關(guān)鍵詞：PKPM軟件；結(jié)果超限；結(jié)構(gòu)布置；SATWE數(shù)據(jù)

　　1引言

　　高層建筑整體結(jié)構(gòu)的體系選型對(duì)于能夠在很大程度上影響結(jié)構(gòu)各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，更能通過(guò)對(duì)其控制以達(dá)到調(diào)整避免超限的效果，另外依據(jù)SATWE結(jié)構(gòu)計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行逐個(gè)分析，能夠更準(zhǔn)確的了解結(jié)構(gòu)超限的細(xì)節(jié)情況，采取更加精準(zhǔn)的措施以實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。本文就影響建筑結(jié)構(gòu)體系選型幾個(gè)因素進(jìn)行闡述，接著介紹了通過(guò)結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化調(diào)整來(lái)控制超限的策略，SATWE計(jì)算結(jié)果中的各參數(shù)進(jìn)行深入剖析，明確超限調(diào)整方法。

　　2結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)超限策略

　　在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，依據(jù)一些基本原則進(jìn)行優(yōu)化處理不僅可以改善結(jié)構(gòu)受力的性能，還能增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震的能力，同時(shí)有控制建設(shè)成本的效果。首先，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)抗彎體系有效的寬度尺寸控制來(lái)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，這是既直接又有效地手段。寬度的增加直接的增大了抵抗力臂，這樣抗傾覆力即會(huì)減小，依據(jù)基本的材料力學(xué)知識(shí)即可以推導(dǎo)，在同樣抗傾覆力和面積情況下，結(jié)構(gòu)寬度不同形狀不同能夠得到的幾何特征也差距較大。據(jù)此可知，加大了抗彎結(jié)構(gòu)構(gòu)件有效寬度對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的提高作用非常顯著。其次是優(yōu)化處理結(jié)構(gòu)分體系的設(shè)計(jì)，做到各個(gè)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)最有效方式的相互作用，例如斜桿和弦桿桁架體系受力狀態(tài)較為有效；抗震墻內(nèi)部可以設(shè)置交叉的鋼筋增強(qiáng)抗剪的能力；最優(yōu)化的框架剛度比實(shí)現(xiàn)良好受力效果等。再次，結(jié)構(gòu)工程師要清晰最有效受荷構(gòu)件要發(fā)揮其自身材料強(qiáng)度，增大其面積，這也是基本的結(jié)構(gòu)概念。另外，建筑水平方向作用大部分是通過(guò)樓板來(lái)進(jìn)行傳遞，而且當(dāng)前所有規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)所采用的結(jié)構(gòu)分析理論都是采用樓板在水平方向具有無(wú)限大剛度的基本假定。保證各層樓蓋足夠連續(xù)性及剛度設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)水平隔板效果的作用，將外力抵抗構(gòu)件協(xié)同連接成為一個(gè)整體，進(jìn)而避免因樓板產(chǎn)生的超限問(wèn)題出現(xiàn)。還要合理的選擇倒塌機(jī)制，保證結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制要出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生塑性鉸之后，而且此時(shí)的承載能力要實(shí)現(xiàn)基本穩(wěn)定維持，持續(xù)發(fā)生變形但不發(fā)生倒塌，對(duì)于地震的能量能最大限度的吸收消耗掉，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承受外荷載的使命。最后要全面考慮結(jié)構(gòu)抗震性能，以多道設(shè)防體系的建立來(lái)有效實(shí)現(xiàn)罕遇烈度地震作用下建筑物對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的保護(hù)作用，這也是規(guī)范所做的要求。另外，對(duì)于建筑方案中所確定的建筑高度與層數(shù)、長(zhǎng)寬比、建筑體型及高寬比等，借助電算數(shù)據(jù)進(jìn)行適用性和經(jīng)濟(jì)性能分析。

　　3SATWE計(jì)算結(jié)果確定結(jié)構(gòu)體系合理性及控制策略

　　將建筑結(jié)構(gòu)信息輸入PKPM，按照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行參數(shù)設(shè)置調(diào)整，保證盡可能同實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)保持一致，配筋計(jì)算后，得到SATWE結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果。規(guī)范都對(duì)結(jié)構(gòu)整體的合理性及科學(xué)性進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，要求保證在地震的作用之下，結(jié)構(gòu)能夠保證動(dòng)力特性及變形能力都滿足抗震設(shè)防的需要，常見(jiàn)的幾項(xiàng)超限參數(shù)也都體現(xiàn)在SATWE計(jì)算結(jié)果中。

