高层混凝土结构设计结构性能控制参数探讨

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发布时间：2021-09-14

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高星渥凝±结遮计结构性能控制参数探讨
Study on the Control Parameters of Structure and Properties for High-Rise Concrete Building Design
f东，J、兵 (广东理工职业学院，广东广州510091)
摘要：根据现行国家规范规程，主要对高层混凝土结构设计时控制
结构性能的六个主要参数：位移比、周期比、刚重比、刚度比、剪重比、
轴压比的规范要求及调整方法分别作了详细的探讨。
关键词：高层混凝土；结构性能；控制参数
中图分类号：TU375 文献标识码：A
文章编号：1 007—7359(201 2)02-01 68—02
0 引言
随着土地使用越来越紧张，社会发展越来越成熟和工程技
术水平的不断提高，高层、超高层建筑结构的出现越来越普遍。
众所周知，高层建筑结构与普通多层建筑结构相比有着明显不
同的受力和变形性能，风荷载和地震作用取代竖向荷载而成为
影响结构设计的控制性因素。高层建筑结构设计初始阶段的重
点是确定结构体系及其平、立面布置，而判断结构布置的合理
性和结构体系的经济性就成了高层建筑结构设计的关键。国家
规范用于控制高层建筑结构设计合理性的参数主要有：位移
比，周期比，刚重比，刚度比，剪重比，轴压比，本文将就这六个
参数进行初步探讨。
1 结构性能控制参数探讨
1．1位移比
结构是否规则、对称，平面中刚度分布是否均匀是结构本
身的性能，可用结构I~J,L,与质心的相对位置来表示，两者相距
较大时在风荷载或地震作用下发生扭转的可能性将增大。在假
设平面无限刚时，结构某一边缘的最大和最小位移变形值求平
均得到平均位移，《建筑抗震设计规范》(下文简称《抗规》)和
《高层建筑混凝土结构技术规程》(下文简称《高规》)都采用了
校核结构最大水平位移和平均位移的方法，即位移比要求来避
免由于偏心导致结构的扭转效应。《抗规》规定，扭转不规则而
竖向规则的建筑结构，楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层
间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移的1．5
倍。《高规》规定，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向
构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于
该楼层平均值的1．2倍，不应大于该楼层平均值的1．5倍；B级
高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该
楼层平均值的1．2倍，不应大于该楼层平均值的1．4倍。
结构设计时，可通过调整结构的平面布置，缩小结构刚心
与质心之间的距离来满足位移比要求。当结构平面复杂、不规
则或各部分刚度、高度及重量相差悬殊时，调整抗扭刚度仍难
以满足规范要求，可通过设置防震缝，把整个结构分成几个相
互独立的规则结构来调节结构的位移比。
收稿日期：201卜12—20
作者简介：陈小兵(1983一)，男，广东韶关人，主要从事建筑结构设计与
教学工作。
楼层最小地震剪力系数值表1
结构类型
抗震等级
一
一 =
1．2周期比
对于高层建筑，《高规》规定，结构扭转第一自振周期Tt与
平动第一自振周期T。之比应小于0．9(A级)或0．85(B级)。对
结构的周期比进行限制，是为了加强结构的抗扭刚度，因为抗
扭刚度较小的结构，扭转周期较长，甚至长于结构的平动周期。
地震时，由于结构的扭转反应过大而对结构的抗震不利。
跟位移比一样，结构设计时，当周期比不满足要求，可通过
调整改变结构的平面布置，提高结构的抗扭刚度。但这种调整
一般是整体性的，仅作局部的小调整对结构抗扭刚度的增强作
用不大。
1．3刚重比
为了控制结构的稳定性，避免结构在受到水平风荷载和地
震荷载作用时发生整体失稳，《高规》规定，剪力墙结构、框架剪
力墙结构、简体结构应符合下式(1)要求，对框架结构应符合式
(2)要求(各参数意思参照《高规》规定)。
n
EJd≥1．4H Gi (1)
i= l
tl
Di≥10 Cj／h。 (2)
J= l
结构的刚重比宜适中。刚重比过大时，说明结构设计不经
济，结构竖向构件截面积偏大；而冈0重比过小则表示结构在水
平荷载作用下，重力二阶效应较大，易导致结构整体失稳。在结
构设计时，可通过调整结构竖向受力构件，如柱、墙的刚度使结
构刚重比满足规范要求。