支持郎筑之三 高层结构设计必须注意的问题 转自郎筑

支持郎筑之三 高层结构设计必须注意的问题 转自郎筑 祝愿郎筑把更多结构学子带出迷途
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。
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，参见《高规》的表3.3.13；地震规范的表5.2.5同。程序对算出的“楼层最小地震剪力系数”如果不满足规范的要求，将给出是否调整地震剪力的选择。根据规范组的解释，如果不满足，就应调整结构方案，直到达到规范的值为止，而不能简单的调大地震力。
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。
新抗震规范附录E2.1规定，转换层结构上下层的侧向刚度比不宜大于2。
新高规的4.4.3条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%
新高规的5.3.7条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。上述所有这些刚度比的控制，都涉及到楼层刚度的计算方法。目前，有三种方案可供选择：
（1）高规附录E.0.1建议的方法--剪切刚度 Ki=GiAi/Hi
（2）高规附录E.0.2建议的方法--剪弯刚度 Ki=Vi /△i
（3）抗震规范3.4.2和3.4.3条文说明中建议的方法 Ki=Vi/△ui
选用方法如下：
（1）对于多层（砌体、砖混底框），宜采用刚度1；
（2）对于带斜撑的钢结构和底部大空间层数>1层的结构宜采用刚度2；
（3）多数结构宜采用刚度3。（所有的结构均可用刚度3）
竖向刚度不规则结构的程序处理：
抗震规范3.4.3条规定，竖向不规则的建筑结构，其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数；
新高规5.1.14条规定，楼层侧向刚度小于上层的70%或其上三层平均值的80%时，该楼层地震剪力应乘1.15增大系数；
新抗震规范3.4.3条规定，竖向不规则的建筑结构，竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以1.25-1.5的增大系数。
1）针对这些条文，程序通过自动计算楼层刚度比, 来决定是否采用1.15的楼层剪力增大系数；并且允许用户强制指定薄弱层位置，对用户指定的薄弱层也采用1.15的楼层剪力增大系数（参数补充输入）
2）通过用户指定转换梁、框支柱来实现转换构件的地震内力放大。（特殊构件补充定义）
4、位移比：取楼层最大杆件位移与平均杆件位移比值。位移比是控制结构的扭转效应的参数。主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。见抗规3.4.3条高规4.3.5条规定。
注意： 1)验算位移比可以选择强制刚性楼板假定
2) 验算位移比需要考虑偶然偏心，验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心
3)位移比超过1.2，需要考虑双向地震
构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果（即构件设计可以采用弹性楼板计算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得），故可先采用刚性楼板算出位移用于送审，而后采用弹性楼板进行构件分析。
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，要求见高规4.3.5条。
一旦出现周期比不能满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善。这种改善一般是整体性的，局部小调整往往收效甚微。总的调整原则是要加强结构外圈，或者削弱内筒。一句话，周期比控制的不是在要结构足够结实，而是在承载力布局合理性，限制结构抗扭刚度不能太弱。
6、 刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆。
条文：高规（5.4.2）条和混凝土规范（7.3.12）条都提到重力二阶效应问题。
概念：重力二阶效应一般称为P-DELT效应，在建筑结构分析中指的是竖向荷载的侧移效应。当结构发生水平位移时,竖向荷载就会出现垂直于变形后的结构竖向轴线的分量，这个分量将加大水平位移量，同时也会加大相应的内力，这在本质上是一种几何非线性效应。
高层建筑结构稳定性对刚重比的要求见高规5.4.4条
注意：考虑P-DELT效应后,结构周期一般会变得稍长，这是符合实际情况的。
7、 参与振动质量比：即有效质量系数
例：一八层框架，有大量的越层结构和弹性结点，需许多的振型才能使有效质量系数满足要求。
计算振型数 剪重比 有效质量系数
30 1．6 50%
60 3．2 90%
原因：振型整体性差，局部振动明显。
注：要密切关注有效质量系数是否达到了要求。若不够，则地震作用计算也就失去了意义。
8、 倾覆力距比
1）短肢剪力墙结构
《高规》7.1.2条：抗震设计时筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力距不宜小于结构总底部地震倾覆力距的50％；一、二、**短肢剪力墙轴压比不宜大于0.5、0.6、0.7，对一字形短肢剪力墙轴压比限值相应降低0.1。
2）框架－剪力墙结构
新抗震规范第6.1.3条、高规8.1.3条规定，框架-剪力墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承担的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩的百分比50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，柱轴压比限值宜按框架结构采用。
9、 楼层最大位移与层高比：（层间位移角限值）
1）弹性层间位移角限值：钢筋混凝土框架为1/550，详《抗震》表5.5.1
2）弹塑性层间位移角限值：钢筋混凝土框架为1/50，详《抗震》表5.5.5