高层钢筋混凝土结构计算分析中6个重要参数的探讨

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发布时间：2021-09-14

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高层钢筋混凝土结构计算分析中6个重要参数的探讨
刘岩，谭宇胜
(仲恺农业工程学院城市建设学院，广东广州510225)
摘要：对高层钢筋混凝土结构计算结果的合理判断是设计中的关键，针对JGJ3—2002{高层建筑混凝土结构技术规程》和
GB50011—2001{建筑抗震设计规范》中对自振周期、周期比、水平位移、位移比、刚重比、剪重比等6个参数的规定，进行了分
析与探讨，提出了参数调整的有效办法，与同行探讨。
关键词：高层钢筋混凝土结构；计算分析；自振周期；周期比；水平位移；位移比；刚重比；剪重比
中图分类号：TU973．12 文献标识码：B 文章编号：1008—1933(2010)04—075—03
0 引言
高层建筑中水平荷载成为主要控制因素，由于
高层建筑的复杂性及水平荷载尤其是地震动时的不
确定性，往往使结构计算结果与实际相差较大。因
此，为了满足结构安全性、可靠性的要求，不仅要正
确计算，还必须重视概念设计，对计算结果进行分
析、判断，以确保结构方案的合理性。
结构设计首先根据概念设计的原则进行结构布
置、确定结构方案；然后进行结构计算，并通过周期、
位移、位移比、周期比、刚重比、剪重比等重要参数，
对计算结果进行分析，判断结构布置是否合理。结
构设计人员经过大量的计算一分析～调整一再计算
工作，尽可能使这些参数在合理的取值区间，以此保
证结构布置与结构方案的合理性。这些参数也是施
工图审查机构审查的重点，因此，结构设计人员必须
对这些参数的含义、合理取值区间、影响因素等，进
行深入研究和正确理解。
1 自振周期
自振周期( )是指结构按某一振型完成一次自
由振动所需的时间。自振周期是建筑物最基本的动
力特性，结构在地震作用下的反应与其密切相关。
震害经验表明，当建筑物的自振周期与场地的卓越
周期相等或接近时，建筑物的震害较严重；因
此，在设计时，要求建筑物的自振周期应避开场地的
卓越周期。这就要求结构设计人员首先要计算出相
对准确的自振周期，其次应视工程具体情况，对结构
收稿日期：2008—12-29
作者简介：刘岩(1965一)，女，河北衡水人，工学硕士，副教授，高
级工程师，一级注册结构师，主要从事土木工程专业的科研与教学。
基金项目：仲恺农业工程学院科研启动基金项目(G2360261)
E —mail：HZ]TYS@ 163．eom
布置等作适当调整，以达到调整结构自振周期的目
的。建筑物内大量存在的填充墙、使用中的特殊荷
载(如书库)等，对建筑物的自振周期都有直接的影
响。如果在结构计算时只考虑主要结构构件(梁、
板、柱、剪力墙)的刚度，没有考虑非承重结构刚度
的影响，计算的周期就会较实际长，按这一周期计算
的地震力则偏小。为此，JGJ3—2002{高层建筑混凝
土结构技术规程》 (以下简称《高规》)规定应考虑
非承重墙体的刚度影响，对计算的自振周期根据实
际情况按0．6～1．0予以折减。
建筑物的自振周期与结构的质量和刚度有关，
当建筑的自振周期较大或使用功能要求减小建筑的
自振周期时，宜通过调整结构构件的布置(增大抗
扭刚度、加大结构竖向构件和楼盖的刚度)、减小自
重等方法进行调整。
2 周期比
周期比是指以结构扭转为主的第一自振周期
(又称第一扭转振型周期) 与以平动为主的第一
自振周期之比。国内外历次大地震震害表明，平
面不规则、质心与刚度中心偏离较大和抗扭刚度太
弱的结构，在地震中受到的破坏严重。国内一些振
动台模型试验结果也表明，扭转效应会导致结构的
严重破坏 J。为此，《高规》第4．3．5条中规定：结
构平面布置应减少扭转的影响。考查以结构扭转为
主的第一自振周期与以平动为主的第一自振周
期之比，A级高度高层建筑不应大于0．9，B级高
度高层建筑、}昆合结构高层建筑及复杂高层建筑不
应大于0．85。
2．1 第一扭转振型周期的确定
平动扭转振型判别：
D ／(D + )>0．5
振型为平动为主振型(平动振型)