某高烈度地區(qū)超限框架-核心筒結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)措施分析

劉季

摘 ? ?要：本文就天水市（8度區(qū)0.3g）某超限框架-核心筒結(jié)構(gòu)工程實(shí)例，通過(guò)對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，總結(jié)了筆者在高烈度區(qū)超限高層設(shè)計(jì)中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及關(guān)鍵技術(shù)措施方法。

關(guān)鍵詞：高烈度，超限框架-核心筒，結(jié)構(gòu)措施

1 ?工程概況

本工程實(shí)例位于天水市秦州區(qū)玉泉鎮(zhèn)，該工程為1幢地上22層的單體建筑，1～4層為商業(yè)辦公，5～22層為loft公寓層高5.4m，主樓房屋高度99.6m，屬B級(jí)高度的高層建筑，結(jié)構(gòu)體系為框架-核心筒。該場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為8度（0.3g），場(chǎng)地特征周期為0.40s，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。50年基本風(fēng)壓Wo=0.35kN/m2，地面粗糙度為C。抗震設(shè)防類別：丙類

結(jié)構(gòu)核心筒平面布置情況如圖1。

2 ?超限相關(guān)結(jié)構(gòu)分析

（1）多遇地震作用，采用兩個(gè)軟件對(duì)比分析，主要計(jì)算結(jié)果基本相近，各控制指標(biāo)均滿足規(guī)范限值的要求，除個(gè)別剪力墻連梁截面抗剪強(qiáng)度不夠或超筋外，其他構(gòu)件基本無(wú)超筋超限，主要受力構(gòu)件配筋適中，結(jié)構(gòu)布置合理。

（2）彈性時(shí)程分析。從計(jì)算結(jié)果看，在側(cè)向力作用下的側(cè)向位移曲線呈彎剪型，位移曲線以彎曲型為主，曲線光滑無(wú)突變，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較為均勻，均小于CQC法計(jì)算結(jié)果。

（3）設(shè)防烈度（中震）。采用SATWE軟件按等效彈性方法進(jìn)行構(gòu)件承載力驗(yàn)算，地震影響系數(shù)最大值取0.68，連梁剛度折減系數(shù)0.5，阻尼比5%，構(gòu)件抗震等級(jí)四級(jí)，抗剪彈性時(shí)材料強(qiáng)度取設(shè)計(jì)值，抗彎不屈服時(shí)材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值。底部加強(qiáng)部位剪力墻滿足中震抗剪彈性、抗彎不屈服的要求。中震下考慮雙向水平地震作用的墻肢平均其名義拉應(yīng)力計(jì)算值如表1所示。

（4）罕遇地震作用（大震）。此時(shí)地震影響系數(shù)最大值1.20，特征周期為0.45s，阻尼比為7%，連梁剛度折減為0.3，不考慮風(fēng)荷載和偶然偏心的影響，梁剛度不放大，周期不折減。同樣對(duì)不滿足受剪截面控制條件的剪力墻邊緣構(gòu)件中加設(shè)型鋼，計(jì)入型鋼后底部加強(qiáng)部位剪力墻滿足大震截面控制條件，保證大震時(shí)不會(huì)發(fā)生剪切脆性破壞。

3 ?對(duì)于名義拉應(yīng)力超限的相關(guān)結(jié)構(gòu)措施。

通過(guò)以上結(jié)構(gòu)分析可知，該結(jié)構(gòu)主要超限問(wèn)題為：

（1）部分核心筒墻體在中震下考慮雙向水平地震作用下墻肢平均名義拉應(yīng)力超過(guò)兩倍混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即[δt0>2ftk]。

根據(jù)《全國(guó)超限高層抗震審查技術(shù)要點(diǎn)》要求：中震時(shí)雙向水平地震下墻肢全截面

由軸向力產(chǎn)生的平均名義拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)宜設(shè)置型鋼承擔(dān)拉力，且平均名義拉應(yīng)力不宜超過(guò)兩倍混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（可按彈性模量換算考慮型鋼和鋼板的作用），全截面型鋼和鋼板的含鋼率超過(guò)2.5時(shí)可按比例適當(dāng)放松。即可以按下式進(jìn)行考慮：

[δt0=NtA0=NtAc+EsEcAc]

因此，本工程根據(jù)該技術(shù)要點(diǎn)要求，通過(guò)設(shè)置型鋼來(lái)滿足名義拉應(yīng)力超限情況，其具體情況詳見上圖及表格計(jì)算內(nèi)容。

（2）核心筒部分墻體在大震作用下，截面不滿足受剪截面驗(yàn)算。

根據(jù)JGJ 3—2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第4性能水準(zhǔn)的要求，結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下，部分豎向構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，其受剪截面應(yīng)符合下式：

[VGE+V*Ek≤0.15fckbh0]

不考慮鋼筋及型鋼作用

[（VGE+V*Ek）-（0.25fakAa+0.5fspkAsp）≤0.150.15fckbh0]

考慮鋼筋及型鋼作用

將對(duì)即不滿足名義拉應(yīng)力要求有不滿足受剪截面要求的墻肢，通過(guò)設(shè)置型鋼即可以滿足名義拉應(yīng)力超限情況，由不可以考慮折算截面受剪要求。而對(duì)于僅僅不滿受剪截面要求的墻肢，按照上式要求計(jì)入部分型鋼作用使墻肢受剪滿足規(guī)范要求。

4 ?設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本文以上部分主要對(duì)高烈度地區(qū)超限高層關(guān)鍵性技術(shù)措施進(jìn)行了實(shí)例分析，主要就中震和大震情況下核心筒剪力墻超限情況的具體措施進(jìn)行了總結(jié)。高烈度地區(qū)的超限高層的超限情況及主要問(wèn)題與難點(diǎn)如下：（1）應(yīng)采用結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)，合理選取性能目標(biāo)及水準(zhǔn)。（2）多軟件結(jié)構(gòu)彈塑性計(jì)算分析，應(yīng)合理選取計(jì)算模型和計(jì)算參數(shù)，包括地震波的正確選取。（3）結(jié)構(gòu)的平面及豎向不規(guī)則項(xiàng)計(jì)算分析要求。（4）復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如大底盤多塔、連體結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層及錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)體系等）計(jì)算分析。

參考文獻(xiàn)：

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