运用PKPM判断确定整体结构的合理性
整体结构的科学性和合理性是新规范特别强调内容。新规范用于控制结构整体性的主要指标主要有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等。
（1）周期比:是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力的构件的平面布置更有效更合理，使结构不至出现过大的扭转。也就是说，周期比不是要求就构足够结实，而是要求结构承载布局合理。《高规》第4.3.5条对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之比的要求给出了规定。如果周期比不满足规范的要求，说明该结构的扭转效应明显，设计人员需要增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度。
设计软件通常不直接给出结构的周期比，需要设计人员根据计算书中周期值自行判定第一扭转（平动）周期。以下介绍实用周期比计算方法：1)扭转周期与平动周期的判断：从计算书中找出所有扭转系数大于0.5的平动周期，按周期值从大到小排列。同理，将所有平动系数大于0.5的平动周期值从大到小排列；2）第一周期的判断：从列队中选出数值最大的扭转（平动）周期，查看软件的“结构整体空间振动简图”，看该周期值所对应的振型的空间振动是否为整体振动，如果其仅仅引起局部振动，则不能作为第一扭转（平动）周期，要从队列中取出下一个周期进行考察，以此类推，直到选出不仅周期值较大而且其对应的振型为结构整体振动的值即为第一扭转（平动）周期；3)周期比计算：将第一扭转周期值除以第一平动周期即可。
验算周期比的目的，主要是为了控制结构在罕遇大震下的扭转效应。如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。所以一旦出现周期比不满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性。 本工程WZQ.OUT文件中自振周期结果如下：
振型号 周期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数 1 1.1708 0.03 0.95 ( 0.95+0.00 ) 0.05 2 0.9766 90.02 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00 3 0.7856 179.88 0.10 ( 0.06+0.04 ) 0.90 4 0.3288 0.01 0.98 ( 0.97+0.00 ) 0.02 5 0.2431 90.01 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00 6 0.1983 .91 0.11 ( 0.04+0.07 ) 0. 7 0.19 0.05 0.96 ( 0.96+0.00 ) 0.04
8 0.1347 90.10 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00 9 0.1339 179.75 0.71 ( 0.68+0.02 ) 0.29 10 0.1277 0.37 0.55 ( 0.53+0.01 ) 0.45 11 0.1180 0.07 0.61 ( 0.58+0.03 ) 0.39 12 0.1081 90.03 1.00 ( 0.02+0.98 ) 0.00 13 0.0944 0.18 0.65 ( 0.59+0.06 ) 0.35 14 0.0927 .98 0.29 ( 0.03+0.27 ) 0.71 15 0.0851 0.11 0.47 ( 0.46+0.01 ) 0.53
当平动系数大于0.5时，该振型为以平动为主的振型。反之，当扭转系数大于0.5时，该振型为以转动为主的振型。
从上面结果中可以查得，结构以扭转为主的第一自振周期T3＝0.7856s，以平动为主的第一自振周期T1＝1.1708s，T3/T1＝0.671＜0.9，满足《高规》第4.3.5条的规定。
《高规》 4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大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、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的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1.4倍。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，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
（2）位移比（层间位移比）:是控制结构平面不规则性的重要指标。其限值在《建筑抗震设计规范》和《高规》中均有明确的规定，不再赘述。需要指出的是，新规范中规定的位移比限值是按刚性板假定作出的，如果在结构模型中设定了弹性板，则必须在软件参数设置时选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”，以便计算出正确的位移比。在位移比满足要求后，再去掉“对所有楼层强制采用刚性楼板假定的选择，以弹性楼板设定进行后续配筋计算。此外，位移比的大小是判断结构是否规则的重要依据，对选择偶然偏心，单向地震，双向地震下的位移比，设计人员应正确选用。
位移比的大小反映了结构的扭转效应。计算位移比时，如果楼层中产生“弹性节点”，应选择“强制刚性楼板假定”。
在SATWE后处理中查看本工程结构位移文件WDISP.OUT，结果如下： a）、最大值层间位移角
X方向最大值层间位移角: 1/2161. Y方向最大值层间位移角: 1/2495.
