正确计算转换结构的上下层刚度比
楼层刚度比
地下一层
嵌固端所在层号
地上一层
3001*1.1=3301.1 3280*1.1=3608
地下一层
嵌固端所在层号
地上一层
2264*1.1=2490.4 2098*1.1=2307.8
地下一层
嵌固端所在层号
地上一层
嵌固端所在层号
规范上的调整程序如何实现？
3.规范条文： 10版《抗规》6.1.14-3条
适用条件及使用带来的问题
• 此时 1层刚度比为： 1层/（2层*150%） 4层刚度比为： 4层/（5层*90% or 110%）
适用条件及使用带来的问题
• 此时 1层刚度比为： 1层/（2层*90% or 110%） 4层刚度比为： 4层/（5层*90% or 110%）
适用条件及使用带来的问题
嵌固端所在层号
【理由】结构底层和嵌固端执行 该条调整的理由显而易见，就不 再赘述。对于地上一层的柱底， 程序认为不论地下室顶板是否达 到嵌固要求与否，地上一层天然 存在一个或强或弱的被嵌固效果 。地震灾害分析报告中绝大多数 工程的地上一层都属于结构的最 薄弱部位，极少见到地下室结构 发生严重破坏的。为确保工程安 全，按此进行控制是必要的。
• 此时 4层刚度比为： 4层/（5层*150%）
• 问题：
适用条件及使用带来的问题
• 薄弱层判断标准
层刚度比的控制
可人工选取不同规范进行薄弱层的判断，同时指定相应调 整系数。
• 薄弱层判断（非抗震结构）
层刚度比的控制
• 薄弱层判断标准
层刚度比的控制
40320/（42000*0.7）=1.371428571
适用条件及使用带来的问题
• 剪切刚度 判断地下室顶板能否嵌固 一、二层转换结构的刚度比 上海地区钢筋混凝土结构 非抗震结构薄弱层判断 • 剪弯刚度 多层转换结构的刚度比 • 地震剪力和地震位移的比 一般情况的薄弱层判断
层刚度比计算
（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
⑵计算公式：Ki=Vi/Δui⑶应用范围：①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
（二）剪切刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。
计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。
（三）剪弯刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2）计算。
γe宜接近1，非抗震设计时γe 不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。
②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。
（四）《上海规程》对刚度比的规定《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。
周期比_位移比_刚度比_剪重比
规范条文：新高规的4. 3.5条规定，结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期Ti 之比，A级髙度髙层建筑不应大于：B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂髙层建筑不应大于。
对于通常的规则单塔楼结构，如下验算周期比：1）根据各振型的平动系数大于，还是扭转系数大于，区分岀各振型是扭转振型还是平动振型2）通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt,周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T13）对照“结构整体空间振动简图”，考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动，如果仅是局部振动，不是第一扭转/平动周期。
再考察下一个次长周期。
4）考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大5）计算Tt/Tl,看是否超过周期比控制什么？如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平而布世更有效、更合理, 使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。
一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性周期比不满足要求，如何调整？一旦出现周期比不满足要求的情况，一般只能通过调整平而布宜来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。
周期比不满足要求说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。
验算周期比的目的，主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效应。
多塔结构周期比：对于多塔楼结构，不能直接按上而的方法验算。
如果上部没有连接，应该各个塔楼分别计算并分别验算，如果上部有连接，验算方法尚不淸楚。
_体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周期比。
当高层建筑楼层开洞口较复杂，或为错层结构时，结构往往会产生局部振动，此时应选择“强制刚性楼板假左”来计算结构的周期比。
以过滤局部振动产生的周期。
