高层结构设计的控制参数及调整方法
PKPM高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”

PKPM高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”,-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-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-3、刚度比:主要为控制结构竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层-4、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。
-5、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-6、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-位移比(层间位移比):-1.1 名词释义:-(1)位移比:即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
-(2) 层间位移比:即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
-其中:-最大水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
-平均水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
-层间位移角:墙、柱层间位移与层高的比值。
-最大层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值。
-平均层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
-1.3 控制目的: -高层建筑层数多,高度大,为了保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其最大位移和层间位移加以控制,主要目的有以下几点:-1 保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。
-2 保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
-3.控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
-1.2 相关规范条文的控制:-[抗规]3.4.2条规定,建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),不宜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。
高层结构设计需控制的重要指标及处理方法

高层结构设计需控制的重要指标及处理方法摘要本文结合笔者实际工作,从不同方面逐一对当前高层住宅楼的结构设计进行了优化,利用对高层计算结果及结构体系选择的分析,阐明了当前高层结构设计中应该控制的所有指标,从而对当前的高层住宅结构设计提供了一套可行的途径。
关键词高层结构;重要指标;优化设计国家出台的《高层建筑混凝土结构技术规程》在原有基础上总结了我国最近几十年,在高层建筑的结构设计领域的经验,逐步提高了规范的可操作性和结构安全度,同时还加强了不规则性控制和抗震概念设计,为建筑设计师的工程实践加以指导。
然而从最近几年工程师们所反映的具体问题来看,很多设计课件中对结构的刚度控制,在计算中还是难以满足他们的需求,笔者结合自己近几年在实际工程中所遇到的具体问题,提出一些自己的建议。
1 高层结构设计中刚度要求在《高层建筑混凝土结构技术规程》中有很多的刚度相关的或与刚度都是比较容易实现和满足的,不过最难啃的硬骨头还是集中于抗扭刚度。
1.1 扭转位移比控制对于A类的所有高层△Umax/△UC都是不能超过1.2-1.5的范围;对于B 类的所有高层△Umax/△UC也不能超过1.2-1.4的范围。
如果此条件不能满足,就应该是当地调整其平面布置,从而进一步地减少重心与刚心偏心距离。
1.2 整体稳定性控制对于所有的带剪力墙和框架的建筑设计要根据下式去运算:Ejd≥Di≥式中,Gi为第i层的重力荷载具体设计值;hi、H为建筑物的层度;Ejd为等效侧向刚度(结构主轴方向的弹性)。
满足上述条件就能实现刚度退化的15%,在风荷的作用下趋于稳定状态,如果不能满足,就要根据实际情况适当地提高其竖直方向的构件刚度。
通过分析,抗震的设防烈度一般情况下都要保持≥7度或基本风压也要保持在≥0.5kN/M2,在位移的控制数值满足此条件,结构的稳定性就能满足;其他就应该验算P-△效应影响。
1.3 层刚比的控制Ki/Ki+l≤0.7同时3Ki/(Ki+l+Ki+2+Ki+3)≤0.8。
高层结构设计中六个“比”的控制与调整

