层刚度比计算
高层建筑转换层层刚度比计算方法简述
术， 又精 通 档 案 信 息 管理 的 高科 技 复 合 型人 才 ， 为促
进水利档案工作整体水平的提高创造条件 。 第四 ， 制定 完善 有关 规 章 制度 。建 立 健全 规 章 制 度是做好水利档案管理工作 的基础保障 ， 也为促进水 利档案事业全 面健康可持续发展提供可靠的法律保 障。 因此 ， 水利部门应根据《 档案法》保密法》科学技 《 《 术档案管理暂行规定》 等有关法规 ， 制定和完善各项 规章制度 ， 切实做到水利档案工作有章可循 ， 实现科 学 化 、 范化 、 准化管 理 。 规 标 第五 ， 改善库房保管环境 。 加强档案室建设 ， 配备 五节柜 、 密集架等设备 ， 达到 “ 防” 八 要求 ， 安装 防盗 门、 防护栏 、 报警器和灭火装置 ， 同时配备计算 机 、 照 相机、 扫描仪 、 复印机和打印机等设备。 第六 ， 积极塑造典型， 发挥以点带面功效 。 水利主 管部 门要精 心选择一两个规模大 、 作风好 、 具有一定 档 案基 础 的水利 重 点工程 单 位 为试 点 ， 进行 重 点 指导 培养 ， 树立典型， 全面提升水利档案管理水平 ， 促进档 案事业逐步实现法制化 、 规范化 ， 做到档案收集完整 、
侧向位移 ， ： 日 为转换层上部若干层结构的高度 ，其值 应等 于或 接 近于 日 ， 不 大于 ， 且 △ 为转 换层 上 部 若 干层结 构 的顶部 在单位 力作 用下 的侧 向位移 。
２ 计 算 方法讨 论 式 （ ） 根 据 刚度 力 学 含 义来 定 义 的 。式 （ ） １是 ２ 至 （ ） 刚度 的一 种 近似 计 算 方 法 ， 用 结 构 层 的抗 剪 ４是 是
际结 构 设 计 中刚度 计 算 方 法 进 行 了比较 和 讨 论 。
嵌固端刚度及转换层刚度比计算
地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端的判断：
a)采用地震剪力与地震层间位移比(高规)
表1：负一层与一层的剪力墙侧向刚度比
负一层侧向刚度(KN/m)
负一层层高hn(m)
一层侧向刚度(KN/m)
1层层高hn+1(m)
侧向刚度比(RJn/RJn+1×hn/hn+1)
X方向(RJX3)
1层层高hn+1(m)
侧向刚度比(RJn/RJn+1×hn/hn+1)
X方向(RJX1)
Y方向(RJY1)
X方向(RJX1)
Y方向(RJY1)
X方向
Y方向
13.206×107
21.236×107
4.6
5.0918×107
5.1127×107
4.6
地下室顶板能够作为上部结构的嵌固端
Y方向(RJY3)
X方向(RJX3)
Y方向(RJY3)
X方向
Y方向
46.030×107
73.299×106
4.7
9.7643×10的嵌固端
b)采用剪切刚度比
表2：负一层与一层的剪力墙侧向刚度比
负一层侧向刚度(KN/m)
负一层层高hn(m)
一层侧向刚度(KN/m)
与相邻上一层侧向刚度的比值
与相邻上一层侧向刚度的比值
相邻上一层侧向刚度的比值是指相邻两层材料在侧向刚度方面
的比较。
侧向刚度是指材料在受到侧向力作用时的抵抗变形的能力。
比值的计算可以通过以下公式得到：
比值 = 当前层侧向刚度 / 上一层侧向刚度
这个比值可以用来评估材料在垂直方向上的刚度变化情况。
当
比值大于1时，表示当前层材料的侧向刚度大于上一层材料，说明
材料在垂直方向上的刚度逐渐增加；当比值小于1时，表示当前层
材料的侧向刚度小于上一层材料，说明材料在垂直方向上的刚度逐
渐减小。
这个比值在工程设计中具有重要的意义。
例如，在建筑结构设
计中，不同层次的材料具有不同的侧向刚度，通过计算比值可以确
定结构在垂直方向上的刚度变化情况，从而优化结构的设计。
此外，在地质勘探中，比值也可以用来评估地层的侧向刚度变化，为地质
灾害的预测和防治提供参考依据。
总之，相邻上一层侧向刚度的比值是一个重要的工程参数，可
以用来评估材料在垂直方向上的刚度变化情况，为工程设计和地质
勘探提供参考依据。
规范中三种剪切刚度的理解与应用
剪切、剪弯、地震力与地震层间位移比三种刚度比的计算与选择（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转换层设置在1、2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不应小于，抗震设计时γ不应小于.计算公式见《高规》177页。
②《抗震规范》第条规定：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：①②⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算⑶（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倍。
⑵《上海规程》已将三种刚度比统一为采用剪切刚度比计算。
（五）工程算例：⑴工程概况：某工程为框支剪力墙结构，共27层（包括二层地下室），第六层为框支转换层。
结构三维轴测图、第六层及第七层平面图如图1所示（图略）。
该工程的地震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.3g.⑵1～13层X向刚度比的计算结果：由于列表困难，下面每行数字的意义如下：以“／”分开三种刚度的计算方法，第一段为地震剪力与地震层间位移比的算法，第二段为剪切刚度，第三段为剪弯刚度。
三种刚度比的差别及实用范围
（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。
规范中三种剪切刚度的理解与应用
剪切、剪弯、地震力与地震层间位移比三种刚度比的计算与选择
（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3.4.23.5.2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/Δ.4.23.5.2条规定的工程刚度比计算。
注2：在SATWE软件中没有单独定义薄弱层层数及相应的层号；
注3：本算例主要用于说明三种刚度比在SATWE软件中的实现过程，对结构方案的合理性不做讨论。
⑶计算结果分析
①按不同方法计算刚度比，其薄弱层的判断结果不同。
