剪力墙结构周期折减系数取值探讨

计建华 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230001）

剪力墙结构周期折减系数取值探讨

计建华 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230001）

在抗震地区进行剪力墙结构设计时，计算软件需要结构设计人员输入一个参数“周期折减系数”，下面结合作者的设计实践，就如何合理输入这个参数进行讨论。

振型；自振周期；折减系数；剪力墙结构

随着我国城镇化建设进程的加快，高层住宅遍地开花。由于考虑住宅的使用特性，高层住宅的结构形式基本上都采用剪力墙结构。在抗震地区进行剪力墙结构设计时，计算软件需要结构设计人员输入一个参数“周期折减系数”，下面结合笔者的设计实践，就如何合理输入这个参数进行讨论。

建筑物在地震作用下产生振动，抗震设计时假定建筑物各部分在振动时位移的比值保持不变，即振动形状保持不变，将此振动形式称为振型。振型是结构体系的一种固有属性，且理论得出的振型与结构体系实际的振动形态不一定相同。

结构自振周期，是某一结构按某一特定振型完成一次自由振动所需的时间。结构基本自振周期：结构按基本振型（第一振型）完成一次自由振动所需的时间。通常需要考虑两个主轴方向和扭转方向的基本周期。

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）5.2条水平地震作用计算如下：

5.2.1 底部剪力法

FEk——结构总水平地震作用标准值

α1——相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值

5.2.2 振型分解反应谱法

Fji——j振型i质点的水平地震作用标准值

αj——相应于j振型自振周期的地震影响系数值

上述公式中，水平地震作用标准值都与结构自振周期有直接关系。结构设计时如何准确算出结构自振周期非常重要，由于现在普遍使用的PKPM结构设计软件在结构计算时把填充墙作为线荷载作用在梁上，在结构自振周期计算时未考虑填充墙对整个结构刚度的影响。实际上由于填充墙的存在使整个结构刚度增大、周期变小、地震作用也增大，这样使得结构抗震不利，结构抗震设计偏不安全。为了解决这个问题，在实际结构抗震设计时，通过经验系数对计算周期进行折减，周期折减就是人为增加结构刚度，增大地震作用。但周期折减系数不改变结构的基本振动特性。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）关于周期折减系数的规定如下：

4.3.16 计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减。

4.3.17 当非承重墙体为砌体墙时，高层建筑结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值：框架结构可取0.6～0.7；框架-剪力墙结构可取0.7～0.8；框架-核心筒结构可取0.8～0.9；剪力墙结构可取0.8～1.0。对于其他结构体系或采用其他非承重墙体时，可根据工程情况确定周期折减系数。

根据第二条的规定，抗震设计时采用的设计周期=计算周期×折减系数。但是规定的周期折减系数取值都是一个范围，实际工程应用中如何取值由设计人员根据每个工程的具体特性确定，结构设计人员在取值时要慎重，如取值过小会造成地震作用放大过大，相应的结构造价会较高，不经济；如取值过小会使设计地震作用小于实际地震作用，结构不安全。现实中结构设计人员往往会取上述规定的平均值，尤其剪力墙结构上一版规范的取值范围是0.9～1.0，所以大家通常认为取0.9是合适的。但事实是否如此我们就下面的工程实例进行分析讨论。

某7度设防地区一栋11层住宅，二类场地，纯剪力墙结构，底层剪重比为1.68%。用广厦建筑结构通用分析与设计软件GSSAP计算不考虑填充墙时结构第一周期为1.6076S；考虑填充墙时结构第一周期为1.42S。二者比值为1.42/1.6076=0.8833，如果设计时取0.9将会使结构设计的地震作用偏小，结构不安全。为了进一步弄清这个问题笔者在7度区、二类场地又选取3栋典型的剪力墙住宅，层数分别为18层、27层、30层，底层剪重比分别为1.66%、1.62%、1.60%，用广厦GSSAP结构设计软件分别按不考虑填充墙、考虑填充墙计算得到的结构第一周期结果如下表。

层数 不考虑填充墙 考虑填充墙 比值18 2.0158 1.8752 0.93 27 2.9897 2.9153 0.97 30 3.3379 3.2582 0.98

由上表可以看出，对于18层以上纯剪力墙结构周期折减系数取0.9是安全的，但层数再高至27层时周期折减系数取0.9又显得太小，增加了结构造价。

对于剪力墙结构的周期折减系数取值笔者理解如下：由于剪力墙本身平面内刚度大，就其结构性能来说它适用于楼层数较多的高层建筑，我们平时设计层数较少的高层建筑尤其是住宅建筑，只是因为建筑功能而采用剪力墙结构并不是结构设计自身需要，因此设计时剪力墙布置较少，住宅建筑填充墙又多，填充墙对结构刚度影响较大，如果机械地取规范平均值将会使结构设计不安全。但随着建筑物层数的增加，布置剪力墙的数量也会增加，填充墙对结构刚度的影响会减弱此时周期折减系数取规范平均值又太保守。

因此，笔者建议对于11层～18层的剪力墙结构周期折减系数可以取0.85；19层～27层的剪力墙结构周期折减系数可以取0.90；28层以上的剪力墙结构周期折减系数可以取0.95。这样既可保证结构安全性又兼顾到结构造价的经济性。

笔者对工程实践的总结，对高层剪力墙结构周期折减系数的取值在规范规定的范围内给出具体数值，可保证结构安全性又兼顾到结构造价的经济性。对抗震区结构设计有一定的参考价值。

TU311.4

A

1007-7359（2016）05-0219-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.078

计建华（1973-），男，安徽肥东人，毕业于安徽建筑大学，学士；高级工程师，国家注册一级结构工程师。