引言:高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物)的应用日益广泛,由于高层建筑相对较柔,水平荷载作用效应明显,在满足使用条件下如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须去追求与面对的。
对于混凝土结构,一般需要控制一些参数,宏观控制的5大比值:周期比,位移比,刚度比,剪重比,刚重比。
微观控制的6大比值:轴压比,剪压比,剪跨比,跨高比,高厚比(剪力墙),长细比(柱),位移比。
对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的六个极其重要的参数,《建筑抗震设计规范GB 50011-2010》(以下简称为抗规);《混凝土结构设计规范GB 50010-2010》(以下简称为砼规);《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》(以下简称为高规)均在相关章节对以上”六个比”进行了严格控制。
在初步设计和施工图设计阶段,结构设计和审图人员对以上”六个比”都非常重视,各类结构设计软件也对这”六个比”有详细的电算结果输出,便于设计人员进行分析与调整。
本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件中的SATWE程序的电算结果,结合规范条文的要求,谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。
1.位移比(层间位移比):1.1名词释义:位移比:即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
层间位移比:即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
最大水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
平均水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
层间位移角:墙、柱层间位移与层高的比值。
最大层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值。
平均层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
1.2控制目的:高层建筑层数多,高度大,为了保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其最大位移和层间位移加以控制,位移比的大小是反映结构平面规则与否的重要依据,它侧重控制的是结构侧向刚度和扭转之间的一种相对关系,而非绝对大小,它的目的是使结构抗侧力构件布置更有效、更合理。
高层结构设计需要控制的六个参数

高层结构设计需要控制的六个参数摘要:本文对高层设计中比较重要的六个参数比值,结合《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)(以下简称高规)和《建筑抗震设计规范》(gb 50011-2010)(以下简称抗规)的理解和应用,浅谈高层结构设计。
仅供有关专业人员参考。
关键词:高层结构设计、轴压比、剪重比、刚度比、位移比、周期比、刚重比中图分类号:tu97文献标识码: a 文章编号:前言高层设计的难点在于竖向承重构件(柱、剪力墙等)的合理布置,设计过程中控制的目标参数主要有如下六个: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6.4.5。
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、刚度比:主要为控制结构竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层,见抗规3.4.3。
4、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。
见抗规3.4.2。
5、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,要求见高规周期比见高规3.4.5。
6、刚重比:主要为控制结构的稳定性,控制重力二阶效应的不利影响,要求见高规5.4.1。
一、轴压比轴压比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;轴压比主要为控制结构的延性。
抗震设计时,框架柱在竖向荷载与地震作用下的轴压比宜满足下表的规定,建造于ⅳ类场地且较高的高层建筑,柱轴压比限值应适当减小。
注:1采用复合箍筋或螺旋箍筋,且令箍筋特征值λ达到表所规定的上限时,轴压比限值可增大0.10(包括框支柱);剪跨比≤2的框架柱,其轴压比限值宜减小0.05(不包括框支柱);剪跨比≤1.5的框架柱,其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。
