賀程

（中國中元國際工程有限公司，北京100089）

1 工程概況

本工程總建筑面積為4125m2，其中地下2層建筑面積1576m2，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，功能為庫房；地上建筑面積2549m2，由2幢4層混凝土框架結(jié)構(gòu)主樓及中部通高鋼結(jié)構(gòu)中庭組成，主要屋面高度為21.1m，其功能為商業(yè)營業(yè)廳。建筑剖面圖如圖1所示。抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為8度（0.2g），建筑場地類別為III類，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。

圖1 建筑剖面圖

2 連體結(jié)構(gòu)選型及布置

地上中部區(qū)域?yàn)橥ǜ咪摻Y(jié)構(gòu)中庭，其頂部屋蓋為支撐于兩側(cè)主樓混凝土梁上的鋼拱連接體，為減小連體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和兩樓耦連給整體帶來的不利影響，連接體與主體結(jié)構(gòu)采用弱連接形式，即一端與西側(cè)主樓支座固接，另一端與東側(cè)主樓支座滑動(dòng)連接。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

連體結(jié)構(gòu)連接體部分受力復(fù)雜，是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位。在水平荷載作用下，連接體承受較大的平面內(nèi)力，而且由于連接體跨度較大，豎向地震作用的影響也較為明顯[1]。

3.1 基于性能設(shè)計(jì)的抗震性能目標(biāo)

中庭屋頂鋼拱連接體支撐在兩側(cè)混凝土梁上，為提高構(gòu)件的安全度，采用性能化設(shè)計(jì)方法對(duì)連接體和兩側(cè)主樓支承構(gòu)件進(jìn)行中震彈性設(shè)計(jì)，即在計(jì)算地震作用時(shí)，水平地震影響系數(shù)最大值放大2.8倍。放大倍數(shù)算法：8度區(qū)設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g=0.2×980cm/s2=196cm/s2，小震下地震加速度時(shí)程曲線最大值為70cm/s2，二者比值為196/70=2.8。

連接體和兩側(cè)主樓支承構(gòu)件須考慮豎向地震影響，按規(guī)范反映譜方法計(jì)算豎向地震作用，豎向地震影響系數(shù)最大值取水平地震影響系數(shù)最大值的65%[2]。

中庭屋頂連接體滑動(dòng)端滑移量限值取兩側(cè)塔樓大震下支座位置反向位移之和，經(jīng)計(jì)算其值為87mm。按照GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，工程防震縫最小寬度為100mm，將縫寬定為100mm，以滿足大震下不碰撞的要求。

3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算方法和計(jì)算軟件選用

用Midas對(duì)中庭鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，單體模型如圖2所示，模型考慮鋼結(jié)構(gòu)的各支座實(shí)際約束情況，算得的各支座最大反力加到兩側(cè)混凝土單體模型對(duì)應(yīng)構(gòu)件上，按壓彎構(gòu)件手算復(fù)核柱承載力。

圖2 中庭Midas模型

采用PMSAP建立包括兩側(cè)塔樓和中庭連接體的整體模型進(jìn)行整體分析（見圖3）。同時(shí)，為了對(duì)比塔樓計(jì)算結(jié)果，還建立了無中庭連體的單體模型（見圖4）（模型施加中庭鋼結(jié)構(gòu)支座反力荷載）。中庭鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和塔樓配筋設(shè)計(jì)采用包絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，取整體與單體模型的計(jì)算結(jié)果包絡(luò)值。

圖3 PMSAP整體模型

圖4 PMSAP單體模型

3.3 多遇地震作用抗震分析及計(jì)算結(jié)果

整體與單體模型的動(dòng)力特性對(duì)比如表1所示。各模型1、2階周期均為X、Y向水平震動(dòng)周期，且均較為接近，說明2個(gè)塔結(jié)構(gòu)布置對(duì)稱性好，連接體弱連接方式對(duì)單體周期影響較小。3階周期為扭轉(zhuǎn)周期，整體模型比單體模型的周期比（Tt/T1）大，說明中庭連接作用使各塔樓的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)增大，但均滿足要求。

最大層間位移角和最大扭轉(zhuǎn)位移比分別按單體和整體模型計(jì)算，結(jié)果如表2所示。由表2可知，風(fēng)荷載不起控制作用，位移角及扭轉(zhuǎn)位移比均小于規(guī)范限值。

表1 結(jié)構(gòu)自振周期

表2 層間位移角及位移比

4 結(jié)語

本文對(duì)中庭頂部連接體及其支撐混凝土構(gòu)件采用了基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法，提出相關(guān)抗震性能目標(biāo)。設(shè)計(jì)時(shí)采用包絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，取單塔模型和整體模型計(jì)算結(jié)果包絡(luò)值。也對(duì)滑動(dòng)支座的設(shè)計(jì)和防震縫的寬度控制做了介紹，可供類似工程參考。