高层建筑需要控制的参数及调整方法

云牧星 钟晓明

（大连藤和信息技术有限公司，辽宁 大连116011）

本文对高层建筑结构设计过程和图纸审查中通常需要控制的一些总体控制指标以及一些对新规范的理解和工程经验加以归纳总结，结合国内的PKPM 软件2010 版以及2010 版新规范（主要包括《建筑抗震设计规范GB50011-2010》以下简称抗规，《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》以下简称高规），目的是为了方便广大的设计同行们查询方便以及对高层建筑结构的控制指标有初步的了解认识。

1 轴压比

1）概念：柱轴压比指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。墙肢轴压比是重力荷载代表值作用下墙肢承受的轴压力设计值与墙肢的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。二者有所区别。

2）控制意义：保证结构的延性和耗能能力，轴压比是影响墙柱抗震性能的主要因素之一。轴压比过大，结构的延性无法保证；轴压比过小，则说明结构的经济技术指标较差，墙、柱的截面宜优化。有时我们把预留一定的轴压比富余值作为结构的加强措施之一。

3）规范限值：见表1 和2。

表1 柱轴压比限值

表2 剪力墙墙肢轴压比限值

抗震等级越高的建筑，对轴压比的限制也越严格；框支柱、一字墙等情况轴压比要求更为严格；混凝土等级高于C60 以及剪跨比不大于2 的柱也对轴压比有更高要求。当非抗震时；采用井字复合箍、复合螺旋箍的肢距、间距、直径达到规范要求，以及在柱截面中部设置由附加钢筋形成的芯柱时允许对轴压比的限制进行适当的放宽，但调整后的轴压比限值不应大于1.05。

4）结果判断：本文以PKPM 结构计算软件SATWE 为例，轴压比的计算结果可在SATWE 分析结果图形和文本显示中的梁弹性挠度、柱轴压比、墙边缘构件简图中查到。对于计算结果不满足规范要求的位置，轴压比数值会自动以红色字符显示。设计人员通常需要注意底层柱墙最大轴力位置，上部各层柱墙截面变化处，以及混凝土等级变化处柱墙轴压比是否满足要求。

通过公式不难看出，把轴压比控制在规范范围之内，可以采取以下措施：

①降低上部传下来的轴压力设计值，可以采用考虑柱墙活荷载折减办法或优化精算梁板荷载的办法，最大限度减小上部传下的荷载。②加大柱墙截面尺寸，由于建筑的平面布置要求，有时结构设计人员是不能随心所欲的加大柱墙截面。③提高混凝土的强度等级，由强度等级不同的混凝土的应力应变变化关系曲线[1]可知，混凝土的强度越高，下降段的坡度越陡，即变形性能越差。④提高轴压比限值，采用井字复合箍、复合螺旋箍以及在柱截面中部设置附加钢筋形成芯柱，详见高规表6.4.2 条注。

2 周期比

1）概念：周期比是结构扭转为主的第一自振周期Tt 与平动为主的第一自振周期T1 之比。

2）控制意义：为了控制结构扭转效应，控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，使结构的平面布置更合理，以减小扭转对结构产生的不利影响。当第一扭转周期与第一平动周期接近时,因振动藕连的影响,结构的扭转效应将明显增大。

3）规范限值：高规3.4.5 条规定，A 级高度高层建筑不应大于0.9，B 级高度高层建筑、超过A 级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85。对于多层结构可适当放宽对周期比的要求，对于体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，一般不需要控制周期比。

4）结果判断：SATWE 无法直接查到周期比，尚需人工验算，扭转和平动的自振周期可在SATWE 分析结果图形和文本显示中的周期振型地震力中查取。

首先根据扭转系数和平动系数判断各振型是扭转振型还是平动振型，通常扭转系数大于0.5则可认为该振型为扭转振型，平动系数大于0.5则可认为是平动振型。当然我们希望得到一个较纯的平动或扭转振动周期，即平动系数（XY 方向之和）和扭转系数趋近1，宜避免出现扭转震动和平动震动的混合周期。至于平动系数中X 和Y方向的作用比例，是不需要考虑的。

