杨雨龙

(大同市建筑设计研究院，山西大同 037006)

现代建筑为了体现建筑师的造型概念设计理念，建筑的功能和形式的要求也相对以往复杂的多。为了满足建筑外观与使用功能的需求，设计师越来越倾向于设计平面和立面都很复杂的建筑。对于结构设计人员而言，就是要在满足结构设计规范要求的前提下，尽量符合方案设计理念，建造出美观大方的建筑物。同时，结构设计人员在进行结构设计时，还要考虑结构方案优化，节约造价等经济方面的因素，使结构设计既满足建筑需求，又使建设方减少投资达到满意的效果。对于平面和立面均不规则的建筑，现在已经层出不穷，随处可见。依据GB 50011-2010建筑抗震设计规范对平立面均不规则的建筑结构，在进行抗震设计中的设计原则也作了相应的规定。规范中3.4.5条规定，体型复杂、平立面特别不规则的建筑，应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，确定是否需要设置防震缝。

当在适当部位设置防震缝时，宜形成多个较规则的抗侧力单元，这样可使结构抗震分析单元模型简单，容易估计其地震作用和采取抗震措施，但需要考虑扭转地震效应，并按规范要求设置缝宽，使防震缝两侧在预期的地震下不发生碰撞或减轻碰撞引起的局部损坏。当不设置防震缝时，应采用符合实际的计算模型，分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，采取相应的加强措施。体型比较复杂的建筑并不一概提倡设置防震缝，是否设置防震缝各有利弊。对于可设缝、可不设缝时，不设缝为好，规范中没有强条规定，故此对于平面及立面均不规则的建筑并不是要求必须设置抗震缝。

下面就应用一个具体工程算例来阐述一下设计人的思路。此建筑没有设缝而且长度超长，通过软件分析计算，设计人员设计思路的叙述，并依据审图专家的意见进行了构造措施加强，希望为平立面均不规则的建筑结构的抗震设计提供参考。图1～图3为平面图，图4～图6为后浇带设置位置图。

图1 1层平面图

受大同市实验小学委托我院对行政教学综合楼的方案进行施工图设计，方案图纸已经被各级部门审查认可过，建筑面积4 655 m2，建筑高度 19.5 m，地上共5层，每层层高均为3.9 m。该建筑物体型并不大，形状像古钱币刀柄形，结构形式相对简单，但在平面布置图中体型并不规则，且立面在2层顶突变。1层突出部分超出规范的50%的要求，竖向刚度在2层顶部退回产生刚度突变，且收回比例不满足规范限值要求。故此本设计有违背规范的地方，但考虑到并非高层设计，且体型并不是特别不规则，没有特别容易造成破坏的地方，设计人员严格按照空间模型计算使用PKPM和PMSAP两种软件进行设计计算，考虑了一些加强构造措施，把前面局部1层，2层部分按照主楼裙楼考虑，即使破坏也不会对主体5层框架产生严重影响，从使用功能来讲，前面突出部分为食堂和办公用房，按时间段人流量不会很大，且遇地震发生时易逃生。

依据本人对抗震规范的理解，如前面2层裙房配楼与主体分开，配楼有三跨则成单榀框架，如果作为独立单元模型进行单独计算时，该单元体抗扭周期为主振型，对抗震不利。按新抗震规范条文解释理解，楼体能不设缝，尽量不设，故本设计未设置伸缩缝按整体空间计算模型考虑抗震。配楼与主体存在刚度差异，故此考虑扭转破坏，配楼柱均加大截面，与主体连接处柱均加强考虑，采取全高箍筋加密处理，符合强柱弱梁的设计思路。依据审图专家意见，主楼与配楼连接处走廊的楼板应进行加强处理，故设计时1层和2层楼板均为120厚双层双向配筋。计算时第一周期与扭转第一周期比值不超0.9，扭转影响在规范要求数值范围内。考虑主楼与配楼之间基础沉降差异不同，在配楼第一跨梁1/3处设置了后浇带，施工时要求主体施工完毕后再进行配楼基础施工，保证两部分沉降差值基本一致。主楼全长63.8 m，超出规范要求50 m的限值，故此在中部设置了后浇带，防止超长温度及刚度不均的影响作用。后浇带并不是万能的，但在大同施工过的楼体有一定的经验可循，都有很好的建筑使用效果，本次设计也采取了这种做法。主楼凹回去部位梁截面以及配筋均进行了加强处理，考虑了梁发生扭转破坏的可能性，同时梁截面没有突变的地方。地基持力层较好，土质均匀，且无复杂地质情况，该楼采用柱下独立基础，基础顶设置连系拉梁，保证基础整体性，防止建筑基础的沉降差。其他的计算参数以及计算结果包括位移比以及刚度比等均满足规范要求，经过上述内容的设计理念应用调整，该图顺利通过图审，以上仅为设计人员的设计思路以及设计理念，如有不妥之处恳请提出宝贵意见。

图2 2层平面图

图3 3层及标准层平面图

图4 1层后浇带设置位置平面图

图5 2层后浇带设置位置平面图

图6 3层及标准层后浇带设置位置平面图

这次计算应用的PKPM软件是建筑科学院开发的相对功能性与针对性较强的设计软件。不规则结构的设计，在PKPM中设计人员应注意的是对合理计算参数的选择，且不能完全按照矩形结构的设计参数，否则就会影响整个结构的安全性与准确性，降低不规则结构的稳定性与抗震性能。因此应在设计中充分利用软件的计算与分析功能完成对不规则多层框架结构的合理设计。如果有可能的话用两种不同的软件进行分析比较，找到结构薄弱部位，以及弹塑性变形破坏的节点，针对具体的地方进行构造或结构加强。合理的计算模型，加上合适的计算软件配合，再加上设计师的理念判断与分析，体型复杂多样的建筑一定会安全可靠的设计出来，为城市建设提供一个提升的平台。

［1］ GB 50010-2010，混凝土结构设计规范［S］.

［2］ GB 50011-2010，建筑抗震设计规范［S］.

［3］ 王玉杰.平立面不规则框架结构抗震问题探讨［J］.辽宁工程技术大学学报，2003，22(6):10-13.

［4］ 高小旺，龚思礼.建筑抗震设计规范理解与应用［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［5］ 李国胜.混凝土结构设计禁忌及实例［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［6］ 王铁梦.工程结构裂缝控制［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.