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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］。竖向刚度变化主要体现在竖向构件截面尺寸的变化和混凝土强度等级的变化，如表 1 所示。

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比计算结果时发现某一层为薄弱层，通过调整结构布置，“削强补弱”的方法来调整结构的刚度变化。如表 2 所示，为本工程两个方案的侧移刚度，从表中数据看出，方案一的 X 向和 Y 向刚度均要大于方案二的 X 向刚度和 Y 向刚度。

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

［1］   JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］．

［2］   高立人，方鄂华，钱稼茹． 高层建筑钢筋混凝土结构概念设计［M］． 北京: 中国计划出版社，2005．