趙東濱
(哈爾濱市建筑設計院,黑龍江 哈爾濱150010)
太古時代廣場項目位于哈爾濱市道外區(qū)南勛街,建筑性質(zhì)為商業(yè)綜合體、住宅。工程項目由大底盤連體地下室及主樓1#樓、2# 樓、3# 樓、4# 樓、5# 樓、6# 樓、裙房組成,總建筑面積213556 平方米,地下二層,地上31 層,建筑物高度為81.2~98.7米。
本項目位于建筑抗震設防烈度6 度區(qū),其中主樓1#~6#樓采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換層位于地上四層(高位轉(zhuǎn)換),框支柱、剪力墻抗震等級為一級,框架梁、框支梁抗震等級為二級。工程設計中采用消能減震技術,將金屬消能阻尼器布設在剪力墻結(jié)構(gòu)連梁部位,阻尼器能夠充分發(fā)揮耗能作用,有效控制結(jié)構(gòu)的地震響應,全面提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。
本項目主樓減震設計依據(jù)2010 版《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010、《建筑消能減震技術規(guī)程》JGJ 297-2013 的要求,對結(jié)構(gòu)進行消能減震設計與分析。減震建筑的要求為:(1)本項目主樓原結(jié)構(gòu)按照6 度設計,風荷載為主要控制因素;安裝金屬消能阻尼器后,結(jié)構(gòu)性能指標需滿足7 度抗震設防要求:在遭受多遇地震影響時,消能部件正常工作,建筑主體不受損壞或不需要修理可繼續(xù)使用;當遭受設防地震影響時,金屬消能阻尼器正常工作、無損壞,主體結(jié)構(gòu)可能發(fā)生損壞,但經(jīng)一般修理仍可繼續(xù)使用;當遭受罕遇地震影響時,主體結(jié)構(gòu)不倒塌,其金屬消能阻尼器不應喪失功能。(2)減震設計依據(jù)預期的位移控制要求等參數(shù),滿足7 度抗震設防的性能指標要求。(3)對含金屬消能阻尼器的結(jié)構(gòu)進行整體分析,包含風荷載及各個不同地震工況下的時程分析。
基于對高層剪力墻結(jié)構(gòu)地震響應的特點,本項目主樓采用專門適用于高層剪力墻結(jié)構(gòu)消能減震的金屬消能阻尼器,阻尼器安裝示意圖如下圖1 所示。
圖1 阻尼器安裝示意圖
阻尼器產(chǎn)品參數(shù)如下表。
序號 名稱 參數(shù) 1 阻尼器類型 金屬阻尼器A 金屬阻尼器B 金屬阻尼器C 2 屈服力(KN) 72 118 144 3 剛度(KN/m) 144000 236000 288000 4 屈服指數(shù) 0.05 0.05 0.05 5 設計最大位移(mm) 15.0 15.0 15.0 6 本構(gòu)模型 雙線性 雙線性 雙線性
阻尼器安裝在剪力墻結(jié)構(gòu)連梁中,根據(jù)連梁所受到的剪力來匹配不同型號的阻尼器,從而將連梁的變形、耗能變成可被設計人員控制,根據(jù)實際需要提升整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。這種布置方式最大限度發(fā)揮了阻尼器的耗能作用,根據(jù)作用力推拉給阻尼器施加往復荷載,模擬地震作用下連梁施加給阻尼器的荷載。
1#樓阻尼器在模型中的布置如圖2 所示。
本工程為鋼筋混凝土部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),使用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件MIDAS GEN 建立減震與非減震結(jié)構(gòu)模型,并進行計算分析。在MIDAS 中,使用墻單元模擬墻體,使用連接單元模擬連梁鋼滯變阻尼器,選用Centro 和TH4 兩條天然地震波和一條人造地震波,調(diào)幅值在7 度小震(35gal)、7 度中震(100gal)、7度大震(220gal)作用下進行地震計算分析。
1#樓各地震及風荷載工況作用結(jié)果如下:
(1)6 度多遇地震作用位移計算結(jié)果:
X 方向地震作用下的樓層最大位移1/4665(第18 層)
Y 方向地震作用下的樓層最大位移1/2912(第18 層)
Y 方向風荷載作用下的樓層最大位移1/1003(第16 層)(2)7 度多遇地震作用位移計算結(jié)果:
X 方向地震作用下的樓層最大位移1/2688(第26 層)1/2332(第18 層)
Y 方向地震作用下的樓層最大位移1/1493(第26 層)1/1465(第18 層)
Y 方向風荷載作用下的樓層最大位移1/1003(第16 層)
(3)7 度罕遇地震作用(時程分析)位移計算結(jié)果:
X 方向地震作用下的樓層最大位移1/424(第26層)1/357(第18 層)
圖2 阻尼器在模型中的布置圖
Y 方向地震作用下的樓層最大位移1/212(第26 層)1/208(第18 層)
本項目將鋼滯變阻尼器布設在剪力墻結(jié)構(gòu)連梁部位,阻尼器能夠充分發(fā)揮耗能作用,由于阻尼器屈服后,連梁剪力有了上限約束,結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件得到有效保護,阻尼器能夠有效控制結(jié)構(gòu)的地震響應,全面提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。與7 度設防傳統(tǒng)設計相比,每平方米建筑面積造價增加相對較少,施工簡便,工藝成熟可靠,可為同類工程設計借鑒參考。