杜軍，夏美夢

（深圳華森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司，廣東 深圳518054）

1 工程概況

本工程位于深圳市龍崗區(qū)布瀾路與坂雪崗大道的交匯處。本工程為Ⅱ類場地，抗震設(shè)防烈度是6 度，設(shè)計地震分組為第一組。本工程為帶局部轉(zhuǎn)換的剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度為142.5m，地下1 層板面為嵌固端，地下2 層為甲類人防地下室，地上設(shè)46 層，其中，建筑4 層（即結(jié)構(gòu)3 層頂板）設(shè)有墻體局部轉(zhuǎn)換，但抗震墻轉(zhuǎn)換率不超過10%。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，建筑樁基安全等級為二級?；A(chǔ)擬采用沖孔灌注樁和天然基礎(chǔ)，樁長約6～25m，以微風(fēng)化巖為持力層，樁徑φ1200～2800mm，底板厚度取400mm。

2 彈性時程分析

選取7 條地震波對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行小震彈性時程分析，其中，2 條為場地人工波，其余5 條為天然波。從主要計算結(jié)果中可以看出，在結(jié)構(gòu)的中下部，振型分解反應(yīng)譜法的層間剪力均大于采用時程分析法求解得出的平均層間剪力，但在結(jié)構(gòu)頂部，時程分析法求解得出的結(jié)果稍大，可能會使結(jié)構(gòu)頂部產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)，所以，在采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性分析時，宜考慮高振型給結(jié)構(gòu)頂部帶來的不利影響。反應(yīng)譜與時程分析結(jié)果比較見表1。

3 設(shè)防地震分析

在設(shè)防地震作用下，為了準(zhǔn)確模擬計算，用纖維單元模型的XTRACT 程序采用平截面假定方法進(jìn)行構(gòu)件截面承載力計算。如圖1 為在設(shè)防地震作用下，典型截面轉(zhuǎn)換柱的承載力驗算結(jié)果，分析可得，典型截面轉(zhuǎn)換柱承載力可以滿足性能目標(biāo)的要求；落地剪力墻抗彎承載力驗算如圖2 所示，落地剪力墻抗彎承載力有較大富余，滿足中震不屈服要求。

表1 反應(yīng)譜與時程分析結(jié)果比較

圖1 轉(zhuǎn)換柱承載力驗算

圖2 剪力墻抗彎不屈服驗算

注：PMM 曲線為軸力和兩個方向彎矩的內(nèi)力組合設(shè)計值和該位置截面承載力的比值，水平軸為彎矩比值，豎軸為軸力比值，通過將內(nèi)力組合設(shè)計值和截面承載力進(jìn)行對比，將截面任意方向正則化，從而將三維PMM 曲線表達(dá)在二維平面圖，圖1 和圖2 中的圓線（半徑為1.0）為承載力最大值，內(nèi)力組合值在圓中表示PMM 承載力滿足中震彈性要求。

4 樓板應(yīng)力分析

采用彈性反應(yīng)譜方法和彈性時程分析法分別計算彈性樓板應(yīng)力。樓板在X 向地震作用下拉應(yīng)力均在1.43MPa 以下， 低于混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。

結(jié)構(gòu)存在細(xì)腰區(qū)域如圖3 所示，該區(qū)域的兩端連接著2個主體結(jié)構(gòu)，在地震作用下，該細(xì)腰區(qū)域有可能會先于豎向抗側(cè)力構(gòu)件發(fā)生破壞，將會直接導(dǎo)致其兩端連接的2個主體結(jié)構(gòu)成為2個獨(dú)立的塔樓，完全改變了整體結(jié)構(gòu)的動力特性，較大程度降低了整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，所以，對該薄弱區(qū)域的樓板進(jìn)行應(yīng)力分析非常必要【1】。

圖3 細(xì)腰定位及剛性隔板區(qū)域圖

根據(jù)應(yīng)力云圖可以看出，在設(shè)防烈度地震和罕遇地震作用下，大部分樓板面內(nèi)應(yīng)力均滿足相關(guān)規(guī)范要求，是因為加厚了轉(zhuǎn)換部分的樓板，減少轉(zhuǎn)換部分的樓板開洞，充分發(fā)揮樓板的整體性。細(xì)腰區(qū)域內(nèi)的樓板，局部產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，其薄弱部位的樓板拉壓應(yīng)力均滿足要求；在細(xì)腰區(qū)域，雖然樓板局部開洞較大，在樓板開洞邊緣處合理設(shè)置一定的剪力墻與連梁，在薄弱部位的樓板開洞處可以極大提升結(jié)構(gòu)整體性。

5 罕遇地震作用下非線性地震反應(yīng)分析

5.1 材料本構(gòu)模型

在MIDAS Building 中能夠有效模擬結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的受力性能，合理選擇材料本構(gòu)關(guān)系非常重要，其中，本工程混凝土材料本構(gòu)關(guān)系采用單軸受壓下應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型，鋼筋采用雙折線本構(gòu)模型，鋼筋混凝土構(gòu)件采用了修正武田三折線，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件則采用了標(biāo)準(zhǔn)雙折線滯回模型，剪力墻單元采用理想彈塑性雙折線本構(gòu)模型【2】。

5.2 計算結(jié)果

圖4、圖5 分別為罕遇地震下結(jié)構(gòu)的屈服狀態(tài)，結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下，連梁首先屈服，框架梁部分屈服；墻體損傷較小?？梢钥闯觯B梁首先屈服，框架梁部分屈服，達(dá)到了結(jié)構(gòu)在大震作用下的耗能作用，轉(zhuǎn)換部分的關(guān)鍵構(gòu)件均未進(jìn)入屈服階段，大部分剪力墻未進(jìn)入屈服階段，其損傷較小，有效地保護(hù)了整體結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件能夠繼續(xù)承擔(dān)豎向荷載，符合“強(qiáng)柱弱梁”抗震概念設(shè)計的要求。在罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)最大層間變形滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)滿足“大震不倒”的要求。

圖4 框架彎矩鉸Ry 分布狀態(tài)

圖5 轉(zhuǎn)換構(gòu)件鉸分布狀態(tài)

6 結(jié)語

按照對整體結(jié)構(gòu)小中震設(shè)計和大震復(fù)核的基本思路分析，同時，還對結(jié)構(gòu)及薄弱連接處進(jìn)行了設(shè)防地震下的驗算。結(jié)果表明，帶局部轉(zhuǎn)換層、平面不規(guī)則的高層結(jié)構(gòu)按照多遇地震彈性設(shè)計時能夠滿足規(guī)范，結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下能滿足擬定的抗震性能目標(biāo)。