某复杂超限不规则结构抗震设计

马福云

摘 要：本文采用SATWE和PMSAP对比分析，罕遇地震下的静力弹塑性分析，三条地震波下的弹性动力时程分析三种分析方法，对一个中间大开洞，局部大跨的复杂结构进行了抗震性能分析，通过验证表明该结构满足规范要求，结构采取的抗震加强措施是可行有效的。

关键词：不规则结构；加强措施；静力弹塑性分析；弹性动力时程分析

1 引言

1.1工程简介

本工程建筑面积12128㎡，长66.0m，宽58.5m，平面呈矩形；檐口高度17.05m，地上四层，各层层高4.2m，屋顶构架层层高3.35m；X向柱距主要为7.2m，局部8.1m，Y向柱距均为7.2m；采用现浇钢筋混凝土框架结构（局部型钢混凝土）。本工程典型结构平面图及建筑剖面图分别见图1.1.1，图1.1.2。

本工程抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，IV类场地，设计基本地震加速度值为0.10g，根据《建筑抗震设防分类标准》（GB 50223-2008）中的规定，本工程属丙类建筑，地震作用按7度计算，并按7度的要求考虑抗震措施。由于存在错层、大跨度（局部跨度超过18米）、大量狭长薄弱楼板，建筑体型十分复杂，为提高本结构的抗震性能，本工程考虑建筑抗震性能设计方法，框架抗震等级提高一级，即按二级设计。

1.2结构特性综述

本工程采用现浇钢筋混凝土框架结构，局部梁柱采用型钢混凝土。本工程主要结构体系特点有以下几点：（1）、该建筑为满足建筑功能的要求在标高2.950m和标高11.050m处存在错层；（2）、该建筑局部大跨度为36米（超过18米），考虑采用型钢混凝土柱和梁；（3）、由于大开洞形成了大量狭长薄弱楼板和单跨框架结构；（4）、错层及大开洞造成整个结构质量和刚度分布十分不均匀。

1.3结构超限情况分析

根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）[1]3.4.3条及条文说明：

（1）、本工程在规定水平力下的楼层的最大弹性水平位移（层间位移）大于该楼层两端弹性水平位移（层间位移）平均值的1.2倍，属于扭转不规则。

（2）、由于建筑功能的要求，本工程在④轴～⑨轴及D轴～K轴附近楼板开洞，局部楼层楼板有效宽度小于该楼层楼板典型宽度的50%，开洞面积大于该层楼面面积的30%，存在较大的楼层错层，属于楼板局部不连续。

綜上所述，本工程为特别不规则建筑，应采取特别的加强措施。

2 计算分析以及采取的措施

本工程针对特别不规则采取了以下抗震加强措施：

（1）、本工程采用钢筋混凝土框架结构，为了增加结构的抗扭刚度，适当加大周边框架梁及框架柱的截面尺寸。

（2）、计算时考虑建筑物的扭转效应及双向地震作用。

（3）、考虑建筑抗震性能设计方法，框架抗震等级提高一级，即按二级设计。

（4）、进行弹性楼板应力分析，在多遇地震下楼板主拉应力不超过混凝土抗拉强度。

（5）、对楼板洞口旁连接较为薄弱的楼板采用弹性楼板假定，并加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率，并采用双面双向配筋。

3 结构计算

利用SATWE和PMSAP两个程序进行计算，计算考虑双向地震及偶然偏心，并将两者的计算结果进行比较。

3.1 SATWE计算结果

3.2 PMSAP计算结果

4 结论

本文对不规则复杂结构采取了一系列抗震加强措施，以保证其满足抗震设计设防目标的要求，并采用了静力弹塑性分析，SATWE和PMSAP整体建模对比分析，弹性动力时程分析对该复杂超限结构进行了全面的分析。通过分析验证了采取的加强措施是行之有效的，该建筑是满足抗震要求的。

本文通过采取一系列加强措施，保证了该复杂不规则结构的抗震性能，并采用静力弹塑性分析，SATWE和PMSAP整体建模对比分析，弹性动力时程分析全面分析验证了上述加强措施的行之有效性，为同类超限结构设计提供参考。

参考文献

[1] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].

[2] SATWE 多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件.

[3] PMSAP F复杂多、高层建筑结构分析与设计软件.