结构设计中结构布置原则分析（论文）.pdf

建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 建筑结构 Building S仃uctLlre 第44卷第22期 2017年11月 结 构 设 计 中 结 构 布 置 原 则 分 析 王 经 建 (中国核 电工程 有 限公 司 ，北京 100840) [摘 要 ]在结构选型完成后的结构设计中，结构构件布置影响着结构刚度的分布，通过分析结构刚度的分配对结构安全性、 经济性的影响，简要介绍了结构设计中构件布置的原则。 [关键词 ]刚度 ；安全性 ；经’济I挂；结构布置 [中图分类号 ]Tu 31 【文献标志码 ]A [文章编号 ]1001—523X (2017)22-0013~)2 Analysis on Structural A rrangem ent Principle in Structural D esign Wang Jing-jian 【Abstract]The stmcnlral component layout affects the distribution of s缸_llcttll_a1 stiffness in the structure design．stmctLlre selection after the completion of the stmctIlre form selection．The principle of component arrangement in stmctura1 design is briefly introduced based on the analysis influence Of s仃uctLlrlal stiffn ess distribution on s仃uct山．al safety and economy． 【Keywords】stiffness；safety；economy；component arrangement 结构设计是一项综合建筑安全、适用、经济、耐久性等 各方面的工作，在满足建筑使用的同时，如何做到建筑的安 全、经济，是一项非常重要的事情。结构选型完成后，结构 构件布置的优劣，对整个建筑结构安全性、经济性有很大影响。 在结构设计中，应注意以下几点。 1 合理的结构刚度 结构构件的作用除了是用来支撑整个建筑物上的活动荷 载外，还需要支撑或者说抵御结构构件 自身的重力作用、水 平荷载作用。由于我 国大部分地区处于地震活动区域，房屋 建筑多由混凝土、砖砌体等材料构成，结构构件的自重较重， 在地震发生时的惯性作用主要由结构 自身的重力所产生。 根据 GB 5001--2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)[11 规定，地震作用的计算方法如下 ： FEk==6clGeq (1) 式中 ：FEk为结构总水平地震作用标准值 ；6( 为相应于结 构基本 自振周期的水平地震影响系数值 ；G即为结构等效总重 力荷载。 我国GB 50009--2012《建筑结构荷载规范》[21(以下简 称荷载规范)提供了两种方法估算高层建筑的基本 自振周期。 设计人员可以根据建筑层数来估算高层建筑的基本 自振周期， 估算公式如下。 钢结构 ： = (O．10～0．15)n (2) 钢筋混凝土结构 ： = (0．05～O．10)n (3) 式中 ：n为高层建筑总层数。 另外，对于一些钢筋混凝土结构体系的高层建筑，也可 按照以下公式估算其基本 自振周期。 钢筋混凝土框架和框架 一剪力墙结构 ： T1=0．25+0．53x10-3 n2 (4) 钢筋混凝土剪力墙结构 ： = 。．。3+。．。3 H (5 式中 ：H为结构高度 ；B为结构宽度。 收稿日期：2017-08-20 作者简介：王经建 (1979一)，男，河北易县人，高级工程师，硕士， 主要研究方向为建筑结构理论。 根据文献 [1]规定，场地特征周期见表 1。 表1 场地特征周期值 设计地震 场地类别 分组 1 0 I 1 II ⅡI Ⅳ 第一组 O．2O 0．25 0．35 0．45 O．65 第二组 O．25 0_3O 0．40 0．55 0．75 第三组 0-30 O-35 0．45 0．65 0．90 从地震影响系数曲线中可知，一般在多、高层建筑物中， 如果结构设计时为加强安全加大结构构件截面，会使结构刚 度增加，周期减小，地震作用成指数倍增大，反而使建筑物 不经济，不安全。因此在结构设计过程中，在满足必要的层 间位移和舒适度的正常使用状态下，选择适宜的结构刚度， 可大幅降低结构造价。 2 结构构件尽量对称均匀布置 结构体系的均匀、对称布置会使结构的刚度 中心尽量位 于结构的形心，与结构的重力中心尽量靠近。在地震惯性作 用时，由于二者不重合带来的扭转作用会大幅降低。使结构 模型在计算时的主要振型是平动作用，减少角部的位移角以 及由于扭转带来的应力集中。 (1)如果建筑本身限制，不能做到对称，则需通过对结 构构件的调整，尽量使整体结构的刚度中心与重力中心靠近， 做到第一、第二自振周期为平动，降低减少扭转的影响。 为此，JGJ3--2010《高层建筑混凝土结构技术规程 》p 和 GB 5001--2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)均规 定了位移比和周期比的限值 ：在考虑偶然偏心影响的地震作 用下楼层竖向构件的最大水平位移和层问移，A级高度高层 建筑不宜大于该楼层均值的 1．2倍，不应大于该楼层平均值的 1．5倍 ；B级高度高层建筑、混合构高层建筑及复杂高层建筑 不宜大于楼层平均值的1．2倍，不应大于该楼平均值的1．4倍。 结构扭转为主的第一自振周期 f与平动为主的第一 自振周期 之比A级高度高层建筑不应大于0．9，B级高高层建筑不应大 于0