淺談結構設計中需要控制的目標參數(shù)

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淺談結構設計中需要控制的目標參數(shù)
                    ――結構軟件計算中確定目標參數(shù)的方法
在多層、高層的結構設計中，設計人員首先需要確定建筑結構中的各項指標，這就要求設計人員對所要設計的建筑項目有著清晰深入的了解和分析，尤其是在計算中所需要控制的目標參數(shù)。
設計人員根據(jù)國家規(guī)范的具體規(guī)定、計算軟件對參數(shù)定義的要求以及建筑工程的實際特點，對各個目標參數(shù)進行正確設置。其中有幾個參數(shù)關系到整體計算結果，必須預先判斷其合理取值，并在后續(xù)的計算中確定其準確取值，這樣做是為了準確的控制結構的整體性，這些參數(shù)包括振型組合數(shù)、最大地震力作用方向和結構基本自振周期等。
1．振型組合數(shù)
振型組合數(shù)是在做抗震計算時考慮振型的數(shù)量。該組合數(shù)的取值如果太小，則不能正確反映模型應當考慮的振型數(shù)量，使計算結果失效；如果取值太大，有可能使計算結果發(fā)生畸變?！陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規(guī)程》（JGJ3-2002）（簡稱“高規(guī)”）5.1.13-2條規(guī)定[1]，抗震計算時，宜考慮平扭藕聯(lián)計算結構的扭轉效應，振型數(shù)不宜小于15，對多塔結構的振型數(shù)不應小于塔樓的9倍，且計算振型數(shù)應使振型參與質量不小于總質量的90％。一般來說，振型組合數(shù)的多少同結構的層數(shù)及自由度有關，當結構層數(shù)較多或結構層剛度突變較大時，振型數(shù)應當取得多些，例如存在有彈性節(jié)點、多塔樓、轉換層等結構形式。所以振型組合數(shù)的選取應使振型參與質量達到總質量的90%，即x，y向的有效質量系數(shù)應大于0.9。具體操作是，首先根據(jù)工程實際情況及設計經(jīng)驗預設一個振型數(shù)計算后，考察計算后所得的有效質量系數(shù)是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型個數(shù)，直到x、y兩個方向的有效質量系數(shù)都大于0.9為止。
需要注意的是：結構的振型組合數(shù)最大值不能超過結構的總自由度數(shù)，如果所選振型數(shù)大于結構固有的振型總數(shù)，則會造成計算出來的地震力異常；對于進行藕聯(lián)計算的結構，所選振型數(shù)應大于9個，多塔結構應更多，其值應取3的倍數(shù)；對采用剛性板假定的單塔結構，考慮扭轉藕聯(lián)作用時，其振型不得超過結構層數(shù)的3倍，如果選取的振型組合數(shù)已經(jīng)增加到結構層數(shù)的3倍，其有效質量系數(shù)仍不能滿足要求，也不能再增加振型數(shù)，而應認真分析原因，考慮結構方案是否合理。
對于主振型的判斷：剛度均勻的結構，在考慮扭轉藕聯(lián)計算時，一般說來，前兩個或者前幾個是主振型；對于剛度不均勻的復雜結構來說，應根據(jù)各個振型的基底剪力值判斷哪個是X向或Y向的主振型，同時能了解到每個振型對基底剪力值的作用大小。