福州某酒店豎向薄弱層斜撐結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

吳抒聞

（福州市精業(yè)建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司， 福建 福州 350001）

1 工程概況

梅園國(guó)際酒店地處于福州市晉安區(qū)遠(yuǎn)洋路北側(cè)。

酒店地上建筑面積46000m2，總建筑高度99m，地上25 層，5 層裙房，裙房與主體高層采用結(jié)構(gòu)縫斷開(kāi)，二層地下室埋深約10 米，地上結(jié)構(gòu)采用混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，剪力墻的抗震等級(jí)為二級(jí)、框架的抗震等級(jí)為二級(jí)；抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，地震分組為第二組；場(chǎng)地類(lèi)別Ⅲ類(lèi)。特征周期0.55S，多遇水平地震影響系數(shù)最大值0.08。

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：基本風(fēng)壓按50 年重現(xiàn)期0.7kN/m2, 承載力設(shè)計(jì)時(shí)的風(fēng)荷載效應(yīng)放大系數(shù)1.1。地面粗糙度：B 類(lèi)，風(fēng)載體型系數(shù)1.3。

酒店1 層高8.6 米，2~4 層高4.5 米，五層會(huì)議廳層高為6.7 米，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.3~3.5 米，因首層大堂空間較大，可通過(guò)加大墻柱尺寸放大來(lái)消除豎向薄弱層，但第五層層高較高且層高變化太大，難以通過(guò)調(diào)節(jié)豎向構(gòu)件尺寸來(lái)避免薄弱層，經(jīng)計(jì)算分析。如豎向構(gòu)件從下到上貫通不變，結(jié)構(gòu)第5 層（電算第7 層）在側(cè)向剛度跟抗剪承載力上均出現(xiàn)了薄弱層，信息如下：

側(cè)剛比 Ratx = 0.5789 Raty = 0.6017 Ratx1=0.7170 Raty1=0.7309

抗剪承載力比 ：X 方向 0.76 Y 方向 0.68

根據(jù)計(jì)算書(shū)查詢，本層的側(cè)向剛度RJX1 = 2.9568E+007(kN/m) RJY1 =2.4587E+007(kN/m)，相鄰上層的側(cè)向剛度RJX1 = 5.8400E+007(kN/m) RJY1 =5.4879E+007(kN/m)，本層剛度與相鄰上層剛度比值，X 向僅為0.53，本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)側(cè)移剛度70%的比值或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值中之較小者，X 向僅為0.71,Y 向僅為0.73，已接近《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》16 頁(yè)表三層剛度偏?。ū緦觽?cè)向剛度小于相鄰上層的50%），本層與上一層的承載力之比，Ratio_X 為0.76，Ratio_Y 為0.68，可以看出本層因?qū)痈咴黾樱Y(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變降低，筆者認(rèn)為從結(jié)構(gòu)安全角度出發(fā)，應(yīng)該考慮采用結(jié)構(gòu)措施，在豎向剛度上對(duì)本層進(jìn)行加強(qiáng)。

本層為大會(huì)議室，為保持建筑使用功能的完整，不在會(huì)議室內(nèi)部加長(zhǎng)豎向構(gòu)件，考慮在建筑外圍增加X(jué) 斜撐（上圖中方框位置）來(lái)增加本層的豎向剛度。

2 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

增加斜撐后計(jì)算后結(jié)果分析如下（位移計(jì)算采用強(qiáng)制剛性樓板假定）

2.1 最大層間位移角風(fēng)荷載：X 向1/2319 (14 層)，Y 向1/1313（15 層），地震荷載：1/1289（16 層），Y 向1/1008（19 層），滿足《高規(guī)》框剪結(jié)構(gòu)<1/800 的要求。

2.2 最大層間位移與平均位移的比值風(fēng)荷載：1.06，Y 向1.14，地震荷載：X向1.15，Y 向1.19，均＜1.2，結(jié)構(gòu)抗扭剛度較好。

2.3 扭轉(zhuǎn)為主的T3=2.1942，T3/T1=0.74 滿足高規(guī)第3.4.5 條復(fù)雜高層不應(yīng)大于0.85的要求

2.4 斜撐上下層剛度比不滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)范3.5.2 條要求，說(shuō)明結(jié)構(gòu)豎向剛度不連續(xù)，仍存在薄弱層。增加斜撐后此項(xiàng)指標(biāo)由原來(lái)的Ratx1=0.71, Raty1=0.73 變?yōu)镽atx1=0.9087，Raty1=0.8253，增加斜撐后豎向剛度得到較大改善，抗剪承載力在本層由原來(lái)的0.76(X 向).0.68（Y 向）變?yōu)?.25(X 向),0.95（Y 向），增加斜撐后，在抗剪承載力上已不存在薄弱層,

總體而言，根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防超限審查要點(diǎn)》表2，除了側(cè)向剛度不滿足4a 項(xiàng)，其余指標(biāo)均能滿足表2，不屬于超限高層，根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)表明模型在風(fēng)載作用和多遇地震作用下，能保持良好的抗側(cè)性能和抗扭性能，主要指標(biāo)均滿足極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)第一階段的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)要求。

3 斜柱及斜柱相關(guān)的水平構(gòu)件中震彈性分析

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第3.11 條，對(duì)復(fù)雜和超限高層建筑的結(jié)構(gòu)提出了應(yīng)采用結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)，滿足多遇地震，設(shè)防烈度地震下重要部位構(gòu)件的抗震承載力滿足彈性設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)目重要部位構(gòu)件應(yīng)為斜柱及與斜柱連接的水平框架梁。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》表4.3.7-1,4.3.7-2，多遇地震作用下，7 度區(qū)水平地震影響系數(shù)最大值αmax=0.08，在設(shè)防地震作用下，用7度區(qū)水平地震影響系數(shù)最大值αmax=0.23 代入計(jì)算，復(fù)核斜柱及與斜柱上下兩端相連的水平框架梁中震彈性要求，所得結(jié)果水平梁，斜撐截面抗震驗(yàn)算都應(yīng)滿足規(guī)范3.11.3-1 性能水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

4 構(gòu)造措施

與斜柱相連的上下層框架梁面筋拉通布置，上下層結(jié)構(gòu)板板厚適當(dāng)增加，板配筋雙面雙向拉通布置。

5 彈性時(shí)程分析

采用彈性時(shí)程分析進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 》4.3.5 條，選取7 條地震波進(jìn)行彈性時(shí)程分析，其中自然波5 條，人工波2 條進(jìn)行彈性時(shí)程分析，所得計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范“每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%，多條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%?！钡囊?，計(jì)算結(jié)果按規(guī)范“取七組及七組以上時(shí)程曲線進(jìn)行計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)可取時(shí)程法計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值?！备鶕?jù)計(jì)算結(jié)果將所得的放大系數(shù)代入程序中的地震力放大系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于豎向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，采用斜撐形成空間桁架加大層間剛度，保證了側(cè)向剛度跟抗剪承載力比滿足規(guī)范要求。

（2）對(duì)抗震重要構(gòu)件（斜撐及與其相連的梁）進(jìn)行中震彈性的性能設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)算

（3）對(duì)復(fù)雜高層采用彈性時(shí)程分析進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算確保結(jié)構(gòu)安全。

本工程屬于非超限高層，已通過(guò)了審查，目前已經(jīng)竣工投入使用多年。