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高層結構設計需要控制的七個(gè)比值及調整方法

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    高層設計的難點(diǎn)在于豎向承重構件（柱、剪力墻等）的合理布置，設計過(guò)程中控制的目標參數主要有如下七個(gè)：
    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(jiàn)抗規6.3.7和6.4.6，高規 6.4.2和7.2.14。

    軸壓比不滿(mǎn)足時(shí)的調整方法：

    1）程序調整：SATWE程序不能實(shí)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(jiàn)抗規5.2.5，高規3.3.13。這個(gè)要求如同最小配筋率的要求，算出來(lái)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(gè)最低要求完成后續的計算。

    剪重比不滿(mǎn)足時(shí)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(dòng)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(mǎn)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(jìn)行調整：

    a）當地震剪力偏小而層間側移角又偏大時(shí)，說(shuō)明結構過(guò)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(shí)，說(shuō)明結構過(guò)剛，宜適當減小墻、柱截面，降低剛度以取得合適的經(jīng)濟技術(shù)指標；

    c）當地震剪力偏小而層間側移角又恰當時(shí)，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(mǎn)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(jiàn)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(mǎn)足時(shí)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(mǎn)足要求，SATWE自動(dòng)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(guān)樓層的層高和削弱上部相關(guān)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(chǎn)生過(guò)大的偏心而導致結構產(chǎn)生較大的扭轉效應。見(jiàn)抗規3.4.2，高規 4.3.5。

    位移比不滿(mǎn)足時(shí)的調整方法：

    1）程序調整：SATWE程序不能實(shí)現。

    2）人工調整：只能通過(guò)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(diǎn)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(jiǎn)圖”中快速找到位移最大的節點(diǎn)，加強該節點(diǎn)對應的墻、柱等構件的剛度；也可找出位移最小的節點(diǎn)削弱其剛度；直到位移比滿(mǎn)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(chǎn)生的不利影響，見(jiàn)高規4.3.5。周期比不滿(mǎn)足要求，說(shuō)明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小，結構扭轉效應過(guò)大。

    周期比不滿(mǎn)足時(shí)的調整方法：

    1）程序調整：SATWE程序不能實(shí)現。

    2）人工調整：只能通過(guò)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(shí)的調整方法：

    a）SATWE程序中的振型是以其周期的長(cháng)短排序的。
    b）結構的第一、第二振型宜為平動(dòng)，扭轉周期宜出現在第三振型及以后。見(jiàn)抗規3.5.3條3款及條文說(shuō)明“結構在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性(周期和振型)宜相近”。
    c）當第一振型為扭轉時(shí)，說(shuō)明結構的扭轉剛度相對于其兩個(gè)主軸（一般都靠近X軸和Y軸）方向的側移剛度過(guò)小，此時(shí)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(shí)，說(shuō)明結構沿兩個(gè)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(guò)小，此時(shí)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(jìn)行上述調整的同時(shí)，應注意使周期比滿(mǎn)足規范的要求。
    f）當第一振型為扭轉時(shí)，周期比肯定不滿(mǎn)足規范的要求；當第二振型為扭轉時(shí)，周期比較難滿(mǎn)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(fēng)載或地震力的作用下整體失穩，見(jiàn)高規5.4.1和5.4.4。剛重比不滿(mǎn)足要求，說(shuō)明結構的剛度相對于重力荷載過(guò)??；但剛重比過(guò)分大，則說(shuō)明結構的經(jīng)濟技術(shù)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(mǎn)足時(shí)的調整方法：

    1）程序調整：SATWE程序不能實(shí)現。

    2）人工調整：只能通過(guò)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(jiàn)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(mǎn)足時(shí)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(gè)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(guān)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(shí)可只建一個(gè)結構標準層，待結構的周期比、位移比、剪重比、剛度比等滿(mǎn)足之后再添加其它標準層；這樣可以減少建模過(guò)程中的重復修改，加快建模速度。


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