1、浅析高层结构设计的指标控制 摘要：随着社会经济的繁荣，我国高层建筑发展迅速，设计思想也不断更新，结构体系日趋多样化，这就给高层建筑分析及设计提出了更高的高求，高层建筑与多层结构相比有明显不同的受力和变形性能，水平荷载混合地震作用是主要的控制内容。 关键词：高层建筑；机构设计；指标控制 中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号： 判断结构布置合理性和结构体系的经济性能是高层建筑结构设计的关键，设计结构规范用语控制高层建筑整体性的指标主要有：轴压比、位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、剪重比等。 一、轴压比 轴压比是控制框架柱截面延性性能的主要指标，是指柱考虑地震作用组合的轴压力设
2、计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。控制轴压比限值的目的是要求框架柱截面达到具有较好延性性能的大偏压延性破坏状态，以防止小偏心受压状态的脆性破坏。从而保证框架结构在罕遇地震作用下，即使超出弹性极限仍具有足够大的 弹塑性极限变形能力 ,实现 “ 大震不倒 ” 的设计目的。 轴压比不满足时的调整方法： 1、程序调整： SATWE 程序不能实现。 2、人工调整： 1）提高混凝土的强度等级；这样可以提高核心区混凝土抗压碎的能力或核心区混凝土的极限压应变能力。 2）提高相应构件如墙、柱的截面尺寸。 3）减小上部结构的重量；采用轻质高强的新材料，如采用钢结构建筑体系等。 二、位移比 位
3、移比是控制结构平面规则性的重要指标，是指楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与本楼层平均值的比值。结构是否规则、对称，平 面内刚度分布是否均匀是结构本身的性能，可以用结构刚心与质心的相对位置表示，二者相距较远的结构在地震作用下扭转可能较大。由于刚心与质心位置都无法直接定量计算，规范采用了校核结构位移比的要求。在楼板平面内无限刚性的假定下，增加了附加偏心距 5%L 计算校核位移比。 简历大全 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002（以下简称高规）第 4.3.5条规定，在考虑质量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.
4、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。 位移比不满足时的调整方法： 1、程序调整： SATWE 程序不能实现。 2、人工调整： 1）提高结构的抗扭刚度。主要通过调整结构布置来实现，与周期比的控制措施相同。 2）提高结构的抗扭承载力。当结构布置的调整较困难时，可以在设计中考虑 “ 双向地震组合 ” 以提高结构的承载能力，或增大计算扭矩，将附加扭矩加大，增大构件设计内力，提高结构的抗扭承载力。同时 也应增加抗震构造措施和延性措施，提高结构变形的延
5、性，加强局部薄弱部位。 3）设置防震缝。当结构平面复杂、不对称或各部分刚度、高度和重量相差悬殊时，调整抗扭刚度难以满足规范要求，可以设置防震缝，把整个结构分成几个相互独立的规则结构。 三、周期比 周期比是控制结构扭转效应的重要指标，是结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期的比值。周期比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，而不是在要求结构具有足够大的刚度。 作文 高规第 4.3.5 条规定：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，
6、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。 1、程序调整： SATWE 程序不能实现。 2、人工调整：调整结构周期比的措施主要有两种： 1）提高结构的抗扭刚度。这样可以改善结构的抗扭性能，是解决结构抗扭薄弱的根本方法。提高抗扭刚度一般需要调整结构布置，增加结构周边构件的刚度 ，降低结构中间构件的刚度；有时要改变结构类型，如增加剪力墙、异形柱等等。这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。调整原则是要加强结构外圈刚度（例如在建筑周边加剪力墙或者柱间支撑），或者削弱内筒降低结构中间的刚度，以增大结构的
7、整体抗扭刚度。 四、刚度比 层刚度比是控制结构竖向规则的重要指标，体现了结构整体的竖向匀称度。楼层侧向刚度可取该楼层剪力和该楼层层间位移的比值。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时，都是用层刚度比作为依据。规范提供了三种层刚度 的计算方法：楼层剪切刚度、剪弯刚度和楼层平均剪力与平均层间位移比值的层刚度。 高规第 4.4.2 条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层向刚度的 70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的 80% 。 1、程序调整：如果某楼层刚度比的计算结果不满足要求，对于不能避免出现的结构薄弱层， SATWE自动将该楼层定义为
8、薄弱层，并按高规 5.1.14将该楼层地震剪力放大 1.15 倍。 2、人工调整：楼层层刚度比的变化主要由于竖向构件不连续、楼板大开洞、层高有较大变化等造成 的。由于层刚度产生的薄弱层，应加强抗震延性构造措施，适当降低本层层高，提高结构的抗震等级、楼板加强、弱连接结构的加强等，从而加强薄弱部位。 五、层间受剪承载力比 控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层，见抗规 3.4.2，高规 4.4.3；对于形成的薄弱层应按高规 5.1.14 予以加强。 层间受剪承载力比不满足时的调整方法： 1、程序调整：在 SATWE的 “ 调整信息 ” 中的 “ 指定薄弱层个数 ” 中填入该楼层层
9、号，将该楼层强制定义为薄弱层， SATWE 按高规 5.1.14 将 该楼层地震剪力放大 1.15 倍。 2、人工调整：如果还需人工干预，可适当提高本层构件强度（如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面），以提高本层墙、柱等抗侧力构件的承载力，或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的承载力。 六、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，高规 3.3.13。这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的地震剪力如果达不到规范的最低要求，就要人为提高，并按这 思想汇报 个最低要求完成后续的计算。 剪重比不满足 时的调整方法： 1、程序调整：在 SATWE的 “ 调整信息 ”
10、 中勾选 “ 按抗震规范 5.2.5调整各楼层地震内力 ” 后， SATWE 按抗规 5.2.5 自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之和，用以调整该楼层地震剪力，以满足剪重比要求。 2、人工调整：如果还需人工干预，可按下列三种情况进行调整： a.当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时，说明结构过柔，宜适当加大墙、柱截面，提高刚度； b.当地震剪力偏大而层间侧移角又偏小时，说明结构过刚，宜适当减小墙、柱截面，降低刚度以取得合适的经济技术指 标； c.当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时，可在 SATWE的 “ 调整信息 ” 中的 “ 全楼地震作用放大系数 ” 中输入大于 1的系数增大地震作用，以满足剪重比要求。 四、小结 在高层结构设计中要遵循结构设计的基本准则：使结构具有足够的承载能力安全储备和充分的刚度，以保证建筑结构在施工期间和使用期内的安全。以上六个比值在结构计算中是相辅相成的，结构体系的完善就是使之不断的优化并满足规范要求。
