高烈度地區某學校實驗樓結構設計

茍 益 陽

(北京龍安華誠建筑設計有限公司，重慶 400045)

高烈度地區某學校實驗樓結構設計

茍 益 陽

(北京龍安華誠建筑設計有限公司，重慶 400045)

以高烈度地區采用框架—抗震墻結構體系的某學院實驗樓為例，分析了該結構平面布置的合理性，對設計參數及控制指標進行了說明，并對個別不規則單體進行了時程分析，以更好的解決框架—抗震墻結構在高烈度地區的設計問題。

框架—抗震墻結構，高烈度地區，時程分析，設計參數

1 工程概況

本工程為云南省昆明市某學院實驗樓，總建筑面積約25 736 m2。主要功能為實驗教學用房。

建筑物隨地形高差層數2層～6層不等，趨勢呈東低西高，根據場地的退臺將建筑群分為A,B兩個區。結合A，B兩區建筑的體型情況，設置抗震縫將其分成6個單體，編號分別為A1，A2，A3，B1，B2，B3。主體結構計算高度11.1 m～22.5 m。結構主要柱網尺寸為8.4×6.0，6.0×6.0，8.4×8.4。

結構均采用框架—抗震墻結構。基礎采用人工挖孔樁基礎，以強風化或中風化基巖作為基礎持力層。

2 結構形式

本工程采用框架—抗震墻結構，作為一種特殊的結構形式，其抗震墻有特殊要求，相對于抗震墻結構中的抗震墻有所加強。抗震調查表明：框架—抗震墻結構中的抗震墻控制層間位移(較框架結構減小很多)，降低了框架的延性要求，同時也減小了頂層高振型的鞭梢效應。

框架—抗震墻結構是具有多道防線的抗震結構體系。在大震作用下，隨著抗震墻剛度的退化，框架起著保護結構穩定及防止整體結構倒塌的作用。此時已開裂的抗震墻仍有一定的耗能能力，且結構剛度退化也在一定程度上減小了地震作用，因此框架并不需要承受過大的地震作用。

3 結構平面布置

對于高烈度地區，樓梯間的布置尤為重要，其布置不應導致結構平面不規則。

在結構設計時，樓梯間宜設置在建筑物的中部，并用抗震墻將其包圍，以保證人流疏散通道的安全可靠。此時，建筑物以樓梯間作為中軸旋轉，為防止旋轉，造成較大的層間位移，可在建筑物端部設置水平或豎向抗震墻，使建筑物的形心和質心盡量重合。當層間位移仍然不滿足規范要求時，可適當增加建筑物端部抗震墻(拉長抗震墻或加厚墻肢，增加端部的剛度)，或減少樓梯間抗震墻(開結構洞，減小筒體的剛度)，見圖1。

4 主要設計參數說明

結構采用PKPM進行計算。用PMCAD建立全樓結構模型后，生成SATWE數據時對計算參數進行了定義：

1)結構體系采用框架—抗震墻結構體系。

2)修正后的基本風壓0.3 kN/m2，見《荷載規范》續表E.5。

3)地面粗糙度類別。

B類，指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮，見《荷載規范》8.2.1條。

4)抗震設防烈度。

8度(0.20g)，設計地震分組第三組，見《抗規》附錄A。建筑場地類別為Ⅱ類，特征周期為0.45 s，見《抗規》表5.1.4-2。

5)混凝土框架抗震等級3級，剪力墻抗震等級2級，見《抗規》表6.1.2。

6)對框架—抗震墻結構應進行0.2V0分段調整。

5 主要控制指標說明

1)柱軸壓比限值0.5<0.90，見《抗規》表6.3.6；抗震墻軸壓比限值0.15<0.60，見《抗規》6.4.2條。

2)層間位移角限值1/1 320<1/800，見《高規》表3.7.3；層間位移比限值1.38<1.5，見《高規》3.4.5條。

3)周期比：結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比0.84<0.9，見《高規》3.4.5條。

6 時程分析計算

由于A2棟屬平面不規則豎向規則中，第一振型扭轉偏大的不規則情況，故按《高規》5.1.2條進行了時程分析計算。

1)采用的時程分析程序。

本工程采用PKPM系列軟件satwe自帶的結構動力時程分析模塊進行時程分析。

2)地震波的選擇。

本工程位于云南省昆明市，設防烈度8度，場地類別為Ⅱ類，特征周期0.45 s。根據這些基本參數，按照《抗規》5.1.2條第3款的要求進行地震波的選取。本工程選擇三條地震波參與時程分析，其中一條為人造波，另外兩條為實際地震記錄。通過分析，本工程選用的地震波為：RH4TG045，TH1TG045，TH3TG045。各條地震記錄如圖2所示。各條地震波持續時間均滿足規范規定的要求。

3)時程分析和CQC法計算結果對比圖，見圖3。

通過時程分析，在各條地震波作用下，結構的基底剪力均大于按CQC法計算的65%；多條時程曲線計算所得的結構底部剪力平均值大于按CQC法計算的結果的80%。從計算結果看出，時程分析和CQC法分析，在統計意義上基本一致。通過時程分析和CQC法的計算對比，地震波選擇可行。

本工程選擇三條地震波，其時程分析的結果取其包絡值。通過時程分析和CQC法結果對比，CQC法在各個樓層的層間位移角及樓層剪力均大于時程分析的。所以采用CQC法計算結果進行配筋。

7 結語

框架—抗震墻結構由于具有多道抗震防線，較大使用空間，故在高烈度地區得到廣泛運用。本篇設計對結構平面布置進行了講解；PKPM建模時對重要的設計參數及控制指標進行了說明，并對個別不規則單體進行了時程分析，為高烈度地區結構設計及分析提供了參考。

[1] GB 50011—2010,建筑抗震設計規范[S].

[2] JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[4] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范應用與分析[S].

A high intensity area school lab building structure design

Gou Yiyang

(BeijingLong’anHuachengArchitecturalDesignCo.,Ltd,Chongqing400045,China)

Taking the high intensity areas with frame-shear wall structure system of a college laboratory building as an example, this paper analyzed the rationality of structure arrangement, the design parameters and control index is illustrated, and the time history analysis of individual irregular monomer, thus solve the problem of frame-shear wall structure design in high intensity area.

frame-shear wall structure, high intensity area, time history analysis, design parameter

2015-02-12

茍益陽(1987- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)12-0051-02

TU318

A