高层结构设计需控制的重要指标及处理方法

李邱冀，赵 丽，李晓娜

辽宁天维纺织研究建筑设计集团有限公司，辽宁 沈阳 110016

国家出台的《高层建筑混凝土结构技术规程》在原有基础上总结了我国最近几十年，在高层建筑的结构设计领域的经验，逐步提高了规范的可操作性和结构安全度，同时还加强了不规则性控制和抗震概念设计，为建筑设计师的工程实践加以指导。然而从最近几年工程师们所反映的具体问题来看，很多设计课件中对结构的刚度控制，在计算中还是难以满足他们的需求，笔者结合自己近几年在实际工程中所遇到的具体问题，提出一些自己的建议。

1 高层结构设计中刚度要求

在《高层建筑混凝土结构技术规程》中有很多的刚度相关的或与刚度都是比较容易实现和满足的，不过最难啃的硬骨头还是集中于抗扭刚度。

1.1 扭转位移比控制

对于A类的所有高层△Umax/△UC都是不能超过1.2-1.5的范围；对于B类的所有高层△Umax/△UC也不能超过1.2-1.4的范围。如果此条件不能满足，就应该是当地调整其平面布置，从而进一步地减少重心与刚心偏心距离。

1.2 整体稳定性控制

对于所有的带剪力墙和框架的建筑设计要根据下式去运算：

式中，Gi为第i层的重力荷载具体设计值； hi﹑H为建筑物的层度；Ejd为等效侧向刚度（结构主轴方向的弹性）。满足上述条件就能实现刚度退化的15%,在风荷的作用下趋于稳定状态，如果不能满足，就要根据实际情况适当地提高其竖直方向的构件刚度。通过分析，抗震的设防烈度一般情况下都要保持≥7度或基本风压也要保持在≥0.5kN/M2，在位移的控制数值满足此条件，结构的稳定性就能满足；其他就应该验算P-△效应影响。

1.3 层刚比的控制

Ki/Ki+l≤0.7同时3Ki/（Ki+l+Ki+2+Ki+3）≤0.8。如果不能满足，就应该调整具体的楼层高度，削弱或加强具体的楼层刚度。在设计建筑抗震性的时候，地下室结构的楼层侧向刚度不能少于相邻上部楼层侧向刚度的两倍。如无法实现，则应该增加其地下室的剪力墙数量，也可以通过嵌固层下移一层的方法进行解决。

1.4 弹性层位移角控制

△Umax/h≤1/500～1/1000。如果不能满足，就应该适当调整具体的楼层高度，从而进一步地加强了底部竖直方向的构件刚度。在设计抗震数值时K’i+n/K’n≤1.3。如果不能满足，应该适当调整具体的楼层高度，削弱或加大具体的楼层刚度。舒适度一定要控制在，amax≤0.25 m/s2（旅馆﹑办公）, amax≤0.15 m/s2（公寓﹑住宅）；如果不能满足，就要提高竖直方向的构件刚度。

2 剪力墙连梁的设计控制

在框架-剪力墙-剪力墙结构中，连接墙肢与框架柱，墙肢与墙肢的梁通常都叫做连梁。连梁都属于截面大﹑跨度小，墙体与连梁相连的刚度一定要大。在地震荷载和风荷载的双重作用下，连梁的内力通常都是相当地大。还有就是在高层建筑的设计中，因为连梁两端墙肢的经常会出现不均匀的压缩，所以就会产生连梁两端的竖直方向的位移差，就会在连梁内引发一定程度的内力。在设计的时候，不但要降低连梁的内力，如在连梁的中部设计开水平缝﹑逐一增加剪力墙的洞口宽度；在计算位移和内力的时候要对连梁的刚度进行适当的折减，对局部内力过大的楼层的连梁要根据具体事情进行一定的调整等。

2.1 水平力引起的连梁超筋

在连梁和墙肢的同时工作情况下，剪力墙就要具备一定程度的强度和刚度。对于剪力墙的设计就要确保不发生剪切的破坏，墙肢的屈服要滞后于连梁的屈服，连梁和墙肢的设计要完全吻合强剪弱弯的原则。一般情况下，当连梁超筋时，按下述方法进行调整。

第一，连梁刚度的折减。梁端出现裂缝就是连梁屈服时表现，内力重分布，刚度减弱，通常情况下取值一般都在0.50～1.00之间；第二，适当减少连梁高度而增加连梁跨度。在设计中，刚度折减之后，还会出现斜截面受剪承载力不够和连梁正截面受弯承载力的情况，应对办法就是适当减少连梁高度而增加连梁跨度，调整的幅度不能超过20%；第三，适当增加剪力墙厚度。因为地震所引发的内力是不依照墙厚增加的比例进行分配给该片剪力墙，通常都会小于此比例，所以有就会出现连梁的受剪承载力不超限的现象；第四，提高混凝土等级。混凝土的等级如果得到提高，结构的地震作用影响增加的比例就会远小于混凝土所受剪承载力提高的比例，所有就会使连梁的受剪承载力不超限；第五﹑地震区高层建筑的剪力墙连梁，在进行了上述调整后，仍有部分不符合承载力要求时，可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力，剪压比见《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.2条规定，按“强剪弱弯”的要求，配置相应的纵向钢筋。此时，如果不能保证连梁在大震时的延性要求，应将这些连梁按铰接于剪力墙上考虑。

2.2 重力荷载引起的连梁超筋

当连梁超筋是由于相连竖向构件发生较大竖向位移引起的，则应按下述方法调整。其一﹑调整结构布置，减小变形差。使墙肢布置更均匀，承受荷载相对均匀，有利于调整连梁内力，使其不超限；其二﹑设置后浇带。后浇带的设置，在一定程度上缓解了沉降差，改善了连梁两端的内力值，使其不超限；其三﹑增加连梁跨度减少高度；其四﹑加大截面，加大配筋。连梁截面加大，抗弯﹑抗剪能力均能提高，在一定范围内，可以满足承载力要求。

3 结论

高层建筑结构计算模型的调整在一定程度上是受到诸多因素制约的，通常都会和建筑条件的限制﹑剪力墙的数量﹑剪力墙的平面布置﹑连梁的刚度等都有关。所以说，在进行设计的时候一定要把互相制约的诸多因素都要进行统一协调，只有这样，才有可能取得相对理想的效果。

[1]叶琳昌.大体积混凝土施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]李霖.混凝土整板结构转换层施工技术[J].施工技术，2009(10)