内力计算结果的分析

1、多高层建筑结构的计算机辅助设计一、总信息中几个重要参数的确定结构总信息是控制全局的参数，在应用程序时应深刻理解程序中对有关参数 选用的说明，且应在正确理解参数的物理概念的基础上，根据工程的实际情况及 规范要求经分析后确定。周期折减系数周期折减的目的是为了充分考虑框架结构和框架剪力墙结构的填充墙刚度 对计算周期的影响，其大小由结构类型和填充墙数多少来决定，见表1。表1 周期折减系数结构类型填充墙较多填充墙较少结构类型填充墙较多填充墙较少框架结构0.6 0.70.7 0.8剪力墙结构0.9 1.01.0框剪结构0.7 0.80.8 0.9框架一剪力墙结构中，任一层框架承担地震力调整系数框架一剪力墙

2、结构中，由于剪力墙刚度很大，承担了大部分的地震作用剪力， 而框架分担的地震作用很少，则在剪力墙开裂后很不安全，所以高层建筑混凝 土结构技术规程第8.1.4 条规定框架部分承担的最小剪力应不小于基底剪力的 20%和最大楼层总剪力值的1.5 倍两者中的较小值。计算振型个数一般计算振型数应大于9。多塔结构振型数应不小于塔数的9 倍。但也要注意 一点，此处指定的振型数不能超过结构固有振型的总数。例如，一个规则的两层 结构，采用刚性楼板假定，由于每块楼板只有三个有效动力自由度，整个结构只 有6 个有效动力自由度，这样系统自身只有6 个特征对，这时候就不能指定9 个 振型，最多只能取6 个，否则就会造成地

3、震力计算异常。梁端弯矩调幅系数考虑梁在竖向荷载作用下的塑性内力重分布，通过调整使梁端弯矩减少，相 应增加跨中弯矩，使梁上下配筋均匀一些，达到节约材料，方便施工的目的。一 般情况下，梁端弯矩调幅系数取值范围为0.81.0。梁跨中弯矩放大系数对于内力分析中未考虑活荷载不利分布，而仅按满布计算时，当活载较大或 结构的层数不多时，可通过此系数来加大梁的跨中弯矩。弯矩放大系数可参照如 下取值：一般高层建筑：1.0。活载较大的高层及一般多层建筑：1.11.2。活载较大的多层建筑：1.21.3。地震力放大系数为了提高结构抗震安全度，可通过此参数来放大地震力，其取值范围一般为1.01.5。连梁刚度折减系数抗震

4、设计的框架一剪力墙或剪力墙结构的连梁，由于两端的变位差很大，故 剪力很大，连梁截面设计困难，往往出现超筋现象。抗震设计时，在保证连梁具 有足够的承受其所属面积竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂(降低刚度)而 把内力转移到墙体等其他构件上。就是在内力和位移计算中，对连梁刚度进行折 减。通常，设防烈度为6、7 度时连梁刚度折减系数取0.7，8、9 度时取0.50，最 小不宜小于0.50。当结构位移由风荷载控制时，连梁刚度折减系数不宜小于0.8。当连梁跨高比大于5 时，受力机理类似于框架梁，竖向荷载比水平荷载作用 效应明显，此时应慎重考虑连梁刚度的折减问题，以保证连梁在正常使用阶段的 裂缝及挠度满

5、足使用要求。梁刚度增大系数 在一般程序输入中，梁是按矩形尺寸输入并计算刚度的。对于现浇楼板，在 采用刚性楼板假定时，楼板作为梁的翼缘，是梁的一部分。在分析中可用此系数 来考虑楼板对梁刚度的贡献，梁刚度增大系数取1.02.0。其中可将现浇楼面的 边框梁取1.5，中间框架梁取2.0。对于有整浇面层的装配整体式楼盖可适当减小。 当结构整体计算中考虑了楼板对梁的作用后，梁单元计算中不应再考虑刚度增大 系数。梁扭矩折减系数 高层建筑楼面梁受楼板的约束，当结构计算未考虑这个约束作用时，梁的扭 转变形和扭矩计算值偏大，与实际受力不符。故在截面设计时应对梁扭矩予以适 当折减。计算分析表明，梁的扭矩折减系数与楼

6、盖的约束作用和梁的位置密切相 关。边梁和中梁有区别，有次梁和无次梁也不一样。因此，应根据具体情况确定 楼面梁的扭矩折减系数。若电算程序中只有一个扭矩折减系数时，一般可取0.4。10. 活载折减系数 活载折减系数参数均可按荷载规范规定进行取值。一般情况下不应对参数进 行修改。二、内力计算结果的分析、判断 目前，采用计算机软件进行多高层建筑结构分析几乎已成为设计人员的一种必然选择，由于软件开发版本很多，这也给设计人员创造了多个可选择的设计平 台，但是，计算机的辅助设计不是万能的，它提供的计算结果是否合理、可靠就 需要设计人员来作出准确判断。1. 合理性判断周期：周期大小与刚度的平方根成反比，与结构

