高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)重視的幾個計算結(jié)果

1、年第期（總第期）沿海企業(yè)與科技，（）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)重視的幾個計算結(jié)果謝立冬摘要高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜多樣，廣大設(shè)計人員在高層建筑結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計中越來越多地依靠結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。文章結(jié)合當前在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用廣泛的軟件，對在計算工程中應(yīng)重視的幾個計算結(jié)果進行探討。關(guān)鍵詞高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；規(guī)范；作者簡介謝立冬，廣西城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院工程師，廣西南寧，中圖分類號文獻標識碼文章編號】（）近年來隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，高層建筑在我國得到廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化、復(fù)雜化，廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在高層建筑結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計中越來越多地依賴計算機軟件完成工程任務(wù)。設(shè)計人員在運用軟件進行結(jié)構(gòu)計算時，應(yīng)當結(jié)合軟件的使用技術(shù)

2、條件和有關(guān)規(guī)范、規(guī)程，對計算結(jié)果進行分析判斷，確認計算結(jié)果的合理性。筆者針對當前在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用較廣泛的軟件，對在結(jié)構(gòu)計算過程中應(yīng)重視的幾個計算結(jié)果進行討論。由度和個轉(zhuǎn)動自由度），其結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)則為結(jié)構(gòu)層數(shù)的倍。設(shè)計人員在計算分析過程中，應(yīng)當查看阿軟件中的周期、振型、地震力文件（），看、向的有效質(zhì)量系數(shù)是否達到，判斷振型組合數(shù)是否取值合理，考慮結(jié)構(gòu)方案是否合理。二、周期比的控制周期比主要控制的是側(cè)向剛度與抗扭剛度之間的相對關(guān)系，是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標，使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置合理，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。高規(guī)第條對以結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比作出了具體控制要求

3、。在軟件中，程序不直接給出結(jié)構(gòu)的周期比，設(shè)計人員需要在周期、振型、地震力文件（）中根據(jù)振型的平動系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù)區(qū)分各振型是平動振型還是扭轉(zhuǎn)振型，將周期值最大的第一扭轉(zhuǎn)周期除以第一平動周期。，看其是否滿足高規(guī)的要求。需要強調(diào)的是，設(shè)計人員不能僅簡單地看周期比是否滿足要求，而忽略了絕不能在第一周期出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振型的這種情況。如果周期比不滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)抗扭剛度相對側(cè)向剮度偏小，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計人員需要通過整體調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置，比如增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件剛度，削弱內(nèi)筒的剛度，增設(shè)抗震墻等等，以增大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。一、確定結(jié)構(gòu)計算的振型組合數(shù)在做結(jié)構(gòu)水平地震作用計算時，必須考慮振型的數(shù)量。對此，

4、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（簡稱高規(guī)）第條規(guī)定，采用振型分解反應(yīng)譜方法時，對于不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動影響的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)計算振型數(shù)對于規(guī)則結(jié)構(gòu)可取，當建筑較高、結(jié)構(gòu)沿豎向剛度不均勻時可取。高規(guī)第條也規(guī)定，在抗震計算時，宜考慮平扭耦連計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于；對于多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的倍，且計算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的?？梢?，做抗震計算時必須確定適當?shù)挠嬎阏裥蛿?shù)量，因為當結(jié)構(gòu)計算振型數(shù)增加，水平地震作用效應(yīng)增大，內(nèi)力和變形增大。如果振型數(shù)取值過小，不能正確反映計算模型應(yīng)當考慮的地震振型數(shù)量，未能計人后續(xù)振型產(chǎn)生的地震作用效應(yīng)，導致計算結(jié)果失真甚至偏于不安全。如果振型數(shù)