规范条文：新髙规的4. 3. 5条规立，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角，A、B级髙度髙层建筑均不宜大于该楼层平均值的倍：且A级高度髙层建筑不应大于该楼层平均值的倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的倍。
(完整版)层刚度计算的三种计算方法
层刚度计算的三种计算方法?层刚度比的含义是什么?（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
⑵计算公式：Ki=Vi/Δui⑶应用范围：①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
（二）剪切刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。
计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。
（三）剪弯刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2）计算。
γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。
②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。
（四）《上海规程》对刚度比的规定《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。
结构设计辅导知识：转换层上下侧向刚度比怎么计算？
结构设计辅导知识：转换层上下侧向刚度比
怎么计算？
转换层上下侧向刚度比怎么计算？
1、剪切刚度：主要考察抗侧构件的截面特征和层高的关系，适用于以剪切变形为主的结构或结构部位，如框架结构、结构的嵌固部位及底部大空间为一层的结构。
2、地震剪力与层间位移的比值：适用于侧向刚度比较均匀的结构，适用于对结构软弱层和薄弱层的判断，当侧向刚度变化较大时，实用性较差。
3、剪弯刚度：计算的转换层上部及转换层与下部的等效侧向刚度比，考察的是结构特定区域内结构侧向变形角之间的比值。
适用于侧向刚度变化较大的特殊部位，如底部大空间大一层的转换层上下的结构。
这三种侧向刚度比的计算相差较多，因此计算重要根据结构的特点选用。
责任编辑：cj。
转换层刚度比
转换层刚度比1. 介绍在结构工程中，转换层刚度比是一个重要的参数，用于评估建筑物的结构性能。
转换层刚度比是指上下两个连续楼层之间的刚度比值，即转换层与相邻楼层的刚度之比。
转换层通常是指结构刚度发生明显变化的楼层，例如从钢结构转变为混凝土结构的楼层。
转换层刚度比的大小对结构的受力分布和整体刚度起到重要影响，因此在设计和分析中需要进行合理的考虑。
2. 影响因素转换层刚度比的大小受到多个因素的影响，下面列举了一些主要因素：2.1 结构材料的刚度差异不同材料的刚度差异会导致转换层刚度比的变化。
例如，钢结构和混凝土结构的刚度差异较大，因此在转换层处的刚度比会比较高。
2.2 结构形式的变化结构形式的变化也会对转换层刚度比造成影响。
例如，在建筑物的转换层处，从框架结构变为剪力墙结构，刚度比会发生明显变化。
2.3 楼层高度的差异楼层高度的差异也会对转换层刚度比产生影响。
一般来说，楼层高度的差异越大，转换层刚度比也会越高。
2.4 结构设计的考虑在结构设计过程中，设计师通常会考虑转换层刚度比的影响。
他们会根据具体的结构要求和性能目标，合理选择转换层的位置和刚度，以达到设计要求。
3. 转换层刚度比的意义转换层刚度比对建筑物的结构性能有着重要的影响，下面列举了一些具体的意义：3.1 控制结构的整体刚度转换层刚度比可以用来控制结构的整体刚度。
通过合理选择转换层的刚度，可以在不同楼层之间平衡结构的刚度，从而提高结构的整体性能。
3.2 控制结构的受力分布转换层刚度比还可以用来控制结构的受力分布。
在转换层处，刚度比较高的一侧会承担更多的荷载，从而实现结构的合理受力分配。
3.3 提高结构的抗震性能合理选择转换层刚度比可以提高建筑物的抗震性能。
通过在转换层处设置适当的刚度转换，可以改善结构的抗震性能，减小地震作用对结构的影响。
3.4 降低结构的动态响应转换层刚度比的合理选择还可以降低结构的动态响应。
在转换层处适当调整刚度，可以减小结构的振动幅值，提高结构的稳定性和舒适性。
抗震规范6个比
1.位移比（层间位移比）：1.1名词释义：（1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
（2）层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
其中：最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。
最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。
平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
1.3控制目的：高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点：1保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。
2保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
3．控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。
1.2相关规范条文的控制：[抗规]3.4.2条规定，建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。
