回字形建筑的結構設計與分析摘要：回字形這種獨特的建筑結構形式在設計時應綜合分析比較，不僅要考慮其平面立面、體型的規則性、是否設置結構縫等，還要考慮其結構類型的選取。合理的結構方案對滿足建筑功能、減少結構設計工作量、節省造價起到關鍵作用，本文對設計過程中結構方案形式及設計方法思路進行對比、分析、總結，為類似工程提供設計經驗。

關鍵詞：回字形建筑；結構方案；規則性；結構縫

一、工程概況

本項目位于北京大興區，共分為A，B兩棟建筑，本案例為A棟建筑，面積約3萬m2，地上部分為4～5層辦公、會議及培訓中心，地下1層為多功能會議大廳及設備間、人防等。總長度約76m，總寬度71m，層高除首層4.5m，頂層4.8m外，其余均為4.1m，地下室層高9.7m。總高度21.6m（不含突出屋頂的小房間）軸網尺寸約為7.8mX8.4m，局部大跨度為24mX54m。建筑場地的抗震設防烈度為8度，0.2g，第二組。

二、結構方案分析

1、不設結構縫

根據《建筑抗震設計規范（2016年版）GB50010》（以下簡稱《抗規》）3.4.5條及條文說明：體型復雜的建筑并不一概提倡設置防震縫，可設置、可不設置時，不設縫。本項目平面長、寬總尺寸可不設置溫度伸縮變形縫，施工階段的溫度應力可通過設置后澆帶解決，且不用設置防止不均勻沉降的沉降縫。

基于以上設縫原則，初步判定不設置結構縫。其平面體型參見圖1：

由圖中可以看出：根據《抗規》第3.4節要求，此結構初步判斷平面尺寸凹凸規則，中間樓板開大洞，屬于樓板局部不連續，計入平面不規則1項。平面第五層用于南部多功能大廳屋面只做到第四層（豎向收進），而導致此層平面凹凸不規則，計入平面不規則2項。

從結構立面上看，豎向抗側力構件連續，但第五層和第六層（小房間層）均存在局部體型收進，根據規范要求，第六層不計入體型收進范圍。屬于豎向不規則1項。

綜上所述，本項目根據建筑尺寸的規則性初步判斷為2項平面不規則以及1項豎向不規則，且在計算模型時還應保證扭轉位移比不大于1.2，樓層抗側力構件的受剪承載力不小于相臨樓層的80%。

根據《抗規》3.4.1條及3.4.3條文要求，目前已有表3.4.3-1，2中的三項不規則，屬于特別不規則結構，應進行專門研究和論證，故本方案不采納。

2、設結構縫

結合以上分析結果，現采用設置防震縫將結構分割成兩部分即：北側的單體A及南側的單體B，地下室仍為整體不分開（詳圖2）。

單體A，平面體型凹凸不規則，屬于1項不規則。但豎向僅頂層出屋面小房間局部收進，不計入豎向不規則項。

單體B，平面凹凸規則，但樓板局部開大洞，屬于樓板局部不連續，計入1項不規則，豎向第5層均存在豎向體型收進，第6層豎向收進由于是頂層小房間不計入不規則項。

綜上可以得出：經初步分析，單體A為1項不規則，屬于不規則結構，后期計算時位移比可大于1.2但不應大于1.5；單體B為2項不規則，屬于不規則結構，后期計算時扭轉位移比不應大于1.2。

參照《高層混凝土結構技術規程（JGJ3-2010）》中的規定，地上部分通過結構縫分開而底部整體連接的部分（大底盤）為地下室，不屬于多塔結構，不需進行包絡設計。

三、結構體系的選取

1、鋼筋混凝土框架結構

根據《抗規》規定，8度0.2g地區混凝土框架結構最大適用高度為40m，本建筑高度21.6m<24m，滿足要求按多層設計，樓層內最大彈性層間位移不小于1/550。

單體A按框架結構建模型，經初步計算，柱最大截面950～1000mm，最大位移比大于1.2（如前所述共計2項不規則），其余整體指標如層間位移角、周期、振型等均滿足規范要求。詳見表1。

單體B按框架結構建模型，由于其樓板大開洞，連續跨數量少，局部存在大跨度屋面，經初步計算，柱最大截面1000～1200mm，最大位移比大于1.2（如前所述共計三項不規則，屬于特別不規則結構），且其第一振型出現扭轉（規范明確要求不準許），隨經多次調整模型中的構件尺寸及布置，但總體指標無法達到規范要求。其計算結果見表1。

2、鋼筋混凝土框架-剪力墻結構

根據《抗規》規定，8度0.2g地區混凝土框架結構最大適用高度為100m，本建筑高度21.6m，滿足要求按多層設計；樓層內最大彈性層間位移不小于1/800。

單體A按框架-剪力墻結構建模型，經初步計算，柱最大截面700～800mm，墻體厚度450mm，最大位移比小于1.2（如前所述共計1項不規則），其余整體指標如層間位移角、周期、振型等均滿足規范要求。詳見表1。

