pkpm专题之结构薄弱层的概念和控制_secret

专题三结构薄弱层的概念和控制在02版“抗规”关于结构沿竖向规则性要求中，对侧向刚度不规则定义一种薄弱层的概念；在89版“抗规”中，原先就有的弹塑性薄弱层的概念。

这两种薄弱层概念一并在此说明，解释在计算机软件中怎样实现的，要注意些什么问题。

1 结构层刚度沿竖向突变产生的薄弱层1.1 规范条文高规的4.4.2、5.1.14条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度小于其上一层的70%或小于其上相临三层侧向刚度平均值的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。

另外高规附录E.0.2条规定，当底部带转换层高层建筑结构的转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。

抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。

1.2 软件实现规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层时，抗震规范和高规建议的计算层刚度的下列方法（地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等，都要求有层刚度作为依据）：方法1：高规附录E.0.1建议的方法——剪切刚度：K i = G i A i / h i方法2：高规附录E.0.2建议的方法——剪弯刚度：K i = V i / Δi方法3：抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明及高规建议的方法――地震剪力与地震层间位移的比：K i = V i / Δi软件已全部实现。

程序提供三种方法的选择项，用户可以选用其中之一。

程序隐含的方法是第3种，即地震作用下层剪力与层间位移之比。

对于薄弱层：（1）程序将该层地震作用标准值的地震剪力乘以1.15的增大系数；（2）程序设有‘指定薄弱层’项。

用户可手工指定薄弱层；（3）这三种计算方法有差异是正常的，可以根据需要选择；（4）对于大多数一般的结构应选择第第3种层刚度算法；（5）对于多层结构可以选择第1种层刚度算法；（6）对于有斜支撑的钢结构可以选择第2种层刚度算法。

选择第3种方法计算层刚度和刚度比控制时，一般要采用“刚性楼板假定”的条件。

对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次。

在刚性楼板假定条件下计算层刚度并找出薄弱层。

再在真实条件下计算，并且检查原找出的薄弱层是否得到确认，完成其它计算。

转换层是楼层竖向抗侧力构件不连续的薄弱层。

不管该层程序判断是否满足刚度比要求，用户都应将该层手工置为“薄弱层”。

第3种方法适用于所有结构类型计算刚度比及薄弱层，且比其它二种方法更易通过刚度比验算。

1.3 操作方法分为‘层刚度比计算方法的设定’和‘指定薄弱层’的操作。

SATWE层刚度比计算方法的设定①进入菜单《2.结构分析和构件内力计算》→《SA TWE计算控制参数》在‘层刚度比计算’框中的三个任选项－‘剪切刚度’、‘剪弯刚度’或‘地震剪力与地震层间位移的比’内选一打‘·’，则可。

指定薄弱层，此时程序自动判定的薄弱层仍旧调整进入菜单《1.接PM生成SATWE数据》→《1.分析与设计参数补充定义》→《调整信息》在‘指定的薄弱层个数’项内填入要用户设定薄弱层的总层数，再在‘各薄弱层层号’项内填入薄弱层的结构层号。

TAT层刚度比计算方法的设定进入菜单《3.结构内力，配筋计算》→《计算选择》在‘层刚度计算选择’框中的三个任选项－‘剪切层刚度’、‘剪弯层刚度’或‘平均剪力/平均层间位移’内选一打‘·’，则可。

指定薄弱层，此时程序自动判定的薄弱层仍旧放大1.15进入菜单《2.数据检查和图形检查》→《3.参数修正》→《调整信息》在‘考虑附加薄弱层地震剪力的人工调整’项内打‘√’，此时弹出‘折减系数’菜单。

在指定薄弱层的层号行中填入X方向、Y方向的薄弱层放大系数值。

注意：程序按填入的放大系数调整，不一定是1.15。

PMSAP层刚度比计算方法的设定进入菜单《3.参数补充与修改》→《设计信息》。

在‘楼层刚度比计算’框中的三个任选项－‘剪切刚度算法’、‘剪弯刚度算法’或‘地震层间剪力比地震层间位移算法’内选一。

指定薄弱层，此时程序自动判定的薄弱层仍旧调整进入菜单《3.参数补充与修改》→《计算调整信息》在‘指定的薄弱层个数’项中填入要用户设定薄弱层的总层数，再在‘指定的各薄弱层层号’项内填入薄弱层的结构层号。

