大型商業綜合體結構比較范文

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《工程與建設雜志》2014年第二期

1不設縫方案

為保證有較大的建筑商業空間和各大空間人流相互聯系的要求，同時考慮結構的經濟性和抗震性能，決定本工程的結構形式采用框架剪力墻結構。在結構設計過程中發現，為了滿足建筑功能需求，剪力墻布置受到較大的限制，使得剪力墻布置較少，其承擔的地震傾覆力矩也相對較少。通過軟件試算，本工程最終結構設計的形式為少墻框剪結構。結構主要材料見表1所列，梁、板、柱、墻主筋和箍筋均采用HRB400鋼筋。根據建筑類型、建筑面積及所在地區，依據相關規范［5］，可得本工程抗震設防類別為重點設防類（即乙類），框架和剪力墻的抗震等級均為一級。各層主要柱截面尺寸見表2所列，結構主要布置平面圖如圖3、圖4所示。設計過程中通過構造措施，即沿柱全高采用井字復合箍，箍筋間距不大于100mm，肢距不大于200mm，直徑不小于12mm，以提高部分柱子的軸壓比限值，減少柱子截面尺寸。

2設縫方案

在暫不考慮完全滿足建筑功能、水、暖、電等專業要求的前提下，根據相關規范對結構設置防震縫，將結構分成6個獨立的結構單元，防震縫設置位置如圖5所示。每個結構單元的抗震設防類別均為標準設防類。1＃結構單元結構形式為框架剪力墻結構，框架部分承擔的地震傾覆力矩為：X方向為42．2％，Y方向為34．2％。根據相關規范，剪力墻抗震等級為二級，框架抗震等級為三級。2＃結構單元結構形式為框架結構，其抗震等級為二級。根據對稱性可知，1＃結構單元、3＃結構單元和5＃結構單元類似，2＃結構單元、4＃結構單元和6＃結構單元類似。本文取1＃結構單元和2＃結構單元進行計算分析。＃結構單元建模1＃結構單元建筑體型較為復雜，結構平面布置圖見文獻。5層～9層內立面收進，主要材料強度等級同表2，各層主要墻、柱截面尺寸見表3所列。

＃結構單元建模2＃結構單元采用框架結構，結構平面布置見文獻。5～9層內立面收進，收進尺寸為8．8m。主要材料強度等級同表2，各層主要柱截面尺寸見表4所列。

3抗震性能分析

采用YJK軟件，對以上2種方案下對應的3個結構單元進行建模計算，并運用彈性時程分析法進行多遇地震作用下的補充計算。

3.1振型分解反應譜法計算結果比較對3個模型數據進行整理，結果見表5所列。由表5可知，不設縫方案結構的自振周期位于設縫方案2個結構單元的自振周期之間，不設縫方案振型的耦聯程度較設縫方案結構單元為重。設縫方案與不設縫方案計算結果見表6所列。根據表6數據可知，設縫方案1＃結構單元、2＃結構單元的計算結果均滿足規范規定要求。不設縫方案結構扭轉與平動第一自振周期之比為0．89，可見結構的扭轉效應較設縫方案大。

3.2彈性時程分析比較（1）選取合適的地震波。對結構進行多遇地震作用下的彈性時程分析，從YJK軟件自帶的地震波波庫里選取符合規范要求的地震波。每條時程曲線計算所得的結構底部剪力均大于振型分解反應譜法計算結果的65％，它們的平均值大于振型分解反應譜法計算結果的80％。（2）樓層節點最大位移及層間位移角比較。對于N．PalmSprings＿NO＿532波、Livermore－01＿NO＿216波和ArtWave－RH1波的計算，結果通過整理如圖6、圖7所示。圖中，L1、L2分別為樓層節點最大位移、各層最大位移。從圖6可以看出，設置防震縫后各結構單元的頂層水平位移較不設縫方案結構位移大，特別是2＃結構單元與不設縫方案結構相比位移相差較大。從圖7可以看出，對于多數樓層不設縫方案結構的層間位移角比設縫方案1＃結構單元和2＃結構單元都小。

42種方案分析比較

使用YJK軟件，對不設縫方案結構模型和設縫方案1＃結構單元模型、2＃結構單元模型進行用鋼量統計。1＃結構單元和2＃結構單元總的用鋼量為39．97kg／m2，與不設縫方案相比，降低了4．09kg／m2，不設縫方案結構面積約為68170m2，計算可知節省鋼筋用量約為278815．3kg，按照市場價鋼筋約為4200元／t，可節省資金1171024元。可見框架抗震等級的降低對結構用鋼量有著較大影響。通過近似計算可得設縫方案結構比不設縫方案結構多用一定量的混凝土，按照該市2013年泵送混凝土單價計算，比不設縫方案多用約675985元。可見設置防震縫后，混凝土用量增加。綜合比較2種方案所需支出的材料費用后，可知設縫方案比不設縫方案節省資金495039元。

5結論

（1）當僅從主要建筑材料造價方面分析時，設縫方案比不設縫方案稍顯經濟。（2）對于建筑方案的部分建筑功能設縫方案不能滿足其要求，需要與業主方、建筑師及其他專業人員重新溝通協調。（3）不設縫方案的總體抗震性能比設縫方案優越。

作者：韓強高玉華王珺單位：合肥工業大學土木與水利工程學院安徽工程大學建筑工程學院