商業(yè)購物中心項(xiàng)目不規(guī)則性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、       商業(yè)購物中心項(xiàng)目不規(guī)則性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)                     摘要：某工程為結(jié)構(gòu)高度37m的高層框架結(jié)構(gòu)，存在平面和立面不規(guī)則情況。通過采用兩種不同的計(jì)算軟件程序分析比較結(jié)構(gòu)的主要計(jì)算控制指標(biāo)，并結(jié)合分解反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法計(jì)算多遇地震作用，再通過對樓板應(yīng)力的有效計(jì)算，從而有針對性的制定結(jié)構(gòu)強(qiáng)化方案，以進(jìn)一步保證結(jié)構(gòu)的安全性，并為以后類似項(xiàng)目

2、的設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)不規(guī)則；樓板開洞；多遇地震下彈性時(shí)程分析；罕遇地震下靜力彈塑性分析；樓板應(yīng)力分析；加強(qiáng)措施1概況背景工程位于江陰市。該單體由1幢商業(yè)購物中心組成，地上7層，地下3層，結(jié)構(gòu)平面尺寸為117mx61m，柱網(wǎng)尺寸以9mx9m為主，建筑高度37米。建筑效果圖詳見圖1。地上部分以商業(yè)購物區(qū)為主，地下以超市以及停車場為主。由地下通道與兩側(cè)的澄星大廈和澄星花苑的地下室相連，商業(yè)的地下通道與兩側(cè)的大廈地下室、花苑地下室均設(shè)縫斷開。圖1：建筑效果圖2 荷載和作用2.1地震作用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的部分參數(shù)詳表1。表1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息參數(shù)建筑結(jié)構(gòu)安全等級一級結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年抗震設(shè)

3、防類別乙類抗震設(shè)防烈度6度設(shè)計(jì)地震分組第二組抗震構(gòu)造措施7度設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g場地類別類特征周期0.75s2.2風(fēng)荷載、雪荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1，取50年一遇的基本風(fēng)壓和雪荷載分別為0.45kn/m2和0.40kn/m2，地面粗糙度為b類。2.3溫度作用根據(jù)規(guī)范和專家的預(yù)審意見，室內(nèi)樓面結(jié)構(gòu)的升降溫度控制在20，屋面分別以升溫20到降溫40為范圍考慮。3結(jié)構(gòu)不規(guī)則性分析根據(jù)超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)2文件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)不規(guī)則性分析，具體情況如下：（1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，扭轉(zhuǎn)位移比小于1.4，其大于1.2。（2）樓板不連續(xù)，有效寬度小于50%。（3）尺寸突變，局部平面收進(jìn)尺寸大

4、于25%。綜上，本項(xiàng)目屬于超限高層建筑，應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)分析和超限評審并采用有效的加強(qiáng)措施。4 結(jié)構(gòu)分析在對主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析過程中，主要通過pmsap和yjk軟件完成計(jì)算。結(jié)構(gòu)整體計(jì)算模型及結(jié)構(gòu)平面圖布置圖詳見圖2、圖3。圖2：結(jié)構(gòu)整體計(jì)算模型圖3：結(jié)構(gòu)平面布置圖計(jì)算模型采用振型分解反應(yīng)譜法，樓板分別以剛性板假定計(jì)算樓層扭轉(zhuǎn)位移比、位移、周期等指標(biāo)和以彈性膜假定計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并考慮雙向地震作用和平動(dòng)-扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)計(jì)算。4.1 地下室頂板嵌固端剛度分析在地下室頂板厚度控制過程中，室外部分厚度選取250mm，室內(nèi)部分則選用180mm，樓板配筋率要保證0.25%，并且要采取雙層雙向的配置方式。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)算，上

5、下層側(cè)向剛度比滿足規(guī)范要求，能夠達(dá)到0.5倍規(guī)定。因此 ，可以進(jìn)行地下室頂板嵌固。4.2 結(jié)構(gòu)整體分析主要計(jì)算結(jié)果主體結(jié)構(gòu)采用彈性方法進(jìn)行計(jì)算分析，采用不同程序計(jì)算的主要計(jì)算指標(biāo)匯總結(jié)果詳見表2。表2不同計(jì)算軟件的計(jì)算結(jié)果對比澄星廣場pmsapyjk前6階自振周期（平動(dòng)x+y+扭轉(zhuǎn)系數(shù)）11.4738(0.03+0.95+0.02)1.5854(0.11+0.84+0.05)21.4675(0.69+0.06+0.25)1.5651(0.72+0.15+0.12)31.2856(0.29+0.00+0.71)1.3597(0.17+0.01+0.82)40.6242(0.01+0.99+0)0

