上海地區(qū)多層不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王治杳

（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司現(xiàn)代都市院，上?！?00070）

?

上海地區(qū)多層不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王治杳

（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司現(xiàn)代都市院，上海200070）

摘要：以上海市某商場(chǎng)建筑工程為例，對(duì)比分析了框架與框架—剪力墻兩種結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算結(jié)果，選出了適宜該建筑的結(jié)構(gòu)類型，并針對(duì)結(jié)構(gòu)選型確定后出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了解決對(duì)策，以確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

關(guān)鍵詞：建筑單體，框架結(jié)構(gòu)，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)

0　引言

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，目前建筑市場(chǎng)對(duì)于建筑呈現(xiàn)越來(lái)越多樣化、復(fù)雜化的要求，導(dǎo)致產(chǎn)生越來(lái)越多的抗震不規(guī)則建筑。就建筑結(jié)構(gòu)抗震性能而言，合理的建筑形體是頭等重要的。

1　工程背景

工程地點(diǎn)位于上海市長(zhǎng)寧區(qū)，建筑高度20. 6 m。建筑地面以上共4層，地下設(shè)置2層地下室。工程的地上部分使用功能為商業(yè)，地下室的主要使用功能為停車庫(kù)和設(shè)備用房。建筑單體平面呈矩形，平面尺寸為52. 8 m×41. 1 m，柱距以8. 4 m為主。頂層為混凝土平頂層，平頂層上設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架坡屋頂。主要建筑平面見圖1。

2　工程設(shè)計(jì)過(guò)程

工程位于7度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0. 10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅳ類，特征周期值取為0. 90 s。根據(jù)抗震規(guī)范6. 1. 14條的要求，確定本建筑單體取地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。該工程的主要不規(guī)則抗震不利點(diǎn)整理如下：

1）平面不規(guī)則中的樓板局部不連續(xù)。自2層平面起，中庭位置在各層均開有大洞，開洞的面積均大于該層樓面面積的30%。

圖1　建筑平面圖

2）豎向不規(guī)則中的豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。數(shù)個(gè)豎向構(gòu)件收進(jìn)于結(jié)構(gòu)的屋頂層，并導(dǎo)致該層的多處框架存在單跨形式。

2.1選用框架結(jié)構(gòu)的體型進(jìn)行設(shè)計(jì)

出于經(jīng)濟(jì)性和合理性的考慮，首先選用框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行試設(shè)計(jì)。匯總主要計(jì)算結(jié)果見表1。

表1　框架結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果匯總表

經(jīng)過(guò)對(duì)該計(jì)算結(jié)果的觀察分析，結(jié)構(gòu)在采用框架結(jié)構(gòu)的情況下剛度比較薄弱，在限定截面的前提下很難滿足結(jié)構(gòu)位移角、位移比等抗震要求。

2.2改用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)

試算設(shè)計(jì)表明框架結(jié)構(gòu)并不是該類型建筑最合適的結(jié)構(gòu)形式，擬重新采用框架—剪力墻的結(jié)構(gòu)形式對(duì)建筑單體進(jìn)行設(shè)計(jì)。匯總主要計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果匯總表

經(jīng)過(guò)對(duì)該計(jì)算結(jié)果的觀察分析，各結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件尺寸控制較為理想，結(jié)構(gòu)各項(xiàng)抗震相關(guān)參數(shù)均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)無(wú)嚴(yán)重不規(guī)則項(xiàng)產(chǎn)生，故認(rèn)為本結(jié)構(gòu)采用框架—剪力墻的結(jié)構(gòu)形式是有效可行的。

2.3結(jié)構(gòu)選型確定后問(wèn)題

通過(guò)對(duì)比兩種不同結(jié)構(gòu)形式的計(jì)算結(jié)果，得出框架—剪力墻體系相比于框架體系更適用于本建筑單體。因本建筑單體的體型不規(guī)則，在結(jié)構(gòu)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)仍存在以下問(wèn)題：

1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。本單體地震作用下最大層間位移比為1. 38，大于1. 2。

2）樓板不連續(xù)。本單體各標(biāo)準(zhǔn)層的中庭位置均開有大洞，有效樓板比例為41. 7%，小于50%。

3）豎向構(gòu)件位置縮進(jìn)。本單體屋頂層豎向構(gòu)件收進(jìn)，大于25%。

4）局部單跨。本單體屋頂層為單跨框架結(jié)構(gòu)。

根據(jù)抗震規(guī)范3. 4. 1條文區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，此建筑單體主要抗震不規(guī)則項(xiàng)多于三個(gè)，屬于抗震特別不規(guī)則建筑。擬在設(shè)計(jì)中采用加強(qiáng)措施如下：

