社區綜合樓抗震分析

張 潔

（四川省建筑設計研究院有限公司，四川成都 610000）

1 工程概況

本項目位于成都市中和片區，建設內容包括社區綜合體及地下車庫。建筑層數：地上4層（塔1）、3層（塔2），地下2層；房屋高度：16.700 m（塔1）、14.200 m（塔2）；建筑基底面積3 050.25 m2，總建筑面積13 301.36 m2。使用功能為社區衛生服務中心、社區養老設施等。

2 結構體系和規則性判斷

所在地抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.1倍重力加速度，抗震設防類別為重點設防類。結合建筑使用功能及房屋高度，社區綜合樓采用現澆鋼筋混凝土框架結構，樓梯采用現澆鋼筋混凝土板式樓梯（梯板下端與梯梁的連接處設置滑動支座）。

根據SATWE的小震彈性振型分析反應譜法的計算結果，整體模型和各分塔模型中局部樓層最大位移比大于1.2，小于1.4，屬于扭轉不規則；各分塔平面均存在平面凸出尺寸大于相應邊長30%的情況，存在平面凹凸不規則；豎向構件在二層收進，屬于多塔結構。本工程存在三項不規則項，即扭轉不規則、凹凸不規則和尺寸突變。

針對不規則項的補充分析：①小震計算采用整體模型和各分塔模型包絡設計；②補充大底盤處小震作用下的樓板應力分析；③補充大底盤處樓板的溫度應力分析；④針對關鍵構件（基頂～三層板面豎向構件）提出中震作用下抗震承載力不屈服的性能目標，并采用等效彈性方法對構件的性能目標進行驗算。

3 抗震設計計算分析

3.1 小震計算分析

本工程結構內力分析及構件計算使用SATWE（V4.3）進行計算分析，計算模型為空間有限元模型，計算地震作用時采用考慮雙向耦聯的振型分解反應譜法并考慮偶然偏心的影響，混凝土結構阻尼比0.05，采用整體模型和各分塔模型包絡設計，各項指標均滿足規范要求，說明結構布置及結構構件尺寸基本合理。主要指標計算結果如表1所示，整體模型中二層大底盤處層間位移角與三層塔1和塔2層間位移角計算結果如表2所示。

表1 主要指標匯總

表2 整體模型2、3層處層間位移角

根據表2可知，3層各分塔的層間位移角小于2層處的層間位移角的1.15倍，滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3—2010）上部體型收進結構的底部樓層層間位移角不宜大于相鄰下部區段最大層間位移角的1.15倍的要求[1]。

3.2 大底盤處的小震作用下樓板應力分析

采用PMSAP軟件對大底盤處樓板進行了小震作用下的樓板應力分析。從計算結果可知，大底盤處樓板在X向小震作用下，最大正應力為0.21 MPa，在Y向小震作用下，最大正應力為0.28 MPa，樓板正應力值較低，未超過C30混凝土抗拉強度標準值2.01 MPa，表明小震作用下樓板均未開裂，處于彈性狀態。樓板應力分析如圖1～圖4所示。

圖1 二層樓板X向地震作用下X向正應力

圖2 二層樓板X向地震作用下Y向正應力

圖3 二層樓板Y向地震作用下X向正應力

圖4 二層樓板Y向地震作用下Y向正應力

3.3 大底盤處樓板溫度應力分析

從施工到使用，建筑結構所經歷的整體溫差對結構受力性能影響較大，須予以分析。因升溫使混凝土膨脹產生壓應力，故本工程僅考慮降溫對混凝土收縮產生的影響。

通過降溫工況樓板應力的分析可知，大底盤處樓板在降溫工況下最大正應力為0.32 MPa，未超過C30混凝土抗拉強度標準值2.01 MPa，樓板正應力值較低，考慮到溫度應力影響的不確定及受徐變等因素，本層樓板采取雙層雙向通長配筋，配筋率不小于0.25%。

3.4 中震等效彈性分析

運用SATWE軟件對關鍵構件（基頂～三層板面豎向構件）定義中震不屈服的性能設計目標。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3—2010）相關規定，采用等效彈性方法對構件的性能目標進行驗算。

整體模型中震不屈服計算的層間位移角：X方向1/255（4F），Y方向1/247（4F）；

塔1中震不屈服計算的層間位移角：X方向1/260（3F），Y方向1/228（3F）；

塔2中震不屈服計算的層間位移角：X方向1/237（4F），Y方向1/225（4F）。

計算結果表明，中震下結構的最大層間位移角滿足不大于1/185的規范限值的要求。

通過基頂～三層板面關鍵構件中震作用下抗震承載力不屈服的計算結果可知，關鍵構件的抗震承載力能滿足中震不屈服的性能目標的要求。關鍵構件在后續施工圖設計中，配筋應采取小震及中震不屈服結果的包絡設計，按照措施加強后，關鍵構件具有更高的強度儲備。

4 針對抗震不利的加強措施

（1）針對大底盤多塔樓結構，參照《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3—2010）及溫度作用。

①將二層處樓板厚度加厚至150 mm，配筋雙層雙向通長設置，配筋率不小于0.25%；②三層處的樓板的板厚度為130 mm，板面鋼筋拉通布置，配筋率不小于0.25%；③塔樓與裙房相連的外圍柱，基頂～四層樓面，柱抗震等級提高為一級，角柱縱向鋼筋的最小配筋率不小于1.2%，其余外圍柱縱向鋼筋最小配筋率不小于1.1%，一層板面～三層樓面柱箍筋全高加密。

（2）針對塔樓凹凸平面不規則，將三層～屋面處塔樓平面凸出部分框架梁加大截面，以加強塔樓凸出處與塔樓平面的連接。

（3）扭轉位移較大處的框架柱縱筋配筋率不小于1.2%，箍筋直徑不小于10 mm，并全高加密。

5 結語

綜上所述，本工程有多項不規則的多層框架結構，設計中針對各不規則項進行抗震專項分析，各指標均滿足規范要求，對薄弱部位采取抗震構造加強措施，保證結構的整體抗震性能。