(一)、工程算例1
  1、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(duì)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(jí)為二級(jí),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。 
 
1 結(jié)構(gòu)平面圖

2
、這個(gè)工程的主要特點(diǎn)是:
1)每一個(gè)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(kāi)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(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能不利。

3
、本工程在初步設(shè)計(jì)時(shí),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(dòng)系數(shù):0.21(X),扭轉(zhuǎn)系數(shù):0.79
T2=1.0954s
,平動(dòng)系數(shù):0.79(X),扭轉(zhuǎn)系數(shù):0.21
T3=1.0768s
,平動(dòng)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

4
、通過(guò)對(duì)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(guò)1.5的最高限值。
  
經(jīng)過(guò)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。

5
、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(kāi)口處每隔3層布置兩道高1m的拉梁,拉梁間布置200mm厚的連接板(如圖2所示)。
 
2 加梁和板后結(jié)構(gòu)平面圖
經(jīng)過(guò)上述調(diào)整后,計(jì)算結(jié)果如下:
T1=1.3383s
,平動(dòng)系數(shù):0.22(X),扭轉(zhuǎn)系數(shù):0.78
T2=1.0775s
,平動(dòng)系數(shù):0.78(X),扭轉(zhuǎn)系數(shù):0.22
T3=1.0488s
,平動(dòng)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.

6
、從上述結(jié)果中可以看出,由于設(shè)置了拉梁和連接板,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)的周期比和位移比均有所降低,但仍不滿足要求。
  
經(jīng)過(guò)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(duì)本工程采取如下措施:
1)盡量加大將周邊砼構(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)能力。
2)將角窗處的折梁按反梁設(shè)計(jì),其斷面尺寸由原來(lái)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(guò)上述調(diào)整后,計(jì)算結(jié)果如下:
T1=1.0250s
,平動(dòng)系數(shù):1.00(X),扭轉(zhuǎn)系數(shù):0.00
T2=0.9963s
,平動(dòng)系數(shù):1.00(Y),扭轉(zhuǎn)系數(shù):0.00
T3=0.8820s
,平動(dòng)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[1](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。
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[θ]/[θ0]   2.8   2.26      1.81        1.4      1.05       0.74     0.47
小震下最大水平層間位移角限值[θ]/[θ0]    1    1/1.24   1/1.55      1/2     1/2.67   1/3.78    1/6

7、通過(guò)以上調(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。
8
、對(duì)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[2]
  1
、工程概況
    
某超高層商辦樓,主樓41層,結(jié)構(gòu)高度為184.m,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(SRC)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(jí)按二級(jí),因工程平面體形復(fù)雜,構(gòu)造措施按一級(jí)其結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示:
 
1 結(jié)構(gòu)平面圖

2
、工程特點(diǎn)
  
本工程筒體剛度大,但延性較差。結(jié)構(gòu)初算側(cè)移很小,但平扭周期比偏大,在地震作用下質(zhì)心與其它角點(diǎn)以及與邊緣點(diǎn)的位移比亦不滿足要求。究其原因,因筒體偏離整個(gè)平面較大,中部聯(lián)接板帶尺寸過(guò)小。
 
3
、調(diào)整方法
a
、剪力墻核心筒開(kāi)計(jì)算洞以降低剛度;
b
、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;
c
、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。
d
、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。

4
、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:
 Mode No   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    136.60                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1.4。地震作用下的最大層間相對(duì)位移:X向?yàn)?/span>1/1220, Y向?yàn)?/span>1/1328;

獻(xiàn)
1
、孫昱斌  呂方宏 某平面不規(guī)則高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  PKPM新天地   2003  5
2
、孫昱斌  高層建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的改善  PKPM新天地   2003  2