李 勃 鄭 粵

(西安建筑科技大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710055)

1 工程概況

西安市東等駕坡幸福新城位于陜西省西安市雁塔區(qū)長鳴路東側(cè)，東月路北側(cè)。本工程由6棟28層～32層高層商住樓、4棟33層高層純住宅和1棟3層高商業(yè)組成。東等駕坡幸福新城9號(hào)樓立面效果圖詳見圖1。住宅下滿布單層地下車。本項(xiàng)目9號(hào)為商住樓，主樓為地上28層，地下2層，大屋面高度為92.800 m，其中一個(gè)方向采用大部分由跨高比較大的框架梁聯(lián)系的剪力墻形成的結(jié)構(gòu)體系；裙房為地上4層，地下1層，大屋面高度為20.400 m，采用框架結(jié)構(gòu)，其平面尺寸為32 m×63 m；本工程主樓與裙樓在地上通過抗震縫分開。9號(hào)樓設(shè)計(jì)參數(shù)詳見表1。

表1 9號(hào)樓設(shè)計(jì)參數(shù)

2 地基基礎(chǔ)

工程場地開闊，地形整體呈西南高，東北低。場地內(nèi)埋藏的土層從上到下為①填土，②黃土，③古土壤，④黃土，⑤粉質(zhì)粘土，⑥中砂，⑦古土壤，⑧黃土，⑨粉質(zhì)粘土，⑩圓礫，粉質(zhì)粘土和圓礫，該層未被鉆穿。其中②黃土，③古土壤和④黃土有濕陷性，為Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土場地。本工程采用素土擠密樁消除濕陷性，主樓采用15 m長的素土擠密樁消除基底以下土層全部濕陷性，裙房采用8 m長的素土擠密樁消除基底以下土層部分濕陷性，剩余濕陷量滿足《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的要求。

本工程地下室埋深7.1 m，主樓采用CFG復(fù)合地基，樁長為25 m，要求復(fù)合地基承載力特征值fspk≥600 kPa，主樓基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，筏板厚度為1 600 mm；裙房部分要求擠密樁地基承載力特征值不小于200 kPa，采用柱下條形基礎(chǔ)?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40。

3 主樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9號(hào)主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，框架抗震等級(jí)為一級(jí)，平面布置圖詳見圖2。墻厚度主要為400 mm(350 mm)～250 mm(200 mm)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C60～C35。主要連梁截面高度500 mm～900 mm，寬同墻厚，受力較大的連梁內(nèi)設(shè)交叉斜筋。樓蓋體系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，框架梁主要高度為600 mm～680 mm。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)布置圖，其Y向大部分采用由跨高比較大的框架梁聯(lián)系的剪力墻形成的結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)《高規(guī)》[1]7.1.1條條文說明中大部分由跨高比較大的框架梁聯(lián)系的剪力墻形成的結(jié)構(gòu)體系,其受力和變形特性接近框架結(jié)構(gòu)或框剪結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用較多層時(shí)抗震是不利的，宜避免。因此，本工程采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM系列SATWEV2.2,YJK1.6.3及YJK-EP進(jìn)行計(jì)算分析。主要進(jìn)行了多遇地震反應(yīng)譜分析、彈性時(shí)程分析和罕遇地震下靜力彈塑性分析。

3.1 多遇地震反應(yīng)譜分析

本工程采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM系列SATWEV2.2,YJK1.6.3進(jìn)行多遇地震反應(yīng)譜的分析，整體指標(biāo)結(jié)果見表2。SATWE和YJK的主要計(jì)算結(jié)果基本一致，計(jì)算結(jié)果表明：

1)結(jié)構(gòu)樓層質(zhì)量分布均勻。

2)地震作用下結(jié)構(gòu)的層間位移角滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度合理。

3)結(jié)構(gòu)剛重比大于規(guī)范規(guī)定的限值要求，不需考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。

表2 整體指標(biāo)匯總表

4)根據(jù)抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)可滿足風(fēng)荷載、整體穩(wěn)定性。

