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高层结构设计中六个“比”的控制与调整 高层结构设计中六个 “比”的控制与调整 SATWE 电算结果与规范条文的对照理解 随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10层及10层以上或房屋高度 超过 28m 的建筑物)的应用日益广泛, 由于高层建筑相对较柔,水平荷载作用效 应明显,在满足使用条件下如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设 计人员必须去追求与面对的。对于高层结构设计来说，位移比、周期比、刚度比、 刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的六个极其重要的参数， 《抗震规范》; 《混凝土规范》; 《高规》均在相关章节对以上“六个比”进行了 严格控制。在初步设计和施工图设计阶段，结构设计和审图人员对以上 “六个 比”都非常重视，各类结构设计软件也对这 “六个比”有详细的电算结果输出， 便于设计人员进行分析与调整。本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的 PKPM 软件中的 SATWE 程序的电算结果，结合规范条文的要求，谈谈如何对电算 结果进行判读、控制与调整。 1. 位移比 1.1 名词释义，位移比包含两项内容： （1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。 （2) 层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移与平均层间位移的比值。 其中： 最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。 平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。 最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。 平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。 1.2 控制目的: 高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其 最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点： 1 、保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼 面梁板的裂缝数量,宽度。 2、保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。 3、控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。 1.3 相关规范条文的控制： [抗规]3.4.2 条规定，建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具 有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水平位移(或层 间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2 倍。 [高规]4.3.5 条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A、B 级高 度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍；且***高度高层建筑不应大于该 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， 不应大于该楼层平均值的1.4 倍。 [高规]4.6.3 条规定，高度不大于 150m 的高层建筑，其楼层层间最大位移 与层高之比（即最大层间位移角）Δ u/h 应满足以下要求： 结构类型 Δ u/h 限值 框架 1/500 框架-剪力墙、框架-核心筒、板柱、剪力墙 1/800 筒中筒、剪力墙 1/1000 框支层 1/1000 1.4 电算结果的判别与调整要点: PKPM 软件中的SATWE 程序对每一楼层计算并输出最大水平位移、最大层间 位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，详位移输出文件 WDISP.OUT。但对于计算结果的判读,应注意以下几点： （1）若位移比（层间位移比）超过1.2 （如下图），则需要在总信息参数设 置中考虑双向地震作用； 补充：在开始就已经对“位移比”做了解释，也就是说“位移比”含 两项内容，所以在下图中就是看“工况 1”中第六列的数据。 （2）验算位移比需要考虑偶然偏心作用，验算层间位移角则不需要考虑偶 然偏心； （3）验算位移比应选择强制刚性楼板假定，但当凸凹不规则或楼板局部不 连续时，应采用符合楼板