第十四章 不規則結構方案調整的幾種主要方法
（一）工程算例１
⑴工程概況：某工程為一幢高層住宅建築，純剪力牆結構，結構外形呈對稱y形。一層地下室，地上共23層，層高2.8m。工程按 8度抗震烈度設防，地震基本加速度為0.2g，建築抗震等級為二級，計算中考慮偶然偏心的影響。其結構平面圖如圖1所示。（圖略）
⑵這個工程的主要特點是：
①每一個樓層沿y向對稱。
②結構的角部布置了一定數量的角窗。
③結構平面沿y向凹進的尺寸10.2m，y向投影方向總尺寸為22.3m。開口率達45%，大於相應投影方向總尺寸的30%，屬於平面布置不規則結構，對結構抗震性能不利。
⑶本工程在初步設計時，結構外牆取250厚，內牆取200厚。經試算結果如下：
結構周期：
t1＝1.4995s，平動係數：0.21（x），扭轉係數：0.79
t2＝1.0954s，平動係數：0.79（x），扭轉係數：0.21
t3＝1.0768s，平動係數：1.00（y），扭轉係數：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
⑷通過對上述計算結果的分析可以看出，該結構不僅周期比大於規範規定的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1.5的最高限值。
經過分析我們得知，之所以產生這樣的結果，主要是由於結構的抗扭轉能力太差引起的。
⑸為了有效地提高結構的抗扭轉能力，經與建築協商，在該結構的深開口處前端每隔3層布置兩道高lm的拉梁，拉梁間布置200mm厚的連線板（如圖2所示）。（圖略）
經過上述調整後，計算結果如下：
t1＝1.3383s，平動係數：0.22(x)，扭轉係數：0.78
t2＝1.0775s，平動係數：0.78(x)，扭轉係數：0.22
t3＝1.0488s，平動係數：1.00(y)，扭轉係數：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
⑹從上述結果中可以看出，由於設定了拉梁和連續板，使結構的整體性有所提高，抗扭轉能力得到了一定的改善。結構的周期比和位移比有所降低，但仍不滿足要求。
經過分析得知，一方面，必須進一步提高結構的抗扭轉能力以控制周期比；另一方面，結構的最大位移值出現在角窗部位，因此，控制最大位移值就成為改善位移比的關鍵。
為此，對本工程採取如下措施：
①儘量加大周邊混凝土構件的剛度。具體做法是將結構外圍剪力牆厚增加到300以提高抗扭轉的能力。
②將轉角窗處的折梁按反梁設計，其斷面尺寸由原來的200×310改為350×1000，從而控制其最大位移。
③將外牆洞口高度由2490mm降為2000mm，以增大周邊構件連梁的剛度。
④加大結構內部剪力牆洞口的寬度和高度，以降低結構內部的剛度。
經過上述調整後，計算結果如下：
t1＝1.0250s，平動係數：1.00(x)，扭轉係數：0.00
t2＝0.9963s，平動係數：1.00(y)，扭轉係數：0.00
t3＝0.8820s，平動係數：0.00，扭轉係數：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
該工程最大層間位移比為1.29，根據《複雜高層建築結構設計》建議的表7.2.3（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。
表7.2.3
扭轉變形指標 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／2.8／2.26／1.81／1.4／1.05／0.74／
小震下最大水平層間位移角限值／1／1/1.24／1/1.55／1/2／1/2.67／1/3.78／1/6
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
⑺通過上述調整後，可以看出結構的整體抗扭轉能力得到了很大的提高，周期比和位移比都能滿足規範要求，設計合理。
⑻對於角窗結構，宜在角窗處的樓板內設定暗梁等措施以提高結構端部的整體性。
(二)工程算例2
⑴工程概況：某超高層商辦樓，主樓41層，結構高度184.3m。地下室共5層，深19.5m，結構體系為鋼筋混凝土筒體和框架組成的鋼－混結構體系，框架由鋼骨混凝土柱和鋼柱組成。本工程按7度抗震烈度設防，建築抗震等級按二級，因工程平面複雜，構造措施按提高一級。其結構平面圖如圖1所示。（圖略，該結構總長35m，總寬42m，結構右上角和左下角均缺少14x16.8m的部分結構）
⑵工程特點：本工程筒體剛度較大，但延性較差，結構初算側移很小，但平扭周期偏大，在地震作用下質心與其他角點以及邊緣點的位移比亦不滿足要求。究其原因，因筒體偏離整個平面較大，中部連線板帶尺寸過小。
⑶調整方法
①剪力牆核心筒開計算洞以降低剛度；
②結構角部加水平隅撐以加強結構邊緣節點的約束；
③薄弱層樓板加厚以提高樓板剛度，增加結構水平的協調能力。
④筒體內主要角部暗埋了豎向h型鋼，在周邊連梁內暗埋h型鋼，以提高筒體的延性。
⑷計算結果
結構自振周期計算結果如下表所示：
modeno period angle movement torsion
1 4.8103 14.530.93 0.07
2 3.8697 97.380.85 0.15
3 3.1442 136.60.23 0.77
周期比：t3／t1＝0.653：t3／t2＝0.813；
地震作用下的位移比均小於1.40。
地震作用下的最大層間相對位移：x向為1／1220，y向為1／1328。