3当柱子混凝土强度等级为c65~c70时,其轴压比限值宜减小0.05,当混凝土强度等级为c75~c80时,其轴压比限值宜减小0.10。
高层建筑结构设计电算结果的合理性分析、控制及调整

《 高规》 第3 . 4 . 5条对周期 比做 了相关规定。
周期 比是限制结构的抗扭 刚度不 能太弱。当扭转 为主的第一 自振周期与平动为 主的第一 自振周期接近 时, 由于振动耦 联的影 响 , 结构 的扭转 效应 明显增 大。 因此 , 当周期 比不满足规定 时 , 应 调整抗侧力 结构 的布 置, 增 大结构 的抗扭 刚度。调 整原 则是加 强结 构外 围 刚度 , 或者 削弱 内部刚度。
周期也同时反映 了结 构的 刚度 , 同样 的建筑 条件
下, 周期越短 , 说 明结 构整 体 刚度偏 刚 , 会引起 很大 的
地震 内力 , 不经济 ; 周期过长 , 说 明结构 整 体刚度偏柔 ,
b . 剪力墙全部 按照 同一主 轴两 向正 交 布置 时 , 较
易满 足; 周边墙 与核心筒 墙成 斜交 布置时 要注 意检 查 是否满足 ; c . 当不满 足周期 限制时 , 若层 位移 角控 制潜 力较 大, 宜减小结 构竖 向构件刚度 , 增大平动周期 ; d . 当不满足周 期 限制时 , 且 层位移 角控 制潜 力 不
电算 时 , 周期 比是对 自振周期 的直接反 应 , 其验 算应选
择刚性楼 板 假 定 , 其 计 算结 果 详 见 WZ Q . O U T文 件。
定 。一般来说 , 当全楼作刚性 楼板假定后 , 计算 时宜选 择“ 侧 刚模型” 进行计算 。而当结构定义有 弹性楼板 时
则应选择“ 总刚模型” 进行计算较 为合 理。至于振型数 的确定 , 应按上述 [ 高规 ] 相关条文执行 , 振 型数是否 足 够, 应 以计算振 型数使振 型参 与质量 不小 于总 质量 的 9 0 %作为唯一的条件进行判别。 ( 4 ) 扭转周期控制及调整难度较大 , 要查 出问题关 键所在 , 采取相应措施 , 才能有效解决 问题 。 a . 扭转 周期 大 小与 刚 心和 形心 的 偏心 距 大 小无
高层建筑结构设计中控制参数电算调整方法

中 图分类 号 : U 7 . T 9 32 文献标 识码 : A
l引言 、
伴 随着 我 国经济 的快速 发展 ,高 层 建筑 已成 为 现阶 段我 国主要 的建 筑形 式 ,建 筑类 型与 功 能也 愈来 愈复 杂 ,结构 形 式也 更加 多 样化 ,高 层建 筑结 构设 计 在 电算 中 的主要 重 点和 难点 在 于各 控制 参数 的 调整 ,要 使其 满 足规 范要 求 。竖 向承 重构 件合 理 的布 置是 构 建 良好抗 震性能 的基 础 ,其 布置 应遵 循 “ 对 称、 匀、 边、 均 周 连续 ”的原 则 。 2控制 参数 的试 算调 整 、 高层 设计 的难点 在 于 竖 向承 重构 件 ( 、 柱 剪 力 墙等 ) 理布 置 和界 面 试算 选 定 , 的合 高层 结 构设 计过 程 中控 制 的 目标 参 数主 要归 纳 为
规范 对轴 压 比均 有相 应 限值 要求 , 《 见 建 筑抗 震设 计规 范( B 0 112 1)( 下简 称 G 50 -0 0}1  ̄ ) 《 抗规 ) 6 . ) .6条和 第 6 . ,高层 建筑 混 1 3 第 .5条 《 4 凝 土结 构 技 术规 程 ( J-20 )( 下 简 称 J 3 02 I G })  ̄ 《 高规 》 6 . ) .2条和 第 7 . 第 4 .1 。 2 4条 21 .3轴 压 比不满 足 时试算 调整 方法 . 可 以增 大 该墙 、 截 面 ; 高 该楼 层 墙 、 柱 提 柱 混凝 土 强度 ;框 剪结 构 可改 变墙 布置 的位 置或数 量 。 22剪重 比 . 221剪 重 比概念 的含 义 . . 剪 重 比是 指水 平地 震作 用 标准 值 的楼层 剪 力与 重力 荷 载代 表值 的比值 ,剪 重 比是抗 震 设计 中非 常 重要 的参 数 。规 范之 所 以规定 剪 重 比 , 要是 因为 在 长周 期作 用下 , 震影 主 地 响 系数 下降 快 ,由此 计 算 出来 的水 平地 震作 用 下 的结构 效 应有 可能 太小 。而对 于长 周期 结 构 ,地震 动态 作 用下 的地 面加 速 度和 位移 可 能对 结构 具 有更 大 的破坏 作 用 ,所 以当剪 重 比不 满足 要求 时 ,说 明该 结构 有 可能 出现 比较 明显 的薄弱 部位 , 须慎 重对 待 。 2 . 规范 对剪 重 比的要 求 : .2 2 规 范对剪 重 比相 应 限值 要求 见 《 抗规 》 第 5 . ,高规 》 33 3 。 .5条 《 2 第 .1 条 . 2- .3剪重 比不 满足 时试 算调 整方 法 : 2 剪 重 比不 满 足要 求 时.首先 要 检查 有 效
高层钢筋砼结构设计的主要控制指标及调整方法

1 轴压 比
