黃偉

摘 要：以獅子山停車場(chǎng)設(shè)計(jì)為例，介紹了上蓋結(jié)構(gòu)體系以及超限設(shè)計(jì)情況，提出了結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)，依照本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用，采用不同的彈性分析程序YJK系列軟件、PKPM-Sausage與MIDAS軟件開(kāi)展超限設(shè)計(jì)計(jì)算，并通過(guò)分析對(duì)比，互相校核結(jié)果，對(duì)重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行抗震性能設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，所選結(jié)構(gòu)體系合理，各項(xiàng)性能均能達(dá)到預(yù)定的抗震性能目標(biāo)，可供同類工程設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：獅子山;停車場(chǎng)上蓋結(jié)構(gòu);抗震分析

中圖分類號(hào)：TU31 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2022）05-0007-03

1 項(xiàng)目概況

重慶軌道交通五號(hào)線北延伸段獅子山停車場(chǎng)是保證軌道五號(hào)線正常運(yùn)營(yíng)的綜合性基地，主要是負(fù)責(zé)地鐵車輛停放及日常保養(yǎng)、車輛檢修、設(shè)備維修等相關(guān)工作。

為充分利用土地資源，車場(chǎng)按上蓋預(yù)留物業(yè)開(kāi)發(fā)考慮，蓋板下包含工程車庫(kù)、停車列檢庫(kù)、周月檢庫(kù)等軌道功能設(shè)施。車場(chǎng)蓋板面積較大，因此采用結(jié)構(gòu)縫將蓋板分為7個(gè)區(qū)[1]。

車場(chǎng)規(guī)劃總建筑面積：558 509 m2，上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)包括15棟高層住宅、幼兒園、商業(yè)等上蓋建筑，如圖1所示。

2 設(shè)計(jì)條件

各區(qū)間以變形縫劃分為獨(dú)立計(jì)算單元，各單元間獨(dú)立進(jìn)行抗震超限分析計(jì)算。限于篇幅所限，本計(jì)算以4區(qū)作為計(jì)算分析對(duì)象。相關(guān)地震計(jì)算參數(shù)如下表1。

風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓為Wo=0.40 kN/m2，舒適度驗(yàn)算時(shí)采用10年重現(xiàn)期的風(fēng)壓0.25 kN/m2。其余橫、活載按《荷載規(guī)范》取值，風(fēng)壓放大系數(shù)1.1，風(fēng)載體型系數(shù)1.3。

3 超限判定及結(jié)論

3.1 主要受力體系

建筑總高度78.5 m，裙房2層頂面標(biāo)高15.4 m，塔樓層高3.0 m，22層。由于下部為大空間停車場(chǎng)，上部高層豎向受力構(gòu)件需在2層裙房處轉(zhuǎn)換。地震荷載及風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平剪力主要由框支柱、框架柱承擔(dān)。

3.2 超限判定

結(jié)構(gòu)超限類別及程度按《重慶市超限高層建筑工程界定規(guī)定》（2016年版）進(jìn)行判定，如表2所示。

平面凹凸不規(guī)則判定：塔樓平面L/Lmax=7.6/32.5=0.23<0.35，按照凸出計(jì)算B/Bmax=12.95/33.5=0.39>0.3;根據(jù)《重慶市超限高層建筑工程界定規(guī)定》（2016年版），屬于平面凹凸不規(guī)則。

樓板局部不連續(xù)情況判定：樓板有效寬度/樓面寬度=1>0.5，且樓板開(kāi)洞面積<30%， 樓板不存在不連續(xù)情況。

平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則情況判別，如表3所示。

豎向不規(guī)則情況判別，如表4、表5、表6所示。

3.3 超限評(píng)判結(jié)論

根據(jù)《重慶市超限高層建筑工程界定規(guī)定》（2016年版）規(guī)定，本工程為A級(jí)高度部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，存在如下不規(guī)則：（1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則;（2）凹凸不規(guī)則;（3）構(gòu)件間斷[2]。

