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浅谈高层建筑抗震概念设计 　　【关键词】高层建筑；抗震；结构立面 　　 　　从20世纪70年代以来，人们在总结大震灾害经验中发现:对结构抗震设计来说，“概念设计”远比“计算设计”更重要。然而抗震概念设计的重要性和丰富内涵往往在严格的规范规定和一体化的程序设计中被淡化了。历次地震表明:如果概念设计不利于抗震，那么不论计算多“精密”，也常常无济于事;如果概念设计非常成功，建筑物往往能承受大大超过计算时的抗震烈度而安然无恙。但设计中建筑师不可能完全按照结构“概念设计”的准则进行设计，常常是结构师要向业主、建筑师作一定的妥协和让步。从工程安全、经济出发，妥协让步不是无底线的，结构师面临的难点就是如何守住结构不规则的底线。现行的《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3 -2002(以下简称《高规》)对抗震概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定，并作了诸多定量的限制，使得抗震概念设计在工程应用中能更具体、更明确地落到实处。本文主要从现行规范的相关规则性条款为切人点讨论结构抗震概念设计中应该注意的若干问题。 　　1 结构平面布置中的规则性探讨 　　1.1 位移比对扭转不规则的控制 　　《高规》对于扭转不规则的控制主要可概括为对位移比、周期比两个宏观比值的控制，对楼层最大位移与平均位移比值的下限和上限分别是1.2和1.5，扭转不规则对抗震的不利影响可根据如下分析:δ1为同一侧楼层角点竖向构件最小水平位移或最小层间位移;δ2为同一侧楼层角点竖向构件最大水平位移或最大层间位移。当δ2达到不规则判别准则的界限值时，即:δ2=1.2 ；δ2 =1.5δ1（下限）或δ2=1.5 ；δ2 =3δ1（上限）；此时整个结构无论是竖向受力体系还是水平受力体系都处于受力非常不均匀的状态。 　　高层建筑结构按单向水平地震作用计算位移比时，需考虑质量偶然偏心的影响，比《抗震规范》的规定严格(多层建筑可不考虑)，这主要是考虑高层建筑结构的需要。当质量与刚度分布明显不对称、不均匀时，应按双向水平地震作用计算扭转影响，此时可不考虑质量偶然偏心的影响。 　　1.2 周期比对扭转不规则的控制 　　当扭转振型成为结构第一振型时，结构抗扭刚度小，扭转振动成为主振型，对结构抗震非常不利。《高规》4.3.5条规定:结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，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0.85。当两者接近时，由于振动耦连的影响，结构的扭转效应明显增大。但《高规》对T1与T2的比值却无限制，主要考虑该限制对一般工程偏严。对特殊工程(如比较规则、扭转中心与质心相重合的结构)，当两个主轴的侧向刚度相差过大时，可对T1与T2的比值加以限制，一般不宜大于1.0。 　　从抗震历史经验看，《高规》对缝宽的规定是底线，只可提高，不得放宽。 　　1.3凹凸不规则和楼板局部不连续的的控制 　　《高规》5.1.5条规定:进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性，相应设计时应采取必要措施保证楼板平面内的整体刚度。但当楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，楼板可能产生显著的面内变形和应力集中效应，且平面有较长的外伸时，外伸段容易产生局部振动而引发凹口处破坏。从实际设计情况来看，高层住宅建筑常采用井字形、凹形等平面以有利于通风采光，而将楼电梯间集中配置于中央位置从而出现此类情况。可采用的应对措施主要有: 　　1.3.1 从计算角度看，这时宜采用考虑楼板变形影响的计算方法，使受力、变形计算模型更符合实际情况，减少计算误差，具体可根据情况采用不同的处理方法:对于平面尺寸较小的建筑(如点式建筑)，可将整个楼面都考虑为弹性楼板，使建模和计算比较简单，并且计算精确，但计算工作量较大;其他情况可采用分块刚性模型加弹性楼板连接的计算模型，可将凹口周围两开间或局部突出部位的根部开间的楼板考虑为弹性楼板，而其余楼板考虑为刚性楼板。 　　1.3.2 从构造措施看，由于楼电梯间无楼板而使楼面产生较大削弱，对楼板应力集中部位(凹入部位、局部突出楼板的根部及洞口的四角)和弱连接的楼板截面的配筋予以加强，剩余板厚加厚，改善这些楼板关键部位的强度和延性; 　　1.3.3 当凹口深度接近超限上限时，宜在凹口部位设计拉梁或拉板。当开口尺寸接近最大限值时宜在洞口周围设置钢筋混凝土梁增加整体性，拉梁和拉板宜每层均匀设置。 　　2 结构立面布置中的规则性探讨 　　实际工程中，常由于以下几个方面原因产生竖向不规则体系: 　　2.1 建筑立面造型导致立面体型复杂，如立面收进、外挑结构、立面大开洞、连体建筑、大底盘多塔楼。 　　2.2 建筑平面布置变化导致竖向结构不连续(如带转换层的高层结构)