限 制 结 构 构 件 的 轴 压 比 , 主要 为保 证 结 构 的 延 性 要 求 , 为 了 保证 构 件 的塑 性 变 形 能 力 和 保 证 结 构 的 抗 倒 塌 能 力 。轴 压 比限 值 为 抗 震 构 造 措 施 。 范 对 墙 肢 和 柱 均 有 相 应 限 值 要 规 求 . 新 抗 规 第 636条 和 第 642条 。 轴 压 比 不 满 足 规 范 要 见 .. . . 求 . 构 的 延 性 要 求 无 法 保 证 . 时 应 增 大该 墙 、 截 面或 提 结 此 柱 高该 楼 层 墙 、 混 凝 土强 度 等 级或 采用 型 钢 混 凝 土 和 钢 管 混 柱 凝 土 ; 压 比过 小 , 说 明 结 构 的经 济 技 术 指 标 较 差 , 适 当 轴 则 宜 减 少 相 应 墙 、 的截 面 面积 。 柱
cee t c rs n t d r  ̄ t s adiut t eapia os f e dut n me di pa ta egneig rt s u t e ds n adc Le , n ls a sh p l t n js r u a a as l ret c i ot a h met  ̄o r i l nier , n cc n K ywod :i -i ei ; e dctr; dut n e o e rs hg red s h s n g kyi i os ajs n a me t t d mh
的应 用 。
关键词
高 层 设 计 : 制 指 标 ; 整 方 法 控 调
T ed s n meh da d jg n fri o c d c n rt t cue t s h e i to n d me t en re o ceesr trs i g o f u e
结构设计中高层建筑需控制的“九个比值”及调整方法

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 这个最 低要 求完 成后续 的计 算 。 1 . 3刚度 比 :主要 为控 制 结 构竖 向规 则性 ,以免 竖 向 刚度
突变 ,形 成薄 弱层 。
1新抗 震 规 范 附 录 E .规 定 ,筒 体结 构 转 换 层 上下 层 的 ) 21 侧 向刚度 比不 宜大 于 2 。
随着 我 国社会 经济 的迅 猛发 展 ,越来 越 多的高 层建 筑像 雨 后 春 笋一样 在全 国各 地拔 地而起 。本 文对 高层 结构 设计 中需 控 制的 “ 个 比值 ”进 行 了较详 细 的说 明和介绍 。 六 1六个 比值 _ 1 轴压 比 :主 要 为控 制 结构 的延性 ,规范 对 墙肢 和 柱 均 . 1 有 相应 限值 要求 。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 , 基准值 是对 称配 筋柱 大小偏 心受 压状态 的轴压 比分界值 。 其 1 _ 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 。 规 范上 虽 然没 有 明 确要 求 6 区 剪重 比 的控 制 ,但 度 般 经验 还是 按 0 0 . 8的楼层 最 小剪 力 系数 值考 虑 。这个 要 求 0
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高层结构设计的控制参数及调整方法使结构具有必要的抗扭刚度,结构的抗扭刚度相对其中一主轴(第一振型转角方向)的抗侧移刚度是合理的;但相对于另一主轴(第三振型转角方向)的抗侧移刚度则过小,周期比较难满足规范的要求。
七、刚度比:主要为限制结构竖向布置的不规则性,SATWE自动将该一、轴压比:主要为限制结构的轴压比,保证结构的延性要求,规范对墙肢和柱均有相应限值要求。
见抗规6.3.7和6.4.6,高规 6.4.2和7.2.14及相应的条文说明。
轴压比不满足规范要求,结构的延性要求无法保证;轴压比过小,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少相应墙、柱的截面面积。
轴压比不满足规范要求时的调整方法:1、程序调整:SATWE程序不能实现。
2、结构调整:增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。
二、剪重比:主要为限制各楼层的最小水平地震剪力,确保周期较长的结构的安全。
见抗规5.2.5,高规3.3.13及相应的条文说明。
剪重比不满足规范要求,说明结构的刚度相对于水平地震剪力过小;但剪重比过分大,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。
剪重比不满足规范要求时的调整方法:1、程序调整:当剪重比偏小但与规范限值相差不大(如剪重比达到规范限值的80%以上)时,可按下列方法之一进行调整:1)在SATWE的“调整信息”中勾选“按抗震规范5.2.5调整各楼层地震内力”,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)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。