4 超限設(shè)計(jì)

4.1 超限設(shè)計(jì)計(jì)算措施

針對(duì)本工程超限情況，采取了以下計(jì)算手段及加強(qiáng)措施：用YJK系列軟件與MIDAS軟件進(jìn)行分析對(duì)比，確保計(jì)算指標(biāo)準(zhǔn)確可靠;進(jìn)行多遇地震下補(bǔ)充計(jì)算：人工波兩組、天然波5組。地震效按時(shí)程曲線的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值取用;按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能設(shè)計(jì)。構(gòu)件按關(guān)鍵構(gòu)件、普通構(gòu)件和耗能構(gòu)件。按D級(jí)性能目標(biāo)，按不同強(qiáng)度地震計(jì)算，依據(jù)計(jì)算結(jié)果采取不同級(jí)別的加強(qiáng)措施;采用PKPM—SAUSAGE軟件進(jìn)行罕遇地震動(dòng)力彈塑性分析，驗(yàn)證大震階段的性能目標(biāo)，尋找薄弱構(gòu)件與樓層，采取加強(qiáng)措施[3]。

4.2 抗震性能目標(biāo)

根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件部位及重要性，確定本項(xiàng)目框支框架、加強(qiáng)部位框支剪力墻為關(guān)鍵構(gòu)件，其余豎向構(gòu)件為普通構(gòu)件，框架梁為耗能構(gòu)件，如表7所示。

4.3 不同地震水準(zhǔn)下的計(jì)算分析方法

第一性能水準(zhǔn)：小震作用下，滿足彈性設(shè)計(jì)要求。

第二性能水準(zhǔn)：中震作用下，不考慮與抗震等級(jí)有關(guān)的內(nèi)力放大系數(shù)。核心筒底部加強(qiáng)區(qū)的抗震承載力按彈性設(shè)計(jì)，承載力滿足下式要求：γGSGE+γESEK≤R/γRE;

第三性能水準(zhǔn)：①關(guān)鍵構(gòu)件和豎向構(gòu)件正截面承載力按不屈服設(shè)計(jì)，即滿足：SGE+SEK≤RK;②關(guān)鍵構(gòu)件和豎向構(gòu)件受剪承載力按彈性設(shè)計(jì)，滿足：γGSGE+γESEK≤R/γRE;③耗能構(gòu)件部分屈服，抗剪承載力不屈服，滿足：SGE+SEK≤RK。

第四性能水準(zhǔn)：大震作用下，不考慮內(nèi)力放大系數(shù)。結(jié)構(gòu)薄弱層最大層間位移角≤1/120。①關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力和抗剪承載力按不屈服設(shè)計(jì)，即滿足下式要求：SGE+SEhk+0.4SEVK≤RK。②豎向構(gòu)件滿足抗剪截面要求，即滿足下式要求：VGE+VEK≤0.15fcbh0。

4.4 地震工況計(jì)算結(jié)果

4.4.1 多遇地震

時(shí)程分析結(jié)果滿足多條時(shí)程曲線計(jì)算所得底部剪力的平均值不小于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的80%，每條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)構(gòu)底部剪力不小于振型反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%。反應(yīng)譜層間剪力在彈性階段對(duì)結(jié)構(gòu)起控制作用。結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)取時(shí)程法計(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。YJK及midas building軟件的計(jì)算結(jié)果基本接近，相差不超過(guò)10%，表明結(jié)果合理可信，可以作為設(shè)計(jì)依據(jù);有效質(zhì)量系數(shù)大于90%，計(jì)算振型數(shù)足夠;基底剪重比按照《高規(guī)》的方法調(diào)整，如計(jì)算值不滿足規(guī)范要求，則放大地震剪力;在風(fēng)荷載和地震作用下，樓層層間位移角小于1/1000，由地震工況控制，滿足《高規(guī)》3.7.3范圍。在偶然偏心工況下，扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2小于1.5，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu);樓層側(cè)向剛度比滿足《高規(guī)》允許范圍內(nèi)，剛度不突變;風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH2小于2.7，超《高規(guī)》第5.4.1范圍，設(shè)計(jì)考慮重力二階效應(yīng);轉(zhuǎn)換層下部與上部結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比大于0.5，符合《高規(guī)》附錄E的E.0.1條規(guī)定。綜上，本工程扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，凹凸不規(guī)則，構(gòu)件間斷，其余各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。FE2EA4C7-3244-48AE-9847-AEA3170429DE

