淺析蝶形結(jié)構(gòu)在平面高層建筑的布置

付曉光

一、蝶形平面高層商住樓的建筑特征

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑設(shè)計成為大家購房的又一重視要點(diǎn)，建筑形式的多樣化體現(xiàn)在室內(nèi)和室內(nèi)設(shè)計美觀的雙重結(jié)合，就目前建筑發(fā)展來看，多年的研究發(fā)展，房地產(chǎn)開發(fā)商為滿足購房者的需求，從室外設(shè)計到室內(nèi)設(shè)計，基本已經(jīng)可以滿足購房者的要求。實現(xiàn)了功能景觀區(qū)的劃分，住宅空間的動靜分明，住宅的采光通風(fēng)以及視野范圍開闊等等，也盡可能減少公共面積的分擔(dān)；

蝶形平面從建筑使用功能的整體性做出了全面的考慮，相對來說設(shè)計還是全面完善的。但是從專業(yè)結(jié)構(gòu)上面分析，蝶形平面也會有許多不利的地方，主要體現(xiàn)在：第一，豎向交通構(gòu)成的核心部位在平面中成為“縮頸”，兩側(cè)凹口較深，樓板在其橫斷方向凈寬度過小，無法滿足樓層平面無限剛度的要求；各戶型外伸翼塊長寬比過大，翼塊與核心部位不能形成有效的連系，其連接的根部便形成抗震的薄弱部位；在平面的轉(zhuǎn)角處設(shè)轉(zhuǎn)角凸窗，會削弱結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度尤其是抗扭剛度，使結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)難以消除；因?qū)偕套蔷捅厝辉O(shè)有轉(zhuǎn)換層，有的還需進(jìn)行高位轉(zhuǎn)換，形成豎向不規(guī)則。

上面的建筑特征對抗震結(jié)構(gòu)會造成平面的不規(guī)則，豎向會造成剪力墻不連續(xù)，也會導(dǎo)致超限高層的出現(xiàn)，無形之中吧給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計造成困難，增加技術(shù)施工程序，從而給人力物力方面造成很大的消耗，提高工程整體工程造價，不利于建筑工程經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn)。

二、蝶形平面結(jié)構(gòu)的選型及合理布置

蝶形平面在結(jié)構(gòu)選擇方面，只能選擇框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，此類型建筑商住兩用以及建筑平面布置特點(diǎn)等規(guī)定決定了蝶形平面只能選擇這樣的結(jié)構(gòu)。大多數(shù)住宅是剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)承受力大、側(cè)向剛度大，為了使剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的功能，在分布的位置的時候，盡量拉開距離，為支柱的合理設(shè)置提供了有利的條件，也為建筑其他功能用途的實現(xiàn)提供了轉(zhuǎn)換的空間。

一般來說，在進(jìn)行剪力墻布置時，盡量要避免選擇異形柱，異形柱的受力性能較差，對于建筑整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量都會構(gòu)成安全隱患，要選擇剪力墻最優(yōu)。提高剪力墻穩(wěn)定度和剛度，厚度相對較小使其成為帶翼緣的T、L型，這樣的結(jié)構(gòu)會比一般的結(jié)構(gòu)承受力好，對于施工來說，也是便利的。

框支層處采用梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)適用、減少施工負(fù)擔(dān)、穿力明確。轉(zhuǎn)換層上的剪力墻要在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上面，進(jìn)行主次梁轉(zhuǎn)換，應(yīng)該選擇路徑較短的方式，如為解決墻肢翼緣的支承，采取不布置次梁而加設(shè)斜梁的方式，為方便轉(zhuǎn)換層下部設(shè)備管線架設(shè)，轉(zhuǎn)換梁截面高度宜大體一致，其經(jīng)濟(jì)合理的高度應(yīng)由所承受的跨中彎矩和框支梁之上剪力墻不因框支梁撓度而產(chǎn)生受彎超限來控制，剪切承載力不足時可通過加大梁截而寬度、梁端部加腋或在梁柱節(jié)點(diǎn)處加設(shè)抗剪鋼板等措施加以解決。

