章丘汽車客運(yùn)總站主站房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳永富等

摘 要：章丘客運(yùn)總站主站房屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu).有比要進(jìn)行多遇地震作用下的振型反應(yīng)譜分析及時(shí)程分析以及罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析，分析結(jié)構(gòu)表明，主站房的抗震性能目標(biāo)達(dá)到了B級(jí)。采取鋼支撐輕型屋面+現(xiàn)澆屋面混合共存的方法巧妙的解決了結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)和樓板平面內(nèi)剛度兩者矛盾的問題，鋼支撐提供了樓板的平面內(nèi)剛度，減小了混凝土的用量，減小了混凝土的收縮變形。

關(guān)鍵詞：彈塑性時(shí)程分析；振型反應(yīng)譜分析；特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)

Abstract： Zhangqiu passenger terminal main station building belonging to particular irregular structure has to be more than the earthquake under the modal response spectrum analysis and time history analysis as well as under rare earthquake nonlinear time history analysis， structural analysis shows that main station building seismic performance goals achieved B grade. Take the cast steel support lightweight roofing roofing + hybrid coexistence ingenious methods to solve the structure of long and floor-plane stiffness between these two issues， steel support provides a floor plane stiffness， reducing the amount of concrete， reducing shrinkage of concrete.

Keywords： nonlinear time history analysis； modal response spectrum analysis； particularly irregular structure

1.工程概況

章丘汽車客運(yùn)總站位于章丘市102省道以南，明水西外環(huán)以西，北臨濟(jì)青公路，總建筑面積接近3萬平方米，屬于國(guó)家一級(jí)客運(yùn)站。方案創(chuàng)作章丘本地的百脈泉為立足點(diǎn)，通過進(jìn)站主立面幕墻的變化體現(xiàn)泉水的特點(diǎn)。為體現(xiàn)山東人熱情好客的傳統(tǒng)，進(jìn)站廳每側(cè)各設(shè)4個(gè)倒人字型柱，寓意迎接八方來客。

客運(yùn)總站南北總長(zhǎng)263.6米，東西總長(zhǎng)42.8米自南向北依次分成A，B，C區(qū)三個(gè)區(qū)塊，A區(qū)和C區(qū)均為客運(yùn)總站辦公區(qū)，地上6層+構(gòu)架層，建筑高度22.8米，層高依次為5.1米，4×3.6米，3.3米。B區(qū)為客運(yùn)站主站房，候車廳部分單層通高至12.5米，其跨度為19.5米。進(jìn)站大廳單層通高至26米，其造型形似其余部分地上3層+構(gòu)架層，層高依次為5.1米，4.2米，3.6米。其主要開間為9米。

2.1計(jì)算模型

2.主站房結(jié)構(gòu)整體分析

由于主站房造型比較復(fù)雜，因此在結(jié)構(gòu)分析時(shí)以ETABS9.7為主進(jìn)行內(nèi)力分析，PMSAP為輔進(jìn)行復(fù)核，涉及到混凝土構(gòu)件以及型鋼混凝土構(gòu)件的配筋采用SATWE的計(jì)算結(jié)果。

2.2結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系

由于主站房本身結(jié)構(gòu)高度并不高，又處于6度設(shè)防區(qū)，并且站房?jī)?nèi)部均為大空間，剪力墻布置較困難，因此結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系采用框架結(jié)構(gòu)體系。

2.3結(jié)構(gòu)材料

由于主站房進(jìn)站口以及屋頂漂板建筑造型復(fù)雜外加正立面8課倒人字型柱，同時(shí)候車廳跨度達(dá)到了19.5米，普通混凝土材料難以實(shí)現(xiàn)上述要求，因此主要結(jié)構(gòu)材料采用鋼材，即結(jié)構(gòu)整體形式為鋼框架。

2.4結(jié)構(gòu)荷載

結(jié)構(gòu)荷載主要有：樓面荷載、屋面荷載、雪荷載、風(fēng)荷載，地震荷載及溫度荷載等。其中屋面漂板恒荷載）取0.8KN/ m2（上下兩層檁條），活荷載取非上人屋面0.5KN/ m2，辦公區(qū)活荷載取2KN/ m2，局部商業(yè)區(qū)活荷載取5KN/ m2， 基本風(fēng)壓取0.45KN/m2（n=50），基本雪壓取0.30kN/m2，工程所在地基本設(shè)防烈度為6度（0.05g），設(shè)計(jì)地震分組為第三組，其多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值為0.04，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，場(chǎng)地類別為II類，場(chǎng)地特征周期為0.45S。由于整體結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，溫度荷載的影響不容忽視，根據(jù)《水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算季節(jié)性溫差時(shí)取多年一遇最高和最低月平均氣溫與結(jié)構(gòu)閉合時(shí)的溫度之差而王鐵夢(mèng)《工程裂縫控制》書中觀點(diǎn)認(rèn)為，結(jié)構(gòu)閉合溫度取最熱月平均溫度或最低月平均溫度為宜（空氣溫度傳遞給構(gòu)件表面，再由構(gòu)件表面?zhèn)鬟f給構(gòu)件內(nèi)部，這都需要一個(gè)傳遞過程，即使確定了工程的閉合日期，也不能作為標(biāo)準(zhǔn)），根據(jù)章丘市氣象資料，歷年最冷月平均氣溫為-1.4℃，歷年最熱月平均氣溫為27.5℃，由此可得本工程溫度差值為28.9℃，計(jì)算時(shí)采用溫差為30℃。

