64.如何对高层建筑结构电算计算结果进行分析、判断和调整?
目前高层建筑结构分析和设计基本上都采用计算机软件进行，结构计算机分析一方面为结构方案分析比较提供了依据，另一方面为施工图设计提供了依据。因此对计算结果的合理性、可靠性进行判断是十分必要的。设计人员必须以力学概念、工程经验为基础，从结构整体和局部两个方面对结构分析软件的计算结果进行分析判断，确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据。
（1）合理性的判断
根据结构类型分析其动力特性和位移特性，判断其合理性。
1）周期和地震作用 结构周期T大小与其刚度的平方根
成反比，与其质量的平方根
成正比。周期的大小与结构在地震中的反应有密切关系，最基本的是不能与场地的卓越周期一致，否则会发生共振。
按正常设计，非耦联计算地震作用时，结构周期大致在以下范围内，即
框架结构
T1=（0.12～0.15）n
框架—剪力墙结构
T1=（0.08～0.12）n
剪力墙结构
T1=（0.04～0.08）n
筒中筒结构
T1=（0.06～0.10）n
T2=（1/5～1/3）T1
T3=（1/7～1/5）T1
式中 n——结构计算层数（对于40层以上的建筑，上述近似周期的范围可能有较大的差别）。
如果周期偏离上述数值太远，应考虑本工程刚度是否合理，必要时调整结构截面尺寸。如果结构截面尺寸和布置正常，无特殊情况而计算周期相差太远，应检查输入数据有无错误。
耦联计算时，底层剪力重力比γv=FEk/GE应在合理的范围内，参照一些工程经验资料，剪力重力比γv的经验范围如表4-4所示。
表4-4 剪力重力比γv的适宜范围
注：此表仅适用于平面比较规则、竖向刚度比较均匀的结构。
若γv过小，说明底部剪力过小，此时应注意结构位移满足要求，构件截面配筋为构造配筋的“安全”假象，要对构件截面尺寸、周期是否折减进行全面检查，找出原因。
若γv过大，说明底部剪力过大，应检查输入信息，是否填入信息有误，或剪力墙数量过多，结构刚度太大。
不论剪力重力比γv过小还是过大，都要找出原因，将其控制在适宜的范围内，其计算的位移、内力、配筋才有意义。
2）振型 正常计算结构的振型曲线多为连续光滑曲线，当沿竖向有非常明显的刚度和质量突变时，振型曲线可能有不光滑的畸变点，如图4-2所示。
图4-2 振型曲线
a）第一振型 b）第二振型 c）第三振型
由于复杂高层建筑结构振型分布的复杂性，前若干振型中，有许多振型要么参与系数等于零，要么对结构的影响非常小，并且取太多的振型，计算工作量很大。实际上，不应该以振型顺序依此选择振型（对平面结构是正确的），而应该以振型对结构的影响大小为依据进行选取，这样就可以自动剔除排列在前，但影响小的振型。
3）位移 结构的弹性层间位移角需满足现行规范规程中的有关规定。需要说明的是，此时位移的计算是在“楼板平面内刚度为无限大”这一假定条件下。位移与结构的总体刚度有关，计算位移越小，其结构的总体刚度越大，因此可以根据初算的结构对整体结构进行调整。如位移值偏小，则可以减小整体结构的刚度，对墙、梁的截面尺寸可适当减小或取消部分剪力墙。反之，如位移偏大，则应考虑如何增加整体结构的刚度，包括加大有关构件的尺寸，改变结构抵抗水平力的形式、增设加强层、斜撑等。
（2）渐变性的判断
竖向刚度、质量变化均匀的结构，在较均匀变化的外荷载作用下，其内力、位移等计算结果自上而下也应均匀变化，不应有较大的突变，否则应检查结构截面尺寸或输入数据是否正确、合理，位移特征曲线如图4-3所示。
图4-3 位移的特征曲线
（3）平衡性的判断
分析结构或结构构件在单一重力荷载或风荷载作用下内外力平衡条件是否满足。在进行内外力平衡条件分析时，应注意下列各方面。
1）平衡性分析应采用结构内力调整前的内力。
2）平衡校核只能对同一结构在同一荷载条件下进行，故不考虑施工过程模拟加载的影响。
3）平衡分析时必须考虑同一种工况下的全部内力。
4）经过SRSS或CQC法组合的地震作用效应是不能用作平衡分析的，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。
5）柱、墙计算轴力Ni基本符合柱、墙受荷面积Ai的近似应力，即Ni=qAi（q为单位面积重力荷载）。根据对大量工程的数据统计，采用普通轻质填充墙的各类现浇钢筋混凝土民用高层建筑结构的总质量按总建筑面积平均计算，其范围大致如表4-5所示。
表4-5 各类现浇钢筋混凝土民用高层建筑结构的平均质量（kN/m2）
当建筑物较高（＞30层、＞100m）时，其平均质量一般为表4-5中的上限值左右；当建筑物较低（＜20层、＜60m）时，其平均值一般为表4-5中下限值左右。
建筑物的总质量应为建筑物实际总建筑面积（包括设备用房、避难层等不计入容积率的建筑面积在内）乘以其平均质量。
（4）需要注意的几个取值
除满足上述的要求外，抗震设计时，一般高层建筑需要注意以下几个取值：
1）柱轴压比n 柱轴压比n的限值是延性设计的要求，规范对不同抗震等级的结构给出了不同的要求，需要注意的是，抗震结构中，轴压力应采用有地震组合下的最大轴力。