一般来说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T1，查看“结构整体空间振动简图”，观察该周期值所对应的振型的空间振动是否为整体振动，如果其仅仅是局部振动，则不能作为第一扭转（平动）周期，需考察次长周期。计算Tt/T1 是否大于0.9。值得注意的是，高规条文说明3.4.5.2 中明确了T1 是指刚度较弱方向（即周期最长方向）的平动为主的第一振型周期，对刚度较强方向的平动周期比未规定限定，只需满足XY平动振型中周期最长振型的周期比即可。

上述计算并不适用于多塔楼结构。当遇到多塔结构时应将结构分成多个单塔，按多个单塔结构分别独立计算、验算。当遇到高层楼层开洞口，错层时，结构可能会产生局部振动，此时宜选择“强制刚性楼板假定”来计算结构的周期比。

5）调整方法：通常的设计工作中我们需要对以下两种情况的周期比进行调整。

周期比不满足规范限值。我们可以理解为第一扭转周期相对较大，而第一平动周期相对较小。周期和结构刚度是成反比的，那么要做的就是想办法提高结构扭转刚度，同时降低结构第一平动振型方向的侧移刚度。抗侧力构件对结构扭转刚度的贡献与其距结构刚心的距离是成正比的，增加结构外圈的抗侧力构件的刚度将会显著的提高结构的扭转刚度，减少内部的抗侧力构件刚度尤其是第一平动振型方向的刚度，虽然对扭转刚度也有一定的影响，但对第一平动方向的侧移刚度的降低是更明显的。

通常调整周期比使之满足规范要求的具体手段：①在结构外圈增设剪力墙；②加大外圈墙柱截面，尤其是角部，角部往往位移也比较大；③增加外圈的梁截面高度，必要时可做成上翻梁；④将外圈连梁按墙开洞进行输入，充分考虑连梁的刚度影响；⑤削弱内筒墙截面，梁高，内筒墙开洞后填充；⑥结构抗侧力构件均匀对称布置。

扭转发生在前两个振型。此种情况周期比往往不能或很难满足规范限值要求，抗规3.5.3规定，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近，即X 方向的平动的振型和Y 方向的平动振型的周期要接近，因此我们希望扭转发生在第三振型及以后。

第一振型为扭转振型时，说明结构的扭转刚度相对于X 和Y 方向侧移刚度过小，这时要加大外圈的结构刚度，同时削弱内部沿X 和Y 两方向的刚度。

第二振型为扭转振型时，说明结构在X 和Y两个方向的刚度上差别较大，结构扭转刚度相对于第一振型方向的侧移刚度是合理的，对另一方向的侧移刚度偏小了，这时我们可以加大外圈的结构刚度，主要是第一振型方向的外圈刚度，同时削弱另一方向的内部侧移刚度。

3 位移比

1）概念：位移比：楼层竖向构件的最大位移与层平均位移的比值。层间位移比：楼层竖向构件的最大层间位移与平均层间位移的比值。层间位移角：楼层竖向构件的层间最大位移与层高之比。最大位移：墙、柱顶节点的最大位移。层平均位移：墙、柱顶节点的最大位移与最小位移之和的一半。最大层间位移：墙、柱层间位移的最大值。平均层间位移：墙、柱层间位移的最大值与最小值之和的一半。

2）控制意义：保证结构有足够的刚度，控制结构整体扭转，避免墙柱楼板因扭转产生过多裂缝。同时位移比也是结构平面不规则判定的重要指标。

3）规范限值：高规3.4.5 条规定，在考虑偶然偏心影响的规定水平地震作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2 倍，不应大于该楼层平均值的1.5 倍，B 级高度高层建筑、超A级高度的混合结构及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2 倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。另外当楼层层间位移角不大于高规3.7.3 条规定限值的40%时，竖向构件的最大水平位移和层间位移与层平均位移的比值可适当放松，但不应大于1.6。

抗规3.4.4.1.1 条规定，扭转不规则时，应计入扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5 倍。当最大层间位移角远小于规范限值时，可适当放宽。我们暂且认为不应大于1.6。

