某多層商業建筑不規則性計算分析

何 鑫， 劉 棟

(中信建筑設計研究總院有限公司， 湖北武漢 430014)

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某多層商業建筑不規則性計算分析

何 鑫， 劉 棟

(中信建筑設計研究總院有限公司， 湖北武漢 430014)

針對武漢地區某多層框架結構商業建筑，進行了結構不規則性分析，對該扭轉不規則、凹凸不規則、樓板局部不連續以及側向剛度不規則結構提出了具體加強措施，供類似設計參考。

不規則性； 位移比； 抗震性能

建筑設計應根據抗震概念設計的要求明確建筑形體的規則性，不規則的建筑應按規定采取加強措施。對于規則與不規則的區分，《建筑抗震設計規范》[1]在第3.4.3條規定了一些定量的參考界限。本文針對武漢地區某多層框架結構商業建筑進行了結構不規則性分析，提出了針對各項不規則性的具體加強措施，供類似設計參考。

1 工程概況

武漢地區某4層(局部2層)商業建筑，層高3.9 m,總高度15.6 m，抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g,設計地震分組為第一組，建筑抗震設防類別為標準設防類(丙類)；結構2層、3層平面布置如圖1、圖2所示。結構整體計算采用中國建筑科學研究院編制的 PKPM系列(V2.2版)。根據軸網尺寸，初步設計階段，框架柱截面尺寸取400 mm×400 mm、500 mm×500 mm、600 mm×600 mm 3種，外圍框架梁取300 mm×750 mm,內部框架梁及次梁尺寸根據跨度大小確定。

圖1 二層結構平面布置

2 結構不規則性分析

(1)利用PKPM軟件對該結構進行建模計算分析，結果顯示，在X向偶然偏心地震作用規定水平力下的樓層最大彈性水平位移與該樓層兩端彈性水平位移平均值的比值(即位移比)為1.36，大于規范規定的扭轉不規則限值1.2，故該結構屬于扭轉不規則。

(3)由圖1計算可知，2層平面開洞面積占該層總面積的27.9 %，接近規范規定的樓板局部不連續限值30 %[1]。又⑧軸～⑩軸范圍Y向有效樓板寬度為13.1 m，該層樓板典型寬度為42.9 m, 有效樓板寬度占樓板典型寬度的比例為30.5 %，小于規范規定的樓板局部不連續限值50 %，故該結構屬樓板局部不連續。

(4)由圖1、圖2可知，2層平面總寬度為46.6 m，3層平面總寬度為26.1 m，局部收進的水平向尺寸為20.5 m，局部收進尺寸占總尺寸的比例為44 %，大于規范規定的側向剛度不規則限值25 %，故該結構屬于側向剛度不規則。

圖2 三層結構平面布置

3 抗震加強措施

(1)針對扭轉不規則，對PKPM軟件初次計算結果進行分析，發現最大位移比出現在軸交①軸節點處，故首先采取加大軸交①軸、⑧軸、⑩軸及軸處框架柱KZ1截面尺寸的方法減少位移比。計算顯示，當KZ1截面尺寸由600 mm×600 mm增大到900 mm×800 mm時，位移比由1.36降低為1.24。因受建筑功能限制，無法再繼續加大KZ1截面尺寸，此時再采取加大軸處與KZ1相連框架梁KL1截面尺寸的措施。計算顯示，當KL1截面尺寸由300 mm×750 mm加大為350 mm×850 mm時，位移比由1.24降低為1.19，小于規范限制1.2。

(2)針對凹凸不規則和樓板局部不連續，分析圖1、圖2結構平面布置特點，可判斷在水平地震作用下，圖中所示“區域一”為最不利部位，故需針對該部位采取抗震加強措施。具體措施為：將圖中區域一樓板厚度由常規的120 mm增加為150 mm，樓板配筋采用雙面雙向通長布置的方式，樓板最小配筋率由2 %提高到2.5 %，同時，將?軸、軸交⑧軸、⑩軸處框架柱KZ2截面尺寸由500 mm×500 mm增大為600 mm×600 mm，將⑧軸、⑩軸間連接KZ2的框架梁KL2截面尺寸由250 mm×600 mm增加為350 mm×750 mm，從而增強了該連接部位框架結構的整體剛度，提高了其抗震性能。

(3)針對側向剛度不規則，分析可知圖1、圖2中“區域二”及“區域三”為側向剛度突變部位，在水平地震作用下，該區域為最不利部位，故需針對該部位采取抗震加強措施。具體措施為：將圖中區域二及區域三范圍框架柱及框架梁的抗震等級由四級提高為三級，從而增加了該部位結構構件的配筋率，加強了抗震構造措施，改善了結構延性，提高了其抗震能力[2]。

(4)針對該結構的各項不規則性，除上述各項加強措施外，在建筑方案階段，結構設計人員應提出合理的防震縫設置方案，將平面或豎向布置不規則的結構劃分為若干個簡單、規則的結構單元，從而避免不規則性的出現。

4 結 論

(1)利用PKPM軟件，對武漢地區某多層框架結構商業建筑進行了不規則性計算分析。分析表明，該結構屬于扭轉不規則、凹凸不規則、樓板局部不連續以及側向剛度不規則。針對上述各項不規則性，提出了相應的抗震加強措施。

(2)計算結果表明，通過加大位移比最大節點處框架柱及與其相連框架梁的截面尺寸可有效降低結構位移比；針對平面凹凸及樓板大開洞所形成的最不利部位，增加樓板厚度，提高樓板最小配筋率，增大該部位框架柱及框架梁的截面尺寸是有效的抗震加強措施；提高側向剛度突變部位框架柱及框架梁的抗震等級可有效的改善側向剛度不規則結構的抗震性能。在建筑方案階段，結構設計人員應提出合理的防震縫設置方案，將不規則的結構劃分為若干個簡單、規則的結構單元，避免不規則結構的出現。

[1] GB 50011-2010 建筑抗震設計規范[S].

[2] 于洋. 延性設計對框架結構抗震能力的改善[J]. 科學技術與工程，2009，24(9)：7551-7553.

何鑫(1983～)，男，工學碩士，工程師，從事結構工程研究與設計；劉棟(1984～)，男，工學碩士，工程師，從事結構工程研究與設計。

TU352.1

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[定稿日期]2016-04-30