5、取值過大，不僅浪費大量的計算時間，而且當振型數(shù)超過結(jié)構(gòu)的固有振型總數(shù)時，還會導致計算結(jié)果發(fā)生畸變。造成結(jié)構(gòu)分析錯誤。結(jié)構(gòu)的固有振型總數(shù)等于結(jié)構(gòu)總自由度數(shù)，比如對采用剛性板假定的結(jié)構(gòu)，其每個節(jié)點只有個自由度（個水平平動自三、層間位移比與層間位移角的要求位移比是判斷結(jié)構(gòu)平面布置是否不規(guī)則的重要依據(jù)。建筑抗震設(shè)計規(guī)范口（簡稱抗震規(guī)范）第條將其定義為“樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的倍時為扭轉(zhuǎn)不規(guī)萬方數(shù)據(jù)則”。高規(guī)第條也對在“考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移”作了明確規(guī)定。設(shè)計人員應(yīng)在軟件中的結(jié)構(gòu)位移文件（）中查看

6、位移比的大小，判斷結(jié)構(gòu)是否規(guī)則。高規(guī)第條和第條對選擇偶然偏心計算還是雙向地震計算有相應(yīng)的規(guī)定，設(shè)計人員應(yīng)正確選用。在考慮偶然偏心情況下，當位移比小于時，可只考慮偶然偏心，不考慮雙向地震作用；當位移比大于時，應(yīng)考慮雙向地震作用，不考慮偶然偏心。而高規(guī)第條規(guī)定，在抗震設(shè)計時，樓層層間重力二階效應(yīng)對水平力作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。剛重比還是控制高層建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的重要因素。研究表明，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)僅在豎向重力荷載作用下產(chǎn)生整體失穩(wěn)的可能性很小。高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計主要是控制在風荷載或水平地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)不致過大。如果不能通過整體穩(wěn)定驗算，則有可能引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌。軟

7、件在結(jié)構(gòu)設(shè)計信息文件（）中給出了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定驗算結(jié)果，設(shè)計人員根據(jù)計算結(jié)果，決定是否應(yīng)選擇考慮重力二階效應(yīng)進行復(fù)算。位移角的計算不考慮偶然偏心的影響，對此設(shè)計人員應(yīng)當進行驗算。值得注意的是，規(guī)范中對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則規(guī)定的位移比、位移角限值是在“按剛性樓蓋”計算的假定下作出的，如果結(jié)構(gòu)計算模型中設(shè)定有彈性板，應(yīng)當按剛性樓板假定的情況下計算正確的位移比和層間位移角，然后再在真實條件下進行結(jié)構(gòu)四、剛度比和層間受剪承載力之比的限值剛度比和層間受剪承載力之比都是控制結(jié)構(gòu)中，程序可以自動計算并指出樓層是否為薄弱層。五、剛重比與剪重比剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載的比值，是影響萬方數(shù)據(jù)剪重比是進行水平地震作用計

8、算時，結(jié)構(gòu)各樓層對應(yīng)于地震作用標準值的剪力最小值。這是由于地震影響系數(shù)在長周期段下降較快，對于基本周期大于的結(jié)構(gòu)，由此計算所得的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能偏小。而對于長周期結(jié)構(gòu)，地震地面運動速度和位移可能對結(jié)構(gòu)的破壞具有更大影響，但規(guī)范采用的振型分解反應(yīng)譜法還無法對此做出正確估計。因此出于結(jié)構(gòu)安全考慮，應(yīng)增加剪重比的要求，分析結(jié)構(gòu)是否可能出現(xiàn)薄弱層，據(jù)此對結(jié)構(gòu)水平地震作用效應(yīng)進行相應(yīng)調(diào)整。設(shè)計人員可以在周期、振型、地震力文件（）中查看輸出的剪重比結(jié)果，還可以在軟件前處理的分析與設(shè)計參數(shù)補充定義中選擇讓程序自動按抗震規(guī)范第條調(diào)整各樓層地震內(nèi)力。需要注意的是，程序輸出的剪重比并不適用于上連多塔結(jié)

9、構(gòu)。多塔時應(yīng)單獨對各個塔進行抗震計算、調(diào)整，再進行全樓的整體內(nèi)力配筋計算。六、結(jié)語高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)復(fù)雜繁重，設(shè)計人員借助使用結(jié)構(gòu)計算軟件，可以極大地提高工作效率，但也不能一味地依賴計算機，盲目接受計算結(jié)斷，采取相應(yīng)處理方法進行必要的調(diào)整完善，才能參考文獻】高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（）北京：中國建筑工業(yè)出版社，建筑抗震設(shè)計規(guī)范（）北京：中國建筑工業(yè)出版社，陳岱林，等多層及高層結(jié)構(gòu)軟件高級應(yīng)用北京：中國建筑工業(yè)出版社，設(shè)計計算。豎向不規(guī)則的重要指標。根據(jù)這兩個指標，設(shè)計人員可以分析判斷計算模型的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度是否從下而上均勻變化，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變?？拐鹨?guī)范第條對豎向不規(guī)則