按弹性方法计算的层间位移角，宜符合高规3.7.3 条规定，高度不大于150 米的高层建筑层间位移角不大于表3。

按弹塑性方法计算的层间位移角的限值，参见表3（高规3.7.5 条）。

4）结果判断：SATWE 程序对多种工况下各层的位移比，层间位移比，层间位移角均进行计算输出，在SATWE 分析结果图形和文本显示中的结构位移中可查。

表3 楼层层间最大位移与层高之比的限值

查看适当的工况下，位移比，层间位移比及层间位移角是否满足规范限值，通常位移比和位移角较大的地方出现在结构的凸凹角部。我们发现软件经常计算出顶层的位移比过大，特别是机房层、出屋面楼梯间层，这是由于软件没有扣除无害位移[2]，造成该层位移显的很大，实际与楼层受力相关的层间最大变形并非发生在顶层。

5）位移比的判定尚需注意以下几点

①刚性楼板假定。“刚性楼板假定”指楼板平面内无限刚，平面外刚度为零的假定。SATWE能自动搜索全楼楼板，对于符合条件的楼板，自动判断为刚性楼板，并采用刚性楼板假定，无须人工干预。“强制刚性楼板假定”不区分刚性板弹性板或独立的弹性节点，只要位于楼面标高处的所有节点，在计算时都将强制从属同一刚性板。如果定义了弹性楼板在计算位移比，刚度比，周期比等参数时应选择此项，以刚性楼板假定计算；在指标计算完成后应去掉此项选择，以弹性楼板假定进行内力和配筋计算。如没有定义弹性板，不必选择此项。复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层根本没有楼板，此时如果采用“强制刚性楼板假定”，结构分析严重失真，位移比也没有意义。所以这类结构可以通过位移的“详细输出”或观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。对于错层结构或带有夹层的结构，这类结构总是伴有大量的越层柱，当选择“强制刚性楼板假定”后，越层柱将受到楼层的约束，如果越层柱很多，计算失真。

②考虑偶然偏心。高规3.4.5条规定明确规定，高层建筑的位移比要考虑偶然偏心的影响。对于多层建筑，抗规3.4.4.1 条规定，扭转不规则时，应计入扭转影响（由于目前SATWE 软件已采用扭转耦联力学模型），并未要求考虑偶然偏心的影响。对于层间位移角，高规3.7.3.3 条注，明确了抗震设计时，层间位移角可不考虑偶然偏心的影响。

③双向地震作用。抗规5.1.1.3 条规定，质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。黄小坤[3]提到，若该值超过扭转位移比下限1.2 较多（比如A 级高度高层建筑＞1.4 或B 级高度或复杂高层建筑＞1.3），则可认为扭转明显，需考虑双向地震作用下的扭转效应计算。复杂高层建筑结构设计[4]中指出，对复杂高层建筑及超限建筑工程，当不考虑偶然偏心时的楼层扭转位移比≥1.2 时，可判定为结构的质量和刚度分布已处于明显不对称状态，此时应计入双向地震作用的影响。

对于需要提高要求的结构，SATWE 可同时勾选“偶然偏心”和“双向地震”选项，程序会同时考虑两种情况，并按最不利值配筋。注意SATWE 的“同时考虑”是指分别计算单向地震作用下的偶然偏心工况和双向地震工况，结果不叠加。

6）位移比的调整方法：位移比不满足要求的原因，往往是结构平面不规则，刚度布置不均匀。只能通过人工调整改变结构平面布置，减小结构刚心与质心的偏心距进行调整。

最大位移比往往出现在结构的四角部位；因此应注意调整结构外围对应位置抗侧力构件的刚度。1）优化抗侧力构件的平面布置，均匀对称。2）利用程序的节点搜索功能在SATWE 的“分析结果图形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中快速找到位移最大的节点，加大该节点对应的墙、柱等构件的截面；加大与该节点相连的梁截面，对调整位移比效果显著；加大最大位移相邻节点位置的柱墙截面也能起到一定的效果。3）在周期比相对规范限值有一定富余时，可以优化减小位移较小位置的截面尺寸，使结构刚度均匀，同时也增大了结构的平均位移，使位移比有所减小，此方法收效不如前两方法。

