建筑结构规范中侧向刚度比的理解与应用

于永修

【摘 要】《建筑抗震设计规范GB50011-2010》和《高程混凝土结构设计规程JGJ3-2010》给出了结构的四种侧向刚度比的算法，但四种方法适用的结构类型和部位不同，要求的刚度比也不同，对具体工程的具体部位计算出的刚度比，四种方法有时相差很大，本文对四种方法做了梳理，并对实际设计中做出了合理的建议。

【关键词】侧向刚度比；嵌固端；转换层

0 前言

现代建筑体型日益复杂，为保证建筑结构是竖向刚度均匀变化，防止突变，国内外相关规范都对侧向刚度有明确的要求，通过侧向刚度比的计算，可有效判断楼层是否为薄弱层、地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等等。不同的结构类型以及对不同部位，侧向刚度计算方法差别很大，我国《建筑抗震设计规范GB50011-2010》 和 《高程混凝土结构设计规程JGJ3-2010》给出了结构的四种侧向刚度比的算法，但实际的结构设计中新入职设计人员往往把握的不准或应用混乱，本文对四种侧向刚度比的算法一一分析总结。

1 楼层剪力与层间位移比的理解与应用

1）规范要求：《抗规》3.4.3条及《高规》第3.5.2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%。

2）计算公式：

3）应用范围：

（1）适用于以剪切变形为主的结构体系——框架结构，对于框剪结构、剪力墙结构、筒体结构等弯曲变形为主的结构体系计算刚度偏小。

（2）可用于执行《抗震规范》第3.4.3条及《高规》第3.5.2条规定的刚度比计算。

（3）可用于执行 《高规》第5.3.7条规定的判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。

（4）可用于执行《高规》第E.0.2条，转换层在3层及以上时侧向刚度比。

2 考虑层高修正的楼层剪力与层间位移比的理解与应用

1）规范要求：《高规》第3.5.2条规定：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、筒中筒结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ可按下式计算，且本层与相邻上层的比值不宜小于0.9且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。 该方法在国外规范也有采用。

2）计算公式：

3）应用范围：

（1）适用于以弯曲变形为主的结构体系——框剪结构、剪力墙结构、筒体结构等。

（2）可用于执行《高规》第3.5.2条规定的刚度比计算。

（3）可用于执行 《高规》第5.3.7条规定的判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。

3 剪切刚度的理解与应用

1）规范要求：

（1）《高规》第E.0.1条规定：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。

（2）《抗震规范2008》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。

2）计算公式：

3）应用范围：

（1）可用于执行《高规》第E.0.1，转换层在1、2层时侧向刚度比。

（2）可用于结构嵌固部位刚度比的补充计算，要求γ应≥1.5，宜≥2。

4 等效侧向刚度的理解与应用

1）规范要求：

（1）《高规》第E.0.3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可采用下图所示的计算模型按公式计算。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。

2）计算公式：

3）应用范围：可用于执行《高规》第E.0.3条规定的工程的刚度比的计算。

综上所述，以上四种侧向刚度比的计算方法所适用的结构类型、验算的部位、规范的要求有相同之处也有不同之处，采用不同的计算方法时，侧向刚度比的计算结果也不相同，有时结果相差很大，在实际的结构设计中，应根据工程的具体情况及计算部位正确选择侧向刚度比的计算方法，必要时应采用多种计算方法进行比较选择。

【参考文献】

[1]建筑抗震设计规范 GB50011-2010[S].中国建筑工业出版社，2011.

[2]高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010[S].中国建筑工程出版社，2011.

[3]朱炳寅.建筑抗震设计规范应用与分析 GB50011-2010[M].中国建筑工业出版社，2011.

[4]傅学怡.实用高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社，2010.

[责任编辑：杨玉洁]