浅析高层结构设计控制的七个比值及调整方法

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅析高层结构设计控制的七个比值及调整方法范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：在高层建筑结构设计初始阶段，合理确定结构布置成了此阶段的重点，如何判断结构布置的合理及结构体系的经济性能也就成了关键所在，本文就混凝土高层建筑结构设计中所需控制的七个参数作了简明的阐述，并针对七个比值调整方法进行了探讨，对提升高层建筑结构设计水平及高层建筑综合效益有一定的实践意义。

关键词：高层建筑；结构设计；比值；调整

Abstract: in designing high-rise initial stage, reasonable structure layout became the focus of this stage, how to determine the structure arrangement and reasonable structure of the system in economic performance also became the key, this paper concrete structure design of high-rise building for control of the seven parameters are briefly described, and in the light of the seven ratio adjustment method is discussed, to promote designing high-rise level and high building comprehensive benefit has certain practical significance.

Keywords: high building; Structure design; Ratio; adjustment

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

1.引言

高层结构设计过程中，在建筑初步布置确定后，首先进行的是结构抗侧构件的初步布置，所以首先控制抗侧构件的平面布置合理性，位移比、周期比及刚重比是控制构件平面布置的三个主要参数，在平面布置满足要求后，竖向刚度比的控制成了第二步的重点，其后进行轴压比、剪重比及层间受剪承载力比的控制是保证结构的延性及抗震安全性，这三步是相互关联的，要得到更合理的结构布置， 就要求设计人员深刻理解七个比值含义并能熟练掌握运用。

2. 七个设计要点详解及调整方法

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，设计过程中需控制七个参数分别为: 轴压比、剪重比、刚度比、位移比、周期比、刚重比、层间受剪承载力比。

2.1．轴压比

轴压比指轴压力设计值与全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见10版高规6.4.2和7.2.13。如不满足规范要求时，应按如下措施或方法进行调整：1）程序调整：SATWE程序不能实现。2）人工调整：增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。

2.2．剪重比

剪重比即最小地震剪力系数λ，主要是控制各楼层最小地震剪力，尤其是对于基本周期大于3.5S的结构，以及存在薄弱层的结构，出于对结构安全的考虑，规范增加了对剪重比的要求主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见高规 10版高规 4.3.12。如不满足规范要求时，应按如下措施或方法进行调整：

1）程序调整：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”后，SATWE按10版抗规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。

2.3．刚度比

刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值，该值主要为了控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。对于地下室结构顶板能否作为嵌固端，转换层上、下结构刚度能否满足要求，及薄弱层的判断，均以层刚度比作为依据。10版抗规与高规提供有三种方法计算层刚度，即剪切刚度、剪弯刚度、地震剪力与地震层间位移的比值。见10版抗规3.4.2，10版高规3.5.2与5.3.7与 10.2.3；对于形成的薄弱层则按10版高规3.5.8予以加强。如不满足规范要求时，应按如下措施或方法进行调整：

1）程序调整：如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10版高规3.5.8将该楼层地震剪力放大1.25倍。

2）人工调整：如还需人工干预，可适当降低本层层高和加强本层墙、柱或梁的刚度，适当提高上部相关楼层的层高和削弱上部相关楼层墙、柱或梁的刚度。

2.4．位移比

位移比主要为控制结构平面规则性，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10版抗规3.4.2，10版高规3.4.5和3.7.3。如不满足规范要求时，应按如下措施或方法进行调整：

1）程序调整：SATWE程序不能实现。

2）人工调整：只能通过人工调整改变结构平面布置，减小结构刚心与形心的偏心距；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；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。

2.5．周期比

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，见10版高规3.4.5与5.1.13。周期比不满足要求，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，结构扭转效应过大。如不满足规范要求时，应按如下方法进行调整：

1）程序调整：SATWE程序不能实现。

2）人工调整：只能通过人工调整改变结构布置，提高结构的扭转刚度；总的调整原则是加强结构墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。

当第一振型为扭转时，宜沿两主轴适当加强结构的刚度，并适当削弱结构内部的刚度。当第二振型为扭转时，宜适当加强结构（主要是沿侧移刚度较大方向）的刚度，并适当削弱结构内部沿侧移刚度较大方向的刚度。

2.6．刚重比

刚重比主要为控制结构的稳定性，避免结构在风载或地震力的作用下整体失稳，见10版高规5.4.1和5.4.4。如不满足要求，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。如不满足规范要求时，应按如下方法进行调整：

1）程序调整：SATWE程序不能实现。

2）人工调整：只能通过人工调整改变结构布置，加强墙、柱等竖向构件的刚度。

2.7．层间受剪承载力比

层间受剪承载力比主要控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层，见10版抗规3.4.2，10版高规3.5.3；对于形成的薄弱层应按10版高规3.5.8予以加强。如不满足规范要求时，应按如下方法进行调整：

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10版高规3.5.8将该楼层地震剪力放大1.25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。

3.结语

SATWE软件的使用确实大大地提高了工程师工作的效率，但同时也逐渐使工程师养成了依赖软件的习惯，盲目相信软件计算结果。工程师应该结合现行国家规范规程使用计算软件，合理选取结构设计中涉及的计算参数，避免计算盲目性和模式化，工程师须不断地提高自身的理论水平，不断地总结实践经验，通过整体和局部判断软件计算结果的合理性；学会利用结构概念设计来把握结构整体的设计，利用简化力学模型来检验局部构件的设计，通过有主次的控制七大主要参数指标值，使高层的结构布置更加合理、高效，达到更好的效果。

参考文献

[l]李勤.高层建筑结构计算程序satwe的计算结果分析[J].山西建筑, 2006(8).

[2]任以超.混凝土结构高层设计中需控制的六个比值[J].工程技术,2006(3).

[3]中华人民共和国行业标准中华人民共和国建设部.高层建筑沉凝土结构技术规程JGJ3-2010)[s].北京: 中国建筑工业出版社,2010.

《作者简介》

姓名:刘佳；性别:男；出生年月:1984.09.17；籍贯:甘肃省白银市；

主要从事工作(或研究方向):工民建结构设计；

工作单位:桂林市综合设计院