社區(qū)綜合樓抗震分析

張 潔

（四川省建筑設計研究院有限公司，四川成都 610000）

1 工程概況

本項目位于成都市中和片區(qū)，建設內容包括社區(qū)綜合體及地下車庫。建筑層數(shù)：地上4層（塔1）、3層（塔2），地下2層；房屋高度：16.700 m（塔1）、14.200 m（塔2）；建筑基底面積3 050.25 m2，總建筑面積13 301.36 m2。使用功能為社區(qū)衛(wèi)生服務中心、社區(qū)養(yǎng)老設施等。

2 結構體系和規(guī)則性判斷

所在地抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.1倍重力加速度，抗震設防類別為重點設防類。結合建筑使用功能及房屋高度，社區(qū)綜合樓采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，樓梯采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式樓梯（梯板下端與梯梁的連接處設置滑動支座）。

根據(jù)SATWE的小震彈性振型分析反應譜法的計算結果，整體模型和各分塔模型中局部樓層最大位移比大于1.2，小于1.4，屬于扭轉不規(guī)則；各分塔平面均存在平面凸出尺寸大于相應邊長30%的情況，存在平面凹凸不規(guī)則；豎向構件在二層收進，屬于多塔結構。本工程存在三項不規(guī)則項，即扭轉不規(guī)則、凹凸不規(guī)則和尺寸突變。

針對不規(guī)則項的補充分析：①小震計算采用整體模型和各分塔模型包絡設計；②補充大底盤處小震作用下的樓板應力分析；③補充大底盤處樓板的溫度應力分析；④針對關鍵構件（基頂～三層板面豎向構件）提出中震作用下抗震承載力不屈服的性能目標，并采用等效彈性方法對構件的性能目標進行驗算。

3 抗震設計計算分析

3.1 小震計算分析

本工程結構內力分析及構件計算使用SATWE（V4.3）進行計算分析，計算模型為空間有限元模型，計算地震作用時采用考慮雙向耦聯(lián)的振型分解反應譜法并考慮偶然偏心的影響，混凝土結構阻尼比0.05，采用整體模型和各分塔模型包絡設計，各項指標均滿足規(guī)范要求，說明結構布置及結構構件尺寸基本合理。主要指標計算結果如表1所示，整體模型中二層大底盤處層間位移角與三層塔1和塔2層間位移角計算結果如表2所示。

表1 主要指標匯總

表2 整體模型2、3層處層間位移角

根據(jù)表2可知，3層各分塔的層間位移角小于2層處的層間位移角的1.15倍，滿足《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 3—2010）上部體型收進結構的底部樓層層間位移角不宜大于相鄰下部區(qū)段最大層間位移角的1.15倍的要求[1]。

3.2 大底盤處的小震作用下樓板應力分析

采用PMSAP軟件對大底盤處樓板進行了小震作用下的樓板應力分析。從計算結果可知，大底盤處樓板在X向小震作用下，最大正應力為0.21 MPa，在Y向小震作用下，最大正應力為0.28 MPa，樓板正應力值較低，未超過C30混凝土抗拉強度標準值2.01 MPa，表明小震作用下樓板均未開裂，處于彈性狀態(tài)。樓板應力分析如圖1～圖4所示。

圖1 二層樓板X向地震作用下X向正應力

圖2 二層樓板X向地震作用下Y向正應力

圖3 二層樓板Y向地震作用下X向正應力

圖4 二層樓板Y向地震作用下Y向正應力

3.3 大底盤處樓板溫度應力分析

從施工到使用，建筑結構所經(jīng)歷的整體溫差對結構受力性能影響較大，須予以分析。因升溫使混凝土膨脹產(chǎn)生壓應力，故本工程僅考慮降溫對混凝土收縮產(chǎn)生的影響。

通過降溫工況樓板應力的分析可知，大底盤處樓板在降溫工況下最大正應力為0.32 MPa，未超過C30混凝土抗拉強度標準值2.01 MPa，樓板正應力值較低，考慮到溫度應力影響的不確定及受徐變等因素，本層樓板采取雙層雙向通長配筋，配筋率不小于0.25%。

3.4 中震等效彈性分析

運用SATWE軟件對關鍵構件（基頂～三層板面豎向構件）定義中震不屈服的性能設計目標。根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 3—2010）相關規(guī)定，采用等效彈性方法對構件的性能目標進行驗算。

整體模型中震不屈服計算的層間位移角：X方向1/255（4F），Y方向1/247（4F）；

塔1中震不屈服計算的層間位移角：X方向1/260（3F），Y方向1/228（3F）；

塔2中震不屈服計算的層間位移角：X方向1/237（4F），Y方向1/225（4F）。

計算結果表明，中震下結構的最大層間位移角滿足不大于1/185的規(guī)范限值的要求。

通過基頂～三層板面關鍵構件中震作用下抗震承載力不屈服的計算結果可知，關鍵構件的抗震承載力能滿足中震不屈服的性能目標的要求。關鍵構件在后續(xù)施工圖設計中，配筋應采取小震及中震不屈服結果的包絡設計，按照措施加強后，關鍵構件具有更高的強度儲備。

4 針對抗震不利的加強措施

（1）針對大底盤多塔樓結構，參照《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 3—2010）及溫度作用。

①將二層處樓板厚度加厚至150 mm，配筋雙層雙向通長設置，配筋率不小于0.25%；②三層處的樓板的板厚度為130 mm，板面鋼筋拉通布置，配筋率不小于0.25%；③塔樓與裙房相連的外圍柱，基頂～四層樓面，柱抗震等級提高為一級，角柱縱向鋼筋的最小配筋率不小于1.2%，其余外圍柱縱向鋼筋最小配筋率不小于1.1%，一層板面～三層樓面柱箍筋全高加密。

（2）針對塔樓凹凸平面不規(guī)則，將三層～屋面處塔樓平面凸出部分框架梁加大截面，以加強塔樓凸出處與塔樓平面的連接。

（3）扭轉位移較大處的框架柱縱筋配筋率不小于1.2%，箍筋直徑不小于10 mm，并全高加密。

5 結語

綜上所述，本工程有多項不規(guī)則的多層框架結構，設計中針對各不規(guī)則項進行抗震專項分析，各指標均滿足規(guī)范要求，對薄弱部位采取抗震構造加強措施，保證結構的整體抗震性能。