張丹丹

江蘇省建設(shè)工程設(shè)計院有限公司 江蘇南京 211100

結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如有樓板開洞、穿層柱造成的結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則情況應(yīng)引起重視，尤其近年來我國發(fā)生多次地震自然災(zāi)害，08年汶川地震及10年玉樹地震災(zāi)后調(diào)查顯示，樓板開洞、穿層柱在地震中的破壞較大，本文根據(jù)工程實例，對樓板開洞引起的穿層柱進行分析總結(jié)，為今后的設(shè)計積累一些設(shè)計經(jīng)驗。

1 工程概況

本工程為濟南商河通用機場建設(shè)工程綜合業(yè)務(wù)樓，項目地點地形稍有起伏，擬建場區(qū)地貌單元為黃河沖積平原，附近主要斷裂有陵縣斷裂、惠民斷裂和齊河－廣饒斷裂。建筑場地類別為Ⅲ類建筑場地。依據(jù)《山東省建設(shè)工程抗震設(shè)防條例》，濟南市新建房屋建筑及市政工程項目應(yīng)按不低于地震烈度7度進行抗震設(shè)防，相應(yīng)設(shè)計基本地震加速度值為0．10g。

本項目總建筑面積6552．28平方米。綜合樓建筑高度18m（室外地坪到女兒墻墻頂），地上三層；一層高為6．0m、二、三層高均為4．5m，室內(nèi)外高差0．15m。建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。軸線尺寸81m×36m。

本工程由航站區(qū)、貴賓休息區(qū)、辦公區(qū)等組成。平面布局中，一層大廳通高設(shè)計，一直到屋面，造成每層樓板開洞面積約為50%，同時外圍兩排框架柱為穿層柱[1]。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置，x向外圍框架柱截面大小為1000x1300，y向外圍框架柱截面大小為800x1000，內(nèi)部框架柱截面大小為600x600，外圍框架梁截面大小為600x800，內(nèi)部框架梁截面大小為300x750等，框架柱混凝土強度等級C35，框架梁、現(xiàn)澆板混凝土強度等級C30。

2 結(jié)構(gòu)分析

本次結(jié)構(gòu)設(shè)計采用盈建科建筑結(jié)構(gòu)計算軟件YJK-A進行整體分析計算。綜合業(yè)務(wù)樓結(jié)構(gòu)形式采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板柱體系。結(jié)構(gòu)整體分析模型分兩個模型計算，一是在多遇地震下的結(jié)構(gòu)整體分析，二是由于穿層柱處于門廳且為外圍框架柱，故對穿層柱關(guān)鍵構(gòu)件進行中震彈性分析，以提高穿層柱的抗震安全性，做為結(jié)構(gòu)的安全儲備。最后對大跨空間框架柱抽取一榀按排架進行復(fù)核包絡(luò)設(shè)計。

結(jié)構(gòu)兩個模型中的設(shè)計控制參數(shù)的取用：根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標準》，綜合業(yè)務(wù)樓抗震設(shè)防分類標準定為乙類，安全等級定為一級，故抗震等級提高一級，按二級進行計算，由于綜合樓部分跨度大于18米，故相應(yīng)的框架柱、梁抗震等級按一級計算，由于樓板開洞面積大于50%，屬于平面不規(guī)則，計算中不采用樓板剛性假定，樓板按彈性板計算。

多遇地震模型參數(shù)按常規(guī)設(shè)置。中震彈性模型計算參數(shù)設(shè)置，不考慮風(fēng)荷載；除穿層柱外，抗震等級按四級考慮；不考慮偶然偏心、雙向地震；地震影響系數(shù)調(diào)為0．23；不進行剪重比的內(nèi)力調(diào)整，不判斷薄弱層，但作用分項系數(shù)保留，增加結(jié)構(gòu)的安全儲備[2]。

計算結(jié)果顯示，多遇地震下無薄弱層；與上層受剪承載力比值都大于0．8；第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期比值為0．8，小于0．9的限值要求；層間位移角最大為1/1261，x向規(guī)定水平力下層間位移比均小于1．2，y向規(guī)定水平力下層間位移比最大為1．3；x、y向外圍框架柱配筋如下圖所示：

計算結(jié)果顯示，中震彈性下層間位移角最大為1/562，x向規(guī)定水平力下層間位移比均小于1．2，y向規(guī)定水平力下層間位移比最大為1．4；x、y向外圍框架柱配筋如下圖所示：

從上述配筋結(jié)果對比看，中震彈性下的配筋較多遇地震增加45%-55%，層間位移角也非常接近限制1/550，總體來說，中震彈性與多遇地震兩個模型中，層間位移角的變化趨勢相同，且中震彈性下層間位移角較多遇地震大2．25倍，結(jié)構(gòu)都呈現(xiàn)出剪切變形，符合框架結(jié)構(gòu)的主要變形形式，且穿層柱均未出現(xiàn)受拉破壞。

最后對大跨空間柱抽取一跨按排架計算復(fù)核，計算結(jié)果為，層間位移角最大為1/565，規(guī)定水平力下最大位移比1．03，框架柱縱筋配筋面積為5800mm2，箍筋加密區(qū)配筋面積為510mm2。

綜上所述，對穿層柱進行中震彈性設(shè)計后，縱筋配筋結(jié)果最大，設(shè)計時按照中震彈性的設(shè)計結(jié)果進行穿層柱配筋并對其全高加密，能保證框架柱的抗震性能，故設(shè)計中要對此類關(guān)鍵構(gòu)件進行中震彈性設(shè)計以為結(jié)構(gòu)提供更大的安全度。

3 結(jié)語

在設(shè)計中，如建筑功能有要求，樓板開洞面積超過本層面積的30%時，對于樓板大開洞造成的穿層柱應(yīng)進行抗震性能設(shè)計，其所處位置為門廳或建筑邊跨可選用中震彈性分析，以提高穿層柱的結(jié)構(gòu)安全性，但中震彈性計算的穿層柱縱筋配筋結(jié)果較多遇地震增大50%左右，故遇到建筑布局有樓板開洞面積大于30%時，首先應(yīng)和建筑溝通，盡量避免這種情況的出現(xiàn)或盡量控制開洞面積在30%以內(nèi)，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)平面不規(guī)則，也降低配筋，減少結(jié)構(gòu)造價成本。中震彈性分析后還應(yīng)采用其他結(jié)構(gòu)形式對該模型進行復(fù)核包絡(luò)，本工程采用一榀排架進行復(fù)核包絡(luò)設(shè)計[3-4]。