（中国建筑上海设计研究院 上海 200333）
【摘 要】某6层高层商业楼结构设计采用钢筋混凝土框架体系,由于建筑功能要求致使结构平面多项不规则。通过精心设计、反复调整、合理布置，使结构动力特性得以改善,并经多程序计算使结构刚度、地震作用下的位移、扭转等主要指标均基本满足了要求。
【关键词】高层；大商业；不规则建筑；抗震； 结构；设计
【中图分类号】TU973 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）16-0040-02
1.工程概况
本工程为商业综合体。整个项目由1栋6层商业体（下设3层地下室）及外扩3层地下室组成。考虑到建筑功能，商业综合体不设缝，长度约200米，宽约75米。地下室通过增设的框架柱、地下室外墙及上部框架结构中的落地框架共同组成框架结构体系，地下室顶板板厚180mm，覆土区域250mm以满足地下室顶板作为上部建筑物嵌固端。地下室的长度和宽度分别为265米和105米，为单体双向长度超长的结构。
地上部分为六层，屋顶高度为31.2m，平面尺寸200×75m，建筑平面呈椭圆状，中部设置数个形状及大小不的中庭采光天井，左右侧设置2个主入口，六层设置几个影厅。
2.结构方案设计
2.1 拟建建筑物主要特征
图1 商业综合体建筑平面图
地上部分为六层，屋顶高度为31.2m，平面尺寸195×73m，建筑平面呈椭圆状，中部设置数个形状及大小不的中庭采光天井，左右侧设置2个主入口，六层设置几个影厅。根据建筑平面布局特点，同时考虑后续使用中平面布局可改造性，本工程采用框架结构。考虑到建筑使用条件的便利性及外立面的统一，同时结合已有的工程实际案例，业主综合权衡后决定本商业综合体不设置抗震缝。
以上几个特征均将导致建筑物在地震作用时扭转效应较大，因此结构方案设计关键就是要解决如何改善本建筑物的地震动力特性，尤其是在扭转方面使其符合要求的问题。同时因建筑体平面尺寸较大，需采取有效措施减轻混凝土收缩和温度应力的不利影响
3.结构特性分析及相应加强措施
（1）经过反复调整结构布置，根据多次试算的结果分析，我们发现本建筑物基本振型时Y向周期比X向周期长得多（即Y向刚度偏小，X向刚度偏大），且第三振型下扭转不明显。
关于扭转方面使其符合要求的问题，经计算分析表明，由于本楼的长宽比接近2.6，且水平向设置几个中庭，使Y向框架梁刚度大有削弱。由此，结构设计中采用矩形柱（Y向长边），同时中部次梁X向单向布置（这样X向框架梁可以减小截面）等等措施来加强Y向刚度，减少X向刚度。通过合理的结构布置，调节结构平面刚度分布，尽量减小楼层刚、质心偏心距，并增加结构的抗扭刚度及能力，控制第一扭转周期与第一平动周期比值在0.9以下。
（2）上部各层中部均设置数个形状及大小不一的中庭采光井，导致楼板在水平方向有较大削弱，各中庭之间连通道最小宽度约为4m。对连通道及其相关区域数个连接薄弱的楼板（最薄弱处楼板有效宽度小于50%）。
设计中采取如下加强措施，以加提高该区域在地震时的抗裂性能并确保地震时水平力可靠传递：①该区域的楼板按“小震不裂、中震不屈服”的要求进行设计，该区域楼板加厚至140mm（为减轻自重，板厚不宜过厚），并采用双层双向贯通配筋并加强锚固，防止地震时楼板过早屈服，对整体结构产生不利影响；②该区域的梁从构造上进行加强，适当提高配筋率配箍率，加大贯通纵筋以提高梁的抗震及防裂性能，确保主体结构的整体安全可靠。③整体计算分析时将该区域定义为弹性楼板（弹性膜），以考虑该区域楼板在平面内变形对结构的影响，并得出楼板真实内力及其对周边构件的影响，板内主应力满足“小震不裂、中震不屈服”，即多遇地震作用下板内主拉应力标准值小于混凝土抗拉强度标准值，并将板地震工况应力与竖向荷载的内力叠加进行配筋设计；同时洞口周边相关区域的梁及其支撑柱从构造上予以适当加强，提高其延性，使得该区域结构抗震能力高于其它区域。
（3）本工程地下室为超长结构，未设置永久结构缝，防裂措施尤为重要，拟采取以下措施：①适当增加地下室底板、顶板及侧墙的贯通分布钢筋；②混凝土浇筑采用施工后浇带分段施工，每隔40~60米左右设置一条1000mm宽的施工伸缩后浇带，60天后用高一级的微膨胀混凝土浇筑；③底板混凝土内宜加膨胀剂，外墙及顶板混凝土中宜采取掺加抗裂纤维等防裂措施；④施工期间应做好养护，并采取其它有效的施工措施：如采用低收缩水泥或掺加合适的外加剂，并加入适量优质粉煤灰，并严格控制水灰比，加强养护，及时覆土或防护，采取合理的施工顺序如跳仓施工等措施。
（4）中庭区域及影厅屋面受限于方案特点，无法设柱，设置悬挑梁或大跨梁，悬挑长度最大为7.6m，大跨梁最大跨度约为25.2m。对这些大跨悬挑梁、大跨梁在设计过程中予以特别注意，确保强度、裂缝、挠度满足规范要求，确保其有足够安全度及可靠承载能力。对于大跨梁处楼盖，进行竖向自振频率及竖向振动加速度值验算，以满足人行走时舒适度要求。
本工程存有多处大跨及大悬挑楼盖，楼盖的竖向振动频率及竖向振动加速峰值的验算结果均应满足现行规范要求，即竖向振动频率大于3Hz，竖向振动加速度峰值小于0.15m/s2。
4.不规则分析
4.1 地下室顶板嵌固端
为满足地下室顶板作为上部各单体的嵌固条件，现采取如下措施：
（1）单体及纯地库均采用现浇钢筋混凝土梁板结构，且板厚均不小于180mm（为确保地震力的可靠传递，将纯地库顶板板厚结合防水需要加厚至250mm），混凝土强度等级均不小于C30，后续施工图中均采用双层双向配筋，每层每个方向配筋率均不小于0.25%。同时洞口周边相关构件配筋配箍率适当提高。
（2）确保各单体相关范围内地下一层刚度与地上一层刚度比值均大于2。
4.2 结构特性分析
4.2.1 不规则判定依据
根据住房城乡建设部关于印发《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的通知，对本商业综合体是否超限进行判断。
4.2.2 不规则判定结果
根据4.2.1超限判定依据对本商业楼结构的规则性进行判断，汇总如下表：
上述结果显示，本商业综合体计算结果满足规范要求。
7.计算结果
7.1 计算结果分析结论
（1）程序计算得到的第1阶模态均为平动，扭转模态为第3阶， 扭转周期与第1阶平动周期比满足规范要求。
（2）地震作用下的结构层剪力沿竖向无明显突变，满足规范要求。
（3）反应谱法计算结果满足规范有关规定。
7.2 结构抗震性能综合分析
由于在结构设计中采取了较为合理的结构布置，并对结构相关薄弱部位采取了有效的构造措施，从而减少了体型不规则带来的不利影响，使得结构仍具有良好的抗震性能，计算结果基本满足现行规范和规程的要求。
论文作者:范国辉
论文发表刊物:《建筑知识》2017年16期
论文发表时间:2017/7/18
标签：结构论文; 刚度论文; 楼板论文; 地下室论文; 顶板论文; 区域论文; 平面论文; 《建筑知识》2017年16期论文;