■李信澤 ■海南珠江建筑設計院有限公司，海南 ?？?570125

伴隨著改革程度的不斷加深，我國已經(jīng)在諸多行業(yè)、領域取得相應的成績，而其中又以建筑行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢最為良好。從當前來看，各大城市中高層建筑物不斷拔地而起。在設計高層建筑結構的過程中，平面布置應當切實考慮到規(guī)則性問題，如果使用平面不規(guī)則的設計方法，便會使平面剛度中心與質量中心不能處于相同的點上，所以在設計高層建筑結構的過程中應該重點考慮扭矩的問題。

1 工程概況

某工程為一座集辦公樓、酒店為一體的綜合大廈，該建筑地下有2層，地上25 層，底部裙房4 層，總面積為45000m2，總高度97.8m，地下為車庫，首層則是酒店和商鋪，2 到4 層時酒店餐廳，5 到12 層為酒店客房，12 層以上為辦公樓。此大廈的特征是豎向功能變化多。與此同時，大樓為丙類建筑物，使用年限是50 年，抗震強度7 級，剪力墻和框架梁抗震等級2 級，框架柱抗震等級1 級，基礎設計甲級，應用強度大的預應力管樁，結構計算應用SATWE 軟件完成，下圖為調整之后結構裙房和標準層的平面示意圖。

圖1 調整后的結構裙房和標準層平面示意圖

2 針對不規(guī)則情況進行處理的方法

大樓平面形體是Z 字形，L/Bmax=0.56 ＞0.35，為不規(guī)則建筑結構，豎向存在立面縮進，層高差別大。通過初步運算發(fā)現(xiàn)，結構在風荷載和地震影響下的位移角可達到規(guī)定的要求，雖然可達到規(guī)范需要，然而第二周期扭轉因子已經(jīng)很大，達到0.34，這說明此結構抗扭剛度顯然不夠。與此同時，此結構在考慮偶然偏心情況下的扭轉位移比X 向和Y 向都大于1.30，甚至還有1.40 的，此結構的扭轉效應比較嚴重，屬于扭轉不規(guī)則，裙房4 層時薄弱層，剛度低于上3 層平均剛度的近八成，首層是軟弱層，抗剪承載力達不到上層的八成，此結構不規(guī)則位置為5 項，屬嚴重不規(guī)則結構，此樓上下層功能較多，地下室是車庫，業(yè)主要求有較大空間布置墻體受到約束，2 到4 層時酒店多功能廳，需空間寬敞，布置墻體受約束，5 到12 層時酒店客房，不允許在建筑外側設置剪力墻，12 以上是辦公樓，中間也很難布置墻體，很多功能使此樓中部和邊上很難存在墻體上下貫通。

此樓設計中的關鍵工作為調整周期比及扭轉位移比，因此樓平面凹凸不規(guī)則，2 個核心筒都處于兩端，剛度十分的不均勻，剛心和質心有很大的偏差，在地震的影響下容易出現(xiàn)扭轉破壞?？刂浦芷诒群涂刂莆灰票认嗤?，但控制周期比的側重點在于測向剛度和扭轉剛度間的相對性，主要目的是抗側力平面布置更加合理、有效，促使建筑結構不產(chǎn)生過大的扭轉效應。所以，控制周期比的主要目的是使結構抗側力構件的布置更加均勻、合理，而不是讓結構更具有剛度。若是平動第一周期和扭轉第一周期相對接近，因振動藕連作用，結構扭轉效果應該會變化的較為明顯。然而，此大廈第二周期扭轉因子為0.34，一般認為其扭轉剛度較弱，需要進行調整，不可只認為平動和扭轉第一周期的比值低于0.9 就可以，同時還需要考慮平動周期內的扭轉因子，如若不然在地震較大時結構第一周期很有可能就會是扭轉周期?？紤]到這一比如哦環(huán)節(jié)，應該針對結構豎向構件進行調整:首先，在結構左上方及右下方各加1 片相對較長的剪力墻，加強建筑物周邊結構構件的抗扭性，同時還要把結構剛心大幅度的推向左側;其次，在右下角核心筒位置開洞，降低此處的剛度，這主要是原因這一位置核心筒有很大偏心，這使得剛度中心向左側偏移;第三，取消上部核心筒下端的1 個小核心筒，降低中間剛度，并把此核心筒連梁減弱，從而使結構剪力墻更為均勻，這對于結構扭轉周期比和位移比皆大有裨益。

首層高度8m，致使受剪承載力低于上層的近八成，要妥善處理抗剪承載力不夠的問題，應該增加抗剪截面或是提升混凝土的強度大小，具體辦法為再首層以下每層柱截面都增加100mm，強厚增加50mm，混凝土強度增加一級，這之后受剪承載力比會在大于90%，達到基本需要。此大廈第4 層初算是薄弱層，4 層頂便是裙房屋面，擴大裙房屋面梁截面，增加屋面板厚度，能夠有效防止薄弱層。經(jīng)過以上調整，此大廈5 項不規(guī)則調整成2 項不規(guī)則，防止了申報超限情況的發(fā)生。

3 調整前后的周期參數(shù)

參見下表1:由于1 個小核心筒被取消，剛度變低，然而調整結構之后剛度顯然比調整之前更加均勻，同時也加強了抗扭剛度，扭轉位移比得到了顯著的改善，最大扭轉位移比都低于1.20，屬規(guī)則建筑結構、一個平面上顯然不規(guī)則的結構經(jīng)過科學調整剛度，能夠使其成為規(guī)則的結構。

表1 調整前后的周期參數(shù)對比

4 抗震技術的應用

全面分析工程實際的每一方面因素，一般應用的抗震技術有:(1)在條件允許的情況下，盡可能增加周邊剪力墻的厚度，特別是離剛心最遠的位置，把剛心及質心的偏心率調整成最低，降低扭轉周期，把建筑結構調整為扭轉規(guī)則的結構;(2)減弱核心筒的連梁，應用弱連接梁進行連接，增加平動周期和平扭周期比;(3)科學控制墻柱的軸壓比，提升柱縱筋的配筋率及箍筋配筋率，縱筋配筋率都要擴大一級，柱箍筋全樓進行加密，角柱加芯柱，以此提升結構豎向構件在強震時抗形變水平;(4)在凹角位置設置45°的斜向鋼筋，抵抗角區(qū)應力集中，加強薄弱位置的配筋與板厚;(5)雖然四層可不算作規(guī)范中的薄弱層，但是計算時依然要按照薄弱層進行運算，地震剪力需要乘以1.15 增大系數(shù)，并且要強化此樓層的墻柱配筋，提升建筑結構在強震中的抗形變水平。

5 結語

總而言之，對于當前各大城市不斷出現(xiàn)的造型別致、彰顯個性的不規(guī)則建筑，結構設計需要全面分析具體情況，集中從概念設計著手，找到結構的關鍵點與薄弱點，在工作中不斷克服不利因素，促使建筑結構在豎向和平面科學布置結構的剛度，防止可能出現(xiàn)的薄弱位置。與此同時，還應強化薄弱位置的構造，最終使看似不規(guī)則的建筑調整為結構上規(guī)則的建筑。

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