[高规]4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。
[高规]4.6.3条规定，高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层间之比（即最大层间位移角）Δu/h应满足以下要求：结构休系Δu/h限值框架1/550框架-剪力墙，框架-核心筒1/800筒中筒，剪力墙1/1000框支层1/10001.4电算结果的判别与调整要点：PKPM软件中的SATWE程序对每一楼层计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，详位移输出文件WDISP.OUT。
转换层
转换梁截面组合的剪力设计值应符合：
持久、短暂设计状况：V 0.20 c f cbh0
地震设计状况：V
1
RE
0.15 c
厚板转换层结构：应用很少，抗震很不利。 变形特点： 厚板上部的结构变形，通过厚板的面外变形，传 到下部结构中。由于上下部结构完全对应不上， 厚板的面外变形传力方式特别复杂。 受力特点： 厚板自重大，地震效应大，抗震很不利。厚板受 到较大的剪切，需要验算厚板的冲切。
2、梁式转换层 由于具有耗材少、造价低，荷载传递直接、
hci, j hi
G1、G2—分别为转换层和转换层上
层的混凝土剪变模量；
A1、A2—分别为转换层和转换层上
层的折算抗剪截面面积；
Aw,i—第i层全部剪力墙在计算方向
的有效截面面积（不包括翼缘面 积）；
Aci,j—第i层第j根柱的截面面积； hi—第i层的层高； hci,j—第i层第j根柱沿计算方向的
1、板式转换层 当上下楼层使用功能及开间布置差异较大时
，柱网分布不规律，难以采用“梁式转换层”来 连接上、下层柱网，在此情况下则需要将转换层 设计成厚板，从而形成“板式转换层”。
转换厚板的厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切截 面验算确定。转换厚板宜按整体计算时所划分的 主要交叉梁系的剪力和弯矩设计值进行截面设计 并按有限元法分析结果进行配筋校核。
的高度；
△1—转换层及其下部结构（模型1） 的顶部在单位水平力作用下的侧向
位移；
H2—转换层上部若干层结构（模型2）
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审 图 专 家 解 疑
第一作者简介：姜学诗，男，1939年12月出生，研究生学历，教授级高级工程师。
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应正确计算转换层上部与下部结构的侧向刚度比
姜学诗
（中国建筑设计研究院审图所 北京 100044）
在高层建筑结构的底部，当上部楼层的部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接落地时，应设置结构转换层，并在结构转换层布置结构构件。
转换层的转换结构构件可采用梁、桁架、箱形结构等，但最常采用的梁即是“转换梁”。
结构整体计算时，带转换层的高层建筑结构应定义为“复杂高层结构”，并在《特殊构件定义》中将托墙梁或托柱梁定义为“转换梁”，与转换梁相连的柱则定义为“框支柱”。
在“转换层所在层号”项内填入转换层所在的结构自然层号，若有地下室则包括地下室层号在内。
底部带转换层的高层建筑结构，由于部分竖向抗侧力构件不连续，转换层上部与下部结构的侧向刚度会发生突变，为了防止落地剪力墙过早开裂和破坏，必须对这种刚度突变加以限制。
这就是《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002）要求对底部带转换层的高层建筑结构，其转换层上部与下部结构的侧向刚度比及其限值应正确计算并应符合该规程附录E 的规定的原因。
对于底部带转换层的高层建筑结构，楼层侧向刚度比不能采用“层剪力与层间位移之比”的方法来计算。
采用“层剪力与层间位移之比”的方法来计算转换层上部与下部结构的侧向刚度比，其结果明显偏小，偏于不安全。
正确计算转换层上部与下部结构的侧向刚度比的方法是：
（1）当转换层位于层1时，采用“等效剪切刚度法”来计算转换层上部与下部结构的侧向刚度比γ。
γ宜接近1，非抗震设计时不应大于3，抗震设计时不应大于2。
γ可按下式计算： γ=（G 2A 2/G 1A 1）×(h 1/h 2) 式中各符号的意义见《高规》附录E。
（2）当转换层位置大于层1时，采用“等效侧向刚度法”来计算转换层上部与下部结构的侧向刚度比γe 。
γe 宜接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大于1.3。
γe 可按下式计算：
γe =Δ1H 2/Δ2H 1
式中各符号的意义见《高规》附录E。
要注意的是，H 1和H 2不能取错。
H 1为转换层及其下部结构(计算模型1)的高度，如图1（a）所示；当上部结构嵌固于地下室顶板时，取地下室顶板至转换层结构顶面的高度；H 2为转换层上部若干层结构(计算模型2)的高度,如图1(b)所示，其值应等于或接近计算模型1的高度H 1，且不大于H 1。
当转换层设置在层3及层3以上时，除了采用“等效侧向刚度法”来计算转换层上部与下部结构的侧向刚度比外，还应按照“层剪力与层间位移之比”的方法再算一次，并使转换层本层的侧向刚度不应小于转换层相邻上一层侧向刚度的60％。
也就
是说转换层设置在层
3及层
3以上时，结构要计算两次，才能正确控制转换层上部与下层结构侧向刚度的突变。
图1 带转换层的高层建筑结构计算模型
此外，结构工程师还应特别注意，转换层是楼层竖向抗侧力构件不连续的薄弱层，不管程序判断转换层是否满足上述刚度比要求，都应将转换层设置为薄弱层进行计算。