高低階振動(dòng)頻率比與結(jié)構(gòu)的變形特征分類如下：彎曲變形的高階頻率比：1∶3.5～4∶7～9；剪切變形的高階頻率比：1∶2～3∶3～5；彎剪變形的高階頻率比：1∶3～3.5∶5～7；X向高階頻率比：1∶3.5∶7.2(2.97∶10.43∶21.35)；Y向高階頻率比：1∶3.2∶6.1(2.81∶9.05∶21.35)；其樓層變形曲線詳見圖3。通過對(duì)其周期、振型和變形分析：剪力墻結(jié)構(gòu)的各方向受力變形不一致，其Y向樓層位移變形曲線其彎曲變形特征不明顯，而略接近彎剪型變形。

3.2 彈性時(shí)程分析

根據(jù)《抗規(guī)》[2]5.1.2條選擇地震波要求，通過YJK1.6.3.2選用2組人工、5組天然共7組地震波進(jìn)行彈性時(shí)程分析,分析結(jié)果詳見表3。計(jì)算結(jié)果表明：各條地震波計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的偏差均不大于35%，且多條地震波計(jì)算結(jié)果平均值不大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果偏差的20%，故可認(rèn)為所選擇的地震波均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。頂部部分樓層多遇地震時(shí)程的計(jì)算結(jié)果比反應(yīng)譜結(jié)果略大，起控制作用，強(qiáng)度設(shè)計(jì)中通過頂部樓層地震作用放大系數(shù)來實(shí)現(xiàn)包絡(luò)設(shè)計(jì)。

表3 基底剪力計(jì)算結(jié)果

3.3 補(bǔ)充措施

經(jīng)過上述分析，對(duì)結(jié)構(gòu)采取的加強(qiáng)措施如下：1)在9-1,9-2,9-5和9-6軸處剪力墻設(shè)置暗梁，使其兩邊的框架梁貫通一體，暗梁詳見圖4；2)將在9-1,9-2,9-5和9-6軸處剪力墻設(shè)置一個(gè)整的約束邊緣構(gòu)件，并且縱筋配筋率由規(guī)范的0.8%提高到0.97%(0.91%)，Y向外箍筋也相應(yīng)提高到C10@100，其配筋圖詳見圖5。

3.4 罕遇地震靜力彈塑性分析

本工程采用YJK系列軟件中的YJK-EP對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈塑性分析。推覆荷載類型為規(guī)定水平力，水平地震影響系數(shù)最大值amax=0.9，特征周期tg=0.40 s，彈性狀態(tài)阻尼比為0.05。靜力推覆分析結(jié)果表明X,Y向性能處對(duì)應(yīng)的層間位移角分別為1/301，1/187，滿足高規(guī)中彈塑性層間位移角小于限制1/120的要求。

根據(jù)靜力彈塑性分析結(jié)果表明，由于X向采用了多道跨度較小的連梁，其塑性耗能主要集中在連梁上，而框架梁的塑性變形相對(duì)比較少，剪力墻的損傷相對(duì)較少，從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)；Y向由于采用了跨高比較大的框架梁聯(lián)系，其塑性耗能主要集中在連梁和框架梁上，相對(duì)剛度損失更大，這點(diǎn)從最大層間位移角結(jié)果可以看出，剪力墻的損傷相對(duì)比X向要大。從整體綜合來看，X向和Y向均可滿足規(guī)范要求，且可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期多道防線作用，同時(shí)上述對(duì)Y向采用的抗震措施對(duì)其抗震性能是非常有利的。

4 結(jié)語

本工程Y方向采用了跨高比較大的框架梁聯(lián)系的剪力墻結(jié)構(gòu)，通過對(duì)其從抗震概念和抗震計(jì)算分析，特別是進(jìn)行靜力彈塑性分析，表明Y向變形和損傷均比X向大；因此對(duì)Y向需要采取合理的計(jì)算和構(gòu)造措施，才可以保證結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的抗震目標(biāo)，并有一定的安全儲(chǔ)備。