②设计人员在SATWE软件的“调整信息”中应指定转换层第六层薄弱层层号。指定薄弱层层号并不影响程序对其它薄弱层的自动判断。
12，0.3812，1.6107，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否13，0.3310，1.5464，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
注1：SATWE软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；
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转换层设置在1、2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不应小于0.4，抗震设计时γ不应小于0.5.计算公式见《高规》177页。
②《抗震规范》第条规定：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。
混凝土结构楼层侧向刚度比的规定可能是老规范
混凝土结构楼层侧向刚度比的规定可能是老规范在混凝土结构设计中，楼层的侧向刚度比是一个重要的参数，用于评估结构的抗侧刚度性能。
侧向刚度比是指结构在水平方向上的刚度与垂直方向上的刚度之比。
与混凝土结构的抗侧位移能力有关，一般情况下，侧向刚度比越大，结构的抗侧位移能力越强。
在老规范中，对于混凝土结构楼层的侧向刚度比存在一定的规定。
下面将从以下几个方面进行详细叙述：1.楼层侧向刚度比的计算方法：在老规范中，楼层侧向刚度比一般通过计算楼板刚度与柱刚度之比来表示。
楼板刚度可以通过计算弯矩来获得，而柱刚度则可以通过截面稳定性计算或使用经验公式进行估算。
通过比较楼板刚度与柱刚度的大小，可以得到楼层侧向刚度比的数值。
2.规定的侧向刚度比范围：老规范中一般规定了楼层侧向刚度比的最小值和最大值。
最小值的规定是为了保证结构的承载能力和正常使用的安全性，而最大值的规定是为了控制结构的抗侧位移能力，以防止过度刚性结构在地震等荷载作用下发生破坏。
3.老规范的侧向刚度比的要求：在老规范中，一般规定楼层侧向刚度比应满足一定的要求。
这些要求可能包括：-结构的设计应满足楼层侧向刚度比的要求，包括最小值和最大值的规定；-如果楼层侧向刚度比超出了规定范围，应对结构进行相应的调整和优化设计，以保证结构的安全性和稳定性；-在结构设计中应根据楼层侧向刚度比的要求，采取相应的构造措施，如增加横向墙体、设置剪力墙等来提高结构的抗侧刚度性能；-考虑到结构的整体稳定性和不同荷载条件下的侧向刚度比变化，需要对不同工况下的楼层侧向刚度比进行分析和计算。
4.具体规范的应用：总之，老规范中对于混凝土结构楼层侧向刚度比存在一定的规定，主要是为了保证结构的安全性和稳定性。
在实际设计中，需要根据具体的工程要求和规范要求，合理确定楼层侧向刚度比的数值，并采取相应的构造措施来改善结构的抗侧刚度性能。
层间刚度比
浅析PKPM软件关于层间刚度比的控制计算To analyze the PKPM software how to control and calculate the story stiffness ratio 徐斌（中国中元国际工程有限公司，北京100048）XU Bin（China IPPR International Engineering Corporation, Beijing 100048，China）【摘要】对比新旧版《高层建筑混凝土结构技术规程》关于楼层侧向刚度变化的规定，结合工程算例，从计算原则、参数设置、计算内容输出三方面验证新版PKPM软件对规范的具体体现。
结果证明较之旧版软件，PKPM2010在计算内容方面保证了同新规范的契合。
同时，参数设置界面和用户手册计算原则的说明有值得改进的地方。
【Abstract】Comparing the provisions on lateral stiffness of building floor in new and old versions of "Technical specification for concrete structures of tall building", the application of specifications in new version of PKPM program was verified combined with engineering examples in calculation principles, parameter settings and outputs of calculation. Compared to the old program the PKPM2010 program shows better capacity in meeting the requirement of new specification. However improvements are still needed in the user interface of parameter setting and the explanations of calculation principle in user's manual.【关键词】PKPM；高层建筑；楼层侧向刚度；转换结构；薄弱层；【Keywords】PKPM; Tall building; Lateral rigidity; Transfer structure; Weak layer1. 新旧规范中的规定层间刚度比是控制结构竖向不规则和判断薄弱层的重要指标。
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（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/Δui
⑶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。
⑵《上海规程》已将三种刚度比统一为采用剪切刚度比计算。
（五）工程算例：
⑴工程概况：某工程为框支剪力墙结构，共27层（包括二层地下室），第六层为框支转换层。
结构三维轴测图、第六层及第七层平面图如图1所示（图略）。
该工程的地震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.3g.