10、有明確的闡述，高規(guī)第條和第條也規(guī)定了抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)其樓層側(cè)向剛度和樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力的限值。在軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計信息文件（）薄弱層的地震剪力按規(guī)范規(guī)定應(yīng)乘以的增大系數(shù)。另外，在高層建筑結(jié)構(gòu)計算中，如果把地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端時，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的倍。如果不能滿足倍的要求，就應(yīng)將主體結(jié)構(gòu)的嵌固部位下移，直至符合要求的地下層。而與剛度比不同的是，程序僅給出了各樓層間受剪承載力的比值，并沒有自動判別是否滿足規(guī)范，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)給出的計算結(jié)果，自行判斷是否符合高規(guī)的限值要求。果。設(shè)計人員應(yīng)當認真學習規(guī)范，努力提高理論知識，依據(jù)工程的實際情況

11、，結(jié)合自己的實踐經(jīng)驗，把握工程設(shè)計要點，對計算結(jié)果作出正確的分析和判設(shè)計出高質(zhì)量、高品質(zhì)的工程。重力二階（一）效應(yīng)的主要參數(shù)，高層建筑結(jié)構(gòu)如果不能滿足高規(guī)第條的規(guī)定時，應(yīng)考慮高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)重視的幾個計算結(jié)果作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次數(shù)：謝立冬廣西城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院,廣西,南寧,530022沿海企業(yè)與科技COASTAL ENTERPRISES AND SCIENCE & TECHNOLOGY2006，(8)0次參考文獻(3條)1.JGJ 3-2002.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 20022.GB 50011-2001.建筑抗震設(shè)計規(guī)范 2001相似文獻(10條)1.期

12、刊論文 蘇英 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個問題 -科技信息（學術(shù)版）2007(16)隨著城市化發(fā)展以及建筑用地的緊張,高層建筑將日益增多.本文介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點,對高層建筑結(jié)構(gòu)受理性能以及設(shè)計中的經(jīng)常遇到的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)的側(cè)移和振動周期、剪重比等若干問題進行了討論.2.學位論文 謝春 某帶轉(zhuǎn)換超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究 2007隨著我國經(jīng)濟快迅發(fā)展，國內(nèi)的“城市化”進程也越來越快，大量人口向城市高度集中，而相對于人口的快迅增長，城市土地卻是一種不可再生的資源，為了盡可能地在有限的土地上取得最大的建筑面積，建筑物向高度方向發(fā)展成為一種必然的趨勢。業(yè)主和建筑師為在建筑藝術(shù)、建筑造型、建筑多功

13、能以及多用途等方面體現(xiàn)其創(chuàng)新，設(shè)計了眾多體型復(fù)雜和內(nèi)部空間多變的高層建筑，而多功能的高層建筑，往往需要沿建筑物的豎向劃分為不同用途的區(qū)段，如底部用于商業(yè)、大空間的大堂、交通通道，而上部樓層為酒店客房、住宅。這些建筑的豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件往往不能上下連續(xù)，需要設(shè)置轉(zhuǎn)換層，通過轉(zhuǎn)換構(gòu)件實現(xiàn)上、下豎向構(gòu)件的過渡。本文針對以上問題，以主持設(shè)計的某147m帶轉(zhuǎn)換超高層住宅樓為研究對象，闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析的基本原則在工程設(shè)計中的具體運用；重點論述超限高層結(jié)構(gòu)體系選擇和優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計研究及額外加強措施等方面的問題；并結(jié)合工程實際通過多個簡化模型對剪力墻結(jié)構(gòu)體系在水平力作用下位移的變化規(guī)律進行專項的研究和探討；希望

