張 明

1 工程概況

某茶園茶文化展示區(qū)座落于山東省泰安市，地上2 層，層高均為3 m，建筑總高度7.25 m，室內(nèi)外高差0.1 m，總建筑面積約為1153.8 m2，整個(gè)茶文化展示區(qū)屋頂均為坡屋頂。

該建筑物的結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6 度，地面粗糙度為B 類，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，地震加速度為0.05g，該建筑場(chǎng)地類別為П 類，場(chǎng)地的特征周期為0.45 s，50 a 一遇的基本風(fēng)壓為0.40 kN/m2。建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作年限為50 a[1-3]。根據(jù)《山東省建設(shè)工程抗震設(shè)防條例》相關(guān)規(guī)定，按照不低于地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)值0.1 g 確定抗震設(shè)防要求，同時(shí)，本工程采用的抗震設(shè)防烈度為7 度，抗震等級(jí)按照三級(jí)計(jì)算[4]。

2 框架結(jié)構(gòu)錯(cuò)層位置結(jié)構(gòu)設(shè)置

由于地理位置的原因，茶園茶文化展示區(qū)主樓8 軸線兩側(cè)位置存在高差，導(dǎo)致在8 軸線位置出現(xiàn)錯(cuò)層，建筑平面布置如圖1 所示，建筑北立面布置如圖2 所示。

圖2 北立面圖（來源：作者自繪）

3 框架結(jié)構(gòu)抗震彈性分析

本工程采用建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件PKPM 進(jìn)行整體計(jì)算分析及設(shè)計(jì)。

3.1 該結(jié)構(gòu)整體參數(shù)

經(jīng)整體計(jì)算分析，框架結(jié)構(gòu)整體第1 周期為0.6279 s，Y向整體平動(dòng)系數(shù)為0.72，第2 周期0.5868 s，X向整體平動(dòng)系數(shù)為0.99，第3 周期為0.5093 s，Y向整體平動(dòng)系數(shù)為0.27。第1 周期與第2 周期以平動(dòng)為主，第3 周期以扭轉(zhuǎn)為主，第3 周期的扭轉(zhuǎn)周期與第1 平動(dòng)周期之比為0.81，小于0.90，滿足規(guī)范要求。X向地震工況下的全樓最大層間位移角為1/1155，Y向地震工況下的全樓最大層間位移角為1/896，均小于彈性層間位移角限值1/550，滿足要求[5]。

3.2 錯(cuò)層處各點(diǎn)的層間位移角

8 軸線上分別與C軸、D軸以及E軸相交處節(jié)點(diǎn)的層間位移角數(shù)據(jù)如表1 ～表4 所示。

表1 X 向地震工況各節(jié)點(diǎn)位移角

表2 Y 向地震工況各節(jié)點(diǎn)位移角

表3 X+Y 地震（雙向效應(yīng)）工況各節(jié)點(diǎn)位移角

表4 Y+X 地震（雙向效應(yīng)）工況各節(jié)點(diǎn)位移角

3.3 錯(cuò)層處各點(diǎn)的剪力

8 軸線上分別與C軸、D軸、E軸相交處柱的樓層剪力數(shù)據(jù)如表5、表6 所示。

表5 X 向地震工況柱的樓層剪力 單位：kN

表6 Y 向地震工況柱的樓層剪力 單位：kN

3.4 錯(cuò)層處各點(diǎn)的柱底彎矩

8 軸線上分別與C軸、D軸、E軸相交處柱底彎矩如表7、表8 所示。

表7 X 向地震工況柱底彎矩 單位：KN·m

表8 Y 向地震工況柱底彎矩 單位：KN·m

3.5 錯(cuò)層位置的加強(qiáng)措施

將8 軸左右兩側(cè)相關(guān)范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)板的厚度由原來的120 mm 更改為150 mm，重新經(jīng)過整體計(jì)算分析，該框架結(jié)構(gòu)的整體第1 周期為0.6297 s，Y向整體平動(dòng)系數(shù)為0.73，第2 周期為0.5892 s，X向整體平動(dòng)系數(shù)為0.99，第3 周期為0.5105 s，Y向整體平動(dòng)系數(shù)為0.26。第1 周期與第2 周期以平動(dòng)為主，第3 周期以扭轉(zhuǎn)為主，第3周期扭轉(zhuǎn)周期與第1 平動(dòng)周期之比為0.81，小于0.90，滿足規(guī)范要求。X向地震工況下的全樓最大層間位移角為1/1144，Y向地震工況下的全樓最大層間位移角為1/887，均小于彈性層間位移角限值1/550，滿足要求[5]。

3.6 錯(cuò)層處加強(qiáng)后各點(diǎn)的層間位移角

8 軸線上分別與C軸、D軸、E軸相交處節(jié)點(diǎn)的層間位移角數(shù)據(jù)如表9 ～表12 所示[6-8]。

表9 X 向地震工況各節(jié)點(diǎn)位移角

表10 Y 向地震工況各節(jié)點(diǎn)位移角

表11 X+Y 地震（雙向效應(yīng)）工況各節(jié)點(diǎn)位移角

表12 Y+X 地震（雙向效應(yīng)）工況各節(jié)點(diǎn)位移角

3.7 錯(cuò)層處加強(qiáng)后各點(diǎn)的剪力

8 軸線上分別與C軸、D軸、E軸相交處柱的樓層剪力數(shù)據(jù)如表13、表14 所示。

表13 X 向地震工況柱的樓層剪力 單位：kN

表14 Y 向地震工況柱的樓層剪力 單位：kN

3.8 錯(cuò)層處加強(qiáng)后各點(diǎn)的柱底彎矩

8 軸線上分別與D軸、E軸、F軸相交處柱底彎矩?cái)?shù)據(jù)如表15、表16所示[9-11]。

表15 X 向地震工況柱底彎矩單位：KN·m

表16 Y 向地震工況柱底彎矩單位：KN·m

3.9 錯(cuò)層處加強(qiáng)后的對(duì)比分析

經(jīng)過對(duì)比分析得出，隨著板厚的加大，錯(cuò)層處相關(guān)的位移角會(huì)增大，傳遞地震剪力也會(huì)隨著板厚的增加而增大。

4 結(jié)語

錯(cuò)層部位導(dǎo)致的樓板不連續(xù)，不利于傳遞整體水平力，因此錯(cuò)層部位屬于結(jié)構(gòu)抗震的薄弱部位。針對(duì)此問題，需要對(duì)錯(cuò)層部位進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)與分析，充分考慮各種不利因素，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和安全性。