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摘 要：本结构由于设备安装需要，需要选择合理的结构体系对结构的自振周期进行控制。通过对塔式结构的设计分析，进一步了解结构体系对侧向刚度的影响。本文采用SATWE和Midas Building两种结构软件进行对比分析，严格控制相关参数，使结构设计得到优化。
关键词：结构体系 自振周期 侧向刚度 结构设计
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
1 工程概况
本项目位于营口大石桥市蟠龙山东侧主峰，为营口新一代天气雷达迁建项目，用于气象观测。总用地面积为476㎡，总建筑面积为2265.75㎡。结构嵌固端部位为首层地面，结构总高58.4m，为A级高度高层建筑。
本项目由于雷达设备安装需要，要求建筑物（安装上天线系统装置后）谐振频率＞1HZ，对结构的侧向刚度提出了很高要求，经综合考虑本工程的结构体系采用较成熟的全现浇混凝土框架剪力墙结构。
2 设计难点
本项工程有两个控制目标：一是自振周期的控制，需要在结构布置及剪力墙厚度上做合理的选择；二是塔靠上悬挑梁部位的梁抗扭问题，由于四周悬挑、且很长，最外侧边梁极易受扭，在做设计时需合理考虑。
3 程序分析计算
本工程结构方案计算采用SATWE和Midas Building两种三维空间结构分析程序进行计算比较，按振型分解反应谱法进行抗震计算。其中，SATWE是采用以壳元为理论基础的构造墙元模型；MIDAS是基于纤维理论的非线性墙元模型。
3.1 设计依据及参数
本工程抗震设防烈度为7度（0.15g）；设计地震分组：第一组；建筑场地类别：二类；多遇地震特征周期Tg=0.35s，水平地震影响系数最大值0.12；建筑物抗震设防类别：丙类；框架抗震等级:三级，剪力墙抗震等级：二级；弹性状态阻尼比为0.05。
结构安全等级为二级；结构设计使用年限为50年；基本风压为0.65KN/㎡（50年一遇），地面粗糙度为A类。
3.2 计算结果比较
3.2.1模型分析结果
图3 结构基本振型
3.2.2结构自振周期
表1结构自振周期
SATWE和MIDAS的分析结果表明，两种软件计算的模态基本一致，初步判定模型的分析结果准确、可信。
同时，结构的第一扭转周期与第一平动周期之比远小于0.9，结构的扭转效应小。
3.2.3层间位移角
表2 层间位移角
SATWE和Midas Building两种计算软件的计算结果基本一致，并且两种程序的计算结果都满足规范要求。
3.2.4楼层侧向刚度比
图4 SATWE与BUILDING计算层间刚度比
按照地震剪力与层间位移比算法计算层间刚度比，所有楼层均满足规范“楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％”的要求。
3.2.5位移比
在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的层间位移与楼层相应平均值的比值见表3。
表3扭转位移比
由表3可知，地震作用下结构的扭转位移比满足规范要求，抗扭转性能较好。
3.2.7楼层剪力及剪重比
表4 首层楼层剪力及剪重比
图5 SATWE与BUILDING楼层剪力
水平地震作用下机构基底的剪重比采用最大地震作用方向及相应垂直方向的结果，根据计算，所有结果均满足规范要求。
5结论：
在本工程的设计过程中，遇到了结构刚度控制及结构梁悬挑部分抗扭转等问题。通过计算对比分析，认为采取剪力墙核心筒的方式可以有效解决抗侧刚度对雷達设备的影响；运用概念设计的方法来确定结构布置可有效处理边梁抗扭问题。本文通过两种结构软件对该工程进行比较分析可知，此工程各控制指标均满足相应规范要求。
参考文献
[1] 林同炎，斯罗台斯伯利SD.结构概念和体系[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.
[2] 朱慈勉.结构力学（上、下册）[M].北京：高等教育出版社，2004.
[3] 高立人，结构工程师与概念设计[J]，建筑结构，1993(4).
[4] 中华人民共和国国家标准:《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)北京:中国建筑工业出版社,2010.
[5] 中华人民共和国国家标准:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)北京:中国建筑工业出版社,2010.
