弹性）层间位移角
(刚性)位移比
（弹塑性）层间位移角
三、剪重比
《高规》5.2.5条与《抗规》4.3.12条相同
四、刚重比
《高规》5.4.1-5.4.4条
总结：
刚重比>=1.4时，满足整体稳定要求；>=2.7时，不用考虑重力二阶效应。
五、刚度比
《高规》3.5.2、3.5.8、5.3.7、10.2.3条
《高规》177页
六、层间剪力比《高规》
《抗规》
七、其它系数的调整
1、X/Y向的有效质量系数
要求应不小于90%。
若不满足，可调整“计算振型数”，但振兴数达到上限时，仍不满足的话，就要需考虑结构布置的合理性。
2、计算振型个数
注意：振兴个数最大不宜超过结构的总自由度数，例如，刚性假定的单塔结构的振型数不得超过层数的3倍。
3、地震作用最大方向
当不小于15度时，需将数值回填到“水平力与整体坐标夹角”。
4、高宽比
《高规》3.3.1条
5.结构基本周期
是计算风荷载的重要指标
可先保留软件的缺省值，待计算后再从计算书中读取数值，回填入“结构基本周期”选项。
6.整体抗倾覆验算
看WMASS总信息里的倾覆力矩是否大于抗倾覆力矩。
非强刚模型有效质量系数
非强刚模型有效质量系数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：非强刚模型有效质量系数是结构工程领域中的一个重要参数，它反映了结构在地震作用下的受力性能。
有效质量系数是指结构在地震作用下的等效质量与静态质量的比值，通俗来讲就是结构在地震作用下具有的等效质量大小。
非强刚模型有效质量系数是指在非强刚性结构体系中的有效质量系数，非强刚结构体系是指结构的刚度明显小于刚程序中所规定的刚度，结构在地震作用下将发生明显的屈曲变形。
有效质量系数的计算是结构抗震设计中的重要环节之一，它关系到结构在地震作用下的响应特性和控制措施的合理性。
通常情况下，设计规范或者软件都会提供有效质量系数的计算方法，但是在非强刚结构体系中，由于结构的柔度较大，传统的计算方法可能不再适用，因此需要采用非强刚模型有效质量系数。
对于非强刚结构体系，有效质量系数的计算通常采用几种方法，包括静力法、动力法和基于模态质量的方法。
基于模态质量的方法是最常用的一种计算方法，因为它能够较为准确的描述结构在地震作用下的响应特性。
在进行非强刚模型有效质量系数的计算时，需要先确定结构的刚度，然后通过动力分析或者有限元分析等方法计算结构的特征频率和模态质量，最终得到结构的有效质量系数。
在计算过程中需要考虑结构的变形形式、结构的振型等因素，以确保计算结果的准确性。
非强刚模型有效质量系数的大小直接影响了结构在地震作用下的响应，一般来说，有效质量系数越大，结构在地震作用下的反应越显著。
在进行有效质量系数的计算时，必须要合理地选择计算方法和参数，以确保结构在地震作用下的安全性和稳定性。
除了在结构抗震设计中的应用外，非强刚模型有效质量系数在结构健康监测和结构再设计等方面也有着重要的应用价值。
通过对结构的有效质量系数进行监测和分析，可以及时发现结构的变形和病害情况，为结构的维护和修复提供有效的参考依据。
第二篇示例：非强刚模型是结构工程领域常用的一种理论模型，它可以更好地描述结构的非线性行为。
由于大开洞造成振型质量参与系数不够的调整方法
由于大开洞造成振型质量参与系数不够的调整方法首先是收集的一些资料，关于局部振动的：资料一：控制结构的局部振动使有效质量系数满足规范要求在对结构进行整体控制设计的时候，我们有时会遇到这种情况，结构的“有效质量系数”达不到规范所要求的不小于90%的要求（见抗规5.2.2条文说明、高规5.1.13条2款），有时即使把“计算振型数”取得很大，也无法满足这个要求。
问题究竟出在哪里？我们又怎样来解决这个问题呢？对于存在这种情况的工程，我们通过继续观察其“结构空间振动简图”，可以发现这样一种现象，在我们所取“计算振型数”范围内的结构振型中，有的振型是结构的整体在振动，而有的振型只有结构的局部在振动。