⑵1～13层X向刚度比的计算结果：
由于列表困难，下面每行数字的意义如下：以“／”分开三种刚度的计算方法，第一段为地震剪力与地震层间位移比的算法，第二段为剪切刚度，第三段为剪弯刚度。
具体数据依次为：层号，RJX，Ratx1，薄弱层／RJX，Ratx1，薄弱层／RJX，Ratx1，薄弱层。
其中RJX是结构总体坐标系中塔的侧移刚度（应乘以10的7次方）；Ratx1为本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70％的比值或上三层平均刚度80％的比值中的较小者。
具体数据如下：
1，7.8225，2.3367，否／13.204，1.6408，否／11.694，1.9251，否
2，4.7283，3.9602，否／11.444，1.5127，否／8.6776，1.6336，否
3，1.7251，1.6527，否／9.0995，1.2496，否／6.0967，1.2598，否
4，1.3407，1.2595，否／9.6348，1.0726，否／6.9007，1.1557，否
5，1.2304，1.2556，否／9.6348，0.9018，是／6.9221，0.9716，是
6，1.3433，1.3534，否／8.0373，0.6439，是／4.3251，0.4951，是
7，1.4179，2.2177，否／16.014，1.3146，否／11.145，1.3066，否
8，0.9138，1.9275，否／16.014，1.3542，否／11.247.1.3559，否
9，0.6770，1.7992，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
10，0.5375，1.7193，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
11，0.4466，1.6676，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
12，0.3812，1.6107，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否13，0.3310，1.5464，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否
注1：SATWE软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；
注2：在SATWE软件中没有单独定义薄弱层层数及相应的层号；
注3：本算例主要用于说明三种刚度比在SATWE软件中的实现过程，对结构方案的合理性不做讨论。
⑶计算结果分析
①按不同方法计算刚度比，其薄弱层的判断结果不同。
②设计人员在SATWE软件的“调整信息”中应指定转换层第六层薄弱层层号。
指定薄弱层层号并不影响程序对其它薄弱层的自动判断。
③当转换层设置在3层及3层以上时，《高规》还规定其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
这一项SATWE软件并没有直接输出结果，需要设计人员根据程序输出的每层刚度单独计算。
例如本工程计算结果如下：
1.3433×107／（1.4179×107）＝94.74％>60％
满足规范要求。
④地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端的判断：
a）采用地震剪力与地震层间位移比
＝4.7283×107／（1.7251×107）＝2.74＞2
地下室顶板能够作为上部结构的嵌固端
b）采用剪切刚度比
＝11.444×107／（9.0995×107）＝1.25＜2
地下室顶板不能够作为上部结构的嵌固端
⑤SATWE软件计算剪弯刚度时，H1的取值范围包括地下室的高度，H2则取等于小于H1的高度。
这对于希望H1的值取自0.00以上的设计人员来说，或者将地下室去掉，重新计算剪弯刚度，或者根据程序输出的剪弯刚度，人工计算刚度比。
以本工程为例，H1从0.00算起，采用刚度串模型，计算结果如下：
转换层所在层号为6层（含地下室），转换层下部起止层号为3～6，H1=21.9m，转换层上部起止层号为7～13，H2=21.0m.
K1=[1/（1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251）]×107=1.4607×107
K2=[1/（1/11.145+1/11.247+1/10.369）×107=1.5132×107
Δ1=1/K1 ；Δ2=1/K2
则剪弯刚度比γe=（Δ1×H2）/（Δ2×H1）=0.9933
（六）关于三种刚度比性质的探讨
⑴地震剪力与地震层间位移比：是一种与外力有关的计算方法。
规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移，还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。
⑵剪切刚度：其计算方法主要是剪切面积与相应层高的比，其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高密切相关。
但剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响。
⑶剪弯刚度：实际上就是单位力作用下的层间位移角，其刚度比也就是层间位移角之比。
它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，但没有考虑上下层对本层的约束。
三种刚度的性质完全不同，它们之间并没有什么必然的联系，也正因为如此，规范赋予了它们不同的适用范围。