太古時代廣場項目消能減震設計

趙東濱

（哈爾濱市建筑設計院，黑龍江 哈爾濱150010）

1 工程概況

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。

2 減震設計依據(jù)及目標要求

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。

3 金屬消能阻尼器參數(shù)

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。

4 結(jié)構(gòu)計算分析及結(jié)果

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）

5 結(jié)論

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。