余莉娜      梁源

（深圳大學建筑設計研究院西安分院  710065  西安） 

    隨著社會的進步、時代的發展，建筑市場對建筑外觀設計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在外觀形式復雜多變的多、高層建筑；從50、60時年代單一的灰色建筑群到現在色彩斑斕的個性建筑,無不體現了現代建筑外觀及功能設計的重要性。在建筑師們充分發揮其想象力的同時,也給結構工程師們提出了更高的要求—那就是充分發揮工程學的潛力來實現建筑創新設計。

 

    對目前主要結構形為剪力墻、框架-剪力墻、筒體、框支剪力墻結構的高層建筑在結構計算中常出現的問題，結合工程實例，淺談一下作者從事結構設計這些年來所積累的解決方法，以供設計參考選用。

1.結構扭轉調整：
    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方的青睞,如:西安的“利君明天”小區建筑群、重慶大雅建材城二期的商務中心A座等,這種建筑形式現代感極強,但是這種建筑形式又有一個很大的弱點—結構扭轉很大。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構形式，其次是在選定的結構形式上采取進一步改善結構扭轉影響的技術措施，拿以前所作的重慶大雅建材城二期的商務中心A座的主體部分為例:商務中心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部不能有過多的剪力墻或框架柱。根據本建筑的使用功能、建筑總高及扭轉影響大等特點,我們采用了框架核心筒這一結構形式。建模初算結果顯示,該建筑第一、三周期為平動周期,第二周期為扭轉周期,這表明該建筑的扭轉影響嚴重存在(高層建筑要求第一、二周期為平動周期)。經分析認為橢圓形建筑在地震中其橢圓形周邊扭轉最大, 越靠中間扭轉影響越小,因此在該建筑的橢圓形外墻范圍內均勻增加了幾片短肢剪力墻，經過再次試算，結果顯示該建筑第一、二周期為平動周期，第三周期為扭轉周期, 這表明該建筑的扭轉影響已滿足設計要求。對于這類扭轉影響較大的建筑主要是通過加強其周邊剛度及減弱中心剛度，盡量使結構剛心與質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度；② 在建筑周邊有較大凹槽處每隔2~3層加設一根連梁；③加大周邊連梁構件截面高度；④ 加大結構內部剪力墻洞口的高寬。   

 

2 . 結構側移調整：
    針對抗震設防三水準，采用二階段設計方法來實現，即：在多遇地震作用下，建筑主體結構不受損壞，非結構構件沒有過重破壞并導致人員傷亡，保證建筑的正常使用功能；在罕遇地震作用下，建筑主體結構遭受破壞或嚴重破壞而不倒塌。衡量上述結構變形能力的指標就是層間位移角。對于側移較大的建筑主要是通過加強樓層抗側剛度的方法來解決，其具體做法有三種：① 增加剪力墻墻肢長度或增加剪力墻片數；② . 增加層間位移角較大節點處剪力墻墻肢厚度或將該處底部加強區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區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層左右以滿足規范規定的層間位移角的要求）；③加大周邊連梁構件截面高度（如可加至700~1000mm高）。

3 . 超筋連梁調整：
    連梁是對剪力墻結構抗震性能影響較大的構件，其對剪切變形十分敏感，其名義剪應力限制比較嚴，在很多情況下計算時經常出現超筋情況。對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將超筋連梁做成雙連梁（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 在計算參數輸入時將連梁剛度折減系數取的不要太低（一般在0.65左右），待該結構其它結果調整符合要求并有一定富余量而僅存在部分連梁超筋后，可再回頭將計算參數中的連梁剛度折減系數進一步折減為0.55，再行計算，則連梁超筋會基本消除。

 

    以上所述結構計算中經常遇到的問題，他們往往并不是孤立存在的，它們相互影響、相互制約。也許為了調整結構的扭轉我們加長或加厚了剪力墻，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，從而又造成了結構位移不滿足規范要求的問題，總之使我們不斷的受到新問題的困擾。因此，我們在結構計算中應掌握一條很重要的調整原則：優選結構形式、加強建筑周邊剛度，減小建筑中心剛度，盡量使結構剛心與質心重合，再用上述所講的方法作為輔助調整手段,這樣我們在調整結構計算中才能作到得心應手、游刃有余。  

 

依據標準：
【1】. 行業標準《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ 3-2002                   
【2】. 國家標準《建筑抗震設計規范》GB  50011-2001