超高层建筑结构设计中的常见几个关键问题

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　　一、结构设计中应注重概念设计，做到重概念，轻精度。做结构设计应从大处着眼，小处着手。

　　概念设计：抗震规范第2.1.9条指出抗震概念设计就是：

　　“根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程”。

　　抗震概念设计就是要把握好结构抗震设计的关键问题：

　　(1)把地震及其影响的不确定性和规律性结合起来，设计时应着眼于结构的总体反应;

　　(2)依据结构破坏机制和破坏过程，灵活运用抗震设计准则;

　　(3)从一开始就全面合理地把握好结构设计的本质问题(如把握好总体布置、结构体系、承载能力（词条“承载能力”由行业大百科提供）与刚度分布、结构延性等);

　　(4)顾及关键部位的细节，力求消除结构中的薄弱环节(或对关键部位制定明确的抗震性能目标);

　　(5)从根本上保证结构的抗震性能。

　　做结构设计不应当怕出现超出结构规范规定的问题，而是要找出结构的问题所在，有针对性的解决问题，找出解决措施。

　　二、结构设计围绕“三个公式一个圈”而进行。

　　公式一：F=kx

　　公式二：F=ma

　　公式三：S≤R

　　三、剪力墙是一切复杂的根源。目前的结构分析软件情况下，对于空间杆元结构的分析，得出的结论基本上一致。但是对于剪力墙采用计算模型的不同，产生的差异较大，有墙元模型、壳元模型及膜元模型。

　　其它：

　　1.考虑刚性楼板假定的原因，是基于同一种条件下对结构指标的判断。是基于层模型的分析判断。主要为整体控制指标的计算时采用，如层间位移角、扭转位移比、周期比、结构底部抗倾覆力矩计算、结构剪重比计算、结构的刚重比计算等。

　　不考虑刚性楼板假定的工况：结构构件的分析计算，即梁、板、柱、墙。

　　2.周期比的判断，应采用刚性楼板假定，对不符合刚性楼板假定的结构，扭转周期比的判别将无实质意义。

　　3.位移比(扭转位移比)的判断，采用刚性楼板假定，应取单向地震作用的、按规定水平力计算的;并且考虑偶然偏心。

　　4.位移角：结构楼层位移和层间位移控制值验算，采用CQC效应组合，且可不考虑偶然偏心的影响。

　　5.地震作用计算：单向地震时，应考虑偶然偏心，缘于结构实际刚度和质量分布相对于计算假定值得偏差，实际地震时存在地面扭转分量，结构弹塑性反应时抗侧力刚度退化程度的不同。采用考虑偶然偏心的方法是简便实用的方法。

　　6.双向地震：《抗规》5.1.1条：质量与刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。扭转位移比大于1.2，可认为质量和刚度处于明显不对称状态。规范对双向地震的计算是对x方向地震和y方向地震(均不考虑偶然偏心)的再组合。但是和单向地震作用结果不同，单向地震作用考虑偶然偏心(EXM、EYM或EXP、EYP)。

　　7.重力荷载代表值屋面活荷载是否计入的问题：对于不上人屋面可不计入。对于上人屋面，应计入;因为实际工程中屋面具有较强的使用功能。

　　8.最小剪重比：对于长周期结构，同烈度时场地条件好的结构不容易满足，存在一定问题。目前存在两种争议，最小剪重比和刚度都需要满足规范的要求，以及在满足刚度要求的情况下可以不需要满足最小剪重比的要求。大多数结构处于速度控制段，按规范的方法过于计算复杂，可直接按照加速度控制段的调整方法计算。偏于安全。

　　9.楼梯间的问题，按照平法图集底端滑动的做法有以下方面的问题存在：a，时间长以后滑动支座（词条“支座”由行业大百科提供）是否还能滑动;b，梯板下端滑动后对结构产生如何新的影响;c，框架柱被楼梯平台分割成短柱的问题仍然存在。建议采用楼梯间梯柱为框架柱，沿着楼梯建周边设置暗梁。并且梯柱按抗震要求进行抗震等级构造措施。在模型中建立楼梯进行计算是下策。

　　10.强柱弱梁：实际地震中难以实现强柱弱梁破坏。主要原因是弹性模型加大了梁端负弯矩;裂缝计算时，内力取值位置与实际位置不统一，导致裂缝过大，从而加大了配筋;梁底部配筋加大过多;现浇楼板对梁端实际承载能力的影响。设计中宜：考虑塑性内力重分布，设置梁净跨单元;正确区分梁跨中配筋和梁端底筋配筋要求的不同性。当梁底多排钢筋时，第二排可在柱截面外截断。

　　11.刚性楼板假定：刚性楼板假定和强制刚性楼板假定不同。

　　刚性楼板假定：平面内无限刚，片面外刚度为零。板的自由度为3个。

　　强制刚性楼板假定：不区分刚性板、弹性板或独立的弹性节点，位于一个楼层时，均强制从属一个刚性板。

　　注意：对于复杂结构，如不规则坡屋顶、体育馆看台、工业厂房，或者柱、墙不在同一标高(跃层柱)，或者没有楼板等情况，如果采用强制刚性楼板假定，结构分析会严重失真(即计算出的结果不具有参考意义)。对这类结构可以查看位移(详细输出)，或观察结构的动态变形图，考察结构的扭转效应。

　　对于错层或带夹层的结构，总是有大量的跃层柱，如采用刚性楼板假定，所有跃层柱都将受到约束，造成计算结果失真。(从实践看，位移角不满足1/550的不一定实际不满足)。

　　建议：对于厂房结构不采用刚性楼板假定，而是根据计算出的最大位移角的数值和楼层层高进行判断。

　　12.屋面板温度筋:双层双向设置。梁构造钢筋,改为抗扭钢筋。【完】