某超高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的彈性動力時程分析

白 羽 邱建慧

(1.吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院，吉林 長春 130026； 2．中國建筑第八工程局有限公司大連分公司，遼寧 大連 116021)

某超高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的彈性動力時程分析

白 羽1,2邱建慧1

(1.吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院，吉林 長春 130026； 2．中國建筑第八工程局有限公司大連分公司，遼寧 大連 116021)

在總結(jié)已有研究成果及設(shè)計工程的基礎(chǔ)上，以某一超高層剪力墻住宅建筑為依托，結(jié)合國家相關(guān)規(guī)范及規(guī)定，對本超限結(jié)構(gòu)進行了抗震性能化設(shè)計及對結(jié)構(gòu)進行了彈性動力時程分析，并根據(jù)時程分析結(jié)構(gòu)對反應(yīng)譜結(jié)果進行了修正調(diào)整，為相關(guān)高層住宅剪力墻彈性時程設(shè)計與研究提供了設(shè)計分析方法參考及依據(jù)。

超高層住宅，剪力墻,抗震性能化設(shè)計,彈性動力時程分析

0 引言

隨著國家城鎮(zhèn)化進程逐步加快，城市用地愈發(fā)緊張。人們的生存離不開衣食住行，而“住”尤其重要。為了滿足社會需求，高層住宅越來越多的應(yīng)用到城鎮(zhèn)建設(shè)中。一般設(shè)計中，超高層剪力墻結(jié)構(gòu)包括框—剪結(jié)構(gòu)、純剪力墻結(jié)構(gòu)、框—筒結(jié)構(gòu)和筒體剪力墻。根據(jù)住宅的使用特殊性及國家相關(guān)規(guī)定，超高層住宅結(jié)構(gòu)從形狀上呈寬扁形式，結(jié)構(gòu)的“高寬比”較大。因此在設(shè)計中，高超層辦公、公寓、酒店等建筑一般采取框筒結(jié)構(gòu)形式，超高層住宅采取純剪力墻結(jié)構(gòu)形式，本文所研究的超高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)即為純剪力墻結(jié)構(gòu)形式。因此剪力墻結(jié)構(gòu)形式在超高層住宅中被廣泛使用，探討超高層住宅剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究具有社會意義和經(jīng)濟效益。

1 工程概況

本建筑項目地上53層，地下3層，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.15 m，結(jié)構(gòu)地上總高度166.85 m。總面積51 744 m2，戶數(shù)為205戶。結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，第3層設(shè)置型鋼混凝土轉(zhuǎn)換構(gòu)件，托起上部框架柱。

本工程建筑三維效果圖見圖1。

2 動力時程分析

本工程超過目前國內(nèi)有關(guān)規(guī)范規(guī)定的要求較多，為保證工程安全、經(jīng)濟適用，在設(shè)計中從結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件等采取增強措施，制訂合理的性能化設(shè)計目標(biāo)并進行結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計[1-8]。

同時為了更好的反映長周期下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，彌補靜力反應(yīng)譜分析方法的不足，國家做了相關(guān)規(guī)定，需對結(jié)構(gòu)進行動力彈性時程分析。目前國內(nèi)對彈性動力時程分析進行了多方面的研究[9-15]。

2.1 時程曲線的選取

根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范要求，本工程采用SATWE[16]彈性動力時程方法對結(jié)構(gòu)進行多遇地震下的補充計算。選用兩組051FSB(汶川，2008)和051YBY(汶川，2008)天然地震波和一組適合Ⅱ類場地土的人工模擬波(USER1)的時程曲線，主分量峰值加速度為40 cm/s2，次分量峰值加速度為34 cm/s2，步距均為0.02 s，地震波有效持時均大于結(jié)構(gòu)基本自振周期的5倍，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05。三條時程曲線見圖2～圖4，時程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線與反應(yīng)譜法的地震影響系數(shù)曲線比較見圖5。

2.2 時程計算結(jié)果

根據(jù)上述的三條時程曲線進行時程分析所得結(jié)果，以及和振型分解反應(yīng)譜法比較見表1。

通過對三條地震波樓層位移曲線和層間位移角曲線圖形分析，并與反應(yīng)譜分析結(jié)果進行比較，時程分析X方向及Y方向最大位移分別為50.5 mm和87.4 mm，反應(yīng)譜分析結(jié)果兩個方向最大位移分別為53.92 mm和88.38 mm，數(shù)值接近且趨勢一致；時程分析X方向及Y方向最大層間位移角分別為1/2 450和1/1 367，反應(yīng)譜分析結(jié)果兩個方向最大層間位移角分別為1/2 323和1/1 397，數(shù)值接近且趨勢一致，無明顯薄弱層出現(xiàn)。

表1 時程計算結(jié)果匯總

3 結(jié)語

1)通過對時程分析結(jié)果分析，每條天然波及人工波的底部剪力及剪力平均值與結(jié)構(gòu)靜力反應(yīng)譜結(jié)果相比較，均滿足規(guī)范要求。表明各條波在滿足統(tǒng)計意義上的相符后，各條波的選擇是合適的。

2)按GB 50011—2010第5.1.2條要求，根據(jù)時程動力分析結(jié)果，對結(jié)構(gòu)靜力反應(yīng)譜分析結(jié)果進行調(diào)整修正，將13層～30層的地震剪力放大1.17倍。

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Elastic dynamic time-history analysis of the super-high-rise residence shearing wall structure

Bai Yu1,2Qiu Jianhui1

(1.CollegeofConstructionEngineering,JilinUniversity,Changchun130026,China; 2.DalianBranchCompany,ChinaConstruction8thEngineeringBureauCo.,Ltd,Dalian116021,China)

Based on the analysis of the existing research results and the design of the project, and based on the structure of a super high rise shear wall structure, according to the relevant national standards and regulations, the performance of the structure is designed. The elastic dynamic time history analysis of the structure is carried out, and the response spectrum results are adjusted according to the time history analysis structure. This paper provides reference and basis for the design and research of shear wall in high-rise residential buildings.

high-rise residence, shear wall, seismic performance design, elastic dynamic time history analysis

1009-6825(2017)22-0025-03

2017-05-23

白 羽(1979- )，男，在職碩士，高級工程師

TU313

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