c.查看这个比值须是在考虑偶然偏心影响,并强制假设在刚性楼板下的情况下;
d.这个不是硬性指标,是计算方法的问题。规范中的各种位移比实际上是来控制结构的扭转效应不能太大的,扭转效应只有在刚性楼板的假定下才有意义,可以想象,如果不考虑刚性楼板假定,那么楼板薄弱的地方位移就会偏大些,楼板强的地方位移就会小一些,这些都是局部的变化,用这样的位移算出来的位移比是毫无意义的,不能反映整个结构的扭转情况,所以计算位移比时应该在刚性楼板假定的条件下进行。
3. 周期比控制《高规》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,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.注意:a、这条要求主要是限制结构的抗扭刚度不能太弱。b、提醒大家解决扭转,要注意做好加减法。
4. 层刚度比控制
(1)。《高规》4.4.2条及《抗规》3.4.2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侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%.如不满足则应按薄弱层对待。
(2)。转换层上、下结构侧向刚度的要求:《高规》附录E及《抗规》附录E规定:a.底部大空间为1层时,其转换层上、下层侧向刚度比宜为1,抗震设计时不应大于2,非抗震设计时不应大于3. b.底部大空间层楼大于1层时,其转换层上、下层侧向刚度比宜为1,抗震设计时不应大于1.3,非抗震设计时不应大于2. c.当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%.(3)。《高规》5.3.7条 高层建筑结构计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下室结构楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
表4.6.3楼层层间最在位移与层高之比的限值结构类型△μ/h限值框架 1/550框架—剪力墙、框架—核力筒、板柱—剪力墙 1/800筒中筒、剪力墙 1/1000框支层 1/1000多(高)层钢结构 1/300(1/250)
注意:a.当地下室不能满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定的,有条件的,可增加地下室的侧向刚度。
b.没有条件时,将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的部位,如筏形基础顶面或箱型基础顶面。
5. 高层建筑结构的整体稳定的控制《高规》5.4.4(强规)高层建筑结构的稳定应符合下列规定:(1)剪力墙结构,框架—剪力墙结构,筒体结构应符合下式要求:EJd>1.4H2ΣGi(2)框架结构应符合下式要求:Dj>10ΣGi/hi注意:a.计算完后设计可查看SATWE文本文件“结构设计信息输出文件WMASS.OUT”,查看是否满足要求。
b.大量的工程经验说明:只要高宽比在规范允许的范围内,其整体稳定性总是满足的。但设计时,对于高宽比超限的结构要特别注意。
6. 框架—剪力墙结构中框架承担的倾覆力矩控制《高规》8.1.3条及《抗规》6.1.3条规定:抗震设计的框架—剪力墙结构,在基本振型地震作用下,框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构部倾覆力矩大于结构部倾覆力的50% 时,其框架部分的抗震等级应按框架结构采用;否则其框架部分的抗震等级应按框架—剪力墙结构中的框架采用,程序按《抗规》6.1.3条的条文说明给出了框架部分承担的的倾覆力矩的计算方法Mc=ΣΣVijhi设计者可查看SATWE文本文件“结构设计信息输出文件WMASS.OUTWMASS.OUT”,查看是否满足要求。
六、计算结果正确性的判断
〈高规〉5.1.16条及〈抗规〉3.6.5条均有要求:对结构分析软件的计算结果,应进行分析判断,确认其合理,有效后方可作为工程设计依据。如何判断?当然只能依靠概念设计来判断:概念设计是一种设计的思路,可以认为是定性的设计,概念设计不以精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据,而是由我们对工程进行概括的分析,制定设计目标,采取相应措施,概念设计概念包括安全度的概念、力学的概念、材料的概念、荷载的概念、地震的概念、施工的概念、使用的概念等等。概念设计要求我们融合这些概念,并贯彻到结构方案设计、结构构件布置、计算简图抽象、计算结果处理中。对理论无法明确的部位,要有定义的认识。建议大家对计算结果从以下方面检查:1、检查原始数据是否有误,特别是是否遗漏荷载;2、计算简图是否与实际相符,计算程序是选得正确;3、对计算结果分析:检查设计参数是否选择合适;检查“七种比值”即:(1)柱及剪力墙轴压比是否满足要求,主要为控制结构延性;(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,以免竖向刚度突形,形成薄弱层;(4)位移比:主要为控制结构竖向规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响;(5)周期:主要为控制结构的扭转效应,减少扭转对结构带来不利影响(此时要注意:第一、二震型在高层建筑中尽可能不以扭转为主);(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;(7)有效质量比:主要为控制结构的地震力是否全计算出来。
以上这七种比值规范中均有明确要求。
4.另外大家也要注意超配筋信息文件,对超配筋的处理。
七、结束语
在高层建筑结构设计中应首先注重概念设计,重视结构选型和平、立面布置的规则性,择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系,加强构造措施。在抗震设计中,应保证结构的整体抗震性能,使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。应该来讲概念设计在初步设计阶段特别重要,设计中不能陷入只凭计算的误区,不要盲目的依赖计算结果。
结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用,避免结构出现敏感的薄弱部位,地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位,导致结构过早破坏。现有抗震设计方法的前提之一是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用,在此前题下,才能以多遇地震作用进行结构计算、构件设计并加以构造措施,或采用动力时程分析进行验算,试图达到罕遇地震作用下结构不倒塌的目标。对一个结构并非设计得越刚强越好,一个好的设计应该是“结构刚度、承载力、延性、经济性完美的匹配”。
参考文献
1.建筑抗震设计规范(GB50011-2001)
2.混凝土结构设计规范(GB50010-2002)
3.高层建筑混凝土技术规程(JGJ3-2002)
4.SATWE软件用户手册及技术条件
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