6、.7297(0.00+0.99+0)50.6201(0.84+0.01+0.15)0.7153(0.97+0.01+.02)60.5653(0.13+0+0.87)0.628(0.04+0.00+.96)周期比tt/t10.8720.858位移比x向1.10,1.131.10,1.11x51.14,1.171.14,1.16x51.06,1.081.06,1.08y向1.02,1.051.05,1.07y51.18,1.201.22,1.24y51.20,1.231.13,1.15地震作用下的位移角x向1/7281/567y向1/7221/558風(fēng)作用下的位移角x向1/70951/9999y向

7、1/27151/6330有效質(zhì)量系數(shù)x向98.70%90.55%y向98.50%92.01%剪重比x向4.01%3.85%y向4.50%4.22%通過上表計(jì)算可以明確其計(jì)算結(jié)果滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，可以進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。4.3 樓板應(yīng)力分析地上二層屋面層樓板形狀不規(guī)則，南北兩側(cè)結(jié)構(gòu)僅通過若干樓板及連廊相連，為保證在地震、溫度作用下，結(jié)構(gòu)能作為整體共同工作，有必要對地上各層樓板（尤其是連廊部位）進(jìn)行樓板應(yīng)力分析。（1）地震作用下樓板應(yīng)力分析通過對樓板應(yīng)力的研究，利于提高抗震分析能力，從而進(jìn)一步提高抗震效果。即小震下應(yīng)滿足 。中震下滿足 。通過對荷載組合為s=1.0倍恒載+1.0倍活載作用的樓板應(yīng)力

8、分析，其計(jì)算結(jié)果詳見圖4圖7。圖4：在x向小震作用下第一主應(yīng)力圖5：在y向小震作用下第一主應(yīng)力圖圖6：在x向中震作用下第一主應(yīng)力圖圖7：在y向中震作用下第一主應(yīng)力圖從分析看出，小震下第一主應(yīng)力最大為2.12mpa（位于五層-x向地震），（除五層和七層局部），中震下第一主應(yīng)力大部分為1.4mpa以下；五層空中連廊處應(yīng)力最大為3.5mpa（x向地震）。當(dāng)混凝土采用c35時(shí)，在小震作用下各層樓板的應(yīng)力驗(yàn)算均滿足要求。中震下局部樓板應(yīng)力較大處應(yīng)滿足 ，在應(yīng)力較大時(shí)，應(yīng)該選取150mm厚的樓板，中震下樓板主拉應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 最大處為3.5mpa，當(dāng)采用c12130雙層雙向配筋時(shí)，式 值為4.64mpa，大于

9、 ，可滿足設(shè)計(jì)要求。（2）溫度作用下樓板應(yīng)力分析長邊約117m，已經(jīng)超過伸縮縫最大間距，因此，需要有效進(jìn)行溫度作用下樓板應(yīng)力的研究。其應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見圖8、圖9。圖8：在升溫作用下第一主應(yīng)力圖圖9：在降溫作用下第一主應(yīng)力圖對二層屋面層進(jìn)行樓板應(yīng)力的升溫和降溫作用分析，各層均全層定義為彈性膜。根據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，在溫度升降的影響下，其數(shù)值大部分是小于2.20mpa（c35）的。僅個(gè)別應(yīng)力集中區(qū)域大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(如二層、五層、屋面層)。對于樓板應(yīng)力較大處，板厚為150mm或180mm（二層、五層中間連接部分），其樓板采用c12130雙層雙向配筋，可滿足設(shè)計(jì)要求。4.3 小震下的時(shí)程分析彈性時(shí)程分