4.4.2 設(shè)防地震計(jì)算結(jié)果

結(jié)構(gòu)構(gòu)件按中震下達(dá)到性能水準(zhǔn)4（底部?jī)蓪蛹袅翱蛑Э蚣苓_(dá)到性能水準(zhǔn)3）進(jìn)行設(shè)計(jì)，按《高規(guī)》3.11.3的規(guī)定計(jì)算，阻尼比取5.0%，連梁剛度折減系數(shù)取0.5。采用YJK軟件計(jì)算，中震分析的地震動(dòng)參數(shù)按規(guī)范取值：αmax=0.12，如表8所示。

通過(guò)設(shè)防地震（中震）作用下的結(jié)構(gòu)等效彈性分析，可以得出框支框架及底部?jī)蓪蛹袅δ軌虮ＷC中震性能水準(zhǔn)3的要求;其余部分結(jié)構(gòu)能夠保證中震性能水準(zhǔn)4的要求。

4.4.3 大震彈塑性計(jì)算結(jié)果（表9）

通過(guò)罕遇地震（大震）作用下的結(jié)構(gòu)分析，可以得出以下結(jié)論：大震作用下彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析結(jié)果表明：本工程高層住宅（單塔）X、Y向樓層的最大層間位移角均小于規(guī)范剪力墻結(jié)構(gòu)的的限值1/120。滿足《高規(guī)》中表3.11.3中性能目標(biāo)D（框支框架及底部?jī)蓪蛹袅樾阅苣繕?biāo)C）關(guān)于罕遇地震作用下彈塑性變形要求。在大震作用下彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析結(jié)果表明：框支框架及相關(guān)裙樓柱基本完好，關(guān)鍵構(gòu)件及轉(zhuǎn)換層樓板僅出現(xiàn)輕微損傷，其余樓板基本處于無(wú)損傷。結(jié)果表明：在大震作用下，本工程各塔樓的各個(gè)構(gòu)件在大震下均滿足預(yù)定的性能水準(zhǔn)，且轉(zhuǎn)換層以下結(jié)構(gòu)不先于轉(zhuǎn)換層以上結(jié)構(gòu)破壞。在大震作用下，結(jié)構(gòu)整體抗震性能與預(yù)期塑性化過(guò)程吻合。

4.4.4 其他加強(qiáng)措施

按《高規(guī)》執(zhí)行性能設(shè)計(jì)，根據(jù)抗震中不同構(gòu)件的重要性及其作用，將構(gòu)件分為關(guān)鍵構(gòu)件、普通構(gòu)件和耗能構(gòu)件，并按D級(jí)（底部?jī)蓪蛹袅翱蛑Э蚣芸拐鹦阅苣繕?biāo)為C級(jí)）采取加強(qiáng)措施。

針對(duì)平面不規(guī)則（扭轉(zhuǎn)、凹凸）的措施：①模型計(jì)算考慮雙向地震;②加強(qiáng)外圍框架，提高整體抗扭性能;③關(guān)鍵部位樓板厚度增加，樓板配筋率適當(dāng)提高，增強(qiáng)樓板的抗剪承載力，確保水平力傳遞;④對(duì)于位移比較大的位置加強(qiáng)同周邊的連接并提高其剛度。

綜上所述，本工程經(jīng)過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)整體抗震性能良好，與預(yù)期塑性化過(guò)程吻合;通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置，主要受力構(gòu)件均能實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)抗震性能目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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