摘要：在高層建筑的設計過程中，有很多的參數需要設計人員進行控制和分析，本文在對高層建筑四個比參數的分析基礎上，提出了各個參數設計的要求和相關的措施，旨在為高層建筑的設計人員進行高層建筑設計時，提供理論參考。
　　關鍵詞：高層建筑；結構設計；位移比；周期比；
　　引言
　　隨著城市建設的發展和科學技術的進步,高層建筑（10層及10層以上或房屋高度超過28m的建筑物）的應用日益廣泛,由于高層建筑相對較柔,水平荷載作用效應明顯,在滿足使用條件下如何才能達到既安全又經濟的設計要求,這是結構設計人員必須去追求與面對的。對于高層結構設計來說，位移比、周期比、剛度比、軸壓比是保證結構規則、安全、經濟的4個極其重要的參數。
　　1位移比
　　1.1名詞釋義
　　（1）位移比：即樓層豎向構件的最大水平位移與平均水平位移的比值。（2）層間位移比：即樓層豎向構件的最大層間位移角與平均層間位移角的比值。其中：最大水平位移：墻頂、柱頂節點的最大水平位移。平均水平位移：墻頂、柱頂節點的最大水平位移與最小水平位移之和除2。層間位移角：墻、柱層間位移與層高的比值。最大層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值。平均層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值與最小值之和除2。
　　1.2控制目的
　　高層建筑層數多、高度大，為了保證高層建筑結構具有必要的剛度，應對其最大位移和層間位移加以控制，主要目的有以下幾點：（1）保證主體結構基本處于彈性受力狀態，避免混凝土墻柱出現裂縫，控制樓面梁板的裂縫數量和寬度。（2）保證填充墻、隔墻、幕墻等非結構構件的完好，避免產生明顯的損壞。（3）控制結構平面規則性，以免形成扭轉，對結構產生不利影響。
　　1.3電算結果的判別與調整要點
　　PKPM軟件中的SATWE程序對每一樓層計算并輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應的比值。但對于計算結果的判讀應注意以下幾點：（1）若位移比（層間位移比）超過1.2，則需要在總信息參數設置中考慮雙向地震作用；（2）驗算位移比需要考慮偶然偏心作用，驗算層間位移角則不需要考慮偶然偏心；（3）驗算位移比應選擇強制剛性樓板假定，但當凸凹不規則或樓板局部不連續時，應采用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型，當平面不對稱時尚應計及扭轉影響；（4）最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制參數。構件設計與位移信息不是在同一條件下的結果（即構件設計可以采用彈性樓板計算，而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得），故可先采用剛性樓板算出位移，而后采用彈性樓板進行構件分析；（5）因為高層建筑在水平力作用下幾乎都會產生扭轉，故樓層最大位移一般都發生在結構單元的邊角部位。
　　2周期比
　　2.1名詞釋義
　　周期比即結構扭轉為主的第一自振周期（也稱第一扭振周期）Tt與平動為主的第一自振周期（也稱第一側振周期）T1的比值。周期比主要控制結構扭轉效應，減小扭轉對結構產生的不利影響，使結構的抗扭剛度不能太弱。因為當兩者接近時,由于振動藕連的影響,結構的扭轉效應將明顯增大。
　　2.2電算結果的判別與調整要點
　　（1）因SATWE電算結果中并未直接給出周期比,故對于通常的規則單塔樓結構，需人工按如下步驟驗算周期比:根據各振型的兩個平動系數和一個扭轉系數（三者之和等于1）判別各振型分別是扭轉為主的振型（也稱扭振振型）還是平動為主的振型（也稱側振振型）。一般情況下，當扭轉系數大于0.5時,可認為該振型是扭振振型,反之應為側振振型。當然，對某些極為復雜的結構還應結合主振型信息來進行判斷；周期最長的扭振振型對應的就是第一扭振周期Tt，周期最長的側振振型對應的就是第一側振周期T1；計算Tt/T1，看是否超過《高規》限值規定。對于多塔結構周期比，不能直接按上面的方法驗算，這時應該將多塔結構分成多個單塔，按多個結構分別計算、分別驗算（注意不是在同一結構中定義多塔，而是按塔分成多個結構）。
　　（2）對于剛度均勻的結構，在考慮扭轉耦連計算時，一般來說前兩個或幾個振型為其主振型，但對于剛度不均勻的復雜結構，上述規律不一定存在。總之在高層結構設計中，使得扭轉振型不應靠前，以減小震害。SATWE程序中給出了各振型對基底剪力貢獻比例的計算功能,通過參數Ratio（振型的基底剪力占總基底剪力的百分比）可以判斷出那個振型是X方向或Y方向的主振型，并可查看以及每個振型對基底剪力的貢獻大小。
　　3剛度比
　　3.1名詞釋義
　　剛度比指結構豎向不同樓層的側向剛度的比值（也稱層剛度比），該值主要為了控制高層結構的豎向規則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。對于地下室結構頂板能否作為嵌固端，轉換層上、下結構剛度能否滿足要求，及薄弱層的判斷，均以層剛度比作為依據。《抗規》與《高規》提供有三種方法計算層剛度。
　　3.2電算結果的判別與調整要點
　　（1）規范對結構層剛度比和位移比的控制一樣，也要求在剛性樓板假定條件下計算。對于有彈性板或板厚為零的工程，應計算兩次，在剛性樓板假定條件下計算層剛度比并找出薄弱層，然后在真實條件下完成其它結構計算。
　　（2）一般來說，結構的抗側剛度應該是沿高度均勻或沿高度逐漸減少，但對于框支層或抽空墻柱的中間樓層通常表現為薄弱層，由于薄弱層容易遭受嚴重震害，故程序根據剛度比的計算結果或層間剪力的大小自動判定薄弱層，并乘以放大系數，以保證結構安全。當然，薄弱層也可在調整信息中通過人工強制指定。
　　（3）對于上述三種計算層剛度的方法，我們應根據實際情況進行選擇：對于底部大空間為一層時或多層建筑及磚混結構應選擇“剪切剛度”；對于底部大空間為多層時或有支撐的鋼結構應選擇“剪彎剛度”；而對于通常工程來說，則可選用第三種規范建議方法，此法也是SATWE程序的默認方法。
　　4軸壓比
　　4.1名詞釋義
　　柱（墻）軸壓比N/（fcA）指柱（墻）軸壓力設計值與柱（墻）的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一，為了使柱墻具有很好的延性和耗能能力，規范采取的措施之一就是限制軸壓比。
　　4.3電算結果的判別與調整要點
　　（1）抗震等級越高的建筑結構，其延性要求也越高，因此對軸壓比的限制也越嚴格。對于框支柱、一字形剪力墻等情況而言，則要求更嚴格。抗震等級低或非抗震時可適當放松，但任何情況下不得小于1.05。
　　（2）限制墻柱的軸壓比，通常取底截面（最大軸力處）進行驗算，若截面尺寸或混凝土強度等級變化時,還驗算該位置的軸壓比。SATWE驗算結果詳細，當計算結果與規范不符時，軸壓比數值會自動以紅色字符顯示。
　　（3）需要說明的是，對于墻肢軸壓比的計算時，規范取用重力荷載代表值作用下產生的軸壓力設計值（即恒載分項系數取1.2,活載分項系數取1.4）來計算其名義軸壓比,是為了保證地震作用下的墻肢具有足夠的延性,避免受壓區過大而出現小偏壓的情況,而對于截面復雜的墻肢來說,計算受壓區高度非常困難,故作以上簡化計算。
　　參考文獻：
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