14、為結(jié)構(gòu)工程師在類似工程方面提供有益的參考意見和思路。本論文的研究內(nèi)容主要分三個部分第一部分(第二、三章)工程概況，包括建筑特點及其對結(jié)構(gòu)方案的影響，結(jié)構(gòu)方案的選擇和優(yōu)化的研究過程。 第二部分(第四、五章)超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，包括設(shè)計參數(shù)、結(jié)構(gòu)布置、超限類型和程度及針對超限采取的分析方法及結(jié)構(gòu)抗震的主要措施，并采用大震下靜力彈塑性分析方法驗證結(jié)構(gòu)對性能目標的滿足情況。第三部分(第六章)通過三個簡化模型和一個實際工程進行對比分析，總結(jié)剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下其位移組成及分布規(guī)律。本文的主要結(jié)論如下：1、結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)選的重要性對超限高層設(shè)計是不言而喻的。而對于帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，應(yīng)注意以下幾個方面

15、：強化下部、弱化上部控制平面的規(guī)則性布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時，盡量使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接。2、超限高層受力復(fù)雜，影響因素多且指標控制嚴格，設(shè)計時應(yīng)全面細致對超限部位予以充分的論證與加強。3、對于超限高層建筑而言，僅通過現(xiàn)行抗震規(guī)范的小震承載力和位移驗算以及抗震構(gòu)造措施有可能不滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防目標，宜通過大震的彈塑性靜力、動力分析，準確掌握結(jié)構(gòu)的抗震性能，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的薄弱部位，進行必要的設(shè)計調(diào)整和結(jié)構(gòu)加強，從而確保結(jié)構(gòu)的安全。4、隨著連梁剛度由小至大變化，剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)最大層間位移角、最大無害位移角的結(jié)構(gòu)樓層號呈先遞減后遞增的趨勢。建筑物的底層有害位移往往很大，其

16、有害位移占總位移的比例是各樓層最大的，其絕對值即使不是最大，也與最大值相距不遠，故首層的抗震性能、構(gòu)造措施值得引起工程設(shè)計人員的重視。5、建筑物的上部樓層有害位移可能為負值。3.期刊論文 張向峰 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算相關(guān)問題初探 -中國高新技術(shù)企業(yè)2009(12)隨著不規(guī)則復(fù)雜高層建筑越來越多,如何正確進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)計算,以滿足新規(guī)范的要求,成為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須面對的問題.文章主要對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算進行了一些探討,提出了一些看法,以供參考.4.期刊論文 凌秋 對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究 -中國科技博覽2009(25)隨著科學技術(shù)的發(fā)展,為高層建筑發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的機遇.本文主要圍繞

17、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點以及高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分析;提出各種體系相對應(yīng)的方法.可供同類工程設(shè)計時參考.5.期刊論文 陰杰 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題分析 -山西建筑2008,34(22)根據(jù)多年從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗,對實際工作中遇到的主樓與裙房間的關(guān)系問題、高層建筑基礎(chǔ)的選型、地下室外墻的設(shè)計、連梁超筋問題以及高層建筑轉(zhuǎn)角窗問題進行了詳細探討,為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提供了參考依據(jù).6.期刊論文 王偉 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些問題的探討 -城市建設(shè)與商業(yè)網(wǎng)點2009(23)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計人員常常遇到一些規(guī)范規(guī)定不明確或?qū)σ?guī)范條文理解不同的問題,給結(jié)構(gòu)設(shè)計工作帶來一些不便,現(xiàn)就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的此類問題談?wù)勛约旱目捶?7.期刊論文 都鳳強 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實踐探討 -科技創(chuàng)新導報2009(21)高層建筑作為特殊的建筑形式,加強其結(jié)構(gòu)設(shè)計的實踐探討非常必要.本文在總結(jié)分析高層建筑結(jié)構(gòu)形式特點的基礎(chǔ)上,從不同角度對加強高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路進行了分析探討.8.期刊論文 黃寧峰 結(jié)合實踐對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題的分析 -四川建材2009,35(6)隨著高層建筑的快速發(fā)展,如何才能更好的提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,文章作者根據(jù)自己多年來的工作經(jīng)驗,就混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分