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高層結構設計需要控制的七個比值及調整方法

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    高層設計的難點在于豎向承重構件（柱、剪力墻等）的合理布置，設計過程中控制的目標參數主要有如下七個：
    1、軸壓比：主要為控制結構的延性，規范對墻肢和柱均有相應限值要求，見抗規6.3.7和6.4.6，高規 6.4.2和7.2.14。

    軸壓比不滿足時的調整方法：

    1）程序調整：SATWE程序不能實現。

    2）人工調整：增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。

    2、剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結構安全性，見抗規5.2.5，高規3.3.13。這個要求如同最小配筋率的要求，算出來的地震剪力如果達不到規范的最低要求，就要人為提高，并按這個最低要求完成后續的計算。

    剪重比不滿足時的調整方法：

    1）程序調整：在SATWE的“調整信息”中勾選“按抗震規范5.2.5調整各樓層地震內力”后，SATWE按抗規5.2.5自動將樓層最小地震剪力系數直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和，用以調整該樓層地震剪力，以滿足剪重比要求。

    2）人工調整：如果還需人工干預，可按下列三種情況進行調整：

    a）當地震剪力偏小而層間側移角又偏大時，說明結構過柔，宜適當加大墻、柱截面，提高剛度；

    b）當地震剪力偏大而層間側移角又偏小時，說明結構過剛，宜適當減小墻、柱截面，降低剛度以取得合適的經濟技術指標；

    c）當地震剪力偏小而層間側移角又恰當時，可在SATWE的“調整信息”中的“全樓地震作用放大系數”中輸入大于1的系數增大地震作用，以滿足剪重比要求。

    3、剛度比：主要為控制結構豎向規則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層，見抗規3.4.2，高規4.4.2；對于形成的薄弱層則按高規5.1.14予以加強。

    剛度比不滿足時的調整方法：

    1）程序調整：如果某樓層剛度比的計算結果不滿足要求，SATWE自動將該樓層定義為薄弱層，并按高規5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。

    2）人工調整：如果還需人工干預，可適當降低本層層高和加強本層墻、柱或梁的剛度，適當提高上部相關樓層的層高和削弱上部相關樓層墻、柱或梁的剛度。

    4、位移比：主要為控制結構平面規則性，以避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。見抗規3.4.2，高規 4.3.5。

    位移比不滿足時的調整方法：

    1）程序調整：SATWE程序不能實現。

    2）人工調整：只能通過人工調整改變結構平面布置，減小結構剛心與形心的偏心距；可利用程序的節點搜索功能在SATWE的“分析結果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構件編號簡圖”中快速找到位移最大的節點，加強該節點對應的墻、柱等構件的剛度；也可找出位移最小的節點削弱其剛度；直到位移比滿足要求。

    5、周期比：主要為控制結構扭轉效應，減小扭轉對結構產生的不利影響，見高規4.3.5。周期比不滿足要求，說明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小，結構扭轉效應過大。

    周期比不滿足時的調整方法：

    1）程序調整：SATWE程序不能實現。

    2）人工調整：只能通過人工調整改變結構布置，提高結構的扭轉剛度；總的調整原則是加強結構外圍墻、柱或梁的剛度，適當削弱結構中間墻、柱的剛度。

    第一或第二振型為扭轉時的調整方法：

    a）SATWE程序中的振型是以其周期的長短排序的。
    b）結構的第一、第二振型宜為平動，扭轉周期宜出現在第三振型及以后。見抗規3.5.3條3款及條文說明“結構在兩個主軸方向的動力特性(周期和振型)宜相近”。
    c）當第一振型為扭轉時，說明結構的扭轉剛度相對于其兩個主軸（一般都靠近X軸和Y軸）方向的側移剛度過小，此時宜沿兩主軸適當加強結構外圍的剛度，并適當削弱結構內部的剛度。
    d）當第二振型為扭轉時，說明結構沿兩個主軸方向的側移剛度相差較大，結構的扭轉剛度相對其中一主軸（側移剛度較小方向）的側移剛度是合理的；但相對于另一主軸（側移剛度較大方向）的側移剛度則過小，此時宜適當加強結構外圍（主要是沿側移剛度較大方向）的剛度，并適當削弱結構內部沿側移剛度較大方向的剛度。
    e）在進行上述調整的同時，應注意使周期比滿足規范的要求。
    f）當第一振型為扭轉時，周期比肯定不滿足規范的要求；當第二振型為扭轉時，周期比較難滿足規范的要求。

    6、剛重比：主要為控制結構的穩定性，避免結構在風載或地震力的作用下整體失穩，見高規5.4.1和5.4.4。剛重比不滿足要求，說明結構的剛度相對于重力荷載過小；但剛重比過分大，則說明結構的經濟技術指標較差，宜適當減少墻、柱等豎向構件的截面面積。

    剛重比不滿足時的調整方法：

    1）程序調整：SATWE程序不能實現。

    2）人工調整：只能通過人工調整改變結構布置，加強墻、柱等豎向構件的剛度。

    7、層間受剪承載力比：控制豎向不規則性，以免豎向樓層受剪承載力突變，形成薄弱層，見抗規3.4.2，高規4.4.3；對于形成的薄弱層應按高規5.1.14予以加強。

    層間受剪承載力比不滿足時的調整方法：

    1）程序調整：在SATWE的“調整信息”中的“指定薄弱層個數”中填入該樓層層號，將該樓層強制定義為薄弱層，SATWE按高規5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。

    2）人工調整：如果還需人工干預，可適當提高本層構件強度（如增大配筋、提高混凝土強度或加大截面）以提高本層墻、柱等抗側力構件的承載力，或適當降低上部相關樓層墻、柱等抗側力構件的承載力。

    如果結構豎向較規則，第一次試算時可只建一個結構標準層，待結構的周期比、位移比、剪重比、剛度比等滿足之后再添加其它標準層；這樣可以減少建模過程中的重復修改，加快建模速度。


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