4 刚度比

1）概念：刚度比又称层刚度比，是结构不同楼层侧向刚度的比值。

2）控制意义：控制结构的竖向规则性，避免结构竖向刚度发生突变，形成薄弱层。刚度比是判断结构竖向不规则的重要指标。

5 规范限值

1）高规3.5.2 条规定，对框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比不宜小于0.7，与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。对框架-剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构，本层与相邻上层的比值不宜小于0.9，当本层层高大于相邻上层层高的1.5 倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。

2）高规5.3.7 条规定，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。

3）高规附录E.0.1 规定当转换层设置在1、2 层时，转换层与其相临上层结构的等效剪切刚度比γ 宜接近1，非抗震设计时γ ≤3，抗震设计时γ ≤2。

4）结果判断：在SATWE 分析结果图形和文本显示中的结构设计信息中可查到，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；Ratx2，Raty2:X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度90%、110%或者150%比值。110%指当本层层高大于相邻上层层高1.5 倍时，150%指嵌固层。

对于地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，首层与地下一层的刚度比Ratx，Raty 宜小于0.5；当转换层设置在1、2 层时，Ratx，Raty 非抗震时应小于2.25，抗震设计时应小于2；当转换层设置在第2 层以上时，Ratx，Raty 应小于1.66；高位转换时转换层下部与上部结构的等效侧向刚度比，XY 方向等效刚度比非抗震时不应小于0.5，抗震设计时不应小于0.8。对于框架结构Ratx1，Raty1 宜大于1，对框架-剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构Ratx2，Raty2 宜大于1。

SATWE 提供了三种刚度比计算的方法：剪切刚度（Ki=GiAi/hi）,剪弯刚度（Hi/Δi），地震剪力与地震层间位移比值（Vi/Δi）。2010 版软件在计算地震作用时，始终采用第三种方法进行薄弱层判断，当结构中存在转换层时，根据转换层所在层号，当2 层以下转换时，采用剪切刚度计算转换层上下的等效刚度比，对与3 层以上高位转换则自动进行剪弯刚度计算，并采用剪弯刚度计算等效刚度比。有文献提出，不计算地震作用时：对于多层结构可以选择剪切刚度算法，高层结构及有斜支撑的钢结构可以选择剪弯刚度算法。

剪切刚度，不能考虑有斜向支撑，也不能考虑剪力墙洞口对层刚度的影响。剪弯刚度，适用于各种情况。地震层剪力与层平均位移的比值，平面洞口较多时，会增加层平均位移的计算误差，即使没有定义弹性楼板，为了保证楼层内节点同步，此时也宜选择“强制刚性楼板假定”来计算层刚度比。同位移比一样，对于上述体育馆、看台等复杂结构来说，刚度特性的控制意义也不大。

5）调整方法：

1）出现薄弱层，对薄弱层进行内力调整，SATWE 会自动判定薄弱层，并根据高规4.3.12条对薄弱层地震作用标准值的剪力乘以1.15 的增大系数，再根据高规对地震作用标准值的剪力应乘以1.25 的增大系数。

2）适当降低本层层高或适当提高上部相关楼层的层高。

3）当加强本层墙、柱和梁的截面或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的截面，以调整本层与上部相关楼层的刚度比。

6 刚重比

1）概念：刚重比是结构侧向刚度与重力荷载设计值之比。

2）控制意义：控制结构不失稳倒塌。刚重比是控制结构整体的稳定性的重要指标，同时它也是影响重力二阶效应的主要参数。

3）规范限值

1)高规5.4.1 条规定满足如下条件，弹性计算分析时可不考虑重力二阶效应的不利影响：①剪力墙机构、框架-剪力墙结构、板柱剪力墙结构、

筒体结构：

②框架结构：

2)高规5.4.4 条规定高层建筑结构的整体稳定性应符合如下要求：①剪力墙机构、框架-剪力墙结构、板柱剪力墙结构、筒体结构：

②框架结构：

EJd—弹性等效侧向刚度，可近似按倒三角分布荷载作用下顶点位移相等原则，将侧向刚度折算为竖向悬臂受弯构件的等效侧向刚度。即假定倒三角分布荷载的最大值为q，顶点弹性水平位移为u，房屋高度为H，。H 为房屋高度，Gi、Gj 为第i、j 楼层重力荷载设计值，hi 为第i 楼层层高，Di 为第i 楼层的弹性等效侧向刚度，可取该层剪力与层间位移的比值，n 为结构计算总层数。

