浅议高层结构周期比的控制

科技情报开发与经济 SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT＆ECONOMY 2009年第19卷第20期 文章编号：1005-6033(2009)20—0152-02 浅议高层结构周期比的控制 孑J、晓斌 (太原市建筑设计研究院，山西太原，030002) 摘要：通过具体工程实例，阐述了当第一振型为扭转振型时，结构如何做出相应的调 整以满足 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求。 关键词：扭转周期；平动周期；周期比；振型 中图分类号：TU973+．2 文献标识码：A 国内外历次大震表明：建筑平面不规则、刚度巾心与质量中 心明显偏心和扭转刚度太弱的结构在地震中极易发生扭转脆性 破坏．甚至导致结构整体倒塌事故。为了提高建筑物的抗扭能 力，在这方面规范给出了很多定性、定量的要求，其中《高层建筑 混凝土结构技术 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 》(以下简称《高规》)第4．3．5条对周期比的 要求指出：结构扭转为主第一自振周期下的Z与平动为主的第 一自振周期兀之比A级高度高层建筑不应大于0．9，B级高度高 层建筑及复杂高层建筑不应大于0．85。实际其控制的是侧向刚 度与扭转刚度的相对关系，目的是使抗侧力构件的平面布置更 有效、更合理．使结构不至于{I；现过大的扭转效应。也就是说，周 期比限制是要求结构承载布局相对合理，抗扭刚度适当增强。 1周期比的区别 那么如何判断结构以平动为主的第一自振周期瓦与扭转为 主第一自振周期下的兀呢?《高规》附录177页中说明：扭转耦联 振动的主方向可通过计算振型方向因子来判断。在两个平动和 一个转动构成的3个方向因子中，当转动方向}!j子大于0．5时则 该振型可认为是扭转为主的振型；当转动方向因子等于0时则 该振型为纯平动振型；当转动方向因子等于1时则该振型为纯 扭转振型。但是规范只是宏观的规定，假如在SATWE程序计算 时当平动方向系数的数值为0．55时笔者个人认为判定该振型是 以平动为主是不妥的，至少认为当数值大于0．7时可以认为该振 型是以平动为主的振型。 当我们清楚如何区别Z与兀之后不禁要问为什么《高规》只 对以扭转为主的第一自振周期瓦与平动为主的第一自振周期五 之比进行限制而未对以平动为主的第二周期乃之比加以限制 呢?黄小坤在2004年土木工程学报第3期《高层建筑混凝土结 构技术规程》若干问题解说中指出：主要是考虑到实际工程中单 纯的一阶扭转或平动的丁程较少，多数工程的振型是扭转和平 动同时存在的，即使是平动振型往往在两个坐标轴方向都是有 分量的。针对上述情况，限制E与乃的比值是合理的，具有广泛 的适用性。若对Z与疋的比值也加以同样的限制，对一般工程是 偏严格的要求，对特殊T程如体型比较规则、刚度中心与质量中 心相重合的结构。当两个主轴方向的侧向刚度相差过大时，可对 正与乃的比值加以限制但一般不宜大于1．0。实际上按照《抗震》 第3．5．3条的规定，结构在两个主轴方向的侧向刚度相差不宜太 大以使结构在两个主轴方向上具有比较相近的抗震性能。 2周期比的调整 实际工程巾有诸多凶素影响着周期Z与乃的比值，如建筑 152 收稿日期：2009—05—04 体型不规则及其带来的结构质量中心与刚度巾心明显偏心等，有 时甚至导致flj现兀与瓦变为扭转周期。当上述情况出现时我们 应该如何调整呢?下面就针对上述情况提出笔者个人的一点看 法。 众所周知。目前国内PKPM结构计算软件中SATWE程序给 出的振型是以周期长短排序的。正常情况下第一振型下最长的 周期是以平动为主的n，扭转周期宜出现在第一振型下最短的 周期，即瓦。 (1)当第一振型下最长的周期n为扭转时，说明结构布置不 合理，结构的扭转剐度相对与其两个主轴方向的侧移刚度过小， 此时宜沿两主轴适当加强结构外围刚度，同时适当削弱结构内部 的刚度。加强及削弱刚度的最显著的措施通过调节连梁来实现。 连梁是结构刚度的调节器：通过加大外围连梁的高度增加结构外 围刚度。具体做法如下：一般建筑外围除阳台部分连梁不能上翻， 只要有窗户的部位，窗下墙一般都是用砌体填充的，此时就可以 在这些部位的窗下墙部分做成混凝土结构，实际上就是加高了连 梁高度，形成强连梁。同样削弱结构内部的刚度可采用加大内墙 洞口高度即减小连梁高度。以上两种方法效果较明显，当然也可 以采取增加外围剪力墙墙厚的方法来增强外围刚度，但“一”字型 墙体效果不太碌著，“L”型墙体较前者有显著效果。适当减少电 梯井简处的剪力墙同样可以削弱结构内部的刚度，因为减少此处 剪力墙布置对结构位移或质心位置变化无太大的影响(当然此处 是针对井筒相对结构整体处于居中位置)。 (2)当第一振型下第二周期乃为扭转时，说明结构两个主轴 方向的侧向刚度相差过大，结构的扭转刚度相对其中一主轴(第 一振型x方向转角)的侧移刚度是合理的；但对于另一主轴(第 一振型扭转方向转角)的侧移刚度过小，此时宜适当削弱结构内 部沿“第一振型扭转方向”的刚度，并适当加强结构外围的刚度。 具体方法同第一种情况。下面结合一具体丁程实例说明。 某工程为一点式Y字型底商住宅，纯剪力墙结构，地下2 层，地上30层，层高3m，本T程按8度抗震烈度设计，地震基本 加速度0．29，抗震等级一级，本T程采用中国建筑科学研究院开 发的SA7FWE程序进行设计，计算中采用楼板刚性假定，考虑偶 然偏心影响。