盛邵山
上海海天建筑设计有限公司 上海市 200000
摘要：本项目结构体系为框架-剪力墙结构，存在三条以上违反规范的不规则项目，属于特别不规则结构。本文对结构进行不同水准地震作用下的性能分析，预估建筑在小、中、大震下的反应，并采取必要的抗震措施，最后使得结构满足最基本的抗震设防目标，达到抗震性能化设计要求。
关键词：特别不规则结构；抗震措施；抗震设防目标
1 工程概况
本工程位于江苏省启东市寅阳镇，其中欧堡酒店包括一个大底盘地下室和地上结构。地上结构通过结构缝分为左、中、右三个塔楼，本文旨在对右侧塔楼进行超限分析，并采取合理的抗震措施。
表1 工程基本概况
名称抗震设防类别抗震设防烈度设计使用年限地震分组多遇地震下特征周期/阻尼比罕遇地震下特征周期/阻尼比场地土类别
参数取值丙类7（0.1g）50年第二组0.75s/0.050.80s/0.07Ⅳ
名称结构抗震等级地面粗糙度基本风压（kN/m2）风荷载效应放大系数风荷载体型系数多遇地震影响系数最大值罕遇地震影响系数最大值
参数取值二A类0.51.11.40.080.50
2 结构布置
本工程右侧塔楼嵌固于地下室顶板部位，地上共14层，地上第一第二层层高为6.0m，标准层层高为3.9m，主体结构总高度为62.700m。结构在第9层位置有18.80m的竖向体型缩进，大于该收进投影方向总尺寸58.90m的30%，属于一条结构平面不规则类型。针对该条结构不规则采取以下抗震措施：1、第九层楼板厚度不小于150mm，配筋率≥0.25%且双层双向拉通；第八层、十层楼板也适当加厚并采取双层双向配筋；2、对第十层采取措施减小第九、第十层刚度突变大小，使得第十层的楼层层间位移角不大于第九层层间位移角的1.15倍；3、八~十一层周边竖向构件的抗震等级提高一级，并增加计算配筋值。由于第二层和标准层层高有比较明显的突变，导致第二层侧向刚度小于第三层的70%且小于其上三层侧向刚度平均值的80%而存在软弱层。针对该条结构不规则主要采取以下抗震措施：1、对第二层的地震剪力乘以1.25的增大系数；2、在不影响建筑使用功能的前提下，增大转交处柱截面大小；3、提高二层柱抗震构造措施等级至一级。
图1 标准层结构平面图 图2 第十层结构平面图
3 结构超限判别
根据建筑抗震设计规范和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》[1~2]判别，右侧塔楼为超限结构，具体超限项目见下表：
4.3 静力弹塑性分析
三水准抗震设防目标[5]第三水准即是建筑在遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌。本建筑属于特别不规则建筑，根据抗震设计要求，为了能更准确地预估或判断该塔楼在罕遇地震作用下的反应，对计算模型进行两个方向罕遇地震作用下的静力推覆分析，并提高特征周期至0.80s，提高阻尼比至0.07。Pushover[3]方法实质上是静力非线性计算方法，它是在位移/性能的抗震设计理论基础之上考虑了结构的弹塑性性能，并在计算过程中引入设计反应谱。在计算过程中，首先在结构上施加保持不变的竖向荷载，再根据建筑的竖向体型分布沿高度施加水平荷载，把这种水平荷载模拟成罕遇地震作用下的水平地震惯性力，使结构逐步进入弹塑性状态，最终使得结构的水平抗侧力构件和竖向抗侧力构件出现塑性铰，最后得到结构基底剪力和预定位移的关系曲线，即Pushover曲线。
从以上静力推覆分析可以看出，X向结构处于大震性能点时的层间位移角是1/188，Y向结构处于大震性能点时的层间位移角是1/172，说明该塔楼罕遇地震作用下层间弹塑性位移角满足规范要求。再通过查看结构在性能点加载步号后的塑性状态图，可以发现大部分连梁刚度退化比较明显，部分长墙肢由于受较大地震力而开裂，框架柱和框架梁此时充当第二道防线的作用，符合了强墙肢弱连梁以及抗震多道防线的概念设计要求。在后期设计和配筋过程中，对长墙肢体采取开洞处理，分成双肢墙通过连梁连接，防止长墙肢吸收过多地震力率先破坏之后地震力转化到其他墙肢上从而引起连锁反应。对部分受力刚度退化比较明显的剪力墙，适当提高暗柱的和墙身的竖向配筋率来提高其承载能力。
5 结论
本工程有三条以上不规则类型，属于超限结构，本文结合规范和抗震概念设计要求，分别进行了小、中、大震下的地震作用计算，针对性地采取了抗震措施，得出了以下结论：
（1）本工程竖向不规则如存在软弱层和竖向收进，在本项目中通过对竖向收进楼层以及上下楼层采取加大楼板厚度和配筋值以及双层双向配筋等构造措施，以及对竖向收进楼层上下延伸两层来提高竖向构件的抗震构造措施的抗震等级并对软弱层地震剪力的放大和加大竖向构件的截面等构造措施后，基本可以满足抗震概念设计的要求。
（2）通过SATWE与PMSAP软件对结构模型进行小震下的弹性分析，可以发现分析结果略有差别，但结构基本指标和基底剪力大小基本保持一致，可作为设计依据。
（3）弹性时程分析通过选取三条和振型分解反应谱法地震影响系数曲线在统计意义上相符的地震波，计算出了每条地震波产生的底部剪力，对比分析三条地震波满足规范对选波的要求，配筋计算时先对时程分析法进行包络后再取包络值和CQC法计算值的大值。
（4）静力弹塑性分析可以准确地预估和判断结构的薄弱部位，在本工程中可以发现薄弱层的位移角满足了罕遇地震作用下层间弹塑性位移角规范的要求，并发现了大震时刚度退化较明显的部位，对这些墙肢和暗柱进行了配筋增大和加强，并对某些吸引地震力较多的强墙肢进行弱化来转移地震力。
参考文献：
[1]超限高层建筑工程抗震设计指南（第2版）[S]. 吕西林.同济大学出版社，2009.
[2]实用高层建筑结构设计[M]. 傅学怡著.中国建筑工业出版社，1999
[3]管民生.Pushover分析方法研究[D]. 广东工业大学学报，2009
[4] JGJ 3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010
[5]GB 50011-2010建筑抗震设计规范（2016年版）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2016
论文作者:盛邵山
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/6
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