淺析某不規(guī)則多層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析

（上海天華建筑設(shè)計(jì)有限公司廈門分公司，福建廈門市，361000）闕 廣

1 工程概況

本工程位于某市錫山區(qū)，基地北側(cè)為東征路，西側(cè)為東旺路，東側(cè)為承塘路。本工程主要由3棟多層商業(yè)樓（1#樓、2-2#樓、3#樓）、1棟多層酒店（2-1#樓）和1座附建式地下車庫組成。各單體主要情況如表1。

表1 建筑單體（分區(qū)）工程概況

2 抗震分析

2.1 結(jié)構(gòu)體系

1#樓主體采用混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。在梁板式結(jié)構(gòu)中，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的固定端進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)計(jì)算，保證一層范圍向外各擴(kuò)1～2跨（≤20m）的地下室結(jié)構(gòu)相關(guān)范圍的樓層抗側(cè)剛度大于地上一層抗側(cè)剛度2倍，一層室內(nèi)樓板厚度不小于180mm。一層頂板室外部分樓板厚度250mm。地上各層主要構(gòu)件截面如表2所示。

表2 地上各層主要構(gòu)件截面

為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗扭剛度，設(shè)計(jì)加大了部分邊梁、邊柱尺寸。

2.2 嵌固端驗(yàn)算

該工程地下室頂板板厚250mm，采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)體系。地下一層按照從地上結(jié)構(gòu)周邊外延2跨且不大于20m，進(jìn)行側(cè)向剛度計(jì)算，與其上一層進(jìn)行比較，計(jì)算結(jié)果如表3所示。計(jì)算結(jié)果顯示本工程地下一層剛度與地上一層之比均＞2，滿足首層嵌固要求。

表3 樓層剪切剛度

2.3 針對(duì)超限情況的抗震設(shè)計(jì)對(duì)策

在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下最大位移比大于1.2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，采取如下抗震加強(qiáng)措施：構(gòu)造上調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置，盡量使結(jié)構(gòu)兩方向剛度布置均勻，加強(qiáng)外圍構(gòu)件的剛度，增大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度；計(jì)算上采用雙向地震并考慮偶然偏心計(jì)算，使扭轉(zhuǎn)位移比＜1.4，Tt/T1≤0.9。四層開口處的地板厚度為130mm以上，中庭連廊的地板厚度為150mm以上，雙層雙向筋，配筋率不小于0.25%；同時(shí)，補(bǔ)充樓板應(yīng)力分析，滿足小震作用下混凝土板主應(yīng)力不小于混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，中震作用下鋼筋不屈服。結(jié)構(gòu)四層局部豎向構(gòu)件轉(zhuǎn)換，豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，將轉(zhuǎn)換構(gòu)件的抗震等級(jí)提高一級(jí)，提高后抗震等級(jí)為一級(jí)，并進(jìn)行性能設(shè)計(jì)，性能目標(biāo)為D，將轉(zhuǎn)換構(gòu)件定義為關(guān)鍵構(gòu)件，并滿足中震不屈服，大震不超過中度損壞的要求。

3 小震彈性分析主要結(jié)果

3.1 結(jié)構(gòu)分析軟件

本工程在進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算基礎(chǔ)分析程序時(shí)均采用了北京盈建科軟件有限責(zé)任公司編制的建筑結(jié)構(gòu)分析軟件YJK-A（2.0.3版本）。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們使用空間框架單元來模擬梁、柱、支撐等桿構(gòu)件，使用殼單元來模擬承重墻、彈性地板和轉(zhuǎn)換梁。對(duì)樓板該程序可以考慮剛性樓板及彈性樓板的不同假定情況。作為特別不規(guī)則多層結(jié)構(gòu)，本工程同時(shí)采用 PMSAP（2010版）程序進(jìn)行分析計(jì)算。pmsap在程序整體架構(gòu)上具有通用性，在墻體單元、樓層單元的結(jié)構(gòu)及功率計(jì)算方面采用了先進(jìn)的研究成果和完整的設(shè)計(jì)功能。

3.2 整體結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果匯總

3.2.1 樓層質(zhì)量分布

YJK、PMSAP計(jì)算得出的結(jié)構(gòu)重量，匯總?cè)绫?所示。

表4 結(jié)構(gòu)重量

3.2.2 樓層剪力及傾覆彎矩

樓層底部總剪力與傾覆彎矩匯總?cè)绫?所示。

表5 樓層底部總剪力與傾覆彎矩

3.2.3 軸壓比

豎向構(gòu)件軸壓比如表6所示，均滿足規(guī)范要求。

表6 軸壓比

4 罕遇地震下的彈塑性靜力分析

4.1 分析模型

按照規(guī)范要求的“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，為避免地震作用下結(jié)構(gòu)薄弱部位較早破壞導(dǎo)致嚴(yán)重后果，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了Pushover彈塑性靜力分析，分析采用YJK軟件。罕遇地震影響系數(shù)按照規(guī)范取0.5，特征周期取0.5s。結(jié)構(gòu)彈性狀態(tài)阻尼比0.05。本項(xiàng)目地上首層嵌固，對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈塑性分析。加載方式采用層剪力加載形式分析。

4.2 罕遇地震下抗倒塌驗(yàn)算

采用層剪力加載形式時(shí)，當(dāng)X向推覆力達(dá)到119352.9kN時(shí)，結(jié)構(gòu)達(dá)到推覆性能點(diǎn)，此時(shí)樓層最大層間位移角為1/208；當(dāng)Y向推覆力達(dá)到115736.1kN時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)達(dá)到覆蓋性能點(diǎn)時(shí)，最大層間位移角為1/208，均滿足框架結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角的1/50，能滿足大震不倒的抗震目標(biāo)。

5 結(jié)語

采用YJK、PMSAP程序?qū)φw結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震、抗風(fēng)驗(yàn)算，分析計(jì)算結(jié)果比較吻合，并能很好地滿足規(guī)范要求。盡管部分由于單元模型、計(jì)算概念不盡相同，計(jì)算結(jié)果在數(shù)值上存在差異，但均在工程設(shè)計(jì)上可以接受的范圍內(nèi)。采用了以性能為基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)方法，對(duì)整體結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為D，還改善了重要部件的性能標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)分析結(jié)果表明結(jié)構(gòu)能夠滿足抗震性能的目標(biāo)要求。

通過以上計(jì)算分析和針對(duì)不規(guī)則處采取相應(yīng)的抗震加強(qiáng)措施，本工程的抗震性能能滿足規(guī)范要求，也滿足建筑的使用要求，設(shè)計(jì)方案是可行的、安全的。