　　首先是保證結(jié)構(gòu)以扭轉(zhuǎn)為主的第一個(gè)自振周期同以平動(dòng)為主的第一個(gè)自振周期的比值，也就是周期比嚴(yán)格符合規(guī)范的要求，保證對(duì)結(jié)果扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制。限定了周期比就使得抗側(cè)力構(gòu)件平面的布置更加合理更加有效化，結(jié)構(gòu)就不會(huì)出現(xiàn)不合理的扭轉(zhuǎn)，從建筑結(jié)構(gòu)整體上保證不出現(xiàn)超限的效果。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的周期比超過(guò)了規(guī)范所規(guī)定的限值，表明該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)有明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，這種情況下要對(duì)邊緣和中間區(qū)域的構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整，加大結(jié)構(gòu)周邊的構(gòu)件剛度，并且減小中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體的抗扭剛度。第二個(gè)重要保證指標(biāo)是層間位移比，即最大的層間位移同平均的層間位移之間比值，其控制著結(jié)構(gòu)在平面上的不規(guī)則性。規(guī)范按照剛性板的基本假定來(lái)得出了位移比的限值，實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)模型如果設(shè)定成彈性板就必須在電算軟件的參數(shù)設(shè)置的時(shí)候強(qiáng)制選擇剛性樓板假定選項(xiàng)，這樣算出來(lái)的位移比才有可比性。保證了位移比在可比情況下能夠滿足規(guī)范要求之后，進(jìn)入配筋計(jì)算的時(shí)候還是要按照原定的彈性板假定來(lái)進(jìn)行。第三個(gè)保證的是軟件已經(jīng)提供的剪切剛度同剪彎剛度比值和地震剪力同地震層間位移比值的剛度比，其控制著結(jié)構(gòu)豎直方向不規(guī)則性。第四個(gè)保證參數(shù)為結(jié)構(gòu)剛度除以重力荷載得到的剛重比，其控制著結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，同時(shí)在重力二階效應(yīng)影響因素之中也是重要參數(shù)之一。該值超過(guò)限值表明結(jié)構(gòu)有失穩(wěn)倒塌的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)人員只能綜合對(duì)結(jié)構(gòu)剛度和重力荷載進(jìn)行控制以保證限值要求。最后還要保證樓層的剪力除以其上部各層重力荷載代表值和所得到的剪重比，其值滿足規(guī)范要求才能保證結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)需要。

　　4某辦公樓建筑超限分析及其調(diào)整策略

　　4.1辦公樓工程概況

　　某辦公樓工程項(xiàng)目占地6808 m2，建筑辦公空間約77253 m2，整體呈現(xiàn)橢圓形，長(zhǎng)軸方向貫穿了所在場(chǎng)地東南和西北角。主體塔樓地上部分四十層，地下五層，底部四層5.8m層高，標(biāo)準(zhǔn)層4.35m層高，高寬比4.59，滿足體形系數(shù)規(guī)范要求，圖1 為該辦公樓建筑平面圖。主塔樓采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，中間采用鋼筋混凝土筒體，結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)形狀上下變化，周邊塔樓使用鋼筋混凝土柱承受荷載，下部的樓層則使用型鋼混凝土柱受荷。材料使用方面，地上部分梁和板主要采用C30混凝土，型鋼混凝土柱采用C40至C60混凝土，結(jié)構(gòu)鋼以Q345與Q345GJ為主。

　　4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

　　使用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部的高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元設(shè)計(jì)分析軟件SATWE完成結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析，對(duì)超限項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整修正后重新計(jì)算最終保證實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)避免超限的目標(biāo)。修正后基本風(fēng)壓去0.55 kN/m2，地面粗糙度取D類，結(jié)構(gòu)基本周期取2.56s，中梁剛度增大系數(shù)取2.00，梁端彎矩增幅系數(shù)0.85，連梁剛度折減系數(shù)0.80，梁扭矩折減系數(shù)0.40，其它參數(shù)參照相關(guān)規(guī)范及工程取值。

　　4.3結(jié)構(gòu)超限檢查

　　該項(xiàng)目主體塔樓的高度181m，超過(guò)了規(guī)范對(duì)于A級(jí)高度130m的限值，還略超過(guò)B級(jí)高度180m的限值底部由于步行天橋同樓層有鏈接，出現(xiàn)不規(guī)則的扭轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)，主體塔樓屬于超限高層建筑。

　　4.4調(diào)整策略及應(yīng)對(duì)措施

　　依據(jù)前面所做的介紹，該結(jié)構(gòu)的調(diào)整策略主要是兩個(gè)方面。一方面在底部使用型鋼混凝土框架柱，提高框架的延性，更好的保證二道設(shè)防的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；另一方面是保證建筑要求前提之下，縮小柱子艱巨，保證框架能夠更能有效地分擔(dān)核心筒的地震剪力。此外，計(jì)算上修正參數(shù)，使得計(jì)算能夠更加符合實(shí)際工程。

　　5.5措施調(diào)整結(jié)果

　　經(jīng)過(guò)調(diào)整后重新分析計(jì)算得到周期比為0.717，地震作用下X方向?qū)娱g位移比為1/906，Y方向?qū)娱g位移比為1/1207，風(fēng)荷載作用下X方向?qū)娱g位移比為1/916，X方向?qū)娱g位移比為1/2904。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)結(jié)合工程實(shí)例，本文系統(tǒng)地介紹了整體體型系數(shù)控制，根據(jù)SATWE計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)體系采取優(yōu)化布置，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的建筑效益，從工程實(shí)踐表明，采取綜合采取控制方法可有效使結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求。

　　參考文獻(xiàn)：

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