4）结果判断：在SATWE 分析结果图形和文本显示中的结构设计信息中结构整体稳定验算结果可查。软件分别列出X 和Y 方向的刚度比，并自动进行整体稳定性及重力二阶效应验算。当需要考虑重力二阶效应时，抗规3.6.3 附录给出了弹性分析时，考虑二阶效应的内力增大系数1/（1-θ）的简化方法，弹塑性分析时采用考虑受轴向力的结构几何刚度的计算机程序进行分析。高规5.4.3 条给出了采用有限元方法进行计算，或采用对未考虑重力二阶效应的计算结果乘以增大系数的方法近似考虑，本文不再详述。

5）调整方法：刚重比与结构刚度成正比与荷载、层高成反比。 1）增加结构侧向刚度即加大梁柱墙截面尺寸。2）降低层高。3）优化楼层荷载考虑荷载折减等。

7 剪重比

1）概念：剪重比为对应与水平地震作用标准值的楼层剪力与重力荷载代表值的比值，即抗规5.2.5 条的剪力系数λ。

2）控制意义：由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3.5s 的结构，计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小；对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响，但振型分解反应谱法无法对此作出估计。出于结构安全的考虑，提出了对水平剪力最小值的要求，规定了不同烈度下的剪力系数。

3）规范限值：抗规5.2.5 条规定了楼层最小地震剪力系数值见表4，对于竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15 的增大系数。

表4 楼层最小地震剪力系数值

4）结果判断：在SATWE 分析结果图形和文本显示中的周期振型地震力中分别列出X 和Y 方向各层的剪重比，以及按抗规5.2.5 条（表4）要求的楼层最小剪重比方便设计人员比较。对于单塔的一般结构应参考“整层剪重比”，对于多塔结构应参考“分塔剪重比”。

这里还注意一个有效质量系数的概念，即计算振型的有效质量之和与总质量之比。我们知道SATWE 采用考虑扭转藕联的振型分解反应谱法来计算地震作用，有些结构需要较多振型才能准确计算地震作用，比如平面复杂、楼面的刚度不是无穷大、振型整体性差、局部振动明显等结构，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。抗规5.2.2 条附录规定，振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90%的所需的振型数。为了正确的计算剪重比，有效质量系数大于90%是前提。有时我们会遇到计算振型数取的很大，依然无法满足有效质量系数的要求，这通常是结构空间刚度较差或缺少约束，造成局部振动较大，可以通过强制刚性楼板假定过滤掉局部振动或者增加振动方向的约束等方法。

5）调整方法：剪重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。如计算出剪重比过小，说明上部结构过柔，要增加上部结构的刚度，来吸收更多的地震力，水平地震剪力增加了，剪重比也就增大了。换言之增加结构刚度则结构周期会减小，按地震影响系数曲线查出的地震影响系数变大，算出的地震作用变大，剪重比就增大了。

抗规5.2.5 附录（表4）给出了剪重比调整的注意事项：①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，不能仅乘以增大系数来调整。②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。③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的要求才能进行相应的地震倾覆力矩、构件内力、位移等的计算分析。④采用时程分析法时，计算总剪力也需要符合最小地震剪力的要求。⑤各类结构，包括钢结构、隔震和消能减震结构均需一律遵守。