7、质量的平方根成正比，因此， 计算出来的结构自振周期宏观地反映了结构的几何特性和刚度性质。周期的大小 与结构在地震中的反应有密切的关系。最基本的是不能与场地上的卓越周期一 致，否则会产生共振。在正常情况下，如果结构比较普通，截面尺寸选择符合常规要求，则结构基本周 期大体在以下范围：框架结构：T = (0.120.15)N框-剪结构、框-筒结构：T = (0.080.12)N剪力墙结构：T1 = (0.040.08)N筒中筒结构：T1 = (0.060.10)NT2 = (1/ 51/3) T T3 = (1/ 71斤式中：T1 基本自振周期，T2、T3 第二、第三周期，N结构计算层数。 周期过长

8、或过短，可能有以下四种原因：结构方案本身很不合理，刚度过大或过小；二是可能输入数据有误，包括几 何数据，荷载信息等。质量(荷载)偏大，周期偏长，质量过小，则周期偏短；三 是可能选用程序不适合本工程的设计。地震力：底部总剪力应在合理范围内。耦连计算时，底层的剪重比也应在合 理的范围内。对第一周期小于3.5s的结构，一般为：7度、II类上时e/W=1.6% 2.8%； 8度、II类上时0/W=3.2%5%。底部剪力过小，除了首先检查结构布置 和截面尺寸是否使刚度过小外，还应检查是否考虑周期折减系数屮T。如果程序 中没有进行周期折减，可使框架、框剪结构周期偏长，造成地震力偏小，偏于 不安全。在地震力

9、偏小的情况下，会出现结构位移满足要求，构件配筋为构造配 筋的不合理情况。所以，只有底部剪力在合理范围内，检查内力，配筋才有意义。振型：一般情况下，正常计算结果的振型曲线应当是连续的、光滑的曲线， 不应出现突然的转折点或不规则的凹凸。在有刚度大的突变处及顶部有高塔的特 殊情况下，可能在转变处出现明显的突变点，如图1 所示。(a) 第一振型(a) 第一振型第二振型(c)第三振型图 1 振型曲线位移：结构的层间位移角需满足规范要求。位移与结构的总体刚度有关。计 算位移愈小，其结构总体刚度就愈大，故可以根据初算的结果对整体结构进行调 整。如果位移偏小，则可以对梁、柱、墙等截面尺寸进行调整，或者取消部分

10、剪 力墙。反之则要对构件截面尺寸进行调整，或采取增加剪力墙等改变结构抵抗水 平力的形式，使位移在规范的允许值以内。内力与位移的渐变规律判断如果高层建筑结构沿竖向刚度与质量都很均匀、渐变，结构布置也没有大的 改变的情况下，则结构的内力和位移计算结果沿竖向也应均匀变化，不应有大的 突变。否则应检查几何数据及其他输入数据是否正确、合理。位移特征曲线如图(a) 剪力墙 (b) 框架 (c) 框架剪力墙图 2水平位移特征曲线平衡条件的判断(1) 竖向平衡条件：在竖向荷载作用下产生的柱、墙肢轴向力代数和，应等于总 的竖向荷载。总竖向荷载是指未经折减的，直接用于内力计算的数值，不应采用 计算地震作用的重力荷

11、载代表值。水平方向平衡条件：对于风荷载作用，底层各柱、墙的剪力代数和应等于总 的风荷载。对于地震作用，当需要进行平衡校核时，可利用第一振型的地震作用 进行平衡分析，而且必须在修正之前进行。对称性的判断对称结构在对称荷载作用下，对称点的内力与位移必然对称，如果不能满足对 称条件，计算结果显然有问题，就必须对几何数据和荷载数据进行核对，直到满 足上述条件为止。总之，通过上述关于周期、位移、振型、地震力、平衡条件及 对称性等的判断，设计人员就可以依此基本判定其计算结果可以用于工程设计。三、根据计算结果对结构进行调整(1) 柱轴压比：柱轴压比限值是为了满足结构延性要求，规范对各种结构构件的 轴压比限值有明确规定。根据计算机提供的柱轴压比数据，设计人员可以直接获 得超限信息，并可依此对竖向构件的截面、混凝土等级等进行适当调整，使计算 轴压比在规范规定的限值以内。(2) 梁柱配筋：设计合理的结构，一般不应有太多的超限截面。设计人员可以对 具体的超限截面进行分析。超限的原因一般有以