吕梁市中级人民法院办公楼超限分析

张 波

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

吕梁市中级人民法院办公楼超限分析

张 波

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

以某高层建筑结构为例，根据抗震设防性能目标，研究了建筑物在地震作用下的结构性能，并对其计算结果进行了分析，提出了具体的抗震加强措施，指出该建筑物的超限结构设计是安全可行的。

高层建筑，地震，计算参数，结构性能

1 工程概况

本工程为吕梁市中级人民法院审判法庭，位于吕梁市离石区新城行政区域中部，西侧为新安大道、南侧为纬十九路、东侧为经四路。本工程主楼(A座)地下1层，地上9层，结构总高度43.00 m，采用框架—剪力墙结构；裙楼(B座)局部地下1层，地上3层，结构总高度17.80 m，采用框架结构。基础均采用人工挖孔扩底灌注桩，墙下和柱下布桩。本建筑位于6度区(0.05g)，丙类抗震设防，地震分组为第三组，Ⅱ类场地土。设计参数：周期折减系数0.85，振型数为30个，连梁刚度折减系数为0.6，在基础顶嵌固。抗震等级：剪力墙，三级；框架，四级。本工程地面以上为9层的钢筋混凝土框架—剪力墙结构，高43.50 m，在端部房间和楼梯间设置剪力墙，框架柱截面下部一般为800×800和1 000×1 000，上部为700×700和600×600。楼盖体系:采用现浇普通钢筋混凝土楼盖，-0.050标高板厚160 mm，屋顶板厚120 mm，标准层楼板厚度一般为100 mm；2层、3层和9层开大洞口处周边一跨内板厚150 mm，洞口顶部的4层和屋顶板厚120 mm。楼面主梁截面一般为300×800和300×750，连梁截面一般为墙厚×700，次梁一般为200×700。由于本工程主楼2层、3层和9层楼板开洞后，板的有效宽度只有3 m，根据《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》(建设部令第111号)，本工程属于超限高层建筑。

2 抗震设防性能目标

本工程对整体结构及构件进行性能化设计。根据JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程第3.11节，本工程结构预期的抗震性能目标要求达到C级，关键构件达到中震弹性。关键构件为底部加强区的剪力墙(地面上3层)和洞口周边及洞口内(⑩轴～轴)的框架柱、框架梁。

表1 计算参数表(一)

3 小震阶段计算及分析

1)计算参数(见表1)。

2)主要计算结果(见表2)。

表2 计算结果表

4 小震阶段弹性时程分析及结果

根据JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程4.3.4条规定，本工程采用弹性时程分析法进行小震阶段的补充验算。

按JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程4.3.5条规定，验算时按建筑场地类别和设计地震分组选取5组实际地震记录和2组人工模拟的加速度时程曲线，并依据规范表4.3.5的要求将各时程的有效峰值加速度调整为18gal，其余各时间点的加速度按等比例进行放大或缩小。

CQC法与弹性时程分析计算所得的首层剪力值如表3所示。

表3 CQC法与弹性时程分析计算所得的首层剪力值表

主要计算结果分析：

1)本工程小震弹性时程分析共采用了5组实际记录的天然波和2组人工波，其特征周期为0.45 s，地震波频谱特性符合建筑场地类别和设计地震分组的要求。

2)将各地震波的有效峰值加速度按规程要求调整到18gal之后，多组时程的平均地震影响系数曲线在对应于结构主要平动振型的周期点上的α值相差小于20%，即两者在统计意义上一致。

3)输入地震波的持续时间达到30 s，满足要求。

4)小震弹性时程分析时每组地震波计算所得的结构首层地震剪力均大于CQC法的65%，7组地震波计算所得的结构首层地震剪力平均值大于CQC法的80%，分析结果符合JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程4.3.5条的要求。