[作者简介]
刘再辉(1985－)，男，内蒙人，学生，硕士生，研究方向为结构加固与结构设计；
姜铄南(1989－)，男，辽宁人，学生，硕士生，研究方向为钢结构设计；
麻康(1983－)，男，内蒙人，现就职于内蒙古通辽市质量监督站，主要从事建筑施工技术质量监督。
关键词：结构体系 自振周期 侧向刚度 结构设计
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
1 工程概况
本项目位于营口大石桥市蟠龙山东侧主峰，为营口新一代天气雷达迁建项目，用于气象观测。总用地面积为476㎡，总建筑面积为2265.75㎡。结构嵌固端部位为首层地面，结构总高58.4m，为A级高度高层建筑。
本项目由于雷达设备安装需要，要求建筑物（安装上天线系统装置后）谐振频率＞1HZ，对结构的侧向刚度提出了很高要求，经综合考虑本工程的结构体系采用较成熟的全现浇混凝土框架剪力墙结构。
2 设计难点
本项工程有两个控制目标：一是自振周期的控制，需要在结构布置及剪力墙厚度上做合理的选择；二是塔靠上悬挑梁部位的梁抗扭问题，由于四周悬挑、且很长，最外侧边梁极易受扭，在做设计时需合理考虑。
3 程序分析计算
本工程结构方案计算采用SATWE和Midas Building两种三维空间结构分析程序进行计算比较，按振型分解反应谱法进行抗震计算。其中，SATWE是采用以壳元为理论基础的构造墙元模型；MIDAS是基于纤维理论的非线性墙元模型。
3.1 设计依据及参数
本工程抗震设防烈度为7度（0.15g）；设计地震分组：第一组；建筑场地类别：二类；多遇地震特征周期Tg=0.35s，水平地震影响系数最大值0.12；建筑物抗震设防类别：丙类；框架抗震等级:三级，剪力墙抗震等级：二级；弹性状态阻尼比为0.05。
结构安全等级为二级；结构设计使用年限为50年；基本风压为0.65KN/㎡（50年一遇），地面粗糙度为A类。
3.2 计算结果比较
3.2.1模型分析结果
图3 结构基本振型
3.2.2结构自振周期
表1结构自振周期
SATWE和MIDAS的分析结果表明，两种软件计算的模态基本一致，初步判定模型的分析结果准确、可信。
同时，结构的第一扭转周期与第一平动周期之比远小于0.9，结构的扭转效应小。
3.2.3层间位移角
表2 层间位移角
SATWE和Midas Building两种计算软件的计算结果基本一致，并且两种程序的计算结果都满足规范要求。
3.2.4楼层侧向刚度比
图4 SATWE与BUILDING计算层间刚度比
按照地震剪力与层间位移比算法计算层间刚度比，所有楼层均满足规范“楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％”的要求。
3.2.5位移比
在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的层间位移与楼层相应平均值的比值见表3。
表3扭转位移比
由表3可知，地震作用下结构的扭转位移比满足规范要求，抗扭转性能较好。
3.2.7楼层剪力及剪重比
表4 首层楼层剪力及剪重比
图5 SATWE与BUILDING楼层剪力
水平地震作用下机构基底的剪重比采用最大地震作用方向及相应垂直方向的结果，根据计算，所有结果均满足规范要求。
5结论：
在本工程的设计过程中，遇到了结构刚度控制及结构梁悬挑部分抗扭转等问题。通过计算对比分析，认为采取剪力墙核心筒的方式可以有效解决抗侧刚度对雷達设备的影响；运用概念设计的方法来确定结构布置可有效处理边梁抗扭问题。本文通过两种结构软件对该工程进行比较分析可知，此工程各控制指标均满足相应规范要求。
参考文献
[1] 林同炎，斯罗台斯伯利SD.结构概念和体系[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.
[2] 朱慈勉.结构力学（上、下册）[M].北京：高等教育出版社，2004.
[3] 高立人，结构工程师与概念设计[J]，建筑结构，1993(4).
[4] 中华人民共和国国家标准:《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)北京:中国建筑工业出版社,2010.
[5] 中华人民共和国国家标准:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)北京:中国建筑工业出版社,2010.
[作者简介]
刘再辉(1985－)，男，内蒙人，学生，硕士生，研究方向为结构加固与结构设计；
姜铄南(1989－)，男，辽宁人，学生，硕士生，研究方向为钢结构设计；
麻康(1983－)，男，内蒙人，现就职于内蒙古通辽市质量监督站，主要从事建筑施工技术质量监督。