结构设计中几个限值的意义.doc

1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.6和6.4.2，6.4.5，在剪力墙的轴压比计算中，轴力取重力荷载代表设计值，与柱子的不一样。
2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。
3、侧向刚度比：主要为控制结构竖向规则性，高规。3.5.2。
位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。控制比例为1.5。见抗规3.4.2、3.4.4。
4、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规3.4.5。
5、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规5.4.4。
6、剪跨比： 梁的剪跨比，剪力的位置a与h0的比值。剪跨比影响了剪应力和正应力之间的相对关系，因此也决定了主应力的大小和方向，也影响着梁的斜截面受剪承载力和破坏的方式；同时 也反映在受剪承载力的公式上。柱的剪跨比： ，若反弯点在柱子层高范围内，可取 柱子的剪跨比小于2时，需要全长加密，见混凝土规范11.4.12、11.4.6。
 7、剪压比（梁柱截面上的名义剪应力V/bh0与混凝土轴心抗压强度设计值的比值）：梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、耗能能力及保持梁的强度、刚度有明显的影响，当剪压比大于0.15的时候，梁的强度和刚度有明显的退化现象，此时再增加箍筋用量，也不能发挥作用，因此对梁柱的截面尺寸有所要求。
8、轴压比：轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面面积和砼轴心受压抗压强度设计值乘积的比值，是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比限值的依据是理论分析和试验研究并参照国外的类似条件确定的，其基准值是对称配筋柱大小偏心受压状态的轴压比分界值。
9、跨高比：梁的跨高比（梁的净跨与梁截面高度的比值）对梁的抗震性能有明显的影响。梁（非剪力墙的连梁）的跨高比小于5和深梁都按照深受弯构件进行计算的。
10、延性比：延性比即为弹塑性位移增大系数。延性是指材料、构件、结构在初始强度没有明显退化的情况下的非弹性变形能力。延性比主要分为三个层面，即截面的延性比、构件的延性比和结构的延性比。结构的延性比多指框架或者剪力墙等结构的水平荷载-顶层水平位移（P-delta）、水平荷载-层间位移等曲线。 结构的屈服位移有等能量方法、几何做图法等。
轴压比
一、二、三级抗震等级的各类结构的框架柱和框支柱，其轴压比N/(fcA)不宜大于表《砼规》11.4.16规定的限值。对IV类场地上较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。框架柱轴压比限值     表11.4.16

结构体系     一级     二级     三级（抗震等级）
框架结构      0.7     0.8     0.9
框架-剪力墙结构、
筒体结构     0.75     0.85     0.95
部分框支
剪力墙结构    0.6     0.7
注：1轴压比N/(fcA)指考虑地震作用组合的框架柱和框支柱轴向压力设计值N与柱全截面面积A和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积之比值；对不进行地震作用计算的结构，取无地震作用组合的轴力设计值；
2当混凝土强度等级为C65-C70时，轴压比限值宜按表中数值减小0.05；混凝土强度等级为C75-C80时，轴压比限值宜按表中数值减小0.10；
3剪跨比λ≤2的柱，其轴压比限值应按表中数值减小0.05；对剪跨比λ<1.5的柱，轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施；
4沿柱全高采用井字复合箍，且箍筋间距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm，或沿柱全高采用复合螺旋箍，且螺旋不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm，或沿柱全高采用连续复合矩形螺旋箍，且螺距不大于80mm、肢距不大于200mm、直径不小于10mm时，轴压比限值均可按表中数值增加0.10；上述三种箍筋的配箍特征值λv均应按增大的轴压比由表11.4.17确定；
5当柱截面中部设置由附加纵向钢筋形成的芯柱，且附加纵向钢筋的总面积不少于柱截面面积的0.8%时，其轴压比限值可按表中数值增加0.05。此项措施与注4的措施同时采用时，轴压比限值可按表中数值增加0.15，但箍筋的配箍特征值λv仍可按轴压比增加0.10的要求确定；6柱经采用上述加强措施后，其最终的轴压比限值不应大于1.05。

二、剪力墙设置构造边缘构件的最大轴压比     表11.7.14
        一级(9度)     一级(8度)     二级（抗震等级(设防烈度)）
轴压比     0.1            0.2        0.3
剪重比  
        楼层最小地震剪力系数值     《抗规》表5.2.5
类别     （7度）              (8度)         （9度）
扭转效应明显或基本周期小于3.5S的结构     0.016（0.024）     0.032（0.048）     0.064
基本周期大于5.0S的结构                   0.012（0.018）     0.024（0.032）     0.040
注：1 基本周期在3.5S和5S之间的结构，可插入取值。  
2 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g地区

刚度比     侧向刚度不规则         
该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层外,局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%

位移比     扭转不规则         
楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍
周期比  结构扭转为主的第一自振周期Ｔt与平动为主的第一自振Ｔ１之比，Ａ级高度高层建筑不应大于０．９。Ｂ级不应大于０．８５。             

刚重比 框架结构刚重比Di*Hi/Gi大于10 ，能够通过高规5.4.4的整体稳定验算即可。刚重比大于20，可以不考虑重力二阶效应。 

1、剪跨比（λ）定义：截面弯矩与剪力和有效高度乘积的比值，即λ=M/（Vh0）。一般而言，剪跨比主要是用来判别长柱、短柱、极短柱。长柱：λ>2短柱：1.5<λ≤2极短柱：λ≤1.5至于为何需要判别长短柱，主要的原因：试验表明：长柱一般发生弯曲破坏；短柱多数发生剪切破坏；极短柱发生剪切斜拉破坏，这种破坏属于脆性破坏。抗震设计的框架结构柱，柱端剪力一般较大，从而剪跨比λ较小，易形成短柱或极短柱，产生斜裂缝导致剪切破坏。柱的剪切受拉和剪切斜拉破坏属于脆性破坏，在设计中应特别注意避免发生这类破坏。通常要注意比如说：剪跨比不大于2的一级框架柱，为每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%；短柱的箍筋要全高加密；短柱的轴压比取值要注意降低0.05等。
2、轴压比（μN）
定义：混凝土柱考虑地震作用组合的轴向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之比值；对预应力混凝土柱，取预应力作用参与组合的轴力设计值。
限制柱轴压比的原因：主要 是为了控制柱的延性，因为轴压比越大，柱的延性就越差，在地震作用下 柱的破坏呈脆性。3、剪压比
定义：截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，用于说明截面上承受名义剪应力的大小。控制剪压比的原因：

剪压比主要是控制名义剪力。梁柱截面上的名义剪应力 V/BH0 与混凝土轴心抗压强度设计值的比值：梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、耗能能力及保持梁的强度、刚度有明显的影响， 当剪压比大于 0.15 的时候，梁的强度和刚度有明显的退化现象，此时再增加箍筋用量，也不能发挥作用，因此对梁柱的截面尺寸有所要求。在这种情况下，必须控制截面上的名义剪力，先阻止它发生剪压破坏，再然后配钢筋，阻止它剪拉破坏。所以你看剪切计算公式都有两个，里面一个是只和混凝土有关的，一个是和混凝土与钢筋同时有关的，就是一个在阻止剪压破坏，一个在阻止剪拉破坏。
因此这里的三个比都是为了控制不出现脆性破坏。只有保证各个重要构件不出现脆性破坏，才能保证整个结构体系不出现脆性破坏。