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
⑴工程概況：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(jì)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）
⑵這個工程的主要特點(diǎn)是：
①每一個樓層沿y向?qū)ΨQ。
②結(jié)構(gòu)的角部布置了一定數(shù)量的角窗。
③結(jié)構(gòu)平面沿y向凹進(jìn)的尺寸10.2m，y向投影方向總尺寸為22.3m。開口率達(dá)45%，大于相應(yīng)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(jì)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
⑷通過對上述計(jì)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。
⑸為了有效地提高結(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(jì)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
⑹從上述結(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(jìn)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：
①盡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(jì)，其斷面尺寸由原來的200×310改為350×1000，從而控制其最大位移。
③將外墻洞口高度由2490mm降為2000mm，以增大周邊構(gòu)件連梁的剛度。
④加大結(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(jì)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(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》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(biāo)　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
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⑺通過上述調(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(jì)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
⑴工程概況：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(fù)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)）
⑵工程特點(diǎn)：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(diǎn)以及邊緣點(diǎn)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。
⑶調(diào)整方法
①剪力墻核心筒開計(jì)算洞以降低剛度；
②結(jié)構(gòu)角部加水平隅撐以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)邊緣節(jié)點(diǎn)的約束；
③薄弱層樓板加厚以提高樓板剛度，增加結(jié)構(gòu)水平的協(xié)調(diào)能力。
④筒體內(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(jì)算結(jié)果
結(jié)構(gòu)自振周期計(jì)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?yàn)?/1220，y向?yàn)?/1328。