淺談某住宅超限結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)

【摘要】本項(xiàng)目為126米剪力墻結(jié)構(gòu)的超限高層住宅，采用SATWE及ETABS進(jìn)行彈性時(shí)程分析，EPDA&PUSH進(jìn)行彈塑性分析，同時(shí)用ETABS進(jìn)行樓板應(yīng)力分析。通過(guò)分析得出結(jié)構(gòu)能滿足抗震性能設(shè)計(jì)的要求，可供同類工程參考。

【關(guān)鍵詞】超限結(jié)構(gòu)；彈塑性分析；性能設(shè)計(jì)

1、工程概況

本工程位于佛山市夏西良沙路，由5棟41層的超高層住宅樓及周圍裙樓組成，其中5#樓建筑高度最高126米，抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)防地震分組第一組，場(chǎng)地類別Ⅱ類，特征周期0.36s（安評(píng)報(bào)告數(shù)據(jù)），中震和大震的特征周期按規(guī)范取用，抗震設(shè)防分類為丙類。因5#高度超過(guò)A級(jí)高度，同時(shí)具有多項(xiàng)不規(guī)則，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求需要做超限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)審查。

2、結(jié)構(gòu)體系

5#結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件為剪力墻，主要設(shè)置在電梯間核心筒、東西兩側(cè)以及部分內(nèi)隔墻位置，以提供結(jié)構(gòu)的抗側(cè)及抗扭剛度。首層架空層由于建筑使用需要，層高大于其上標(biāo)準(zhǔn)層。為了減少樓層剛度突變，同時(shí)保證豎向抗側(cè)力構(gòu)件抗剪承載力無(wú)太大突變，設(shè)計(jì)中對(duì)各棟底部的剪力墻都作了加厚處理，墻厚為300～450mm。 樓蓋體系均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板體系，整體性良好。

3、抗震性能設(shè)計(jì)

按照國(guó)內(nèi)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，要求建筑結(jié)構(gòu)采用三水準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)防，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，結(jié)合本工程情況，經(jīng)與建設(shè)單位協(xié)商， 5#樓性能目標(biāo)定為D級(jí)，見(jiàn)表3.1：

表3.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能目標(biāo).

3.1多遇地震性能設(shè)計(jì)

多遇地震結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮偶然偏心地震作用，雙向地震作用，扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)及施工模擬3，且進(jìn)行彈性時(shí)程分析。選取II類場(chǎng)地上兩組實(shí)際強(qiáng)震記錄TH2TG035波和TH3TG035波，以及一組人工模擬的場(chǎng)地波進(jìn)行彈性時(shí)程分析，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行放大調(diào)整，以確保平均底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的80%，每條地震波底部剪力不小于反應(yīng)譜法結(jié)果的65%。各條時(shí)程地震波時(shí)程分析結(jié)果中的層間位移角曲線形狀均較相似，但架空層部分斜率較大，反映出由于本工程各棟架空層層高較高導(dǎo)致側(cè)向剛度突變，為保證滿足“抗規(guī)”第3.4.2條側(cè)向剛度規(guī)則性要求，需特別增大該部分的豎向構(gòu)件剛度，并在設(shè)計(jì)中適當(dāng)加強(qiáng)該部位構(gòu)件的配筋。

3.2設(shè)防地震性能設(shè)計(jì)

對(duì)設(shè)防烈度地震（中震）作用下，除普通樓板、次梁以外所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，按中震不屈服計(jì)算，不考慮規(guī)范規(guī)定的構(gòu)件內(nèi)力增大、調(diào)整系數(shù)。根據(jù)規(guī)范提供的地震影響系數(shù)和阻尼比。個(gè)別墻在中震作用下出現(xiàn)屈服，部分樓層的個(gè)別連梁、框架梁的配筋需求比多遇地震作用下的需求要高，僅小部分連梁和框架梁出現(xiàn)屈服情況。對(duì)于剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)出現(xiàn)抗彎屈服時(shí)，通過(guò)調(diào)整其截面尺寸或豎向分布鋼筋配筋率加強(qiáng)至1.2%，調(diào)整后重新進(jìn)行中震不屈服計(jì)算，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，滿足設(shè)防地震作用下抗震性能設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.3罕遇地震性能設(shè)計(jì)

按規(guī)范要求的“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，采用PUSHOVER程序?qū)ㄖ镌诤庇龅卣鹱饔孟逻M(jìn)行靜力彈塑性推覆分析。加載順序與水平荷載豎向分布模式

分兩步進(jìn)行加載。第一步為施加重力荷載代表值，并在后續(xù)施加水平荷載過(guò)程中保持恒定。第二步為逐步施加豎向分布模式為倒三角形的水平荷載。

在罕遇地震作用下，性能點(diǎn)處各層彈性位移角最大值均小于1/120，符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，建筑物可實(shí)現(xiàn)“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。結(jié)構(gòu)在加載開(kāi)始時(shí)，極少數(shù)連梁出現(xiàn)損傷，在性能點(diǎn)處時(shí)6層以下剪力墻主要在底部推覆的受拉一側(cè)出現(xiàn)小面積的損傷，與其相交的同推覆向的墻也同時(shí)出現(xiàn)一些損傷，但未有連續(xù)發(fā)展的情況出現(xiàn)。為確保結(jié)構(gòu)中震可修，在5層樓面以下根據(jù)中震計(jì)算結(jié)果適當(dāng)增加墻體配筋率，底部墻體分布筋配筋率增加0.6%，并適當(dāng)增加1-5層結(jié)構(gòu)梁配筋，增加結(jié)構(gòu)延性，避免屈服破壞。

結(jié)語(yǔ)：

本工程雖然超過(guò)A級(jí)高層建筑適用高度，但結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單、體型規(guī)則，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中充分利用概念設(shè)計(jì)方法，對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件采取了加強(qiáng)措施，保證結(jié)構(gòu)能滿足抗震性能設(shè)計(jì)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范-（GB50011-210）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程-（JGJ3-2010）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

作者簡(jiǎn)介：

王春志，廣東華方工程設(shè)計(jì)有限公司。