2.2位移和位移比 位移比控制是层扭转效应控制,限制结构平面布置的不规则性,避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应;位移角控制是整体平动刚度控制。关于位移及位移角的相关规定,可参照《抗震规范》5.5节、《高规》3.4.5条、3.7.3条等。 设计中,位移或位移角限值不满足时,应找出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,减小结构的侧移变形。 2.3周期比 周期比控制是高层结构整体扭转刚度控制,多层建筑结构不需要控制周期比。关于周期比的规定,可参见《抗震规范》3.4.5条。 周期比反应的是结构整体的扭转与平动的某种比例关系。一般地,周期比不满足,说明结构的扭转刚度相对侧移刚度较小,调整原则是加强结构外围刚度,或者削弱内部刚度。当不满足扭转周期限制且层位移角控制潜力较大时,宜减小结构上部竖向构件刚度,增大平动周期;当不满足扭转周期限制,且层位移角控制潜力不大时,应检查是否存在扭转刚度特别小的楼层,若存在,则应加强该层抗扭刚度。当周期比和规范要求相差不大时,可适当加大周边梁的刚度。如若上述措施均无效,刚应考虑改变竖向构件断面及布置。 2.4刚度比 结构刚度比计算是用来确定结构中的薄弱层(控制结构竖向布置不规则),或用于判断地下室结构刚度是否满足嵌固要求。 《高规》3.5.2条指出,对于框架结构,楼层与相邻上层的侧向刚度比不宜小于0.7,与其上三层刚度平均值的比值不宜小于0.8;而对于框架-剪力墙、剪力墙、框架-核心筒、筒中筒结构等,楼层与相邻上层的侧向刚度比不宜小于0.9,当本层层高大于上层层高的1.5倍则不小于1.1,对结构嵌固端,则不宜小于1.5。《抗震规范》也对结构侧刚比做了相应规定。 2.5楼层受剪承载力 楼层实际受剪承载力是判断薄弱层的依据之一,《抗震规范》3.4.2、3.4.3条及《高规》3.5.3条指出层间受剪承载力小于上一层的80%时相成承载力突变薄弱层,其地震剪力应乘以1.25的增大系数,使薄弱层适当加强,又不使薄弱层位置发生转移,是提高结构总体抗震性能的有效手段。 2.6结构薄弱层验算 一、结构楼层刚度沿竖向突变产生的薄弱层 《高规》3.5.2、3.5.8规定,楼层侧向刚度突变,或竖向抗侧力构件不连续,其薄弱层对应的地震作用标准值的剪力应乘以1.25的增大系数。 二、结构楼层抗剪承载力沿竖向突变产生的薄弱层 《高规》3.5.3、3.5.8规定,楼层承载力沿竖向突变,其薄弱层对应的地震作用标准值的剪力应乘以1.25的增大系数。 2.7结构整体抗倾覆验算 《高规》12.1.7条规定,高宽比大于4的高层建筑,基础底面不宜出现零应力区,高宽比不大于4的高层建筑,基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。质量偏心较大的裙楼与主楼可分别计算基底应力。 当高层建筑建筑高度比较大,水平风、地震作用较大,地基刚度较弱时,结构整体倾覆验算关系到结构安全度的控制。 2.8结构稳定和重力二阶效应计算 高层建筑结构的稳定性满足《高规》5.4.4条规定是结构设计中的一个基本要求。竖向荷载下产生整体失稳的可能性很小,高层建筑的稳定性设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下,重力荷载产生的二阶效应不至过大,以致引起结构失稳。当结构不满足5.4.4条规定,必须调整结构布置,调整并增大结构侧向刚度。 3.结语 结构设计人员在整个结构设计阶段,应配合建筑、水、电、暖通等专业,并基于规范设计出安全可靠经济合理的建筑结构。 参考文献 [1] 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010).中国计划出版社,2010年8月 [2] 《高层混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010).中国计划出版社,2011年6月 [3]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造.中国建筑工业出版社,2011年3月 [4]朱柄寅.建筑结构设计问答及分析. 中国建筑工业出版社,2009年11月 [5]全国民用建筑工程设计技术措施·结构(结构体系).中国计划出版社,2010年3月 [6]中国建筑科学研究院、建筑工程软件研究所.PKPM多高层结构计算软件应用指南. |