天津市房屋鉴定建筑设计院 天津 300070
摘要：本文基于SATWE软件及《建筑抗震鉴定标准》，针对实际工程中一个高层框剪结构商业建筑为研究对象，通过结合鉴定方法及技术手段分析该工程的整体模型及简化模型结构，采用基于模态分析的非线性静力推覆分析(针对项目特点的SRSS推倒分析方法)，分析多柱耦合效应的塑性屈服机制影响，研究常规承载力和性能控制指标的评估手段结合鉴定技术对此类改造项目的适用性，分析结构破坏模式及实际工程中主要影响因素并说明鉴定结论在此类改造设计中的应用方法研究。
关键词：鉴定技术；屈服机制；抗震设计；性能评估
1引言
随着我国经济持续快速的发展和抗震设防要求的不断提升，现有建筑中有些未能考虑抗震设防或与新的地震动参数区规划图等的规定相比，已不能满足相应的设防要求，并且部分建筑项目涉及加固改造设计审批。如何对此类改造项目进行抗震评估，评估及鉴定方法又涉及哪些关键问题，已成为各设计单位及审图单位亟需解决的首要问题。我国现行的《建筑抗震规范》已经更新至2016年版，而《建筑抗震鉴定标准》仍然为09年版已与现行的《建筑抗震规范》存在匹配欠缺问题。国内外学者已展开了一些理论和实验研究，但多停留在技术理论上，与实际工程存在很大的差别。各设计单位及审图单位改造项目把握的尺度也不一致。改造工程需注意哪些问题，各位学者都未能提出相应的方法及标准。
本文结合一实际高层框剪结构工程通过PKPM的SATWE软件建立此项目工程的数值模型，并针对鉴定技术手段及鉴定方法标准分析该工程的整体模型及简化模型。通过建立对改造工程项目要求的结构层间位移，最大底部剪力，周期等计算结构与多种规范要求相应指标对比，采用基于模态分析的非线性静力推覆分析(针对项目特点的SRSS推倒分析方法)，分析多柱耦合效应的塑性屈服机制影响对该工程的抗震性能进行评估，并给出相应的评估依据建议及使用条件等结论。
2该商业高层数值模型分析
2.1模型条件
某商业高层为地下二层（局部地下一层）主体八层（局部九层）钢筋混凝土框架剪力墙结构平顶房屋，始建于1978年，主体基本呈南北朝向，建筑平面呈矩形，长×宽尺寸为94.3m×37.3m，地下一层为3.45m，地下二层为2.60m，首层为5.4m，二层、三层为5.1m，四层至七层为3.45m，顶层为3.9m，局部九层层高为4.8m，室内外差为2.55m。楼（屋）盖为钢筋混凝土预制板及部分钢筋混凝土现浇板。该建筑原设计使用功能为：地下二层为局部人防层，零层（半地下层）：仓库、食堂、厨房、机房、车库等，首层、二层、三层均为营业厅，四层为陈列室、谈判休息室等，五、六层为库房及办公室等，七、八层为活动大厅及办公室、会议室等。其中原设计的七～八层中部设有共享空间，层面中部设有突出天窗。本工程位于Ⅲ类场地，依据《建筑工程抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规范》该建筑抗震设防类别为丙类，改造当时抗震设防烈度为7度（0.15g）。依据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）按A类建筑后续使用不宜少于30年要求进行抗震鉴定。采用SATWE建立有限元整体及平面模型如图1、2：
图1三维模型图
计算结果表明：本改造工程考虑现行规范的抗震的几个性能指标虽然满足规范要求，但结构配筋不足以满足计算要求，所以弹性工作性能无法满足故不满足现行规范要求，只能满足89规范及78规范的计算要求。
3. Pushover分析
本文分析结构在三种抗震烈度作用下的屈服性能。结合实际工程的抗震鉴定进行推倒分析及抗震性能分析。以下利用Pushover的方法分别计算结构的能力曲线，并对照需求曲线分析结构相关性能。倒三角法加载及一致加速度加载可见其他参考文献。本文以89规范简要介绍下推倒分析方法在工程实际中的应用。推荐使用改进的SRSS加载推倒步骤。（使用倒三角加载及加速度加载同样可以得出工程实际需要的数值结论。）
3.1改进的SRSS加载推倒步骤为
（1）首先对结构进行模态分析。找出模态参与质量较大的几阶模态。此模型为取2个模态保证结构在一个方向的参与质量达到90%以上。
（2）调用结构模态变形，分析结构此模态柱网侧移是否具有一致性。计算X向则以纵向为检验，计算Y向则以横向为检验。本模型因以X向数据为说明，所以将结构分为七行。并分别计算结构侧移比例。以顶端侧移为“1”进行归一化。
（3）利用公式
计算结果表明：本改造工程考虑现状配筋及改造后性能数据可以满足能力曲线及性能曲线穿越的要求。改造过程应针对大震不倒及更高的地震烈度需求下的性能要求进行。本工程基于此原理对第一设防要求的剪力墙进行了加固，并对第二设防上部容易首先屈服的框架柱进行了加固，以满足多柱耦合的塑性屈服机制和性能要求。
4总结本类改造工程亟待解决问题及结论
1.本工程模型能迅速并准确的模拟该建筑的地震作用下的反应。但此分析方法忽略了结构的现状储备状态（部分结构构件存在改动，墙体混凝土松散）。实际工程状态的模拟要复杂很多，所以结构需要一定的安全储备。
2.利用改进的Pushover[1]~[3]SRSS加载推倒分析方式进行结构推倒分析结果相对符合结构的动力时程响应分析。与原始的推倒分析方法结论趋于一致，均可应用于改造工程的塑性分析过程。
3.利用结构的塑性分析找出结构的大震薄弱环节是结构加固的首要目标。原加固过程过于注重结构的静力属性及概念设计，实际概念设计也需基于弹塑性分析而得出结构的薄弱点，为后续的加固工程提供一种分析思路。
本文对某框剪结构的改造工程的特点进行了细致的分析，并针对其独有的特点对其传统的模型分析过程分别从弹性及塑性分析的角度进行了进一步的分析处理，分别从弹性及塑性[5]分析的角度进行了结果对比，结果令人满意。由于篇幅所限，其所用计算方法的理论基础、运算过程及加固改造等细节均未详细介绍，可参照相关书籍及文献。
主要参考文献：
[1]M. Seifi ， J. Noorzaei ， M.S. Jaafar and F. Hejazi. Comparative Study among Conventional and Adaptive Pushover Methods. [J] Lifeline Earthquake Engineering in a Multihazard Environment 2009
[2]陈丽芬.浦东国际机场二期工程航站楼结构抗震性能计算分析[D]，CNKI2008，3同济大学硕士学位文。
[3]岳焱超.钢框架的pushover分析及模态pushover研究[D]。CNKI2008，3同济大学硕士学位论文。
论文作者:李钊
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/22
标签：结构论文; 工程论文; 塑性论文; 模型论文; 建筑论文; 鉴定论文; 性能论文; 《防护工程》2017年第21期论文;