大型商业综合体结构比较范文

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《工程与建设杂志》2014年第二期

1不设缝方案

为保证有较大的建筑商业空间和各大空间人流相互联系的要求，同时考虑结构的经济性和抗震性能，决定本工程的结构形式采用框架剪力墙结构。在结构设计过程中发现，为了满足建筑功能需求，剪力墙布置受到较大的限制，使得剪力墙布置较少，其承担的地震倾覆力矩也相对较少。通过软件试算，本工程最终结构设计的形式为少墙框剪结构。结构主要材料见表1所列，梁、板、柱、墙主筋和箍筋均采用HRB400钢筋。根据建筑类型、建筑面积及所在地区，依据相关规范［5］，可得本工程抗震设防类别为重点设防类（即乙类），框架和剪力墙的抗震等级均为一级。各层主要柱截面尺寸见表2所列，结构主要布置平面图如图3、图4所示。设计过程中通过构造措施，即沿柱全高采用井字复合箍，箍筋间距不大于100mm，肢距不大于200mm，直径不小于12mm，以提高部分柱子的轴压比限值，减少柱子截面尺寸。

2设缝方案

在暂不考虑完全满足建筑功能、水、暖、电等专业要求的前提下，根据相关规范对结构设置防震缝，将结构分成6个独立的结构单元，防震缝设置位置如图5所示。每个结构单元的抗震设防类别均为标准设防类。1＃结构单元结构形式为框架剪力墙结构，框架部分承担的地震倾覆力矩为：X方向为42．2％，Y方向为34．2％。根据相关规范，剪力墙抗震等级为二级，框架抗震等级为三级。2＃结构单元结构形式为框架结构，其抗震等级为二级。根据对称性可知，1＃结构单元、3＃结构单元和5＃结构单元类似，2＃结构单元、4＃结构单元和6＃结构单元类似。本文取1＃结构单元和2＃结构单元进行计算分析。＃结构单元建模1＃结构单元建筑体型较为复杂，结构平面布置图见文献。5层～9层内立面收进，主要材料强度等级同表2，各层主要墙、柱截面尺寸见表3所列。

＃结构单元建模2＃结构单元采用框架结构，结构平面布置见文献。5～9层内立面收进，收进尺寸为8．8m。主要材料强度等级同表2，各层主要柱截面尺寸见表4所列。

3抗震性能分析

采用YJK软件，对以上2种方案下对应的3个结构单元进行建模计算，并运用弹性时程分析法进行多遇地震作用下的补充计算。

3.1振型分解反应谱法计算结果比较对3个模型数据进行整理，结果见表5所列。由表5可知，不设缝方案结构的自振周期位于设缝方案2个结构单元的自振周期之间，不设缝方案振型的耦联程度较设缝方案结构单元为重。设缝方案与不设缝方案计算结果见表6所列。根据表6数据可知，设缝方案1＃结构单元、2＃结构单元的计算结果均满足规范规定要求。不设缝方案结构扭转与平动第一自振周期之比为0．89，可见结构的扭转效应较设缝方案大。

3.2弹性时程分析比较（1）选取合适的地震波。对结构进行多遇地震作用下的弹性时程分析，从YJK软件自带的地震波波库里选取符合规范要求的地震波。每条时程曲线计算所得的结构底部剪力均大于振型分解反应谱法计算结果的65％，它们的平均值大于振型分解反应谱法计算结果的80％。（2）楼层节点最大位移及层间位移角比较。对于N．PalmSprings＿NO＿532波、Livermore－01＿NO＿216波和ArtWave－RH1波的计算，结果通过整理如图6、图7所示。图中，L1、L2分别为楼层节点最大位移、各层最大位移。从图6可以看出，设置防震缝后各结构单元的顶层水平位移较不设缝方案结构位移大，特别是2＃结构单元与不设缝方案结构相比位移相差较大。从图7可以看出，对于多数楼层不设缝方案结构的层间位移角比设缝方案1＃结构单元和2＃结构单元都小。

42种方案分析比较

使用YJK软件，对不设缝方案结构模型和设缝方案1＃结构单元模型、2＃结构单元模型进行用钢量统计。1＃结构单元和2＃结构单元总的用钢量为39．97kg／m2，与不设缝方案相比，降低了4．09kg／m2，不设缝方案结构面积约为68170m2，计算可知节省钢筋用量约为278815．3kg，按照市场价钢筋约为4200元／t，可节省资金1171024元。可见框架抗震等级的降低对结构用钢量有着较大影响。通过近似计算可得设缝方案结构比不设缝方案结构多用一定量的混凝土，按照该市2013年泵送混凝土单价计算，比不设缝方案多用约675985元。可见设置防震缝后，混凝土用量增加。综合比较2种方案所需支出的材料费用后，可知设缝方案比不设缝方案节省资金495039元。

5结论

（1）当仅从主要建筑材料造价方面分析时，设缝方案比不设缝方案稍显经济。（2）对于建筑方案的部分建筑功能设缝方案不能满足其要求，需要与业主方、建筑师及其他专业人员重新沟通协调。（3）不设缝方案的总体抗震性能比设缝方案优越。

作者：韩强高玉华王珺单位：合肥工业大学土木与水利工程学院安徽工程大学建筑工程学院