張明坤 李健榮 宋方方

（1.中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054；2.中鐵二十局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710016）

1 工程概況

西安市某項(xiàng)目，兩棟34層住宅樓高層建筑及連接兩棟高層的四層商業(yè)裙房組成，地下一層為設(shè)備夾層，地下二層為地下車(chē)庫(kù)及設(shè)備用房；其中主樓高99.500m，商業(yè)裙房高14.000m,地上4層為商業(yè)，商業(yè)裙房部分層高為3.8m，住宅層高為2.85m,柱網(wǎng)尺寸主要為6.7m×8.4m；主樓和商業(yè)裙房不設(shè)縫，主樓采用剪力墻結(jié)構(gòu)，屬于大底盤(pán)多塔結(jié)構(gòu)，平面及立面分別見(jiàn)圖1圖2。

圖1 典型平面示意圖

圖2 立面示意圖

本工程設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為8 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g，地震分組為第二組。場(chǎng)地土類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，場(chǎng)地特征周期0.40s，建筑結(jié)構(gòu)阻尼比0.05，基本風(fēng)壓采用50年重現(xiàn)期的風(fēng)壓，取0.35kN/m2，地面粗糙度類(lèi)別B 類(lèi)。本工程商業(yè)面積不超17000m2，故為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(lèi)別。剪力墻、框架柱抗震等級(jí)均為一級(jí)。主樓剪力墻、連梁混凝土等級(jí)C30～C50,墻厚200/250/300，裙房框架柱混凝土等級(jí)C50，截面700×700，框架梁、次梁及樓板混凝土等級(jí)均為C30。

2 采取的抗震設(shè)計(jì)措施及對(duì)策

a.采用YJK 結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)結(jié)構(gòu)單塔、多塔分別進(jìn)行內(nèi)力和整體計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，保證計(jì)算結(jié)果的可靠性。從結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、構(gòu)造加強(qiáng)措施等方面著手，保證結(jié)構(gòu)的安全性。

b.采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震的補(bǔ)充計(jì)算，提高和驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的抗震性能，按彈性時(shí)程分析層間剪力和反應(yīng)譜層間剪力的平均值調(diào)整反應(yīng)譜分析構(gòu)件內(nèi)力。

3 多遇地震及風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)分析

3.1 多遇地震主要計(jì)算參數(shù)

對(duì)全樓強(qiáng)制采用剛性樓板假定計(jì)算整體參數(shù)。振型數(shù)取36個(gè)，使得振型參與質(zhì)量大于總質(zhì)量的90%；考慮到本工程內(nèi)填充墻很少，且內(nèi)隔墻和建筑外墻均為輕質(zhì)加氣塊，周期折減系數(shù)取0.95。

3.2 多遇地震作用下模型對(duì)比分析

YJK整體計(jì)算模型及分塔計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1，其中分塔模型采用附帶三跨裙樓結(jié)構(gòu)。

表1 整體與分塔計(jì)算結(jié)果參數(shù)對(duì)比

從表1中可看出，分塔模型的層間位移比均大于整體模型，這是因?yàn)榉炙Ｐ筒捎玫母綆缛狗浚灰票瘸霈F(xiàn)在裙房角柱位置，因此位移比應(yīng)采取整體模型為準(zhǔn)，其余參數(shù)相差并不大，均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

4 多遇地震彈性時(shí)程分析

4.1 彈性時(shí)程分析法的目的

為解決高陣型影響，彌補(bǔ)主要適用于加速度反應(yīng)譜的振型分解反應(yīng)譜法對(duì)地震速度和位移影響估計(jì)的不足，確保復(fù)雜結(jié)構(gòu)的抗震安全性，將彈性時(shí)程分析法作為振型分解反應(yīng)譜法的一種補(bǔ)充計(jì)算方法。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，本工程為復(fù)雜高層建筑，應(yīng)采用彈性時(shí)程分析進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。將兩種方法得到的結(jié)構(gòu)底部剪力、樓層剪力和層間位移角進(jìn)行比較，當(dāng)時(shí)程分析法大于振型分解反應(yīng)譜法時(shí)，對(duì)相關(guān)部位的構(gòu)件內(nèi)力和配筋作相應(yīng)的調(diào)整。

