淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要控制的目標(biāo)參數(shù)

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淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要控制的目標(biāo)參數(shù)
                    ――結(jié)構(gòu)軟件計(jì)算中確定目標(biāo)參數(shù)的方法
在多層、高層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員首先需要確定建筑結(jié)構(gòu)中的各項(xiàng)指標(biāo)，這就要求設(shè)計(jì)人員對(duì)所要設(shè)計(jì)的建筑項(xiàng)目有著清晰深入的了解和分析，尤其是在計(jì)算中所需要控制的目標(biāo)參數(shù)。
設(shè)計(jì)人員根據(jù)國(guó)家規(guī)范的具體規(guī)定、計(jì)算軟件對(duì)參數(shù)定義的要求以及建筑工程的實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)各個(gè)目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行正確設(shè)置。其中有幾個(gè)參數(shù)關(guān)系到整體計(jì)算結(jié)果，必須預(yù)先判斷其合理取值，并在后續(xù)的計(jì)算中確定其準(zhǔn)確取值，這樣做是為了準(zhǔn)確的控制結(jié)構(gòu)的整體性，這些參數(shù)包括振型組合數(shù)、最大地震力作用方向和結(jié)構(gòu)基本自振周期等。
1．振型組合數(shù)
振型組合數(shù)是在做抗震計(jì)算時(shí)考慮振型的數(shù)量。該組合數(shù)的取值如果太小，則不能正確反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的振型數(shù)量，使計(jì)算結(jié)果失效；如果取值太大，有可能使計(jì)算結(jié)果發(fā)生畸變。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）（簡(jiǎn)稱“高規(guī)”）5.1.13-2條規(guī)定[1]，抗震計(jì)算時(shí)，宜考慮平扭藕聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不宜小于15，對(duì)多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90％。一般來說，振型組合數(shù)的多少同結(jié)構(gòu)的層數(shù)及自由度有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時(shí)，振型數(shù)應(yīng)當(dāng)取得多些，例如存在有彈性節(jié)點(diǎn)、多塔樓、轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)形式。所以振型組合數(shù)的選取應(yīng)使振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%，即x，y向的有效質(zhì)量系數(shù)應(yīng)大于0.9。具體操作是，首先根據(jù)工程實(shí)際情況及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)一個(gè)振型數(shù)計(jì)算后，考察計(jì)算后所得的有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型個(gè)數(shù)，直到x、y兩個(gè)方向的有效質(zhì)量系數(shù)都大于0.9為止。
需要注意的是：結(jié)構(gòu)的振型組合數(shù)最大值不能超過結(jié)構(gòu)的總自由度數(shù)，如果所選振型數(shù)大于結(jié)構(gòu)固有的振型總數(shù)，則會(huì)造成計(jì)算出來的地震力異常；對(duì)于進(jìn)行藕聯(lián)計(jì)算的結(jié)構(gòu)，所選振型數(shù)應(yīng)大于9個(gè)，多塔結(jié)構(gòu)應(yīng)更多，其值應(yīng)取3的倍數(shù)；對(duì)采用剛性板假定的單塔結(jié)構(gòu)，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)作用時(shí)，其振型不得超過結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍，如果選取的振型組合數(shù)已經(jīng)增加到結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍，其有效質(zhì)量系數(shù)仍不能滿足要求，也不能再增加振型數(shù)，而應(yīng)認(rèn)真分析原因，考慮結(jié)構(gòu)方案是否合理。
對(duì)于主振型的判斷：剛度均勻的結(jié)構(gòu)，在考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)計(jì)算時(shí)，一般說來，前兩個(gè)或者前幾個(gè)是主振型；對(duì)于剛度不均勻的復(fù)雜結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)根據(jù)各個(gè)振型的基底剪力值判斷哪個(gè)是X向或Y向的主振型，同時(shí)能了解到每個(gè)振型對(duì)基底剪力值的作用大小。