安東石油多層辦公樓結(jié)構(gòu)類型選擇

摘 要：安東石油辦公樓為多層辦公樓。介紹了多層辦公樓在地震作用較強(qiáng)烈地區(qū)框架、框剪結(jié)構(gòu)體系比較和選擇，可為類似地區(qū)多層辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：多層建筑；地震作用強(qiáng)烈；框架、框剪結(jié)構(gòu)類型選擇

1 工程概況

本工程為安東石油技術(shù)（集團(tuán)）有限公司天津?yàn)I海新區(qū)辦公綜合樓，位于天津市泰民路西側(cè)，中南二街北側(cè)，泰啟路東側(cè)。總建筑面積：11384.00平米；其中地上建筑面積：10198.00平米；地下建筑面積：1186.00平米。（1）-（5）軸地下一層、地上五層，高度為21.3m。（6）-（15）軸地上三層（局部二層），高度為13.5m。

本工程結(jié)構(gòu)使用年限為50年，抗震設(shè)防分類為丙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級?？拐鹪O(shè)防烈度為7度0.15g，設(shè)計(jì)分組為第二組，場地類別為Ⅳ類，抗震構(gòu)造措施按提高一度8度0.20g確定。（1）-（5）框剪結(jié)構(gòu)中框架抗震等級為四級（抗震構(gòu)造措施為三級）、剪力墻抗震等級為三級（抗震構(gòu)造措施為二級）；（6）-（15）軸框架抗震等級為三級（抗震構(gòu)造措施為二級）。基本風(fēng)壓為0.5KN/m2，地面粗糙類別為B類，基本雪壓為0.3KN/m2。

（1）-（5）軸部分帶地下一層，其余部分無地下室，且此部分高度與其余部分高度相差較多。作者進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)在（5）、（6）軸之間設(shè)置防震縫和變形縫，劃分為兩個(gè)計(jì)算規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，解決了結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則問題和結(jié)構(gòu)平面超長的問題，同時(shí)為（1）-（5）軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的選擇提供了便利。

2 結(jié)構(gòu)體系的比較選擇

根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在7度0.15g地區(qū)多層辦公建筑采用框架結(jié)構(gòu)居多，業(yè)主對此建筑的結(jié)構(gòu)類型無特別要求。天津?yàn)I海新區(qū)地質(zhì)條件較差，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)強(qiáng)烈接近8度區(qū)硬場地地區(qū)。

作者按相關(guān)規(guī)范要求（下圖地震影響系數(shù)曲線）進(jìn)行初步計(jì)算，結(jié)果比較如下：

假定結(jié)構(gòu)基本自振周期取T1=1.0s。本地區(qū)為7度0.15g、設(shè)計(jì)分組第二組、Ⅳ類場地、結(jié)構(gòu)阻尼比0.05，計(jì)算地震影響系數(shù)結(jié)果α=0.0926；假定8度0.20g、設(shè)計(jì)分組第二組、Ⅱ類場地、結(jié)構(gòu)阻尼比0.05，計(jì)算地震影響系數(shù)結(jié)果α=0.0701。因此，本地區(qū)7度0.15g多層建筑地震反應(yīng)較8度0.2g硬土地區(qū)還要強(qiáng)烈。作者從地震影響系數(shù)方面，可以初步推測框架結(jié)構(gòu)體系建筑在水平地震作用下變形會(huì)較大，框架結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件截面會(huì)較大。

作者對（1）-（5）軸部分的多層建筑，按框架、框剪兩種結(jié)構(gòu)類型分別建模型計(jì)算，并對結(jié)果比較如下：

首先采用純框架結(jié)構(gòu)體系建模計(jì)算，層間位移角按小于1/550進(jìn)行控制，柱采用各種截面計(jì)算的各項(xiàng)指標(biāo)：

X方向地震作用下最大層間位移角：1/237

Y方向地震作用下最大層間位移角：1/250

X方向地震作用下最大層間位移角：1/567

Y方向地震作用下最大層間位移角：1/625

柱在截面800×800時(shí)，水平地震作用下位移計(jì)算指標(biāo)剛基本能滿足要求，但是柱截面相對比較大，符合作者所進(jìn)行初步計(jì)算的推測。

作者又按框剪結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模計(jì)算，在兩個(gè)樓梯間、電梯間布置剪力墻。柱截面采用600mm×600mm，樓梯、電梯間墻體厚為250mm。

（1）結(jié)構(gòu)層間位移角按小于1/800進(jìn)行控制，框架每層承擔(dān)的地震剪力按0.2V0（V0-結(jié)構(gòu)底部地震總剪力）進(jìn)行控制，框架承擔(dān)結(jié)構(gòu)底部傾覆力矩小于底部總傾覆力矩的%50進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)地震計(jì)算結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)如下。

X方向地震作用下最大層間位移角：1/1730

Y方向地震作用下最大層間位移角：1/879

（2）規(guī)定水平力作用下框架柱及短肢墻地震傾覆力矩百分比（抗規(guī)）

（3）水平地震作用下框架部分承擔(dān)地震剪力0.2V0調(diào)整系數(shù)

第2層，第1塔

0.2Vox=1351.62 1.5Vxmax=1387.94

0.2Voy=1172.93 1.5Vymax=2442.25

Coef_x Coef_y Vcx Vcy

2.217 1.000 609.607 1267.234

計(jì)算X、Y方向調(diào)整系數(shù)為1351.62/609.607=2.217，1172.93/ 1267.234=0.926<1.0取1.0。應(yīng)注意，常用結(jié)構(gòu)計(jì)算SATWE程序默認(rèn)最大調(diào)整系數(shù)為2.0，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷是否需要人為干預(yù)此系數(shù)。

根據(jù)以上周期、位移、底層框架占的傾覆力矩比、框架底部0.2V0各項(xiàng)計(jì)算指標(biāo)，作者判斷此時(shí)建筑結(jié)構(gòu)為典型的框剪結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范的各項(xiàng)要求。柱截面由800mm×800mm減少為600mm×600mm，且形成了抗震設(shè)防多道防線，是一種較成功的結(jié)構(gòu)類型。

3 結(jié)語

在地震作用強(qiáng)烈的高烈度地區(qū)多層辦公樓，利用樓梯、電梯等部位布置剪力墻，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成框架-剪力墻體系。

（1）實(shí)現(xiàn)了框剪結(jié)構(gòu)多道抗震設(shè)防，框架作為第二道防線的要求，提高了結(jié)構(gòu)抗震性能。

（2）有效減少柱的截面，增大建筑有效利用空間。

參考文獻(xiàn)

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[3] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）[S].

作者簡介：王建春（1979.01- ），男，中國中輕國際工程有限公司，工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。