1）当剪重比偏小且月规范限值相差较大时，只能通过加强竖向构件的刚度的办法进行结构调整，即加强墙柱截面尺寸的方法。

有文献指出，当仅增大结构下部少数楼层的侧移刚度时，结构的基本周期变化不大，水平地震作用增幅有限。同时，因为结构刚度的增大，使结构的质量略有增加，致使结构的“剪重比”变化不大。特别是在受到建筑方案的限制，仅能加厚剪力墙的墙厚时，结构质量增加的比率可能大于水平地震作用的增大比率，反而可能导致“剪重比”的减小。但当沿结构自下而上的大多数楼层（包括“剪重比”满足规范要求的楼层）直致结构全高增大结构的侧移刚度时，结构基本周期的减小愈发显著，结构水平地震作用的增大比率愈发大于结构质量的增大比率，结构的剪重比也随之增大。

2）当剪重比偏小但与规范限值相差不大（有文献指出剪重比达到规范限值的80%以上）时，可进行如下调整：①在SATWE 的“调整信息”中勾选“按抗震规范5.2.5 调整各楼层地震内力”，SATWE 按抗规5.2.5（表4）自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之和，调整该楼层地震剪力。②在SATWE 的“调整信息”中的“全楼地震作用放大系数”中输入大于1 的数，人工增大地震作用。 ③在SATWE的“地震信息”中，适当减小“周期折减系数”，增大地震作用。后两种方法仅从经验出发，人为增大地震作用，缺乏依据且可能造成不必要的材料浪费，并不推荐使用。

8 层间受剪承载力之比

1）概念：本层与其相临上一层的层间受剪承载力之比。层间受剪承载力是指在所考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之和。

2）控制意义：层间受剪承载力之比是判断结构竖向不规则性的重要指标，避免楼层抗侧力构件的受剪承载能力沿竖向发生突变，形成薄弱层。

3）规范限值

抗规3.4.3.1 条规定抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%认为楼层承载力突变属于结构竖向不规则。抗规3.4.4.2 条及5.2.5条规定还规定竖向不规则的建筑，应采用空间结构计算模型，刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于1.15 的增大系数，且薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。

高规3.5.3 条规定A 级高度建筑楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层的65%；B级高度建筑的抗侧力结构层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%。高规3.5.8条还规定，承载力变化的楼层，其对应的地震作用标准值的剪力应乘以1.25 的增大系数。

4）结果判断：在SATWE 分析结果图形和文本显示中的结构设计信息中的楼层抗剪承载力、及承载力比值可查到Ratio_Bu X,Y（本层与上一层的承载力之比），并给出XY 方向最小楼层抗剪承载力之比及所在层号。通常受剪承载力不足的层出现在首层及上部竖向抗侧力构件突变层。

5）调整方法：1）对薄弱层进行进行内力调整，同刚度比薄弱层调整方法。2）适当降低层间抗剪承载力不足楼层的层高，或增加相邻上层层高，此方法多用于首层抗剪承载力之比不足的情况。3）当加强薄弱层墙、柱和梁的截面以提高承载力，或适当削弱上部相临楼层墙、柱和梁的截面降低上部相邻层的承载力。4）SATWE 中，混凝土构件承载力是以计算配筋乘以实配钢筋超配系数计算得到的，适当将超配系数取大以增大计算出的抗剪承载力，此方法存在很多不安全因素且没有控制依据，不推荐采用。

9 框架柱及短肢墙地震倾覆力矩及0.2V0 剪力调整

1）概念：框架剪力墙结构或框架核心筒结构中，在规定水平力作用下结构底层框架部分（短肢剪力墙部分）承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值。

2）控制意义：框架部分承受的地震倾覆力矩的比例是结构类型的判断标准，并决定结构各部分的设计要求及适用高度。框架剪力墙结构按多道设防的概念设计要求，墙体为第一道防线优先破坏，由于塑性内力重分布，框架部分的剪力会加大，为了保证框架作为第二道防线具有足够的抗侧力能力，需要对框架承担的剪力进行0.2V0调整。

3）调整的限值：高规7.1.8 条规定，在规定水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50% 。

高规8.1.3 条规定1）框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时，按剪力墙结构进行设计，其中框架部分应按框架剪力墙结构进行设计。2）框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的10%但不大于50%时，按框架剪力墙结构进行设计。3）框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%但不大于80%时，按框架剪力墙设计，最大适用高度可比框架适当增加，框架部分的抗震等级和轴压比宜按框架结构采用。4）框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%时，按框架剪力墙进行设计，最大适用高度宜按框架结构采用，框架部分的抗震等级和轴压比应按框架结构采用。

