杭州某超限高層建筑結構多遇地震下彈性分析

李 麗,岑 偉,金振奮,沈 金,肖志斌

(浙江大學建筑設計研究院有限公司,浙江 杭州 310028)

杭州某超限高層建筑結構多遇地震下彈性分析

李 麗,岑 偉,金振奮,沈 金,肖志斌

(浙江大學建筑設計研究院有限公司,浙江 杭州 310028)

針對項目超限情況,采用基于性能目標的抗震設計方法,通過PKPM、盈建科和MIDAS計算軟件對本結構進行了多遇地震計算分析比較,進而提出一系列加強措施。

超限高層建筑;抗震性能設計;彈性分析

1 工程概況

某辦公樓位于杭州市,項目總建筑面積約3萬 m2。地下1層,地上11層,結構高度47.8 m,其中裙房3層,結構高度9.7 m,平面尺寸為107.8 m×89.3 m,見圖1。塔樓平面尺寸為50.4 m×39.9 m,主要層高4.0 m,主要結構跨度為10.5 m,見圖2。塔樓和裙房之間未設置變形縫,形成一個整體。

以上是在沒有加入不平順的情況下分析得到的結果，而實際情況，道路是存在不平順的，因此，在動力仿真時加入一定的不平順更符合實際情況，具體仿真結果如圖8所示。

圖1 裙房結構平面圖

圖2 典型標準層平面圖

本工程建筑結構安全等級為二級,設計使用年限為50年。建筑抗震設防烈度為6度,Ⅱ類場地,設計地震分組為第一組,設計基本地震加速度為0.05 g,特征周期為0.35 s。基本風壓0.45 N/m2(50年重現期),地面粗糙度類別為B類。

流水燈是指一組在控制系統的控制下按照設定的順序和時間來發亮和熄滅的燈。本文以AT89C51單片機的P1.0口的按鈕S1控制P0口的發光二極管的狀態，若按動按鈕的次數是偶數時，進入流水燈第一種狀態：依次點亮D1至D8，若再次按下按鈕，按按鈕的次數由偶數變為奇數，則進入第二種狀態：D1、D3、D5、D7亮，D2、D4、D6、D8滅，延時一段時間，D2、D4、D6、D8亮，D1、D3、D5、D7滅，如此循環，并用keil編程軟件和protus仿真軟件對以上進行仿真。

李離點著頭：“嗯嗯，打擾兩位前輩了。我名叫李離，這是上官星雨，袁安與吳耕，黃梁村的老黃拿走了我半包金葉子，是宇晴師父讓我們爬上樹，向你們問路的，我們想知道萬花因隧道的入口在哪里，我們想去萬花谷。”

2 結構布置及超限檢查

多遇地震結構整體分析計算結果見表2。

平扭耦連模式的振型分解反應譜法結構整體分析計算，采用中國建筑科學研究院編制的PKPM系列程序,主要有SATWE、盈建科,同時采用MIDAS BUILDING計算軟件進行校核對比。采用SATWE、盈建科、MIDAS BUILDING等三個不同計算模式的多層高層建筑結構三維有限元分析與設計軟件分別進行計算,互相校核對比驗算。計算模型三維視圖見圖3。

2.2 抗震設計性能目標

(2)欽州石夾剖面硅質巖主量元素各特征值及其比值與圖解顯示，研究區的硅質巖在強烈的生物作用下形成，并有顯著的陸源物質加入，沉積環境主要為大陸邊緣，且D-C界線處可能受過熱液活動的影響。

針對項目超限情況,對關鍵部位及關鍵構件提出了性能設計目標[2],見表1。

表1 關鍵部位及關鍵構件性能設計目標

3 多遇地震作用下結構計算分析

主樓采用框架-剪力墻結構體系,在主樓四角以及中間洞口周邊合適位置設置剪力墻,裙房為框架結構體系。結構具有最大扭轉位移比1.33，塔樓偏置，最小有效樓板寬度為該層樓板典型寬度的35.4%，多塔四項不規則,屬于超限高層[1]。

