余莉娜      梁源

（深圳大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院西安分院  710065  西安） 

    隨著社會(huì)的進(jìn)步、時(shí)代的發(fā)展，建筑市場(chǎng)對(duì)建筑外觀設(shè)計(jì)的要求也隨之豐富多樣化起來。從原先舊式的火柴盒多層房屋到現(xiàn)在外觀形式復(fù)雜多變的多、高層建筑；從50、60時(shí)年代單一的灰色建筑群到現(xiàn)在色彩斑斕的個(gè)性建筑,無不體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑外觀及功能設(shè)計(jì)的重要性。在建筑師們充分發(fā)揮其想象力的同時(shí),也給結(jié)構(gòu)工程師們提出了更高的要求—那就是充分發(fā)揮工程學(xué)的潛力來實(shí)現(xiàn)建筑創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

 

    對(duì)目前主要結(jié)構(gòu)形為剪力墻、框架-剪力墻、筒體、框支剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑在結(jié)構(gòu)計(jì)算中常出現(xiàn)的問題，結(jié)合工程實(shí)例，淺談一下作者從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這些年來所積累的解決方法，以供設(shè)計(jì)參考選用。

1.結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)調(diào)整：
    目前在高層建筑的建筑平面形式中橢圓形建筑平面很受建設(shè)方的青睞,如:西安的“利君明天”小區(qū)建筑群、重慶大雅建材城二期的商務(wù)中心A座等,這種建筑形式現(xiàn)代感極強(qiáng),但是這種建筑形式又有一個(gè)很大的弱點(diǎn)—結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)很大。為了減小或消除這一不利影響,我們首先要選擇一種合理的結(jié)構(gòu)形式，其次是在選定的結(jié)構(gòu)形式上采取進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)影響的技術(shù)措施，拿以前所作的重慶大雅建材城二期的商務(wù)中心A座的主體部分為例:商務(wù)中心A座的概況如下: 該建筑物地下一層地上二十六層  (層高:  1~7層: 5.8m; 8層: 4.5m; 9~26層: 3.6m; 總高: 109m), 帶七層裙房(總高: 40.6m) , 因建筑功能要求裙房與主體間互通作為餐飲及商務(wù)用,主體在裙房以上部分作為賓館,這就要求主體橢圓形周邊及內(nèi)部不能有過多的剪力墻或框架柱。根據(jù)本建筑的使用功能、建筑總高及扭轉(zhuǎn)影響大等特點(diǎn),我們采用了框架核心筒這一結(jié)構(gòu)形式。建模初算結(jié)果顯示,該建筑第一、三周期為平動(dòng)周期,第二周期為扭轉(zhuǎn)周期,這表明該建筑的扭轉(zhuǎn)影響嚴(yán)重存在(高層建筑要求第一、二周期為平動(dòng)周期)。經(jīng)分析認(rèn)為橢圓形建筑在地震中其橢圓形周邊扭轉(zhuǎn)最大, 越靠中間扭轉(zhuǎn)影響越小,因此在該建筑的橢圓形外墻范圍內(nèi)均勻增加了幾片短肢剪力墻，經(jīng)過再次試算，結(jié)果顯示該建筑第一、二周期為平動(dòng)周期，第三周期為扭轉(zhuǎn)周期, 這表明該建筑的扭轉(zhuǎn)影響已滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于這類扭轉(zhuǎn)影響較大的建筑主要是通過加強(qiáng)其周邊剛度及減弱中心剛度，盡量使結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心重合的方法來解決，其具體做法有四種：① 增加建筑周邊剪力墻墻肢厚度或長(zhǎng)度；② 在建筑周邊有較大凹槽處每隔2~3層加設(shè)一根連梁；③加大周邊連梁構(gòu)件截面高度；④ 加大結(jié)構(gòu)內(nèi)部剪力墻洞口的高寬。   

 

2 . 結(jié)構(gòu)側(cè)移調(diào)整：
    針對(duì)抗震設(shè)防三水準(zhǔn)，采用二階段設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)，即：在多遇地震作用下，建筑主體結(jié)構(gòu)不受損壞，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒有過重破壞并導(dǎo)致人員傷亡，保證建筑的正常使用功能；在罕遇地震作用下，建筑主體結(jié)構(gòu)遭受破壞或嚴(yán)重破壞而不倒塌。衡量上述結(jié)構(gòu)變形能力的指標(biāo)就是層間位移角。對(duì)于側(cè)移較大的建筑主要是通過加強(qiáng)樓層抗側(cè)剛度的方法來解決，其具體做法有三種：① 增加剪力墻墻肢長(zhǎng)度或增加剪力墻片數(shù)；② . 增加層間位移角較大節(jié)點(diǎn)處剪力墻墻肢厚度或?qū)⒃撎幍撞考訌?qiáng)區(qū)厚度的剪力墻再向上延伸幾層（如：30層以上的建筑底部加強(qiáng)區(qū)部分剪力墻墻肢厚可采用300，并且可將250厚的剪力墻伸至20層左右以滿足規(guī)范規(guī)定的層間位移角的要求）；③加大周邊連梁構(gòu)件截面高度（如可加至700~1000mm高）。

3 . 超筋連梁調(diào)整：
    連梁是對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能影響較大的構(gòu)件，其對(duì)剪切變形十分敏感，其名義剪應(yīng)力限制比較嚴(yán)，在很多情況下計(jì)算時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)超筋情況。對(duì)于超筋連梁主要是通過降低連梁自身剛度或與其相連的剪力墻剛度的方法來解決，其具體做法有三種：① 減小超筋連梁的截面或?qū)⒊�筋連梁做成雙連梁（雙連梁即：將一根截面尺寸為bxh的連梁做成兩根截面尺寸分別為bx(h/2)的連梁）；② 將與超筋連梁相連的剪力墻墻肢長(zhǎng)度縮短(這樣做的目的是為了減小該片剪力墻的剛度，使其在地震中所吸收的地震力減小，從而使與其相連的超筋連梁所吸收的地震剪力減小) ； ③ 在計(jì)算參數(shù)輸入時(shí)將連梁剛度折減系數(shù)取的不要太低（一般在0.65左右），待該結(jié)構(gòu)其它結(jié)果調(diào)整符合要求并有一定富余量而僅存在部分連梁超筋后，可再回頭將計(jì)算參數(shù)中的連梁剛度折減系數(shù)進(jìn)一步折減為0.55，再行計(jì)算，則連梁超筋會(huì)基本消除。

 

    以上所述結(jié)構(gòu)計(jì)算中經(jīng)常遇到的問題，他們往往并不是孤立存在的，它們相互影響、相互制約。也許為了調(diào)整結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)我們加長(zhǎng)或加厚了剪力墻，隨之帶來的是與該剪力墻相連的某根連梁超筋，也許我們又為了調(diào)整這根超筋連梁減小了該連梁的截面高度，從而又造成了結(jié)構(gòu)位移不滿足規(guī)范要求的問題，總之使我們不斷的受到新問題的困擾。因此，我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)計(jì)算中應(yīng)掌握一條很重要的調(diào)整原則：優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式、加強(qiáng)建筑周邊剛度，減小建筑中心剛度，盡量使結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心重合，再用上述所講的方法作為輔助調(diào)整手段,這樣我們?cè)谡{(diào)整結(jié)構(gòu)計(jì)算中才能作到得心應(yīng)手、游刃有余。  

 

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：
【1】. 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3-2002                   
【2】. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB  50011-2001