浅谈结构计算中几个重要参数的调整方法

　　摘要：为保证钢筋混凝土结构的科学性与合理性，对结构计算结果的正确判断与调整是设计中的关键。以下针对规范中对轴压比、周期比、层间位移角、位移比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比等几个重要参数的规定，提出最佳的调整方法，与同行探讨。

　　关键词：钢筋混凝土结构,结构计算,参数调整

　　1 轴压比

　　主要为控制结构延性。规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》)6.3.6和6.4.2。

　　轴压比不满足时的调整方法：

　　1.1 程序调整:SATWE程序不能实现。

　　1.2 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 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，是结构扭转刚度、扭转惯性分布大小的综合反应。见JGJ3-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)4.3.5。

　　周期比不满足时的调整方法：

　　2.1 程序调整:SATWE程序不能实现。

　　2.2 人工调整：

　　2.21 结构抗侧力构件的布置均匀对称。

　　2.22 增加结构周边的刚度。

　　2.23 降低结构中部的刚度。

　　3 层间位移角

　　主要为控制结构整体刚度和不规则性。一是保证主体结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土受力构件出现裂缝或裂缝超过规范允许的范围;二是保证填充墙和各种管线等非结构构件完好，避免产生明显的损伤。见《抗规》5.5.1。

　　层间位移角不满足时的调整方法：

　　3.1 程序调整:SATWE程序不能实现。

　　3.2 人工调整:增大抗侧力构件的刚度、调整抗侧向力构件的平面布置。

　　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，对结构产生不利影响。见《抗规》3.4.3,《高规》4.3.5。

　　位移比不满足时的调整方法：

　　4.1 程序调整:SATWE程序不能实现。

　　4.2 人工调整: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 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》3.4.3,《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：

　　5.1 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。

　　5.2 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，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。

　　6 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》3.4.3，《高规》4.4.3;对于形成的薄弱层应按《高规》5.1.14予以加强。

　　层间位移角不满足时的调整方法：

　　6.1 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。

　　6.2 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。

　　7 刚重比

　　刚重比是结构刚度与重力荷载之比，是控制结构整体稳定的重要指标。高层建筑结构的稳定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致过大，导致结构失稳倒塌。结构的刚重比是影响重力二阶效应的主要参数，通过对结构刚重比的控制，满足高层建筑稳定性要求。见《高规》5.4.1和5.4.4。

　　刚重比不满足时的调整方法：

　　7.1 程序调整:SATWE程序不能实现。

　　7.2 人工调整:通过人工调整改变结构布置，加强墙、柱等竖向构件的刚度。

　　8 剪重比

　　剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范规定剪重比计算，主要是因为在长周期作用下，地震影响系数下降较快，对于基本周期大于3.5s的结构，由此计算出来的水平地震下的结构效应有可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面运动速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，而振型分解反应谱法尚无法对此做出较准确的计算。出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震剪力的最小值，该值如不满足要求，说明结构有可能出现比较明显的薄弱部位，须进行调整。见《抗规》5.2.5。剪重比不满足时的调整方法：

　　8.1 程序调整:在SATWE的“调整信息”勾选“按《抗规》5.2. 5调整各楼层地震内力”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。

　　8.2 人工调整:如果还需人工干预，可按下列三种情况进行调整：

　　8.21 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;

　　8.22 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;

　　8.23 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。

　　9 结语

　　以上参数是保证钢筋混凝土结构平面布置合理、具有可靠的抗侧刚度、满足使用舒适度、保证结构安全等要求的重要指标。在结构计算中除须调整到满足规范规定外，还须掌握良好的概念设计，使结构设计成果成为“结构刚度、承载力、延性、经济性的完美匹配”。

　　参考文献:

　　1 JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[s].

　　2 GB5001l-2010建筑抗震设计规范[s].

　　3 李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例.北京:中国建筑工业出版社,2004:18-21.

　　4 杨星.PKPM结构软件从入门到精通.北京:中国建筑工业出版社,2008:8-8.

　　5 朱炳寅.建筑结构设计问答及分析.北京:中国建筑工业出版社,2009:11-11.

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