高规10.2.16.7 规定框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震倾覆力矩的50% 。

高规8.1.4 条规定，抗震设计时，框架剪力墙结构满足Vf ≥0.2V0 的楼层，对应于地震作用标准值的框架总剪力不必调整，否则应按0.2V0和1.5Vf,max 二者的较小值采用。其中V0 为对应于地震作用标准值的结构底层或分段底层总剪力；Vf 为对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力；Vf,max 为对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力或分段总剪力中的最大值。

4）结果判断：在SATWE 分析结果图形和文本显示中框架柱倾覆弯矩及0.2V0 调整系数中，给出了规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比(抗规) 和内力CQC 的框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比，其中分别给出了框架柱、短肢墙及框支框架的地震倾覆弯矩百分比。

抗规方式即按照抗规6.1.3 条文说明中的框架部分地震倾覆力矩计算公式计算：；轴力方式即按照力学公式[5]计算：

内力CQC 方式倾覆力矩计算公式为：

由于新高规8.1.3 规定了地震倾覆力矩应是在规定水平力作用下计算的，内力CQC 方法为08 版SATWE 旧计算方法，现已不再采用，仅做参考使用与旧规范衔接。一般而言，对于对称布置的框剪、框筒结构，轴力方式的框架倾覆力矩要远大于抗规方式的倾覆力矩，而对于非对称布置的框剪、框筒结构，轴力方式的框架倾覆力矩与抗规方式的倾覆力矩比较接近。抗规方式是一种简化计算方法，但部分情况下会统计偏小。轴力方式可以反映框架的数量及空间布置情况，但对于合力点的选取缺乏理论依据，尚未完善。因此目前版本暂推荐使用规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比(抗规)作为地震倾覆力矩的控制依据。

5）调整方法：根据X、Y 方向柱墙的倾覆力矩百分比进行调整，方法即增减相应方向的墙长及数量。这里要注意：1）X、Y 方向的柱倾覆力矩宜控制在相同结构类型的倾覆力矩区段内（即避免出现一个方向按剪力墙设计，另一方向按框架剪力墙设计之类的情况）。2）虽然高规只要求按结构底层的倾覆力矩百分比就可确定相应的设计方法，但考虑到结构可能仅底层过强，及结构整体自下而上过渡的连续渐变性，这里推荐将底部加强区层的柱倾覆力矩百分比都调整至相同的结构类型的倾覆力矩区段内。3）由于软件在进行长短墙判断时，只识别模型节点之间的距离，在建立模型时，应注意控制输入的墙节点距离大于8 倍墙厚，减少计算中的短肢墙数量。4）0.2V0调整是满足剪重比的前提下进行的。0.2V0 调整的放大系数只针对框架梁柱的弯矩和剪力，不调整轴力。对柱剪力及弯矩调整后，SATWE 对所有梁的弯矩、剪力同时进行放大。对于部分框支剪力墙结构的框支柱定义后软件自动按高规10.2.17调整，不需再进行0.2V0 调整。由于0.2V0 调整可能导致过大的不合理的调整系数，所以程序允许进行分段分塔调整，调整宜从地下一层顶板开始；分段调整时，每段层数不小于3 层，底部加强部位的楼层应在同一段内。

10 结语

通过上文对高层建筑几个常用控制指标的介绍，希望对大家新版规范和新版软件的理解有所帮助。了解指标的概念和控制意义，从本质上把握这些指标；了解规范限值的出处，为设计提供依据；通过本文提供的指标调整方法，解决大家实际工程中遇到的部分问题。

[1]顾详林.混凝土结构基本原理[M].同济大学出版社,2011:23

[2]王耀伟,黄宗明.对建筑结构抗震变形验算中层间位移角取值的认识[J].建筑结构.2006,(7):21-24.

[3]黄小坤.《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)若干问题解说[J].土木工程学报.2004,(3):1-11.

[4]徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社.2005.

[5]陈晓明.SATWE 中的倾覆力矩[J].PKPM 新天地.2011,(2):42-44.