淺析蝶形結構在平面高層建筑的布置

付曉光

一、蝶形平面高層商住樓的建筑特征

隨著建筑行業的不斷發展，建筑設計成為大家購房的又一重視要點，建筑形式的多樣化體現在室內和室內設計美觀的雙重結合，就目前建筑發展來看，多年的研究發展，房地產開發商為滿足購房者的需求，從室外設計到室內設計，基本已經可以滿足購房者的要求。實現了功能景觀區的劃分，住宅空間的動靜分明，住宅的采光通風以及視野范圍開闊等等，也盡可能減少公共面積的分擔；

蝶形平面從建筑使用功能的整體性做出了全面的考慮，相對來說設計還是全面完善的。但是從專業結構上面分析，蝶形平面也會有許多不利的地方，主要體現在：第一，豎向交通構成的核心部位在平面中成為“縮頸”，兩側凹口較深，樓板在其橫斷方向凈寬度過小，無法滿足樓層平面無限剛度的要求；各戶型外伸翼塊長寬比過大，翼塊與核心部位不能形成有效的連系，其連接的根部便形成抗震的薄弱部位；在平面的轉角處設轉角凸窗，會削弱結構的抗側力剛度尤其是抗扭剛度，使結構的扭轉效應難以消除；因屬商住樓就必然設有轉換層，有的還需進行高位轉換，形成豎向不規則。

上面的建筑特征對抗震結構會造成平面的不規則，豎向會造成剪力墻不連續，也會導致超限高層的出現，無形之中吧給建筑結構設計造成困難，增加技術施工程序，從而給人力物力方面造成很大的消耗，提高工程整體工程造價，不利于建筑工程經濟效益的實現。

二、蝶形平面結構的選型及合理布置

蝶形平面在結構選擇方面，只能選擇框支剪力墻結構體系，此類型建筑商住兩用以及建筑平面布置特點等規定決定了蝶形平面只能選擇這樣的結構。大多數住宅是剪力墻結構，這種結構承受力大、側向剛度大，為了使剪力墻結構發揮最大的功能，在分布的位置的時候，盡量拉開距離，為支柱的合理設置提供了有利的條件，也為建筑其他功能用途的實現提供了轉換的空間。

一般來說，在進行剪力墻布置時，盡量要避免選擇異形柱，異形柱的受力性能較差，對于建筑整體結構質量都會構成安全隱患，要選擇剪力墻最優。提高剪力墻穩定度和剛度，厚度相對較小使其成為帶翼緣的T、L型，這樣的結構會比一般的結構承受力好，對于施工來說，也是便利的。

框支層處采用梁式轉換結構，這樣的結構經濟適用、減少施工負擔、穿力明確。轉換層上的剪力墻要在轉換層的主結構上面，進行主次梁轉換，應該選擇路徑較短的方式，如為解決墻肢翼緣的支承，采取不布置次梁而加設斜梁的方式，為方便轉換層下部設備管線架設，轉換梁截面高度宜大體一致，其經濟合理的高度應由所承受的跨中彎矩和框支梁之上剪力墻不因框支梁撓度而產生受彎超限來控制，剪切承載力不足時可通過加大梁截而寬度、梁端部加腋或在梁柱節點處加設抗剪鋼板等措施加以解決。

框支柱在平面范圍內要成行成列，這樣使得建筑內部設計分布均勻，一般來說適用矩形截面，軸壓比掌握其大小，截面寬度一般小于框支柱的寬度，利用這樣結構的樓梯或是電梯時，剪力墻必須落地，這樣做可以使得轉換層相互的承接力達到最佳的配合此。大多數情況下，要加設剪力墻，由于轉換層的需求。一般樓蓋的選擇，普通梁板樓蓋就好，對于面積空間需求較大的情況來說，應該選擇結構自重小、隔音性好的現澆空心樓板或是填充塊的雙向密肋樓板

三、結構抗震計算的共同特征

按現行《抗規》和《高規》有關結構計算方面的規定，蝶形平面高層商住樓結構的計算結果必須滿足以下要求：①各振型的自振周期應在正常數值內，T≈0.08n (n為計算層數)，其中第1振型的周期甚至第2周期應為平動周期而非扭轉周期且扭轉為主的第1自振周期與平動為主的第1周期之比T1/T1≤0.85(有轉換的商住樓屬復雜結構)；②結構樓層層間最大位移與層高之比△u/h≤1/1000；③對于一、二級抗震結構，各剪力墻墻肢的軸壓比分別不宜大于0.5和0.6，框支柱的軸壓比分別不宜大于0.6和0.7；④在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移不宜大于該層平均值的1.2倍，不應大于該層平均值的1.5倍；⑤轉換層下層的側向剛度不宜小于其上層的百分之七十或其上相鄰3層側向剛度平均值的百分之八十；⑥轉換層下層層間抗側力結構的受剪承載力不宜小于其上層的百分之，不應小于其上層的百分之六十五。

在進行結構設置時，一定要同時的進行計算，墻體軸壓比限值和樓層層間位移限值決定著轉換梁之上的剪力墻截面。剪力墻截面要滿足①④點的要求，在進行設置過程中，必須對開始確定的剪力墻截面進行修整，其一般規律是周邊尤其是角部的剪力墻需強化，樓梯和電梯間處的剪力墻則有時需相應弱化；若出現調整仍然起不到效果的現象，需采取角部框架梁作反梁加高的措施，這樣的做法可以調整計算與設置的不符，調整軸壓比，提高結構剛度、減少層間位移，這是一個行之有效的方法，但是其造價也高，作為施工方應該對此有所準備。

在轉換層加大剪力墻厚度，是為了使轉換層剛度和承受力配比，這是建筑結構所需要的。需要注意的是，加大剪力墻厚度時，對于其他結構的數據要隨時的進行計算，要滿足建筑設計要求，不應該過大也不應該過小，不然會影響到建筑的整體的工程造價。

一些結構的控制數據都是可以直接在程序中反映出來，只有⑥點需要手算。當單體建筑由若干蝶形平面構成，為了使轉換層達到建筑結構要求，將每個平面用防震縫隔開，面對較規整的平面，都要用相應的公式進行計算安置，不然結構是很容易出現問題的。

四、結語

隨著建筑行業的不斷發展，建筑形式的多樣化，蝶形平面高層商住樓作為建筑形式的新型代表，使得建筑整體的外觀度較為吸引人，不過雖然這樣的住宅樓在市場上很受歡迎，但是本身這樣的建筑在抗震方面是存在問題的。作為建筑設計者來講，只有在不斷的實踐中去探索研究，不斷的去完善設計理念，對于建筑本身存在的問題要不斷的去解決克服，借助先進的技術手段，不斷的提高蝶形平面高層商住樓的質量水平，只有不斷的去改革創新，不斷去順應時代的發展，才能推進建筑行業的不斷向前發展。