框架結(jié)構(gòu)底層一側(cè)擋土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

孫翠玲SUN Cui-ling；李寶花LI Bao-hua；井彥青JING Yan-qing；季則亮JI Ze-liang；姜永光JIANG Yong-guang；李麗LI Li；徐貴成XU Gui-cheng；王連花WANG Lian-hua

（①青島市規(guī)劃建筑服務(wù)中心，青島266000；②青島騰遠(yuǎn)設(shè)計(jì)事務(wù)所有限公司，青島266000；③青島建設(shè)裝飾集團(tuán)有限公司，青島266000；④青島三和施工圖審查有限公司，青島266000）

1 工程概況

某項(xiàng)目位于山東省青島市嶗山區(qū)，項(xiàng)目功能為倉儲庫房，東、南、西三側(cè)地上6 層，北側(cè)室外地面比另三側(cè)高出一層，也就是北側(cè)地上5 層；按6 層算結(jié)構(gòu)高度31.2m；無地下室；采用框架結(jié)構(gòu)體系，平面尺寸73.5m×22.9m，總建筑面積為1.01 萬m2。建筑一層平面圖如圖1，二層～六層平面圖見圖2，剖面圖如圖3 所示。

圖1 建筑一層平面圖

圖2 二層～六層平面圖

圖3 剖面圖

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件

工程設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為丙級，建筑抗震設(shè)防等級為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，地面粗糙度為B 類，建筑場地類別為Ⅱ類。抗震設(shè)防烈度7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g，設(shè)計(jì)地震分組第三組，框架抗震等級二級。

根據(jù)甲方提供的勘察報(bào)告，選⑥-1 中風(fēng)化煌斑巖為持力層，承載力特征值為1000kPa，基礎(chǔ)形式為擴(kuò)展基礎(chǔ)。

3 結(jié)構(gòu)形式選擇及結(jié)構(gòu)布置

本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)是項(xiàng)目北側(cè)地面比其它三面高出一層，對如何消除擋土側(cè)土體水平力和擋土墻對結(jié)構(gòu)整體剛度影響做了多方案分析研究，第一個(gè)方案是北側(cè)建自重式擋土墻且墻頂做蓋板與主體結(jié)構(gòu)滑動(dòng)連接，第二個(gè)方案是擋土墻做為主體結(jié)構(gòu)的外墻，第三個(gè)方案是混凝土擋土墻做在北排框架柱的外側(cè)，擋土墻與主體結(jié)構(gòu)縱向可滑動(dòng)，但土體的水平力又能傳主體結(jié)構(gòu)上。

3.1 第一方案 第一個(gè)方案是北側(cè)建自重式擋土墻且墻頂做蓋板與主體結(jié)構(gòu)滑動(dòng)連接，剖面見圖4。

圖4 第一方案剖面圖

這個(gè)方案優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)件受力相互獨(dú)立，各自的受力分析較單一、受力明確，且這種情況下，主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造也相對簡單，缺點(diǎn)是造價(jià)高。

3.2 第二方案 第二個(gè)方案是擋土墻做為主體結(jié)構(gòu)的外墻，剖面如圖5。

圖5 第二方案剖面圖

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是施工簡單，缺點(diǎn)是主體結(jié)構(gòu)擋土墻一側(cè)剛度過大帶來結(jié)構(gòu)剛心偏置和扭轉(zhuǎn)位移比過大。

3.3 第三方案 第三個(gè)方案是混凝土擋土墻做在北排框架柱的外側(cè)，擋土墻與主體結(jié)構(gòu)縱向可滑動(dòng)，但土體的水平力又能傳主體結(jié)構(gòu)上剖面圖如圖6 所示。

圖6 第二方案剖面圖

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了場地資源，利用了場地空間，擋土墻剛度傳不到主體結(jié)構(gòu)上，避免了剛心偏置和扭轉(zhuǎn)位移比過大，又利用了主體結(jié)構(gòu)的剛度抵抗擋土墻的水平力。