继续分析下去，我们会发现，发生局部振动的部位，或空间刚度较差，或缺少约束。
如结构错层等原因形成的较长的越层柱；楼板开洞等原因形成的较长的无板梁段或无板墙段；悬臂端缺少约束的悬臂构件；没有设置屋脊梁的坡屋顶；楼顶设置刚度或约束较差的构架等。
因为上述问题的存在，使得这些部位的局部振动极易被激发。
由于这种振动是局部的，所以只有局部的构件参与其中，其参与的质量也只能是与这些构件有关的质量。
结构的有效质量是“计算振型数”所包含的各振型的有效质量由低阶到高阶的叠加，当其中存在较多的与局部振动有关的较低阶的振型时，结构的“有效质量系数”就不容易满足规范的要求。
笔者认为：发生低阶局部振型的部位是结构的薄弱部位，在地震中低阶局部振型容易被激发而在该部位产生较大的变形，当该部位的相关构件在结构中处于比较重要的位置时，可能影响结构的安全，故在设计中应采取措施尽量消除。
在结构设计时，可以加强与局部振动有关的构件沿振动方向的刚度，使相关局部振型由较低阶振型转变为较高阶振型，将其排除出“计算振型数”范围；也可以沿相关构件节点的振动方向增加约束，如加设拉梁等，以消除局部振动。
对于那些对结构安全没有影响或影响可以忽略不计的局部振动，可以强制采用“全楼刚性楼板假定”过滤掉局部振动，或增加“计算振型数”来增大结构的“有效质量系数”。
地震振型的有效质量系数
地震振型的有效质量系数1.引言1.1 概述地震振型是指地震波在通过结构物时，引起结构物振动的方式和特点，它对结构的动力响应有着重要的影响。
地震振型的研究是结构动力学领域的重要内容之一，对于评估结构的地震响应以及设计地震防护措施具有重要意义。
地震振型可以分为单自由度振型和多自由度振型两种。
单自由度振型是指当结构物在地震波作用下只有一个自由度时的振动方式，它通常由一条响应谱曲线所描述。
多自由度振型是指当结构物在地震波作用下具有多个自由度时的振动方式，它需要考虑结构的各个自由度之间的相互作用。
有效质量系数是描述地震振型对结构动力响应影响的重要参数。
其定义为地震振型相对于给定结构物的总质量在各个自由度上的分配比例。
有效质量系数越大，说明该振型在地震作用下对结构物的动力响应影响越显著；反之，有效质量系数越小，该振型对结构物的动力响应影响越弱。
在实际工程中，通过调整结构物的有效质量系数，可以控制结构的地震响应，提高结构的地震安全性。
因此，研究地震振型的有效质量系数对于结构地震分析和设计具有重要的理论和实际意义。
本文将从定义和概念入手，详细讨论地震振型的有效质量系数，介绍其在结构动力学中的作用和应用，并探讨有效质量系数对结构响应的影响以及其重要性。
通过本文的研究，旨在为结构地震安全性的评估提供理论支持和技术指导。
文章结构文章的结构是指文章整体的组织框架，它可以帮助读者系统地理解文章的内容和逻辑流程。
合理的文章结构能够使读者更好地理解作者的观点和论证，并且能够使文章的信息更加清晰和条理化。
本文将按照以下结构来组织论述：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 地震振型的定义2.2 有效质量系数的概念3. 结论3.1 地震振型对结构响应的影响3.2 有效质量系数的重要性在引言部分，我们将首先对地震振型的有效质量系数进行引入和概述。
然后，我们将介绍本文的结构和组织方式，以及本文的研究目的和意义。
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有效质量系数
振型参与系数：每个质点质量与其在某一振型中相应坐标乘积之和与该振型的主质量（或者说该模态质量）之比，即为该振型的振型参与系数。
一阶振型自振频率最小(周期最长),二阶,三阶....振型的自振频率逐渐增大. 地震力大小和地面加速度大小成正比,周期越长加速度越小,地震力也越小。