2）刚度比《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）规定：当某层结构的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其相邻三个楼层侧向平均值的80%，则该结构为竖向不规则结构（图4-2）。控制刚度比主要是为了控制结构的竖向规则性，避免竖向刚度突变，形成薄弱层。对于抗震高层建筑而言，此类竖向不规则结构是不宜采用的。
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）规定，设计带转换层高层建筑结构时，应控制转换层上、下层结构的等效刚度比（见本书第141题）。同时，为防止出现转换层下部楼层刚度较大，而转换层本层的侧向刚度较小，此时，等效刚度比虽能满足限值的要求，但转换层本层的侧向刚度过于柔软。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）规定，转换层结构除应满足上述等效剪切刚度或等效侧向刚度比要求外，还应满足楼层侧向刚度比的要求：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。
3）楼层最小地震剪力系数λ（剪重比）为了控制楼层的最小地震剪力，保证结构的安全，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）规定了不同烈度下楼层的最小水平地震剪力系数λ（剪重比）：
式中 VEki——i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；
λ——水平地震剪力系数，不应小于表4-6规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数；
Gj——第j层的重力荷载代表值；
n——结构计算的总层数。
表4-6 楼层最小地震剪力系数λ值
注：1、基本周期介于3.5s和5.0s之间的结构，可按线性插入法取值。
2.括号内数值分别用于基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
3.对于Ⅲ、Ⅳ类场地，表中数据至少增加5%。
4）位移比《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）规定：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间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该层平均值的1.5倍。B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。因此，位移的要求主要是保证结构平面的规则性，减小结构平面扭转的不利影响。
5）周期比Tt/T1《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）规定：结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑Tt／T1不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑Tt/T1不应大于0.85。因此，控制周期比主要是为了减小扭转效应对结构产生的不利影响。
6）刚重比《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）第5.4.4条给出了刚重比的限值，控制结构刚重比的目的是为了控制结构的稳定性，避免结构产生整体稳定性。即
（5）构件配筋的分析和判断
对构件的配筋合理性的分析判别包括如下内容。
1）一般构件的配筋率是否符合构件的受力特性。
2）受力复杂的结构构件（如转换梁、大悬臂梁、转换柱、跨层柱、特殊荷载作用的部位等）宜按应力分析的结果校核配筋设计。
3）柱的轴压比是否符合规范要求；短肢剪力墙的轴压比是否满足有关要求；竖向构件的加强部位（如角柱、框支柱、底部剪力墙等）的配筋是否得到反映。
（6）根据计算结果对结构进行调整
结构设计中，其计算结果一般可按上述几项内容进行分析，符合上述要求，可以认为结构基本合理，否则应检查输入数据是否正确或对结构方案进行调整，使计算结果正常、合理。
结构布置的调整应在概念设计的基础上，从整体进行把握。如高层建筑结构计算出的第一振型为扭转振型，则表明结构的抗侧力构件布置得不尽合理，质量中心与抗侧刚度中心存在偏差，平动质量相对于刚度中心产生转动惯量；或是抗侧力构件数量不足；或是整体抗扭刚度偏小，此时对结构方案应从加强抗扭刚度，减小相对偏心，使刚度中心与质量中心一致，减小结构平面的不规则性等角度出发，进行调整，因此可采用加大抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量，将抗侧力构件尽可能均匀地布置在建筑物四周，必要时设置防震缝，将不规则的平面划分为若干相对规则平面等方法进行处理。