張紅光，郝露露（上海中森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，上海 200333）

1 工程概況

本項(xiàng)目為地下 3 F，地上 12 F，總高度為 55.6 m。地下3 F 及地下 2 F 建筑功能為地下車庫，地下 1 F 及地上 11 F為商業(yè)辦公，12 F 為設(shè)備機(jī)房。其主體結(jié)構(gòu)北側(cè)及東側(cè)為地下車庫，之間高差為 1.7 m。地庫北側(cè)為下沉廣場，兩者之間的高差為 1.7 m。首層板厚為 250 mm，板的混凝土強(qiáng)度等級為 C 35。由于高差的存在導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)地震力不能有效傳遞，需對結(jié)構(gòu)嵌固端進(jìn)行分析。

2 嵌固端分析

本工程以地下室頂板作為嵌固端，1 F 結(jié)構(gòu)平面圖及嵌固端計(jì)算范圍示意圖如圖 1 所示。

圖1 1 層結(jié)構(gòu)局部布置圖

功能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)主樓核心筒正負(fù)零以下加厚剪力墻至 550 mm。根據(jù)修改后的模型進(jìn)行計(jì)算可知，X 向地下 1 F 結(jié)構(gòu)樓層剪切剛度為 1 層結(jié)構(gòu)樓層剪切剛度的 2.65倍、Y 向?yàn)?2.04 倍。滿足規(guī)范要求，可以認(rèn)為基本滿足地下室頂板為嵌固端的設(shè)計(jì)假定要求。

主樓東側(cè)及北側(cè)存在高差，特別是北側(cè)高差較大。為保證水平力有效傳遞，考慮下沉廣場對地下室嵌固的影響。本文建立兩個(gè)模型，即考慮下沉廣場及不考慮下沉廣場。兩個(gè)模型的首層樓板均設(shè)置成彈性板。根據(jù)計(jì)算提取首層四周位移進(jìn)行對比分析，其結(jié)果如表 1 所示。

表1 典型點(diǎn)的位移單位：mm

由表 1 可知，開洞與不開洞節(jié)點(diǎn)位移非常接近。由此可知下沉廣場洞口對結(jié)構(gòu)嵌固影響很小，可以將嵌固端設(shè)在首層。

3 小震下首層樓板的應(yīng)力分析

小震作用下，按裂縫控制等級二級。采用混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值作為控制連接板混凝土核心層開裂的指標(biāo)，主拉應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值要滿足σlk≤ftk，ftk為混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，ftk＝2.20 N/mm2。計(jì)算分析樓板采用彈性板 6，抗震設(shè)防烈度為 7 度（0.1g），場地類別為上海 Ⅳ 類，特征周期為0.9 s，嵌固端設(shè)置在正負(fù)零。

根據(jù)計(jì)算，在多遇地震作用下，除核心筒角部、剪力墻周邊因應(yīng)力集中導(dǎo)致主拉應(yīng)力較大，最大值達(dá)到 3.0 MPa，其他區(qū)域最大主拉應(yīng)力σ＜ftk＝2.20 MPa。這說明樓板在多遇地震作用下樓板核心區(qū)混凝土不會(huì)產(chǎn)生裂縫，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 中震下首層樓板的應(yīng)力分析

在中震作用下樓板出現(xiàn)開裂，此時(shí)樓板靠水平鋼筋來抵抗中震組合作用下產(chǎn)生的水平拉力，即采用水平鋼筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值作為樓板承載能力指標(biāo)[1]，滿足式（1）。

式中：σ1,中震—中震作用下樓板主拉應(yīng)力設(shè)計(jì)值，MPa；

fyk—鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，三級鋼，fyk取為 400 N/mm2；

As—在間距S范圍內(nèi)的上下層鋼筋層截面積，mm2；

h—連接板厚，mm。

根據(jù)計(jì)算，在設(shè)防地震組合作用下，結(jié)構(gòu)嵌固端樓板應(yīng)力分布均勻。洞口周邊及剪力墻周邊由于應(yīng)力集中，產(chǎn)生的應(yīng)力較大，最大值為 6.4 MPa，即洞口及剪力墻周邊的板跨配筋采用 D 10 mm@150 mm 附加 D 12 mm@150 mm 雙層雙向的配筋。其他區(qū)域的配筋根據(jù)應(yīng)力云圖進(jìn)行配筋，從而保證樓板在設(shè)防地震作用下鋼筋處于不屈服狀態(tài)。增加洞口周邊樓板剛度，保證地震作用下水平力傳遞。

5 其他的加強(qiáng)措施

（1）由于本項(xiàng)目為多項(xiàng)超限的高層結(jié)構(gòu)，地震力傳遞途徑復(fù)雜。同時(shí)，嵌固端北側(cè)局部有大開洞，雖經(jīng)過分析不平衡側(cè)限對結(jié)構(gòu)影響較小，但為了提高結(jié)構(gòu)的安全度，施工圖設(shè)計(jì)階段分別把嵌固端置于首層和地下 1 F 進(jìn)行包絡(luò)配筋設(shè)計(jì)。

（2）主樓 1 F 與地下車庫頂板相交處存在高差。為了水平地震有效的傳遞，結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)時(shí)在高差處設(shè)置梁水平加腋。

（3）錯(cuò)層處豎向構(gòu)件的抗震等級提高一級，箍筋全長加密，以免該類構(gòu)件先于其他構(gòu)件破壞。

6 結(jié) 語

結(jié)構(gòu)通過有效設(shè)計(jì)確保嵌固端剛度比滿足規(guī)范要求，根據(jù)多個(gè)模型計(jì)算可知，典型點(diǎn)的位移值非常接近。由此可見雖然結(jié)構(gòu)存在抗側(cè)限條件不平衡但通過設(shè)計(jì)仍然可將嵌固端置于首層。由于本項(xiàng)目為復(fù)雜超限結(jié)構(gòu)，通過中大震下樓板應(yīng)力分析，確保小震下樓不開裂，中震下樓板水平鋼筋抵抗水平拉力。同期提出其他加強(qiáng)措施保證結(jié)構(gòu)滿足承載力，并增加結(jié)構(gòu)的延性，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)的安全度的目的。