4.2 地震波頻譜特性

多遇地震時(shí)程分析時(shí)地震加速度峰值為70gal，次方向地震加速度峰值取0.85 倍主方向峰值，為59.5gal。本工程共選取了七條加速度時(shí)程曲線(xiàn)，其中天然波為5條，人工波為2條，天然波數(shù)量不少于總數(shù)量的2/3。其中Kocaeli,Turkey_NO_1177,Tg(0.40)、Imperial Valley-06_NO_172,Tg(0.39)、Chalfant Valley-02_NO_549,Tg(0.38)、Imperial Valley-06_NO_186,Tg(0.47)、Chi-Chi, Taiwan - 06_NO_3302, Tg(0.44) 為 天 然 波 ，AArtWave -RH3TG040,Tg(0.40)、ArtWave-RH2TG045,Tg(0.45)為人工波。

圖3 平均波主方向反應(yīng)譜曲線(xiàn)

多組時(shí)程曲線(xiàn)的平均地震影響系數(shù)曲線(xiàn)應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線(xiàn)在統(tǒng)計(jì)意義上相符（即多組地震波的平均地震影響系數(shù)曲線(xiàn)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線(xiàn)相比，在對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)主要振型的周期點(diǎn)上相差不大于20%），圖3為加速度反應(yīng)譜的平均值與規(guī)范值對(duì)比圖，所選地震波滿(mǎn)足規(guī)范要求。

4.3 彈性時(shí)程分析結(jié)果

采用整體模型進(jìn)行彈性時(shí)程分析，分塔A 地震剪力及層間位移角見(jiàn)下圖4～圖5。

通過(guò)上圖對(duì)比得出以下結(jié)論：

a.根據(jù)YJK 反應(yīng)譜法、彈性時(shí)程分析結(jié)構(gòu)底部剪力對(duì)比圖可知，每條時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算所得結(jié)構(gòu)基底剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法的65%，七條時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算所得結(jié)構(gòu)基底剪力的平均值大于振型分解反應(yīng)譜法的80%，地震波的選擇滿(mǎn)足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第4.3.5條規(guī)定。

圖4 反應(yīng)譜法與彈性時(shí)程X向地震剪力比較

圖5 反應(yīng)譜法與彈性時(shí)程Y向地震剪力比較

b.圖4、5可看出，七條時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算結(jié)果的平均值均不超過(guò)振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果，本工程5層樓層剪力存在“突變”，由于分塔A與分塔B在商業(yè)屋面以下合為一個(gè)大底盤(pán)，且分塔A與分塔B 主體結(jié)構(gòu)布置完全一致，該層上下側(cè)向剛度并無(wú)大的突變，但商業(yè)裙房屋面板對(duì)塔樓和大底盤(pán)的協(xié)同工作作用明顯，而雙塔之間商業(yè)裙房連接體與塔樓相連的剪力墻外圍柱是保證大底盤(pán)與雙塔整體工作的關(guān)鍵構(gòu)件，設(shè)計(jì)中應(yīng)采取加強(qiáng)措施。由圖6、7 可知，彈性時(shí)程分析與反應(yīng)譜法得到的位移角分布曲線(xiàn)變化規(guī)律基本一致。

圖6 反應(yīng)譜法與彈性時(shí)程X向?qū)娱g位移角比較

圖7 反應(yīng)譜法與彈性時(shí)程Y向?qū)娱g位移角比較

c.取分塔模型，采用附帶三跨裙樓結(jié)構(gòu)，通過(guò)多遇地震下振型分解反應(yīng)譜法與彈性時(shí)程分析法進(jìn)行樓層剪力、層間位移角的對(duì)比，結(jié)果表明七條時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算結(jié)果的平均值均不超過(guò)振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果，彈性時(shí)程分析與反應(yīng)譜法得到的位移角分布曲線(xiàn)變化規(guī)律基本一致。

5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)措施

a.底部加強(qiáng)部位取地上四層，約束邊緣構(gòu)件取地上五層；地上五層框架柱最小配筋率取1.2%。

b.商業(yè)裙房頂板，即五層板厚取150mm，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%；四層、六層板厚取120mm，且配筋率不小于0.20%。

6 結(jié)論

a.塔樓和裙房之間主要通過(guò)樓板傳遞層剪力，設(shè)計(jì)中應(yīng)采取雙塔結(jié)構(gòu)宜按整體模型和各塔樓分開(kāi)的模型分別計(jì)算并取內(nèi)力包絡(luò)值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

b.本工程采用彈性時(shí)程分析，結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)取七條時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

c.雙塔結(jié)構(gòu)裙房樓板及裙房屋面樓板的上下層、雙塔之間裙房連接體與塔樓相連的剪力墻外圍柱設(shè)計(jì)中應(yīng)采取加強(qiáng)措施。

通過(guò)以上分析可知，本工程結(jié)構(gòu)布置合理，滿(mǎn)足抗震要求，為類(lèi)似工程提供設(shè)計(jì)方法進(jìn)行參考。