2.4規(guī)則性判斷

由于模型分析的位移比最大值超過了1.2，特別是候車廳以及進(jìn)站大廳存在樓板不連續(xù)，開洞面積超過了50%從而判斷主站房屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)。

2.6多遇地震下的振型反應(yīng)譜分析

采用PKPM系列SATWE軟件以及ETABS兩個(gè)軟件對(duì)主站房進(jìn)行了建模計(jì)算，其分析結(jié)果如下：

通過對(duì)比，上述參數(shù)都符合規(guī)范的要求，同時(shí)兩款軟件的計(jì)算結(jié)果相差不大，說明模型是合適的。

2.7多遇地震下的彈性時(shí)程補(bǔ)充分析

根據(jù)抗震規(guī)范要求，特別不規(guī)則的建筑應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算。根據(jù)II類場(chǎng)地，選取一條人工波RH1TG045，兩條天然波TH1TG045和TH2TG045，分析結(jié)果如下：

對(duì)比彈性時(shí)程分析結(jié)果與反映譜法結(jié)果，每條時(shí)程曲線結(jié)構(gòu)底部剪力均不小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%，三條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的包絡(luò)值均大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果。

2.8罕遇地震下的彈塑性時(shí)程補(bǔ)充分析

本工程屬于國(guó)家一級(jí)客運(yùn)站，抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，同時(shí)又屬于特別不規(guī)則建筑，因此，采用EPDA軟件，進(jìn)行了罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析。根據(jù)抗震規(guī)范要求，罕遇地震分析時(shí)，特征周期應(yīng)增加0.05S，考慮到軟件庫(kù)里的特征周期沒有0.50S，固選取0.55s。分別以0度和90度為地震波作用的主方向驗(yàn)算，同一地震波采用三向地震輸入，每個(gè)方向加速度峰值比例為（1.0：0.85：0.65）

地震作用持時(shí)30s。分析結(jié)果如下：

在以0度為主向的罕遇地震波三向作用下，結(jié)構(gòu)在地震波主方向最大彈塑性層間位移角為1/224；在以90度為主向的罕遇地震波三向作用下，結(jié)構(gòu)在地震波主方向最大彈塑性層間位移角為1/232，均小于1/50的規(guī)范要求。下圖為彈塑性分析后，塑性鉸的分布：

從塑性鉸的分布來看，在罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)的框架柱（關(guān)鍵構(gòu)件）無損壞（無塑性鉸），框架梁（耗能構(gòu)件）損壞（大部分出現(xiàn)塑性鉸），其抗震性能水準(zhǔn)屬于水準(zhǔn)3，綜合判斷結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)等級(jí)為B級(jí)。

3.主站房結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)處理措施

主站房平面尺寸149.4×42.8米，為超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，為解決超長(zhǎng)問題，采取了以下措施：

（1）計(jì)算溫度荷載的作用，在模型中，考慮±30℃的溫差。

（2）候車廳屋頂采取輕型屋面（鋼梁及支撐保證剛度）+混凝土屋面混合的形式。目的一方面減少施工時(shí)混凝土的澆筑量以便減小混凝土的收縮變形，另一方面，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于自身剛度較弱對(duì)使用階段溫差引起的變形適應(yīng)能力大大強(qiáng)于混凝土構(gòu)件。（3）增大樓板配筋率，樓板內(nèi)摻加抗裂纖維。樓板鋼筋均采用雙層雙向配筋，配筋率不小于0.5%，同時(shí)摻加抗裂纖維。

4.結(jié)論

章丘客運(yùn)總站主站房屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)。在分析計(jì)算時(shí)，用不同軟件進(jìn)行了多遇地震作用下的振型反應(yīng)譜分析，同時(shí)補(bǔ)充分析了多遇地震作用下的時(shí)程分析以及罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析，分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)達(dá)到了B級(jí)。針對(duì)結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的問題，采取輕型屋面+現(xiàn)澆屋面混合共存的方法巧妙的解決了結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)和樓板平面內(nèi)剛度兩者矛盾的問題。

參考文獻(xiàn)

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