10、析選用特征周期為0.75秒的天然地震波th3tg075，th4tg075，和一條人工地震波rh4tg075。圖10：規(guī)范譜與地震波對比圖表5不同計(jì)算軟件的計(jì)算結(jié)果對比指標(biāo)彈性時(shí)程分析振型分解反應(yīng)譜法最大層間位移uxmax/h1/6711/694最大層間位移uymax/h1/6841/692頂層最大位移ux/h1/9711/927頂層最大位移uy/h1/8701/816x向底層剪力（kn）4143238505.3y向底層剪力（kn）4946244802通過進(jìn)一步計(jì)算，不同軟件的計(jì)算數(shù)據(jù)基本吻合，最終結(jié)構(gòu)計(jì)算按時(shí)程分析法的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值采用，即對振型分解反應(yīng)譜法的樓層剪力按放大1

11、.1倍采用。4.4大震下靜力彈塑性分析采用pushover進(jìn)行罕遇地震作用下的變形驗(yàn)算，將分析模型加倒三角形分布的側(cè)向力，能夠提高分析效率，在控制點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)位置為止。在計(jì)算分析時(shí)不考慮地下室作用的影響，構(gòu)件的配筋采用小震反應(yīng)譜的計(jì)算結(jié)果，并選用規(guī)范加速度設(shè)計(jì)譜。性能點(diǎn)計(jì)算簡圖（圖11、圖12）如下：圖11：0°方向性能點(diǎn)曲線圖圖12：90°方向性能點(diǎn)曲線圖經(jīng)計(jì)算分析在“大震”作用下，在x向第4層的最大彈塑性層間位移角為1/311，在y向第五層的最大彈塑性層間位移角為1/240，均小于規(guī)范限值（1/50）的要求，同時(shí)各層的彈塑性層間位移角小于4倍彈性位移角限值（4*1/550

12、=1/138）。在推覆分析的過程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性鉸逐漸并依次開展。在性能點(diǎn)荷載步，僅一部分框架梁在梁端出現(xiàn)了塑性鉸，而框架柱部分基本上沒有出現(xiàn)塑性鉸。結(jié)合進(jìn)一步實(shí)踐分析，該結(jié)構(gòu)具有剛度儲備，同時(shí)也具備內(nèi)力重分布能力，可以做到“大震不倒”。5 采取的抗震措施針對主樓的幾點(diǎn)不規(guī)則情況，采取以下加強(qiáng)措施：（1）通過合理布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，各樓層的最大位移比僅少數(shù)層略大于1.2，但均小于1.4。同時(shí)，嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的周期。（2）在樓板洞口的周邊設(shè)置梁。對相應(yīng)層樓板特別是南北連接部分和中間通道處樓板進(jìn)行加強(qiáng)，板厚應(yīng)該增加到180mm，此時(shí)板寬也要大于2m，在配筋率方面，更應(yīng)該大于0.25%，并采取雙層雙向配筋

13、的方式進(jìn)行。（3）在立面收進(jìn)處上、下2層的周邊豎向構(gòu)件的抗震等級提高一級（提高后抗震等級為一級），其箍筋全長進(jìn)行加密處理，同時(shí)要在適當(dāng)?shù)奈恢眉哟筘Q向配筋。此外，在收進(jìn)處的樓板厚度應(yīng)該控制在150mm以上，其配筋率也應(yīng)該控制在0.25%以上。（4）鋼筋采用hrb400鋼筋，以降低結(jié)構(gòu)的配筋量；非承重墻體采用加氣混凝土砌塊等輕質(zhì)墻體。（5）采取較為嚴(yán)格的構(gòu)造措施，包括嚴(yán)格控制柱軸壓比、保證構(gòu)件配箍率、保證樓板厚度和配筋率等。（6）通過有效的進(jìn)行后澆帶設(shè)置，可以采取膨脹混凝土澆筑的方式，提升強(qiáng)度等級。6 結(jié)論由于本項(xiàng)目存在3項(xiàng)不規(guī)則，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震超限審查。通過計(jì)算分析、優(yōu)化調(diào)整后的計(jì)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的主要控制指標(biāo)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力等均滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，并通過了無錫市超限專家組的評審，在后期進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)過程，也進(jìn)行了抗震性分析，從而不斷加強(qiáng)了抗震水平。參考文獻(xiàn)1建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范:gb50009-2012 s.北京：中國建筑工業(yè)