结构设计要知道的几个基本概念

1、.1. 结构扭转产生的原因，如何调整？答：主要原因是刚度不均匀，结构刚心和质心不重合。调整方案：调整结构布置，1）在建筑物外围尽可能布置抗侧力结构；2）抗侧力结构布置必须均匀对称；3）加大现有抗侧力构件的刚度；4）避免裙房刚度偏心；5）高层建筑防止结构平面过于狭长。扭转效应是指结构空间计算时，由平面不规则引起的楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端弹性水平位移（或层间水平位移）平均值，现行建筑抗震设计规范规定，大于1.2 倍，即判定楼层平面不规则，在地震作用下，结构主体扭转明显，应通过结构布置来控制楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）与该楼层两端弹性水平位移（或层间水平位移）平均值

2、的比值，比值不宜大于1.5 ，2. 什么是偶然偏心？答：偶然偏心是由于施工、使用或地震地面运动扭转分量等不确定因素对结构引起的效应。一是质量偏心，二是地震地面运动的扭转分量等因素引起的偶然偏心。3. 什么是双向地震作用计算？答：双向地震作用是考虑两个垂直的水平方向同时有地震输入时的作用和作用效应计算。4. 框架结构和剪力墙结构的周期折减是多少？为什么要考虑周期折减？数值越小越保守吗？答：框架结构： 0.60.7 ；框剪结构： 0.70.8 ；框架核心筒结构： 0.80.9 ；剪力墙结构： 0.81.0 。由于填充墙的作用，实际建筑物自振周期短于计算的周期，所以要对计算周期进行折减， 目的是为了

3、充分考虑非承重填充砖墙刚度对结构自振周期的影响。周期折减系数越小，计算出的地震力越大，配筋后结构越是偏安全。结构自震周期的经验公式:1 框架结构可取TI= 0.10X层数；2 框架 - 剪力墙结构可取TI= 0.08X层数；3 剪力墙结构可取TI= 0.04X层数；当结构的第一自振周期T1Tg 时，不需进行周期折减。5. 基础的埋置深度要求？答：影响基础埋深选择的主要因素可以归纳为五个方面：1 建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造；2 作用在地基上的荷载大小和性质；3 工程地质和水文地质条件；4 相邻建筑物的基础埋深；5 地基土冻胀和融陷的影响。在满足地基稳定和变形要

4、求的前提下，地基宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层做持力层。除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m 。高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的;.1/15 ；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不一小于建筑物高度的1/181/20 。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋置深度应满足抗滑要求。6. 什么是剪重比，为什么要考虑剪重比？如何调整？答：剪重比，规范中称剪力系数，为对应于水平地震作用标准值的楼层剪力与重力荷载代表值的比值。主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周

5、期较长的结构的安全。剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范规定剪重比计算，主要是因为在长周期作用下，地震影响系数下降较快，对于基本周期大于3.5s 的结构，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应有可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面运动速度可能对结构有更大的破坏作用，而振型分解反应谱法尚无法对此作出较准确的计算。出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震剪力的最小值，该值如不满足要求，说明结构有可能出现比较明显的薄弱部位，需进行调整。调整方法：1 、程序调整：当剪重比偏小但与规范限值相差不大（如剪重比达到规范限值的80%以上）时，可按下列方法之一进行调整：1 ）在 SATWE 的“调整

6、信息 ”中勾选 “按抗震规范 5.2.5 调整各楼层地震内力 ”，SATWE按抗规 5.2.5 自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之和，用以调整该楼层地震剪力，以满足剪重比要求。2 ）在 SATWE 的“调整信息 ”中的 “全楼地震作用放大系数 ”中输入大于 1 的系数，增大地震作用，以满足剪重比要求。3 ）在 SATWE 的“地震信息 ”中的 “周期折减系数 ”中适当减小系数，增大地震作用，以满足剪重比要求。2 、结构调整：当剪重比偏小且与规范限值相差较大时，宜调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。7. 什么是刚重比，为什么要考虑刚重比？如何调整？答：刚重比，

7、是指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比，是影响重力二阶效应 的主要参数。刚重比与结构的侧移刚度成正比关系;周期比 的调整将导致结构侧移刚度的变化，从而影响到刚重比。因此调整周期比时应注意，当某主轴方向的刚重比小于或接近规范限值时，应采用加强刚度的方法;当某主轴方向刚重比大于规范限值较多时，可采用削弱刚度的方法。同样，对刚重比的调整也可能影响周期比。特别是当结构的周期比接近规范限值时，应采用加强结构外围刚度的方法。调整方法：1. 程序调整： 刚重比不满足规范上限要求，在SATWE 的 "设计信息 "中勾选 "考虑P-效应 "，程序自动计入 重力二阶效应 的

8、影响。2. 结构调整： 刚重比不满足规范下限要求，只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度;.规范给定的刚重比的上限值对于剪力墙结构、框架剪力墙结构、板柱剪力墙结构、筒体结构是2.7 ，对于框架结构是20 ，当小于这个值时需要考虑重力二阶效应 ;当大于这个值时没有必要考虑重力的二阶效应。7. 什么是周期比，为什么要考虑周期比？如何调整？答：新高规的 3.4.5 条规定，结构扭转为主的第一周期 Tt 与平动为主的第一周期 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 。它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效

9、、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性。调整周期比原则总结如下：（ 1） 结构抗侧力构件的布局均匀对称。（ 2） 增加结构周边刚度： a. 增大周边柱、剪力墙的截面或数量。 b. 增大周边梁的高度，楼板的厚度。 c.在楼板外伸段凹槽处设置连接梁或连接板。d.加强转角窗周边构件的截面和强度，包括剪力墙暗柱，窗间墙，楼板等，特别是增设暗梁。e.减小周边剪力墙洞口。（ 3） 降低结构中部的刚度： a.结构中部剪力墙上开洞； b. 中部核心筒开结构洞再填充。8. 什么是位移比，为什么要考虑位移比？如何调整？答：位

10、移比是指，在考虑偶然偏心的规定水平力作用下，楼层的竖向构件的最大水平位移和层间位移，与该楼层位移平均值的比值。规范条文：新高规(2010) 的 3.4.5 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 A 级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。位移比不满足规范要求时的调整方法:1 、程序调整： SATWE程序不能实现。2 、结构调整：只能通过调整改变结构平面布置，减小结构刚心与质心的偏心距；调整方法如下：1 ）由于位移比是在刚性楼

11、板假定下计算的，结构最大水平位移与层间位移往往出现在结构的边角部位；因此应注意调整结构外围对应位置抗侧力构件的刚度，减小结构刚心与质心的偏心距。同时在设计中，应在构造措施上对楼板的刚度予以保证。2 ）对于位移比不满足规范要求的楼层，也可利用程序的节点搜索功能在SATWE的“分析结果图形和文本显示”中的 “各层配筋构件编号简图”中，快速找到位移最大的节点，加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度。节点号在“SATWE位移输出文件”中查找。也可找出位移最小的节点削弱其刚度，直到位移比满足要求。9. 什么是位移角，为什么要考虑位移角？如何调整？答：层间位移角是指按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比，用来确保高层结构应具备的 刚度。主要为限制结构在正常使用条件下的水平位移，确保高层结构应具备的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。;.层间位移角不满足规范要求时的调整方法:1 、程序调整 :SATWE程序不能实现。2 、结构调整 : 只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。1) 由于高层结构在水平力的作用下将不可避免地发生扭转，所以符合刚性楼板假定的高层结构的最大层间位移往往出现在结构的边角部位，因此应注意加强结构外围对应位置抗侧力构件的刚度，