1.4 关联操作‘刚性楼板假定’：设定第三种层刚度比计算方法（地震剪力与地震层间位移的比）时，一般应该有刚性楼板假定。

‘地下室’：层刚度比计算用于地下室是否能作为嵌固端的判定条件。

但注意，用第三种层刚度比计算方法（地震剪力与地震层间位移的比）计算层刚度比时，已经考虑了地下室的基础回填土的约束刚度，所以是不符合规范规定的。

此时用户可以如下操作：（1）将地下室信息中‘回填土对地下室的约束相对刚度比’填为0，先算一遍，判定地下室是否可作为嵌固端。

（2）用第一种层刚度比计算方法（剪切刚度比）先算一遍，判定地下室是否可作为嵌固端。

‘转换层上、下刚度突变的控制’：选取那种层刚度计算方法要按高规规定方法进行。

1.5 结果说明程序逐层输出每一层层刚度比和薄弱层地震剪力放大系数。

SATWE层刚度比和薄弱层地震剪力放大系数的结果可在WMASS.OUT中查看。

如以下所示：各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息Ratx，Raty：X、Y方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值Ratx1，Raty1：X、Y方向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侧移刚度80%的比值中之较小者RJX，RJY，RJZ：结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度==================================================================== Floor No：1，Tower No.：1Xstif= 45.7917(m)，Ystif= -11.6787(m)，Alf = 0.0000(Degree)Xmass= 50.9751(m)，Ymass= -13.9529(m)，Gmass= 1022.9373(t)Eex = 0.4070，Eey = 0.1706Ratx = 1.0000，Raty = 1.0000Ratx1= 2.1582，Raty1= 2.3140，薄弱层地震剪力放大系数= 1.00RJX = 4.7175E+06(kN/m)，RJY = 4.7783E+06(kN/m)，RJZ = 0.0000E+00(kN/m)TAT层刚度比和薄弱层地震剪力放大系数的结果可在TA T-M.OUT中查看。

如以下所示：---------------------------------------------------------| 各层附加薄弱层地震剪力的人工调整系数|----------------------------------------------------------层号：Nfloor = 4 调整系数：X向WakeX = 1.00 Y向WakeY = 1.00层号：Nfloor = 3 调整系数：X向WakeX = 1.00 Y向WakeY = 1.00层号：Nfloor = 2 调整系数：X向WakeX = 1.15 Y向WakeY = 1.15层号：Nfloor = 1 调整系数：X向WakeX = 1.00 Y向WakeY = 1.00****************************************************************** 第四部分各层层刚度、刚度中心、刚度比******************************************************************各层(地震平均剪力/平均层间位移)刚度、刚度比等，其中：Ratio_d1：表示本层与下一层的层刚度之比Ratio_u1：表示本层与上一层的层刚度之比Ratio_u3：表示本层与上三层的平均层刚度之比---------------------------------------------------------------------------------------------------------------层号塔号X向层刚度Y向层刚度刚心坐标：X、Y X向偏心率Y向偏心率---------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 1 0.1361E+07 0.1636E+07 51.92 -14.33 0.02 0.113 1 0.9378E+06 0.9106E+06 53.00 -13.21 0.05 0.282 1 0.1812E+07 0.1663E+07 46.97 -13.43 0.33 0.021 1 0.2843E+07 0.2570E+07 47.19 -13.69 0.28 0.00----------------------------------------------------------------------------------------------------------------层号塔号Ratio_d1：X、Y Ratio_u1：X、Y Ratio_u3：X、Y 薄弱层放大系数：X、Y----------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 1 1.45 1.80 1.26 1.32 1.39 1.49 1.00 1.003 1 0.52 0.55 0.69 0.56 0.82 0.69 1.15 1.152 1 0.64 0.65 1.93 1.83 1.61 1.32 1.15 1.151 1 1.00 1.00 1.57 1.55 2.07 1.83 1.00 1.00PMSAP层刚度比和薄弱层地震剪力放大系数的结果可在工程名_TB.RPT（简单摘要）文件中查看。

如以下所示：7. 楼层刚度比X刚度比：本层X刚度比下层X刚度Y刚度比：本层Y刚度比下层Y刚度X刚度比1：本层X刚度比上层X刚度的70%和上三层X刚度平均值的80%中的大者Y刚度比1：本层Y刚度比上层Y刚度的70%和上三层Y刚度平均值的80%中的大者采用的楼层刚度比算法:剪弯刚度算法X刚度比Y刚度比X刚度比1 Y刚度比1 薄弱层调整系数楼层：1 刚度比： 1.00 1.00 0.03 0.04 1.15楼层：2 刚度比： 1.87 1.59 1.43 1.41 1.00楼层：3 刚度比： 1.00 1.01 9.53 5.37 1.00楼层：4 刚度比：0.15 0.25 1.58 1.39 1.002 结构楼层受剪承载力沿竖向突变产生的薄弱层2.1 规范条文高规的4.4.3、5.1.14条规定，A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。