《PKPM軟件在應用中的問題解析》講義(十四)

　　第十四章　不規(guī)則結(jié)構(gòu)方案調(diào)整的幾種主要方法

　　(一)工程算例1

　?、殴こ谈艣r：某工程為一幢高層住宅建筑，純剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示。(圖略)

　?、七@個工程的主要特點是：

　　①每一個樓層沿Y向?qū)ΨQ。

　?、诮Y(jié)構(gòu)的角部布置了一定數(shù)量的角窗。

　?、劢Y(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)抗震性能不利。

　　⑶本工程在初步設(shè)計時，結(jié)構(gòu)外墻取250厚，內(nèi)墻取200厚。經(jīng)試算結(jié)果如下：

　　結(jié)構(gòu)周期：

　　T1=1.4995s，平動系數(shù)：0.21(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.79

　　T2=1.0954s，平動系數(shù)：0.79(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.21

　　T3=1.0768s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉(zhuǎn)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

　?、韧ㄟ^對上述計算結(jié)果的分析可以看出，該結(jié)構(gòu)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(jié)果，主要是由于結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力太差引起的。

　?、蔀榱擞行У靥岣呓Y(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力，經(jīng)與建筑協(xié)商，在該結(jié)構(gòu)的深開口處前端每隔3層布置兩道高lm的拉梁，拉梁間布置200mm厚的連接板(如圖2所示)。(圖略)

　　經(jīng)過上述調(diào)整后，計算結(jié)果如下：

　　T1=1.3383s，平動系數(shù)：0.22(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.78

　　T2=1.0775s，平動系數(shù)：0.78(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.22

　　T3=1.0488s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉(zhuǎn)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

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　?、蕪纳鲜鼋Y(jié)果中可以看出，由于設(shè)置了拉梁和連續(xù)板，使結(jié)構(gòu)的整體性有所提高，抗扭轉(zhuǎn)能力得到了一定的改善。結(jié)構(gòu)的周期比和位移比有所降低，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(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力以控制周期比;另一方面，結(jié)構(gòu)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(guān)鍵。

　　為此，對本工程采取如下措施：

　?、俦M量加大周邊混凝土構(gòu)件的剛度。具體做法是將結(jié)構(gòu)外圍剪力墻厚增加到300以提高抗扭轉(zhuǎn)的能力。

　　②將轉(zhuǎn)角窗處的折梁按反梁設(shè)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。

　?、蹖⑼鈮Χ纯诟叨扔?490mm降為2000mm，以增大周邊構(gòu)件連梁的剛度。

　?、芗哟蠼Y(jié)構(gòu)內(nèi)部剪力墻洞口的寬度和高度，以降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剛度。

　　經(jīng)過上述調(diào)整后，計算結(jié)果如下：

　　T1=1.0250s，平動系數(shù)：1.00(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.00

　　T2=0.9963s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.00

　　T3=0.8820s，平動系數(shù)：0.00， 扭轉(zhuǎn)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

　　該工程最大層間位移比為1.29，根據(jù)《復雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》建議的表7.2.3(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(zhuǎn)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/2.8/2.26/1.81/1.4/1.05/0.74/

　　小震下最大水平層間位移角限值/1/1/1.24/1/1.55/1/2/1/2.67/1/3.78/1/6

　　-------------------------------------------

　?、送ㄟ^上述調(diào)整后，可以看出結(jié)構(gòu)的整體抗扭轉(zhuǎn)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(shè)計合理。

　　⑻對于角窗結(jié)構(gòu)，宜在角窗處的樓板內(nèi)設(shè)置暗梁等措施以提高結(jié)構(gòu)端部的整體性。

　　(二)工程算例2

　?、殴こ谈艣r：某超高層商辦樓，主樓41層，結(jié)構(gòu)高度184.3m。地下室共5層，深19.5m，結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土筒體和框架組成的鋼-混結(jié)構(gòu)體系，框架由鋼骨混凝土柱和鋼柱組成。本工程按7度抗震烈度設(shè)防，建筑抗震等級按二級，因工程平面復雜，構(gòu)造措施按提高一級。其結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示。(圖略，該結(jié)構(gòu)總長35m，總寬42m，結(jié)構(gòu)右上角和左下角均缺少14X16.8m的部分結(jié)構(gòu))

　?、乒こ烫攸c：本工程筒體剛度較大，但延性較差，結(jié)構(gòu)初算側(cè)移很小，但平扭周期偏大，在地震作用下質(zhì)心與其他角點以及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，中部連接板帶尺寸過小。

　?、钦{(diào)整方法

　　①剪力墻核心筒開計算洞以降低剛度;

　?、诮Y(jié)構(gòu)角部加水平隅撐以加強結(jié)構(gòu)邊緣節(jié)點的約束;

　?、郾∪鯇訕前寮雍褚蕴岣邩前鍎偠?，增加結(jié)構(gòu)水平的協(xié)調(diào)能力。

　?、芡搀w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。

　　⑷計算結(jié)果

　　結(jié)構(gòu)自振周期計算結(jié)果如下表所示：

　　ModeNo　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　136.6　　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1.40。

　　地震作用下的最大層間相對位移：X向為1/1220，Y向為1/1328。