不規(guī)則結構方案調(diào)整的幾種主要方法

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（一）、工程算例1
  1、工程概況
     某工程為一幢高層住宅建筑，純剪力墻結構，結構外形呈對稱Y形。一層地下室，地上共23層，層高2.8m。工程按8度抗震烈度設防，地震基本加速度為0.2g,建筑抗震等級為二級，計算中考慮偶然偏心的影響。其結構平面圖如圖1所示。 
 
圖1 結構平面圖

2、這個工程的主要特點是：
（1）每一個樓層沿Y向?qū)ΨQ。
（2）結構的角部布置了一定數(shù)量的角窗 。
（3）結構平面沿Y向凹進的尺寸10.2m， Y向投影方向總尺寸為22.3m。開口率達45%，大于相應投影方向總尺寸的30%，屬于平面布置不規(guī)則結構，對結構抗震性能不利。

3、本工程在初步設計時，結構外墻取250厚，內(nèi)墻取200厚。經(jīng)試算結果如下：
結構周期：
T1=1.4995s，平動系數(shù)：0.21(X)，扭轉系數(shù)：0.79
T2=1.0954s，平動系數(shù)：0.79(X)，扭轉系數(shù)：0.21
T3=1.0768s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉系數(shù)：0.00
周期比：T1/T2=1.37，T1/T3=1.39
最大層間位移比：1.54
最大值層間位移角: 1/1163

4、通過對上述計算結果的分析可以看出，該結構不僅周期比大于規(guī)范規(guī)定的0.9限值，而且在偶然偏心作用下的最大層間位移比也超過1.5的最高限值。
   經(jīng)過分析我們得知，之所以產(chǎn)生這樣的結果，主要是由于結構的抗扭轉能力太差引起的。

5、為了有效地提高結構的抗扭轉能力，經(jīng)與建筑協(xié)商，在該結構的深開口處每隔3層布置兩道高1m的拉梁，拉梁間布置200mm厚的連接板（如圖2所示）。
 
圖2 加梁和板后結構平面圖
經(jīng)過上述調(diào)整后，計算結果如下：
T1=1.3383s，平動系數(shù)：0.22(X)，扭轉系數(shù)：0.78
T2=1.0775s，平動系數(shù)：0.78(X)，扭轉系數(shù)：0.22
T3=1.0488s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉系數(shù)：0.00
周期比：T1/T2=1.24，T1/T3=1.28
最大層間位移比：1.48
最大值層間位移角: 1/1250.

6、從上述結果中可以看出，由于設置了拉梁和連接板，使結構的整體性有所提高，抗扭轉能力得到了一定的改善。結構的周期比和位移比均有所降低，但仍不滿足要求。
   經(jīng)過分析得知，一方面，必須進一步提高結構的抗扭轉能力以控制周期比；另一方面，結構的最大位移值出現(xiàn)在角窗部位，因此，控制最大位移值就成為改善位移比的關鍵。
   為此，對本工程采取如下措施：
（1）盡量加大將周邊砼構件的剛度。具體做法是將結構外圍剪力墻厚增加到300以提高抗扭轉能力。
（2）將角窗處的折梁按反梁設計，其斷面尺寸由原來的200*310改為350*1000，從而控制其最大位移。
（3）將外墻洞口高度由2490mm降為2000mm，以增大周邊構件連梁的剛度。
（4）加大結構內(nèi)部剪力墻洞口的寬度和高度，以降低結構內(nèi)部的剛度。
經(jīng)過上述調(diào)整后，計算結果如下：
T1=1.0250s，平動系數(shù)：1.00(X)，扭轉系數(shù)：0.00
T2=0.9963s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉系數(shù)：0.00
T3=0.8820s，平動系數(shù)：0.00，  扭轉系數(shù)：1.00
周期比：T3/T1=0.86； T3/T2=0.88
最大層間位移比：1.29
最大值層間位移角: 1/1566
該工程最大最大層間位移比為1.29，根據(jù)《復雜高層建筑結構設計》建議的表7.2.3[1](如下表所示)可知，本工程在小震下最大水平層間位移角限值為1/1240，滿足要求。
表7.2.3

扭轉變形指標ξ=Umax/U                            1.2     1.3        1.4         1.5       1.6         1.7       1.8
中震下最大水平層間位移角限值[θ]/[θ0]   2.8   2.26      1.81        1.4      1.05       0.74     0.47
小震下最大水平層間位移角限值[θ]/[θ0]    1    1/1.24   1/1.55      1/2     1/2.67   1/3.78    1/6

7、通過以上調(diào)整后，可以看出結構的整體抗扭轉能力得到了很大的提高，周期比和位移比都能滿足規(guī)范要求，設計合理。
8、對于角窗結構，宜在角窗處的樓板內(nèi)設置暗梁等措施以提高結構端部的整體性。

（二）、工程算例2[2]
  1、工程概況
     某超高層商辦樓，主樓41層，結構高度為１８４.３m，地下室共５層，深19.5m。結構體系為鋼筋混凝土筒體和框架組成的鋼－混結構體系，框架由鋼骨混凝土(SRC)柱和鋼柱組成。本工程按７度抗震烈度設防，建筑抗震等級按二級，因工程平面體形復雜，構造措施按一級其結構平面圖如圖1所示：
 
圖1 結構平面圖

2、工程特點
   本工程筒體剛度大，但延性較差。結構初算側移很小，但平扭周期比偏大，在地震作用下質(zhì)心與其它角點以及與邊緣點的位移比亦不滿足要求。究其原因，因筒體偏離整個平面較大，中部聯(lián)接板帶尺寸過小。
 
3、調(diào)整方法
a、剪力墻核心筒開計算洞以降低剛度；
b、結構角部加水平隅撐以加強結構邊緣節(jié)點的約束；
c、薄弱層樓板加厚以提高樓板剛度，增加結構水平的協(xié)調(diào)能力。
d、筒體內(nèi)主要角部暗埋了豎向H型鋼，在周邊連梁內(nèi)暗埋H型鋼 ，以提高筒體的延性。

4、計算結果
結構自振周期計算結果如下表所示：
 Mode No   Period     Angle        Movement       Torsion
      1     4.8103     14.53                0.93             0.07
      2     3.8697     97.38                0.85             0.15
      3     3.1442    136.60                0.23             0.77
周期比：T3/T1=0.653；T3/T2=0.813；
地震作用下的位移比均小于1.4。地震作用下的最大層間相對位移：X向為1/1220， Y向為1/1328；

參 考 文 獻
1、孫昱斌  呂方宏 某平面不規(guī)則高層建筑的結構設計  PKPM新天地   2003  第5期
2、孫昱斌  高層建筑扭轉效應的改善  PKPM新天地   2003  第2期