PKPM系列新规范应用指南——刚度比（薄弱层）

《高规》4.4.2 抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小与相邻上部楼层侧向刚度的70%，或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。
《高规》5.1.14 对于竖向不规则的高层建筑结构，包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，或结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的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应力应乘以1.15的增大系数；
《高规》附录E.0.2 底部大空间层数大于一层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比re宜接近1，非抗震设计不应大于2，抗震设计不应大于1.3。当转换层设置在3层及三层以上时，其楼层侧向刚度不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。
《抗震》E.2.1 转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。
实现：
1.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、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。
2.层刚度的计算方法：剪切刚度；剪弯刚度；地震剪力与地震层间唯一的比。
3.对于薄弱层，程序将该层地震作用标准值的地震剪力乘以1.15的放大系数。
4.用户可以人工指定薄弱层。
5.对于大多数一般的结构应选择第三种层刚度算法；多层结构选第一种，有斜撑的钢结构选第二种。
6.用第三种方法时，要采用“刚性楼板假定”。对于有弹性板或板厚为零的工程应计算2遍。确认原找出薄弱层。
7.转换层是楼层竖向抗侧力构件不连续的薄弱层。不管该层是否满足刚度比的要求，都要手工定义为“薄弱层”。
8.第三种方法适用于所有结构形式，且比其他2种方法更容易通过刚度比验算。
操作：
分为“层刚度比计算方法的设定”和“指定薄弱层”的操作。
关联操作：
“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断条件。但注意，用第三种方法计算的层刚度比已经考虑了地下室回填土的约束刚度，所以不符合规定。用户可以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，先计算一遍，判断地下室是否能作为嵌固端。或用第一种方法先算一遍，判断地下室是否可以作为嵌固端。
“转换层上层刚度的突变控制”
结果说明：
程序逐层输出每层刚度比和薄弱层的地震剪力放大系数。
1.SATWE
结果在wmass.out文件中。
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各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息
Floor No : 层号
Tower No : 塔号
Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值
Alf : 层刚性主轴的方向
Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值
Gmass : 总质量
Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率
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
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Floor No. 1 Tower No. 1
Xstif= 20.7396(m) Ystif= 8.3784(m) Alf = 0.0000(Degree)
Xmass= 21.3928(m) Ymass= 9.0576(m) Gmass= 479.2641(t)
Eex = 0.0314 Eey = 0.0344
Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000
Ratx1= 50.5794 Raty1= 50.6663 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
RJX = 1.3259E+07(kN/m) RJY = 1.4090E+07(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)
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Floor No. 2 Tower No. 1
Xstif= 21.0051(m) Ystif= 8.3826(m) Alf = 0.0000(Degree)
Xmass= 19.5268(m) Ymass= 9.4149(m) Gmass= 1592.2095(t)
Eex = 0.0708 Eey = 0.0527
Ratx = 0.0282 Raty = 0.0282
Ratx1= 1.8463 Raty1= 2.1349 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
RJX = 3.7448E+05(kN/m) RJY = 3.9728E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)
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Floor No. 3 Tower No. 1
Xstif= 20.1592(m) Ystif= 8.2038(m) Alf = 0.0000(Degree)
Xmass= 21.8399(m) Ymass= 9.3135(m) Gmass= 1563.5878(t)
Eex = 0.0822 Eey = 0.0535
Ratx = 0.7738 Raty = 0.6692
Ratx1= 5.2112 Raty1= 4.9027 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
RJX = 2.8976E+05(kN/m) RJY = 2.6584E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)
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Floor No. 4 Tower No. 1
Xstif= 30.4389(m) Ystif= 5.5375(m) Alf = 0.0000(Degree)
Xmass= 28.4437(m) Ymass= 4.3626(m) Gmass= 110.4821(t)
Eex = 0.1145 Eey = 0.0703
Ratx = 0.2399 Raty = 0.2550
Ratx1= 1.2500 Raty1= 1.2500 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
RJX = 6.9503E+04(kN/m) RJY = 6.7780E+04(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)
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1.tat
结果在tat-m.out文件中。
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| 各层附加薄弱层地震剪力的人工调整系数 |
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层号：Nfloor = 4 调整系数：X向 WeakX = 1.00 Y向 WeakY = 1.00
层号：Nfloor = 3 调整系数：X向 WeakX = 1.00 Y向 WeakY = 1.00
层号：Nfloor = 2 调整系数：X向 WeakX = 1.00 Y向 WeakY = 1.00
层号：Nfloor = 1 调整系数：X向 WeakX = 1.00 Y向 WeakY = 1.00

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* 第四部分各层层刚度、刚度中心、刚度比 *
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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
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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
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4 1 0.5668E+05 0.5436E+05 30.44 5.54 0.12 0.07
3 1 0.2493E+06 0.2185E+06 20.16 8.20 0.08 0.05
2 1 0.2778E+06 0.2754E+06 20.92 8.33 0.06 0.06
1 1 0.1209E+08 0.1451E+08 20.74 8.38 1.19 0.65
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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
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4 1 0.23 0.25 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
3 1 0.90 0.79 4.40 4.02 1.00 1.00 1.00 1.00
2 1 0.02 0.02 1.11 1.26 1.00 1.00 1.00 1.00
1 1 1.00 1.00 43.51 52.69 62.11 79.41 1.00 1.00