5)计算结果显示，小震弹性时程分析所得的地震效应平均值曲线与CQC法所得的曲线形状相似，趋势一致。

计算结果表明，结构多遇水平地震作用效应均由CQC法的计算结果控制。

5 中震阶段分析

在中震下，本工程对抗侧力构件提出了性能水准3的设计目标，对关键构件要求满足中震弹性的目标。具体计算参数如表4所示。

表4 计算参数表(二)

限于篇幅，下面以首层为例分析。在按等效弹性计算的中震作用下，X向首层全部剪力墙的剪力为9 079.79 kN，X向首层墙体总面积为13.615 m2，则平均剪应力为0.67 MPa；Y向首层全部剪力墙的剪力为11 506.05 kN，Y向首层墙体总面积为17.06 m2，则平均剪应力为0.68 MPa。而C35的混凝土的fck=23.5 MPa，即首层的剪力墙剪应力水平约为0.029fck<0.15fck，满足受剪承载力不屈服验算的前提条件，即截面尺寸要求。非底部加强区的普通剪力墙、一般框架柱、框架梁在中震下其剪压比均可满足小于0.15的要求，即受剪截面满足构件受剪截面限制条件。另通过SATWE中震弹性计算，针对底部加强区剪力墙进行抗剪承载力验算，计算结果显示满足抗剪要求。框架柱通过SATWE进行中震计算，对洞口周边的柱及穿层柱达到中震弹性。普通框架柱中震弹性计算满足抗剪要求，中震不屈服计算以配筋是否超筋为是否屈服的基本原则，计算结果表明框架柱无超筋，中震作用下构件无屈服。框架梁通过SATWE进行中震不屈服计算(水平地震影响系数取0.12)，以配筋是否超筋为是否屈服的基本原则，计算结果表明框架主梁无超筋，中震作用下构件无屈服。洞口周边及洞口内(⑩轴～轴)的框架梁进行中震弹性计算，并按照中震弹性的计算结果配置钢筋。为满足中震阶段楼板传递水平力的要求，对3层(16.150 m)，4层(20.350 m)和10层(屋顶、41.400 m)的楼板进行了中震阶段的弹性分析。结果显示除局部与剪力墙相连处楼板应力集中外，楼板应力均在1.0 MPa以内，而C30混凝土的ft=1.43 MPa，可见楼板可以满足结构在中震下传递水平力的要求，能达到所要求的性能目标。

6 大震阶段分析

6.1 静力弹塑性推覆分析

采用Midas Gen程序对建筑物在罕遇地震作用下进行静力弹塑性推覆分析。水平推覆力分布采用模态分布，通过Pushover法建立结构的能力谱，找出结构性能点。

6.2 Pushover分析结果

大震下静力弹塑性分析所得的性能点处相关指标如表5所示(限于篇幅未列出各种性能曲线图形及出铰图)。

表5 大震下静力弹塑性分析所得的性能点处相关指标

6.3 主要计算结果分析

1)在罕遇地震作用下，X，Y向性能点处弹塑性层间位移角最大值均小于1/100,满足《高规》第3.7.5条的规定。

7 结语

本工程属A级高度的高层建筑结构，采用钢筋混凝土框架—剪力墙结构体系，结构存在一项超限：楼板不连续。经过以上分析，通过采取如下抗震加强措施，结构可达到预期的抗震目标：

1)加厚楼板开洞部位顶部及洞口周边的板，加大其配筋并双层双向通长布置。

3)加强大震验算出现塑性铰的底部加强区的剪力墙及个别框架柱配筋设计。

综上所述，本工程的超限结构设计是安全可行的。

[1] 建设部令第111号，超限高层建筑工程抗震设防管理规定[S].

[2] JGJ 3—2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

The transfinite analysis on Luliang intermediate people’s court office building

Zhang Bo

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

Taking a high-rise building structure as an example,according to the seismic fortification performance objectives,this paper researched the structure performance of building under earthquake action,and analyzed its calculation results,put forward specific seismic strengthen measures,pointed out that the building transfinite structure design was safe and feasible.

high-rise building,earthquake,calculation parameter,structure performance

2015-10-13

张 波(1979- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)36-0030-03

TU311 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A