亿正国际中心结构设计分析.docVIP

亿正国际中心结构设计分析 包晓君1，2，冯 巍3 ( 1． 内蒙古科技大学建筑与土木工程学院，内蒙古 包头 014010;2． 中冶东方工程技术有限公司，内蒙古 包头 014010;3． 包钢( 集团) 设计研究院，内蒙古 包头 014010) 摘 要: 在高层建筑结构设计中，越来越强调概念设计的重要性，准确的概念分析可以帮助结构设计人员得到合理的结构布置方案。通过对结构各项性能指标的分析，可以达到优化设计方案的目的。 关 键 词: 高层建筑; 剪力墙结构; 结构分析 随着高层建筑越来越普及，对于结构设计人员来说，对高层建筑结构形式、结构设计要求的深入细致化研究也势在必行。包头亿正国际中心位于内蒙古包头市昆都仑区，居整个城市北出口门户位置。文章介绍其中 B 座公寓，建筑层数 18 层，建筑总高度 54． 30 m，结构形式为剪力墙结构。 1 结构布置 1． 1 结构平面布置 首先，根据剪力墙布置原则，应双向均匀布置避免扭转的影响，且 X、Y 两方向的刚度不宜相差太大［1］。出于对抗震有利的考虑，布置剪力墙时，尽量使结构的质量中心与刚度中心重合，质心与刚心越接近，越能减小扭转效应。剪力墙尽量布置成 L、T 字形，尽量避免一字形墙的出现。本工程为抗震8 度设防区，尤其避免短肢剪力墙的出现。对于跨高比较小的洞口尽量避免剪力墙开洞布置。本工程结构平面布置方案，如图 1 及图 2 所示。 1． 2 结构竖向布置 根据抗震设计要求，结构的承载力和刚度宜从下到上逐渐减小，变化宜均匀，避免刚度突变［1］ 2 设计依据 2． 1 基本数据 基本风压: Wo =0． 55 kN/m2;地面粗糙度: C 类;基本雪压: So =0． 25 kN/m2;抗震设防烈度: 8 度;设计地震分组: 第一组;设计基本加速度: 0． 20g;建筑物场地土类别: Ⅱ类。 2． 2 结构分析 对于高层建筑剪力墙结构设计，工程师可以对各个构件进行具体设计的前提是，合理控制结构的整体性能。结构整体性能包括以下几个主要方面。 2． 2． 1 刚度比的控制 控制刚度比，是为了限制结构在竖向布置不规则，避免刚度突变，形成薄弱层。应用 PKPM － SAT-WE 软件进行计算时，程序会根据刚度比自动判断薄弱层，乘以增大系数［2］。如果我们在分析刚度 2． 2． 2 位移比的控制 提到位移比的控制，首先了解规范对楼层位移的控制。《高层建筑混凝土结构技术规程》( 以下简称“高规”) 3． 7． 3 条对楼层层间最大位移与层高之 比提出限值［1］，如表 3 所示: 楼层位移比是对结构整体抗扭特性的衡量，是结构的全局指标。为了保证位移比的全局意义，“高规”中所提的最大水平位移和层间位移角都是在假定刚性楼板的前提下，根据经验，如果结构中有局部大洞口或是存在与楼板不相连的构件，在不假设刚性楼板的情况下，计算结果会有较大的差异，往往会不满足规范的限值。因此，计算位移比时，应在SATWE 数据前处理计算参数中选择“采用强制刚性楼面假定”。方案一与方案二层间位移与位移角的比较。如表 4 至表 7 所示。 2． 2． 3 周期比的控制 理论上，在计算时宜控制双向周期比均满足限值: Tt/ TX 1≤0． 9( 0． 85) Tt/ TY 1≤0． 9( 0． 85) 式中: Tt———平动周期，s; TX1——— X 方向转动周期，s; TY1——— Y 方向转动周期，s。 周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非绝对大小。它的目的是使抗侧力构件的平面布置兼顾抗侧刚度和抗扭刚度，从而有效减小地震扭转效，剪力墙结构平面布置不同，结构的周期与振型也有明显的变化，如表 8 和表 9所示。 3 结论 通过两个方案的比较，我们可以看出，方案二的剪力墙布置在结构受力性能方面更加合理。 ( 1) 在动力性能方面，通过侧移刚度的比较，我们可以看出方案二比方案的一刚度小了许多，随之影响周期，第一平动周期由方案一的 1． 218 4 变为了方案二的 1． 431 2，周期比 T3/ T1由方案一的0． 712变为了方案二的 0． 694。可见，通过调整剪力墙的布置，使结构刚度变小，虽然结构变柔了，但是扭转效应减小，结构方案二更合理。 ( 2) 在结构变形方面，方案一的 X 方向最大层间位移角 1/1 515，Y 方向 1/1 237，方案二的 X 方向最大层间位移角 1/1 129，Y 方向 1/1 229，虽然两个方案的位移角都能够满足规范的要求，但相比较，方案二有了较大的改进。而层间位移比，方案一的最大层间位移比是1．38，超过了规范中不宜大于1．20 的限值，说明结构已经出现了扭转不规则; 方案二的最大层间位移比是 1．18，满足规范的限值要求，说明剪力墙布置相对合理。 参 考 文 献