满足《高规》4.6.3条最大值层间位移角≤1/1000的规定。
b）、最大位移与层平均位移的比值、最大层间位移与平均层间位移的比值 X方向最大位移与层平均位移的比值: 1.12 X方向最大层间位移与平均层间位移的比值： 1.18 Y方向最大位移与层平均位移的比值: 1.06 Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值： 1.18
满足《高规》4.3.5条最大位移层间位移和与层平均值的比值A级高度高层建筑不宜大于1.2，不应大于1.5的规定。
《高规》 4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大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、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的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1.4倍。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，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
（3）刚度比是控制:结构竖向不规则的重要指标。根据《抗震规范》和《高规》的要求，软件提供了三种刚度比的计算方式，分别是剪切刚度，剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比。正确认识这三种刚度比的计算方法和适用范围是刚度比计算的关键：1）剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定；2)剪弯刚度主要用于底
部大空间为多层的转换结构；3)地震力与层间位移比是执行《抗震规范》第3.4.2条和《高规》4.3.5条的相关规定，通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比，这也是软件的缺省方式。 刚度比的控制
按《高规》7.1.2条规定，抗震设计的一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%。 本工程底部短肢墙地震倾覆弯矩百分比如下：
短肢墙倾覆弯矩 墙倾覆弯矩 短肢墙倾覆弯矩百分比 3层 X向地震: 24633.7 36285.8 40.44% 3层 Y向地震: 20095.4 55785.2 26.48% 2层 X向地震: 27257.6 41347.7 39.73% 2层 Y向地震: 22330.8 62988.2 26.17% 1层 X向地震: 29733.9 50949.3 36.85% 1层 Y向地震: 25940.5 70792.5 26.82%
很明显，本工程短肢墙倾覆承受的底部地震倾覆弯矩均小于总底部地震倾覆弯矩的50%。
（4）层间受剪承载力之比:也是控制结构竖向不规则的重要指标。其限值可参考《抗震规范》和《高规》的有关规定。
《高规》4.4.3 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%。
注：楼层层间抗侧力结构受剪承载力是指在所考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和。
* 楼层抗剪承载力、及承载力比值 * **********************************************************************
Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比
----------------------------------------------------------------------
层号 塔号 X向承载力 Y向承载力 Ratio_Bu:X,Y ---------------------------------------------------------------------- 8 1 0.2705E+03 0.2518E+03 1.00 1.00 7 1 0.4603E+03 0.4257E+03 1.70 1.69 6 1 0.5961E+03 0.5592E+03 1.30 1.31 5 1 0.6760E+03 0.6156E+03 1.13 1.10 4 1 0.7477E+03 0.6725E+03 1.11 1.09 3 1 0.8408E+03 0.7553E+03 1.12 1.12 2 1 0.4514E+04 0.5118E+04 5.37 6.78 1 1 0.67E+04 0.7487E+04 1.53 1.46
（5）刚重比:是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效的主要参数。该值如果不满足要求，则可能引起结构失稳倒塌，应当引起设计人员的足够重视。
结构整体稳定验算结果
层号 X向刚度 Y向刚度 层高 上部重量 X刚重比 Y刚重比 1 0.199E+07 0.244E+07 2.20 21311. 205.82 251.75 2 0.686E+06 0.836E+06 3.50 17582. 136.53 166.49 3 0.343E+06 0.724E+06 2.80 13563. 70.84 149.45 4 0.287E+06 0.546E+06 2.80 11185. 71.76 136.78 5 0.262E+06 0.450E+06 2.80 8807. 83.39 142.93 6 0.237E+06 0.374E+06 2.80 30. 103.18 162.93 7 0.197E+06 0.282E+06 2.80 4052. 136.37 194.72 8 0.137E+06 0.156E+06 2.70 1696. 218.37 248.50
该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算 该结构刚重比Di*Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应
（6）剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范之所以规定剪重比，主要是因为长期作用下，地震影响系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面加速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，但采用振型分解法时无法对此作出准确的计算。因此，出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值，该值如果不满足要求，则说明结构有可能出现比较明显的薄弱部位，必须进行调整。
（1）、剪重比的控制
控制剪重比，是要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规范要求，此时，再考察结构的剪重比是否合适，否则应修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能自然满足规范要求。有效质量系数与振型个数有关，如果有效质量系数不满足90%，则可以通过增加振型数来满足。
本工程平面及竖向均比较规则，在SATWE中设计时选取了15个振型进行计算，在WZQ.OUT结果文件中查看X、Y向有效质量系数及楼层最小剪重比如下： X 方向的有效质量系数: 92.71% Y 方向的有效质量系数: 90.59% X向楼层最小剪重比： 1.88% Y向楼层最小剪重比： 2.24%
两个方向有效质量系数均超过90%，说明计算振型数够了。两个方向的楼层最小剪重比均满足《抗震规范》第5.2.5条要求的楼层最小剪重比1.60%。 除以上计算分析以外，设计软件还会按照规范的要求对整体结构地震作用进行调整，如最小地震剪力调整、特殊结构地震作用下内力调整、0.2Q0调整、强柱弱梁与强剪弱弯调整等等，因程序可以完成这些调整，就不再详述了。