單體B按框架-剪力墻結構建模型，經初步計算，柱最大截面700～1200mm，最大位移比不超1.2（如前所述共計2項不規則），其余整體指標如層間位移角、周期、振型等均滿足規范要求。詳見表1。

綜上可知：采用框架-剪力墻結構無論從整體抗震總體指標方面還是在構件截面尺寸方面均滿足設計和使用要求。

四、大跨度屋面方案分析

單體B南側第四層（局部屋頂）存在局部大跨度結構，平面尺寸54mx24m，考慮到網架自重輕，安裝簡單，施工周期短，結合項目情況，將其與傳統混凝土井字梁結構方案進行對比分析。

1、采用鋼網架

根據《空間網格結構技術規程JGJ7-2010》要求，網架采用雙向正交正放四角錐型，網格尺寸3mx3m，網架厚度2m，平面形狀為矩形，采用多點支撐。其短向跨度中間12m位置由網架結構局部抬高起屋脊，屋面采用壓型鋼板屋面保溫板，網架球型節點與屋面板之間采用薄壁C型鋼檁條連接。此網架支座與底部混凝土結構連接時，采用X向約束，Y向南側約束，Y向北側自由的方案，有利于釋放內部自應力，降低混凝土結構的水平受力減少配筋。其計算截面及用鋼量詳見表2.

網架結構除其自身優勢外，因其整體自重較低，能有效減少整個結構的地震作用，減少其下部混凝土結構的截面尺寸和配筋。

2、采用鋼筋混凝土井字梁

井字梁高按跨度（1/15～1/20）L，取為1.4m，梁間距為3.9mX3.6m，樓板厚度采用120m，撓度按1/300控制，施工時考慮1/500的預起拱，其計算結果及用鋼量詳見表2。

綜上，除考慮施工周期，經濟性外，還應結合建筑使用功能要求，雖然網架結構能有效減少自重，降低整個結構的地震作用，但因網架所占用空間較大，且其屋面板封閉、防水、隔聲等效果較差，確定次方案時需經過建筑專業及使用單位的認可。

結語

本文針對回字形建筑結構的設計過程結合實際工程進行了詳細闡述和歸納總結。由于具體項目的的復雜性和特殊性，遇到實際問題應具體問題具體分析，結合建筑使用功能和經濟性，規避復雜結構形式，做出合理可行的結構設計方案。

參考文獻：

[1]《建筑抗震設計規范》GB50011-2010，北京：中國建筑工業出版社，2010．

[2]《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010，北京：中國建筑工業出版社，2010．

[3]《建筑結構荷載規范》

GB50009-2012，北京：中國建筑工業出版社，2012．

[4]《空間網格結構技術規程》JGJ7-2010，北京：中國建筑工業出版社，2010

[5]《混凝土結構設計規范（2015年版）》GB50010-2010，北京：中國建筑工業出版社，2010

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對于構造鋼筋混凝土墻體，采取設計鉸接可以有很多方式，鋼筋連接需要注意，將承重墻體的鋼筋與構造墻體分離式連接，增加延性好的金屬連接件；模型計算時應將模型進行對比，利用構件定義功能削弱構造墻體部位的剛度，并根據《高層建筑混凝土結構技術規程》合理取值周期折減系數，將布置了構造墻體的模型與僅有梁的結構計算模型調整相近；周期折減系數可根據《高層建筑混凝土結構技術規程》4．3．16條計算各振型地震影響系數所采用的結構自振周期應考慮非承重墻體的剛度影響予以折減；4．3．17條當非承重墻體為砌體墻時，高層建筑結構的計算自振周期折減系數可按下列規定取值：1、框架結構可取0.6～0.7；2、框架-剪力墻結構可取0.7～0.8；3、框架-核心筒結構可取0.8～0.9；4、剪力墻結構可取0.8～1.0，對于其他結構體系或采用其他非承重墻體時，可根據工程情況確定周期折減系數，構造墻體可按樓板配筋模擬，且根據風壓分段復核板配筋。

由于構造墻體厚度僅60mm~80mm，故實際墻體內側與剪力墻存在厚度差120mm~140mm，此部分厚度差可采用砌筑高精砌體加一定的防水處理措施來保證構造墻體部位的防水及保溫節能計算，使該部位建筑節能計算及熱橋計算能滿足當地規范要求；且由于構造墻體作為外圍護結構，就算鋁模爬架上升無外架，也不影響該處墻體砌筑及裝修。

五、結論

將分散的材料改變為統一標準集中加工、改善工人工作環境是建筑工業化的目的，也是目前裝配式建筑發展的主要方向；隨著人們生活要求的提高以及技術的不斷進步，裝配式節點連接及構件的優化也將不斷的更新；裝配式構件的批量化生產的目的絕對不是產能提升帶來的建設高速發展，而是不斷適應建設需要，設計出更簡單的施工方式和更輕便的構件，減少不必要的運力輸送及設備投入；裝配式構件最終的指導，還是要以結構受力計算模型輔助，連接構件的二次深化模型的BIM系統預演拼裝；裝配式建筑的構件連接及受力構件不會止步于現有的做法，必將更新出