3)在SATWE的“地震信息”中的“周期折减系数”中适当减小系数,增大地震作用,以满足剪重比要求。
2、结构调整:当剪重比偏小且与规范限值相差较大时,宜调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度。
三、刚重比:规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。
见高规5.4.1和5.4.2及相应的条文说明。
刚重比不满足规范上限要求,说明重力二阶效应的影响较大,应该予以考虑。
规范下限主要是控制重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应不致过大,避免结构的失稳倒塌。
见高规5.4.4及相应的条文说明。
刚重比不满足规范下限要求,说明结构的刚度相对于重力荷载过小。
但刚重比过分大,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。
刚重比不满足规范要求时的调整方法:1、程序调整:刚重比不满足规范上限要求,在SATWE的“设计信息”中勾选“考虑P-Δ效应”,程序自动计入重力二阶效应的影响。
2、结构调整:刚重比不满足规范下限要求,只能通过调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度。
四、层间位移角:主要为限制结构在正常使用条件下的水平位移,确保高层结构应具备的刚度,避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。
见高规 4.6.1、4.6.2和4.6.3及相应的条文说明。
层间位移角不满足规范要求,说明结构的上述要求无法得到满足。
但层间位移角过分小,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。
层间位移角不满足规范要求时的调整方法:1、程序调整:SATWE程序不能实现。
2、结构调整:只能通过调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度。
1)由于高层结构在水平力的作用下将不可避免地发生扭转,所以符合刚性楼板假定的高层结构的最大层间位移往往出现在结构的边角部位,因此应注意加强结构外围对应位置抗侧力构件的刚度,减小结构的侧移变形。
同时在设计中,应在构造措施上对楼板的刚度予以保证。
2)利用程序的节点搜索功能在SATWE的“分析结果图形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中快速找到层间位移角超过规范限值的节点,加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度。
节点号在“SATWE位移输出文件”中查找。
五、位移比(层间位移比):主要为限制结构平面布置的不规则性,以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
见抗规3.4.2,高规 4.3.5及相应的条文说明。
位移比(包括层间位移比,下同)不满足规范要求,说明结构的刚心偏离质心的距离较大,扭转效应过大,结构抗侧力构件布置不合理。
位移比不满足规范要求时的调整方法:1、程序调整:SATWE程序不能实现。
2、结构调整:只能通过调整改变结构平面布置,减小结构刚心与质心的偏心距;调整方法如下:1)由于位移比是在刚性楼板假定下计算的,结构最大水平位移与层间位移往往出现在结构的边角部位;因此应注意调整结构外围对应位置抗侧力构件的刚度,减小结构刚心与质心的偏心距。
同时在设计中,应在构造措施上对楼板的刚度予以保证。
2)对于位移比不满足规范要求的楼层,也可利用程序的节点搜索功能在SATWE 的“分析结果图形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中,快速找到位移最大的节点,加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度。
节点号在“SATWE位移输出文件”中查找。
也可找出位移最小的节点削弱其刚度,直到位移比满足要求。
六、周期比:主要为限制结构的抗扭刚度不能太弱,使结构具有必要的抗扭刚度,减小扭转对结构产生的不利影响。
见高规4.3.5及相应的条文说明。
周期比不满足规范要求,说明结构的抗扭刚度相对于侧移刚度较小,扭转效应过大,结构抗侧力构件布置不合理。
周期比不满足规范要求时的调整方法:1、程序调整:SATWE程序不能实现。
2、结构调整:只能通过调整改变结构布置,提高结构的抗扭刚度。
由于结构外围的抗侧力构件对结构的抗扭刚度贡献最大,所以总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度,或适当削弱结构中间墙、柱的刚度。
利用结构刚度与周期的反比关系,合理布置抗侧力构件,加强需要减小周期方向(包括平动方向和扭转方向)的刚度,削弱需要增大周期方向的刚度。