框支柱在平面范圍內(nèi)要成行成列，這樣使得建筑內(nèi)部設(shè)計分布均勻，一般來說適用矩形截面，軸壓比掌握其大小，截面寬度一般小于框支柱的寬度，利用這樣結(jié)構(gòu)的樓梯或是電梯時，剪力墻必須落地，這樣做可以使得轉(zhuǎn)換層相互的承接力達(dá)到最佳的配合此。大多數(shù)情況下，要加設(shè)剪力墻，由于轉(zhuǎn)換層的需求。一般樓蓋的選擇，普通梁板樓蓋就好，對于面積空間需求較大的情況來說，應(yīng)該選擇結(jié)構(gòu)自重小、隔音性好的現(xiàn)澆空心樓板或是填充塊的雙向密肋樓板

三、結(jié)構(gòu)抗震計算的共同特征

按現(xiàn)行《抗規(guī)》和《高規(guī)》有關(guān)結(jié)構(gòu)計算方面的規(guī)定，蝶形平面高層商住樓結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果必須滿足以下要求：①各振型的自振周期應(yīng)在正常數(shù)值內(nèi)，T≈0.08n (n為計算層數(shù))，其中第1振型的周期甚至第2周期應(yīng)為平動周期而非扭轉(zhuǎn)周期且扭轉(zhuǎn)為主的第1自振周期與平動為主的第1周期之比T1/T1≤0.85(有轉(zhuǎn)換的商住樓屬復(fù)雜結(jié)構(gòu))；②結(jié)構(gòu)樓層層間最大位移與層高之比△u/h≤1/1000；③對于一、二級抗震結(jié)構(gòu)，各剪力墻墻肢的軸壓比分別不宜大于0.5和0.6，框支柱的軸壓比分別不宜大于0.6和0.7；④在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移不宜大于該層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該層平均值的1.5倍；⑤轉(zhuǎn)換層下層的側(cè)向剛度不宜小于其上層的百分之七十或其上相鄰3層側(cè)向剛度平均值的百分之八十；⑥轉(zhuǎn)換層下層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不宜小于其上層的百分之，不應(yīng)小于其上層的百分之六十五。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)置時，一定要同時的進(jìn)行計算，墻體軸壓比限值和樓層層間位移限值決定著轉(zhuǎn)換梁之上的剪力墻截面。剪力墻截面要滿足①④點(diǎn)的要求，在進(jìn)行設(shè)置過程中，必須對開始確定的剪力墻截面進(jìn)行修整，其一般規(guī)律是周邊尤其是角部的剪力墻需強(qiáng)化，樓梯和電梯間處的剪力墻則有時需相應(yīng)弱化；若出現(xiàn)調(diào)整仍然起不到效果的現(xiàn)象，需采取角部框架梁作反梁加高的措施，這樣的做法可以調(diào)整計算與設(shè)置的不符，調(diào)整軸壓比，提高結(jié)構(gòu)剛度、減少層間位移，這是一個行之有效的方法，但是其造價也高，作為施工方應(yīng)該對此有所準(zhǔn)備。

在轉(zhuǎn)換層加大剪力墻厚度，是為了使轉(zhuǎn)換層剛度和承受力配比，這是建筑結(jié)構(gòu)所需要的。需要注意的是，加大剪力墻厚度時，對于其他結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)要隨時的進(jìn)行計算，要滿足建筑設(shè)計要求，不應(yīng)該過大也不應(yīng)該過小，不然會影響到建筑的整體的工程造價。

一些結(jié)構(gòu)的控制數(shù)據(jù)都是可以直接在程序中反映出來，只有⑥點(diǎn)需要手算。當(dāng)單體建筑由若干蝶形平面構(gòu)成，為了使轉(zhuǎn)換層達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)要求，將每個平面用防震縫隔開，面對較規(guī)整的平面，都要用相應(yīng)的公式進(jìn)行計算安置，不然結(jié)構(gòu)是很容易出現(xiàn)問題的。

四、結(jié)語

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑形式的多樣化，蝶形平面高層商住樓作為建筑形式的新型代表，使得建筑整體的外觀度較為吸引人，不過雖然這樣的住宅樓在市場上很受歡迎，但是本身這樣的建筑在抗震方面是存在問題的。作為建筑設(shè)計者來講，只有在不斷的實踐中去探索研究，不斷的去完善設(shè)計理念，對于建筑本身存在的問題要不斷的去解決克服，借助先進(jìn)的技術(shù)手段，不斷的提高蝶形平面高層商住樓的質(zhì)量水平，只有不斷的去改革創(chuàng)新，不斷去順應(yīng)時代的發(fā)展，才能推進(jìn)建筑行業(yè)的不斷向前發(fā)展。