修改前结构平面布置见图l。 从图1中可以看出本工程的特点：结构布置沿y轴对称；结 构的角部左右对称布置角窗；电梯井筒部位缩进，形成细腰。 在初步试箅时，结构内外墙均为200 mm，结构洞口高2600 mm。连梁高度400mmo 试算结果如下： 结构周期：兀=1．7148s。平动系数为0．OI，扭转系数为0．99 T：1．70428，平动系数为1．00，扭转系数为0．00 孙晓斌浅议高层结构周期比的控制 本刊E—rnajl：bjb@sxi墒．net科技论坛 图1修改前的结构平面布置图 Z≥1．6037s。平动系数为0．99，扭转系数为0．Ol 周期比刀n：0．935 最大层问位移比：1．35 最大层问位移角：|]r方向为1／1458；y方向为Ill344 通过上述计算结果可以看出，该结构第一周期兀扭转周期， 周期比大于规范规定的0．9的限值。偶然偏心作用下最大层间位 移比为1．35。这说明本结构抗扭转能力差，不满足规范要求。现 采取以下措施： 修改后的结构平面布置见图2。由图2可知：第一，在电梯井 筒部位层层设置拉梁，拉梁截面为300 mmxl000mm；第二，外 围A轴、B轴剪力墙厚度改为300mm；第三，图2中标注洞口 Cl，C2部位连梁上翻，高度由400mm改为1000mm；第四．图中 C3部位窗户宽度减小．加强外部刚度；第五，结构井筒部分局部 删减剪力墙墙肢(图巾涂斜线部分)。 图2修改后的结构平面布置图 经上述调整后，计算结果如下： 结构周期：兀=1．7445s，平动系数为1．00，扭转系数为O．00 结1．5909s，平动系数：1．00，扭转系数：0．00 玷1．4280s，平动系数：0．00，扭转系数：1．00 周期比TIT：--O．818 最大层问位移比：1．24 最大层间位移角：工方向为111355；Y方向为Ill469 在进行上述调整时，应同时注意周期瓦与兀比限值的要求， 当第一振型下兀为扭转时周期比是肯定不符合要求的，而第一 振型下疋为扭转时周期比也比较难满足要求。当周期比满足规 范要求时，还需注意结构的楼层位移比，其是控制扭转效应的另 一项重要指标，对此《高规》也有明确规定，在此不再另述。这就 要求结构工程师在计算时要全面兼顾。 当然，以上是结构工程师在建筑 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 确定后相对被动的调 整．那么如何从源头尽量避免建筑不合理体型的出现呢?首先在 方案阶段专业设计人员应有意识地注意结构地震扭转的效应， 应该限制结构平面布置的不规则。尽量使结构的刚度中心和质 量中心重合．避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转。 当扭转较大时一般而言也可根据楼层最大位移与平均位移之比 值判断，若该值超过1．2较多(比如A级高度高层建筑大于1．4， B级高度或复杂高层建筑大于1．3 o但是随着社会经济的发展和 人们生活水平的提高，人们更加注重建筑的美观．复杂体型的建 筑越来越多．现在大部分建筑物由于建筑物功能和立面效果的 需要。往往形成结构规范所规定的不规则建筑，当这种情况无法 调整时。最好在方案阶段就设置防震缝将不规则结构划分为几 个简单的结构单元。其次在户型组合时应尽量考虑剪力墙布置 的位置及部位，这样结构工程师在建模计算时剪力墙布置能有 相对灵活的选择。最后给方案设计人员提一点建议：建筑结构若 为纯剪力墙结构时应尽量避免角窗的出现，角窗对结构的抗扭 转影响非常不利，特别是在抗震设防烈度为8度及以上的地区 应慎用。 3结语 综上所述．在方案设计和初步设计阶段。工程师需并j概念设 计的方法有效地对结构体系进行构思、比较、选择与优化。这种 近似的方法虽然有一定误差，但是能够比较和选择出相对最佳 的方案，为随后的计算机 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 提供比较确切的结构计算模型，这 也是判断计算机软件分析输fI{数据可靠与否的主要依据。 参考文献 [1]JGJ3—2002高层建筑混凝土结构技术规程[s]．北京：中国 工业建设出版社，2002． [2]黄小坤．《高层建筑混凝土结构技术规程》若干问题解说[J]． 土木工程学报．2004(3)：6． [3]徐勤，石磊．结构布置平面不规则对住宅经济指标的影响 [J]．建筑结构，2008(5)：117． (责任编辑：王永胜) 第一作者简介：孙晓斌，男，1981年11月生．2004年毕业于 太原理工大学土木工程专业，助理工程师。太原市建筑设计研究 院，山西省太原市．030002． TalkingabouttheControlofPeriodRatioofHigh-riseStructure SUNXiao．bin ABSTRACT：Throughtheactualprojectcase，thispaperexpoundshowtomakethecorrespondingadjustsofthestructure formeetingtherequirementsofthespecificationwhenthefirstvibrationmodeistorsionalone． KEY WORDS：torsionperiod；translationperiod；periodratio；vibrationmode 153