1）針對(duì)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。在計(jì)算中通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸，使剛度中心和質(zhì)量中心靠攏，控制樓層位移比及層間位移比小于1. 5的限值。

2）針對(duì)樓板不連續(xù)。設(shè)計(jì)中不采用通常計(jì)算時(shí)的剛性樓板假定，在計(jì)算中改用彈性樓板計(jì)算。復(fù)核結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震下樓板的主拉應(yīng)力下是否大于其混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，判斷結(jié)構(gòu)樓板在地震時(shí)傳導(dǎo)地震作用的性能。

除驗(yàn)算樓板強(qiáng)度外，亦采用構(gòu)造措施加強(qiáng)樓板。標(biāo)準(zhǔn)層樓板均加厚至130 mm，屋頂平板層加厚至150 mm。樓板配筋適當(dāng)放大，各層配筋雙層雙向拉通。洞口邊的邊梁加大截面提高高度，增加全樓的整體性。

3）針對(duì)豎向構(gòu)件縮進(jìn)。采用構(gòu)造措施對(duì)結(jié)構(gòu)不利位置進(jìn)行加強(qiáng)，復(fù)核縮進(jìn)位置結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，并加強(qiáng)結(jié)構(gòu)頂層的豎向構(gòu)件配筋。

4）針對(duì)局部單跨。考慮單跨框架結(jié)構(gòu)抗震較為不利，屋頂層全層的地震剪力適當(dāng)放大。

3　結(jié)語(yǔ)

對(duì)本類建筑進(jìn)行分析后得出以下結(jié)論：

1）決定7度區(qū)多層建筑主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的因素是地震下結(jié)構(gòu)承受水平力的需要，風(fēng)荷載起到的作用很少。在此類房屋設(shè)計(jì)中，應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震性能的驗(yàn)算。風(fēng)荷載的作用可不在初步設(shè)計(jì)中考慮，而只在完成抗震設(shè)計(jì)后予以復(fù)核，達(dá)到加快結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作目的。

2）多層建筑的結(jié)構(gòu)體型可采用框架或框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。對(duì)于商場(chǎng)建筑，以往設(shè)計(jì)方案往往直接采用框架體系。通過(guò)分析表明，適當(dāng)在合理建筑位置布置剪力墻采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)較之框架結(jié)構(gòu)在建筑抗震不規(guī)則的情況下更為有利。結(jié)構(gòu)的選型不應(yīng)當(dāng)被簡(jiǎn)單思維定勢(shì)所限制，應(yīng)當(dāng)充分考慮設(shè)計(jì)建筑單體的實(shí)際情況，必要時(shí)比對(duì)多種結(jié)構(gòu)形式能更合理地完成設(shè)計(jì)工作。

3）驗(yàn)證了對(duì)于抗震不規(guī)則項(xiàng)較多（主要不規(guī)則項(xiàng)不少于三個(gè)）的多層建筑，此類建筑在地震作用下的反應(yīng)較復(fù)雜、結(jié)構(gòu)本身的抗震性能較弱，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)此類結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。

4）存在樓板開大洞的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，因樓板在其抗震中起的作用較復(fù)雜重要，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)樓板進(jìn)行加強(qiáng)。提出考慮不將樓板簡(jiǎn)單地視作剛體而采用彈性樓板假定進(jìn)行計(jì)算，考察樓板在設(shè)防地震下主拉應(yīng)力是否大于樓板混凝土的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，驗(yàn)證樓板能否在地震作用下起到協(xié)調(diào)整樓變形的作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］楊偉，曾波.某研發(fā)中心彈性樓板應(yīng)力分析［J］.江蘇建筑，2014（S1）：20-22.

［2］鄔勇偉.不規(guī)則多層建筑抗震設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)建材科技，2014 （S1）：56-57.

On structural design for multi-story irregular buildings in Shanghai area

Wang Zhiyao
（Modern Metropolis College，East China Architectural Design and Research Institute，Shanghai 200070，China）

Abstract：Taking some shopping mall project in Shanghai as the example，the paper has the comparative analysis of the calculation results of framework and framework-shearing wall structural system，selects the structural types for the building，and points out the solutions according to some problems after the identification of the structural types，so as to ensure the safety of the architectural structure.

Key words：single building，framework structure，framework-shearing wall structure，seismic design

中圖分類號(hào)：TU318

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）09-0061-03

收稿日期：2016-01-17

作者簡(jiǎn)介：王治杳（1989-），男，助理工程師