自振振型曲线是在结构某一阶特征周期下算得的各个质点相对位移(模态向量)的图形示意.在形状上如实反映实际结构在该周期下的振动形态.振型零点是指在该振型下结构的位移反应为0。
振型越高，周期越短，地震力越大，但由于我们地震反应是各振型的迭代，高振型的振型参与系数小。
特别是对规则的建筑物，由于高振型的参与系数小，一般忽略高振型的影响。
振型的有效质量：这个概念只对于串连刚片系模型有效(即基于刚性楼板假定的，不适用于一般结构。
）。
某一振型的某一方向的有效质量为各个质点质量与该质点在该一振型中相应方向对应坐标乘积之和的平方。
一个振型有三个方向的有效质量，而且所有振型平动方向的有效质量之和等于各个质点的的质量之和，转动方向的有效质量之和等于各个质点的转动惯量之和。
有效质量系数：如果计算时只取了几个振型，那么这几个振型的有效质量之和与总质量之比即为有效质量系数。
这个概念是由WILSON E.L. 教授提出的，用于判断参与振型数足够与否，并将其用于ETABS程序。
振型参与质量：某一振型的主质量（或者说该模态质量）乘以该振型的振型参与系数的平方，即为该振型的振型参与质量。
振型参与质量系数：由于有效质量系数只实用于刚性楼板假设，现在不少结构因其复杂性需要考虑楼板的弹性变形，因此需要一种更为一般的方法，不但能够适用于刚性楼板，也应该能够适用于弹性楼板。
出于这个目的，我们从结构变形能的角度对此问题进行了研究，提出了一个通用方法来计算各地震方向的有效质量系数即振型参与质量系数，规范即是通过控制有效质量振型参与质量系数的大小来决定所取的振型数是否足够。
（见高规（5.1.13）、抗规(5.2.2)条文说明）。
这个概念不仅对糖葫芦串模型有效。
一个结构所有振型的振型参与质量之和等于各个质点的质量之和。
如果计算时只取了几个振型，那么这几个振型的振型参与质量之和与总质量之比即为振型参与质量系数。
由此可见，有效质量系数与振型参与质量系数概念不同，但都可以用来确定振型叠加法所需的振型数。
我们注意到：ETABS6.1中，只有有效质量系数（effective mass ratio）的概念，而到了ETABS7.0以后，则出现了振型质量参与系数（modal participating mass ratio），可见，振型参与质量系数是有效质量系数的进一步发展，有效质量系数只适用于串连刚片系模型，分别有x方向、y方向、rz方向的有效质量系数。
振型参与质量系数则分别有x、y、z、rx、ry、rz六个方向的振型参与质量系数。
注释：
1）这里的“质量”的概念不同于通常意义上的质量。
离散结构的振型总数是有限的，振型总个数等于独立质量的总个数。
可以通过判断结构的独立质量数来了解结构的固有振型总数。
具体地说：
每块刚性楼板有三个独立质量Mx,My,Jz；
每个弹性节点有两个独立质量mx,my；
根据这两条，可以算出结构的独立质量总数，也就知道了结构的固有振型总数。
2）若记结构固有振型总数是NM，那么参与振型数最多只能选NM个，选参与振型数大于NM是错误的，因为结构没那么多。
3）参与振型数与有效质量系数的关系：
3-1)参与振型数越多，有效质量系数越大；
3-2)参与振型数=0 时，有效质量系数 =0
3-3)参与振型数=NM 时，有效质量系数 =1.0
4）参与振型数NP 如何确定？
4-1）参与振型数NP 在1-NM 之间选取。
4-2）NP应该足够大，使得有效质量系数大于0.9。
有些结构，需要较多振型才能准确计算地震作用，这时尤其要注意有效质量系数是否超过了0.9。
比如平面复杂，楼面的刚度不是无穷大，振型整体性差，局部振动明显的结构，这种情况往往需要很多振型才能使有效质量系数满足要求。
相关文献
∙高层建筑结构电算结果合理性分析及数据调整-科技信息-2009年第28期(2)
∙某高层框支剪力墙结构的设计-安徽建筑-2008年第5期(5)
∙隔震结构振型参与系数与有效质量系数的研究-南京工业大学学报：自然科学版-2008年第2期
(6)。