圖3 計算模型三維視圖

3.1 多遇地震

2.1 超限概況

由表2可知,SATWE與盈建科的結果差別很小,下面只對SATWE和MIDAS BUILDING的計算結果作對比。

表2 多遇地震結構整體分析計算結果

3.2 模型質量

模型質量比較見表3。

表3 質量比較

地震作用下的基底剪力、彎矩比較見表4。

3.3 總地震作用效應

表4 地震作用下的基底剪力、彎矩比較

3.4 風荷載作用下的基底內力

回頭細琢磨，當年一些他想不通的事，現在全都找到了答案。李紅最先知道楊蓉去了小火車站上班，知道追她的是個公子哥，還有那次倆人談話后，楊蓉就不來菜站了。

風荷載作用下的基底剪力、彎矩比較見表5。

表5 風荷載作用下的基底剪力、彎矩比較

周期比較見表6。

3.5 振型與周期

表6 周期比較

3.6 層間位移

層間彈性位移角比較見表7。

從以上對SATWE模型和MIDAS模型的各參數的比較,可以看到它們的分析結果較為接近,這說明SATWE和MIDAS的分析結果是可信的。

吹牛！我也用這個詞回敬她。我干了六年，從來就沒碰上美女同事。拋光這活兒忒臟，上班時要戴口罩系圍裙，哪個女孩愿意做？何況她這么漂亮的女孩，干拋光豈不是暴殄天物了？

表7 層間彈性位移角比較

當水聽到美好的話語時，通過顯微鏡呈現的水結晶就是均勻而漂亮的；當水聽到辱罵性的話語時，呈現的結晶就是扭曲而丑陋的。

4 多遇地震下彈性時程分析結果與反應譜結果對比

彈性時程與反應譜均采用SATWE軟件計算,彈性時程選取2組實際地震記錄和一條人工模擬波共三條加速度時程曲線(圖4～6)進行計算,輸入地震加速度的最大值不小于18 cm/s2。計算結果見表8。

圖4 RH3TG035 (人工波)的波形圖

圖5 TH2TG035 (天然波)的波形圖

圖6 TH3TG035 (天然波)的波形圖

由表8可知,計算結果滿足規范要求,即“各條波計算所得結構底部剪力不小于振型分解反應譜法的65%,多條波計算所得結構底部剪力平均值不小于振型分解反應譜的80%”[3]。結構地震作用取三條時程曲線計算結果的包絡值與振型分解反應譜計算結果的較大值。在振型分解反應譜法中,通過設置樓層剪力增大系數來實現上述要求。

表8 時程曲線底部剪力與CQC底部剪力比較

5 裙房屋面與主樓交接處樓板應力分析

采用MIDAS對第三層樓板進行應力分析,根據計算結果,大洞口周邊及應力集中的區域加大板厚及配筋。X、Y方向地震標準工況作用下樓板單元的最大主應力云圖見圖7、圖8。

圖7 X方向地震標準工況作用下樓板單元的最大主應力云圖(第三層)

6 結 語

針對超限情況,設計中采取了一系列的措施,在

結構布置上采取的措施總結如下：

1)采用框架-剪力墻結構,提高結構整體的抗震性能。

2)嚴格控制層間剛度比、受剪承載力比,避免出現軟弱層、薄弱層。

根據CH/T 9008.3—2010《基礎地理信息數字成果1∶500、1∶1 000、1∶2 000數字正射影像圖》的規定，山地高山地數字正射影像圖平面精度為0.8 mm(圖上)，即實地精度要求為1.6 m。通過各個像控點布設方案的精度統計情況可以看出，像控點布設最密集的方案二精度統計情況最好，沒有坐標差超限的檢查點。方案四的精度統計情況最差，且有一個檢查點坐標差超限。按各個像控點布設方案進行測量和生產數字正射影像圖，其成果均能保證精度要求。

3)在主樓四個角部設置四片剪力墻,嚴格控制層間位移角滿足規范要求。

4)框架柱(地下1層至裙房屋面以上2層,19.550 m標高及以下)抗震等級提高一級。

5)主樓框架柱(地下1層至裙房屋面以上2層,19.550 m標高及以下)及裙房周邊柱等箍筋全長加密,并加強縱向配筋。

（本文系2016年3月3日在櫻花園實驗學校參加英華教育辦學發展暨《走向英華》首發座談會上的發言，經本人審閱修訂。）

6)主樓周邊四片剪力墻(地下1層至裙房屋面以上2層,19.550 m標高及以下)抗震等級提高一級。

在《教育部關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》中，明確界定了核心素養，即學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力.目前，教育部正在組織專家對高中課程標準進行修訂，要求把學科核心素養作為修訂課程標準的主線，圍繞學科核心素養制訂教學內容、評價標準和教材編制.在這樣一個大環境下，對數學教學的評價提出了新的要求，不僅要考察學生的基本知識和基本技能，更重要的是要考察學生核心素養的發展.因此，中考試題不能僅僅以考察知識為目標，而應依賴數學知識和技能考察學生的數學核心素養水平.以考察數學抽象、邏輯思維、數學建模、數學運算、幾何直觀、數據分析為導向的評價，是一種必然的趨勢.

7)在中間大洞口周邊合適位置設置剪力墻。

8)裙房屋面層板厚加厚至150 mm,雙層雙向配筋,主樓及裙房在裙房屋面層的上下兩層板厚及配筋加大。

9)主樓采用帶裙房與不帶裙房計算結果包絡設計。

10)連接薄弱部位板厚加厚至150 mm,配筋加大并采用雙層雙向配筋。

[1] 中國建筑科學研究院.JGJ 3—2010高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京:中國建筑工業出版社, 2010．

[2] 中國建筑科學研究院.GB 50223—2008建筑工程抗震設防分類標準[S].北京:中國建筑工業出版社, 2008．

[3] 中國建筑科學研究院.GB 50011—2010 建筑抗震設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社, 2010．

Analysis on the Elasticity of a Over-Limited High-Rise Building Structure when Repeatedly Encountered by Eathquake in Hangzhou

LILi,CENWei,JINZhenfen,SHENJin,XIAOZhibin

2016-12-20

李 麗(1985—),女，江蘇興化人，工程師，從事建筑結構設計工作。

TU375

B

1008-3707(2017)01-0018-04