浅谈高层结构设计需要控制的主要参数及调整方法

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发布时间：2013-02-02 16:36:27  更新时间：2013-02-02 16:58:26

摘要：近年来，我国高层建筑发展十分迅速，各地兴建的高层建筑层数已普遍增加，高层设计已成为建筑结构设计的主流课题。高层结构设计的重点和难点在于竖向承重构件(柱、剪力墙等)的合理布置，需要控制的目标参数主要有轴压比、剪重比、刚度比、位移比、周期比、刚重比、层间受剪承载力比，本文将简单介绍这个七个目标参数，并浅析相应的调整方法。

关键词 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

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6.3.7和6.4.6，高规 6.4.2和7.2.14。

轴压比不满足时的调整方法：

(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、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，高规3.3.13。这个要求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。

剪重比不满足时的调整方法：

(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。

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3.4.2，高规4.4.2;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)人工调整：如果还需人工干预，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。

4、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。见抗规3.4.2，高规 4.3.5。

位移比不满足时的调整方法：

(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。

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，见高规4.3.5。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。

周期比不满足时的调整方法：

(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外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。

6、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，见高规5.4.1和5.4.4。刚重比不满足要求，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。

刚重比不满足时的调整方法：

(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。

7、层间受剪承载力比：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，见抗规3.4.2，高规4.4.3;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)人工调整：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。

8、结尾：

高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和收进，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。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、刚度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，提高建模效率。