当结构的第一或第二振型为扭转时,可按以下方法调整:1)SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2)结构的第一、第二振型宜为平动,扭转周期宜出现在第三振型及以后。
见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相3)当第一振型为扭转时,说明结构的抗扭刚度相对于其两个主轴(第二振型转角方向和第三振型转角方向,一般都靠近X轴和Y轴)的抗侧移刚度过小,此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度,并适当削弱结构内部的刚度。
4)当第二振型为扭转时,说明结构沿两个主轴方向的抗侧移刚度相差较大,结构的抗扭刚度相对其中一主轴(第一振型转角方向)的抗侧移刚度是合理的;但相对于另一主轴(第三振型转角方向)的抗侧移刚度则过小,此时宜适当削弱结构内部沿“第三振型转角方向”的刚度,并适当加强结构外围(主要是沿第一振型转角方向)的刚度。
5)在进行上述调整的同时,应注意使周期比满足规范的要求。
6)当第一振型为扭转时,周期比肯定不满足规范的要求;当第二振型为扭转时,周期比较难满足规范的要求。
七、刚度比:主要为限制结构竖向布置的不规则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层。
见抗规3.4.2,高规4.4.2及相应的条文说明;对于形成的薄弱层则按高规5.1.14予以加强。
刚度比不满足规范要求时的调整方法:1、程序调整:如果某楼层刚度比的计算结果不满足要求,SATWE自动将该楼层定义为薄弱层,并按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。
2、结构调整:如果还需人工干预,可按以下方法调整:1)适当降低本层层高,或适当提高上部相关楼层的层高。
2)适当加强本层墙、柱和梁的刚度,或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度。
八、层间受剪承载力比:主要为限制结构竖向布置的不规则性,避免楼层抗侧力结构的受剪承载能力沿竖向突变,形成薄弱层。
见抗规3.4.2,高规4.4.3及相应的条文说明;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规范要求时的调整方法: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、结构调整: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、柱等抗侧力构件的抗剪承载力,或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力。
几个参数的调整涉及构件截面、刚度及平面位置的改变,在调整过程中可能相互关联,应注意不要顾此失彼。
应该注意,对于类似于框剪结构的组合体系,有个彼此刚度适宜的问题。
分析框架的剪切型变形曲线和剪力墙的弯曲型变形曲线,可以发现,在下部楼层,剪力墙的位移较小,框架的位移较大,是剪力墙拉着框架来限制其层间位移角;上部几层则相反,剪力墙的层间位移角逐渐增大,框架的层间位移角逐渐减小,框架反过来拉着剪力墙以限制其层间位移角。
而改变剪力墙的刚度与部置是控制框剪结构的位移和周期的主要手段,所以当框剪结构上部几层的层间位移角较大时,适当削弱这几层的剪力墙刚度应该更为有效。
如果结构竖向较规则,第一次试算时可只建一个结构标准层,待结构的周期比、位移比、剪重比、刚重比等满足之后再添加其它标准层;这样可以减少建模过程中的重复修改,加快建模速度。
高层结构整体控制参数的关联性及刚度控制结构整体控制是高层结构抗震设计的重要环节,各控制参数与结构抗侧力构件的刚度都有着直接的或间接的关系,因此也就不可避免地相互关联。
认识各控制参数之间的关联性,有助于提高结构整体控制的效率,也有助于使结构设计更加经济合理。
本文就此抛砖引玉,和大家共同探讨这一课题。
结构整体控制的过程,也就是对结构的刚度控制、调整的过程。
控制参数中,位移比和周期比不仅与结构的刚度有关,也与结构刚度的分布状况有关。
这两个参数反映了结构的扭转效应,是结构整体控制的难点,也是结构整体控制的入手之处。
位移比&周期比:由于位移比是在“全楼刚性楼板”的假定下计算的,这时的每层楼板在楼层平面内被假定为刚度无限大。
因为位移比的计算要考虑偶然偏心,这样在水平地震力的作用下,即使是规则对称的结构也不可能是纯粹的平动,其最大水平位移与层间位移一定是发生在楼层边角部位的某处。
所以一般情况下位移比是由结构边角部位的水平位移与层间位移决定的。
因此调整结构外围抗侧力构件的刚度是控制位移比的最为有效的方法。
周期比的控制在于结构具备足够的抗扭转刚度,而结构外围抗侧力构件对结构的抗扭转刚度贡献最大。
因此调整结构外围抗侧力构件刚度以控制位移比时,必然对周期比产生较大影响。
考虑到对周期比的影响,调整位移比时,特别是当周期比接近规范限值时,应注意不要削弱结构外围抗侧力构件的刚度。