4 計(jì)算分析

用SAUSAGE 對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性時(shí)程分析。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)方案，建立了三個(gè)不同的模型，模型一對應(yīng)于結(jié)構(gòu)布置方案一；模型二對應(yīng)于結(jié)構(gòu)布置方案二；模型三對應(yīng)于結(jié)構(gòu)布置方案三。

根據(jù)抗震規(guī)范，采用時(shí)程分析時(shí)，選取了一條人工波，兩條天然波，且多組時(shí)程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線（規(guī)范譜）在統(tǒng)計(jì)意義上相符。地震波波形圖如圖7，地震波反應(yīng)譜曲線與規(guī)范譜曲線對比如圖8。對比了每個(gè)方案的最大基底剪力、剪重比、位移角和構(gòu)件損傷。

4.1 樓層剪力

彈塑性層間剪力計(jì)算結(jié)果，方案一，X 向彈塑性基底剪力平均值為11.8MN，Y 向彈塑性基底剪力平均值為13.7MN。方案二，X 向彈塑性基底剪力平均值為12.5MN，Y 向彈塑性基底剪力平均值為13.67MN。方案三，X 向彈塑性基底剪力平均值為11.83MN，Y 向彈塑性基底剪力平均值為13.8MN。

多遇地震彈性計(jì)算結(jié)果，方案一和方案三，X 向基底剪力平均值為3.7MN，Y 向基底剪力平均值為3.6MN。方案二，X 向基底剪力平均值為3.97MN，Y 向基底剪力平均值為4.01MN。

4.2 位移角

圖7 地震波波形圖

圖8 地震波反應(yīng)譜與規(guī)范譜對比圖

層間彈塑性位移角，三種方案計(jì)算結(jié)果顯示，最大層間位移角均能滿足規(guī)范要求。

小震下彈性層間位移角，方案一和方案三，X 向最大層間位移角為1/716，X 方向最大位移與層平均位移的比值：1.01，Y 方向最大層間位移角為1/632，Y 方向最大位移與層平均位移的比值：1.05；方案二，X 向最大層間位移角為1/745，X 方向最大位移與層平均位移的比值：1.57，Y 方向最大層間位移角為1/732，Y 方向最大位移與層平均位移的比值：1.04。

4.3 構(gòu)件損傷情況

用GAP 單元鏈接建立模型三，初始縫設(shè)置為5mm，主體結(jié)構(gòu)向擋墻方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)擋墻不動(dòng)發(fā)生碰撞，主體結(jié)構(gòu)向擋墻反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者脫開。方案一～方案三，①軸邊跨損傷圖如圖9 所示，西南角局部損傷圖如圖10 可以看出，方案一和方案三，大部分梁和柱為輕微和輕度損傷；方案二中，大部分梁和柱子為中度損傷，均滿足抗震性能要求。

圖9 軸邊跨損傷圖

圖10 西南角局部損傷圖

5 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

擋墻與主體結(jié)構(gòu)間設(shè)縫脫開，擋墻頂縱向與主體結(jié)構(gòu)間貼EPS 可壓縮板，縱向可以滑動(dòng)；水平向和主體結(jié)構(gòu)間貼XPS 擠塑板，擠塑板有一定彈性，可以壓縮，又有一定的硬度，可以傳遞水平力，但擋墻剛度不傳遞到主體結(jié)構(gòu)上，避免了主體結(jié)構(gòu)剛心偏置和扭轉(zhuǎn)位移比過大。

圖11 擋墻與主體結(jié)構(gòu)剖面圖

6 結(jié)語

對擋土墻與主體相連的方案進(jìn)行了大震作用下彈塑性分析，分析顯示大震作用下東南和西南角部框架柱扭轉(zhuǎn)破壞較重并給出了相應(yīng)加強(qiáng)措施；對擋土墻與主體結(jié)構(gòu)滑動(dòng)可連接的方案，進(jìn)行了擋土墻對主體結(jié)構(gòu)在大震作用下的碰撞分析，分析顯示構(gòu)件損傷滿足大震下性能目標(biāo)。這個(gè)方案節(jié)約了場地資源，利用了場地空間且主體結(jié)構(gòu)抗震性能好，建議甲方優(yōu)先采用擋土墻與主體間又能傳遞水平力又不對主體傳遞剛度的方案。