超限建筑抗震性能評估與抗震彈塑性應(yīng)用研究

柏競

摘 要 本文以交建·鳳凰灣項目為例，進行山地建筑的超限建筑抗震性能評估與抗震彈塑性應(yīng)用研究。超限建筑抗震性能和項目的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性密切相關(guān)，抗震設(shè)計可以在研究抗震彈塑性性能的基礎(chǔ)上推進。為了實現(xiàn)本項目的結(jié)構(gòu)抗震性目標，本文將進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計與抗震彈塑性分析。

關(guān)鍵詞 抗震性能評估;抗震性;超限建筑分析

抗震彈塑性分析是一種針對超限建筑抗震性能研究的常見分析方式。采用這種方式可以讓工程師了解到建筑在大型地震中是否具有安全性，抗震性能能夠得到保障，工程師可以由彈塑性分析了解到在地震情況下建筑的各項指標，從而針對建筑的薄弱環(huán)節(jié)記性加強。具體而言，抗震性能指標由兩部分組成，第一部分為最大層間位移角，第二部分為最大基底剪力;本工程由于其特殊性，可以針對局部掉層構(gòu)件等核心部件進行抗震性能分析。

1工程概況

本項目名為交建·鳳凰灣項目，位于重慶市彭水縣。該項目超限總樓棟數(shù)目是二十九棟，設(shè)防烈度應(yīng)該達到6級，場地類別第三類，具有設(shè)計年限50年的要求。

2超限建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

為確保結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠，本項目分別采用YJK（1.9.3）和MIDAS Building（2017）兩種軟件，對結(jié)構(gòu)在不同水平地震作用下的反應(yīng)，進行了彈性（反應(yīng)譜）和動力彈塑性計算。通過采用振型分解反應(yīng)譜法計算小震作用下的彈性內(nèi)力，確保結(jié)構(gòu)實現(xiàn)“小震不壞”的目標;通過小震彈性時程分析補充驗算，按照反應(yīng)譜法與彈性時程分析的計算結(jié)果進行包絡(luò)設(shè)計，進一步確保結(jié)構(gòu)小震彈性設(shè)計的可靠性[1]。

此外，針對本工程結(jié)構(gòu)平面和豎向不規(guī)則的一些特殊情況，有針對性地選擇計算目標和內(nèi)容，確保結(jié)構(gòu)能夠滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準抗震設(shè)防目標。具體如下：

（1）在多遇地震作用下，通過小震反應(yīng)譜、小震彈性時程驗算結(jié)構(gòu)各項宏觀指標，均符合規(guī)范要求，根據(jù)反應(yīng)譜法以及彈性時程分析可以得到一個合理的結(jié)果，在此結(jié)果的基礎(chǔ)上工程人員可以進行包絡(luò)設(shè)計，加強設(shè)計的安全性，從而實現(xiàn)小型地震不破壞的目標;

（2）為了實現(xiàn)中級地震不屈服的目標，可以針對各層樓板展開中級地震不屈服的計算分析;

（3）進行關(guān)鍵構(gòu)件抗震分析，關(guān)鍵構(gòu)件包括底部加強區(qū)墻柱、主樓首層與車庫頂板之間錯層處的豎向構(gòu)件等確定其質(zhì)量，保證其滿足要求;

（4）在罕遇地震作用下，進行大震作用下的樓板承載力驗算，保證樓板滿足不屈服;采用Midas軟件進行結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析，以查找結(jié)構(gòu)薄弱部位，并驗算了底部加強區(qū)墻肢剪壓比，以確保結(jié)構(gòu)達到第5性能水準。

同時本工程位于山城重慶，當(dāng)?shù)氐貏莞叩推鸱奶攸c，造就了當(dāng)?shù)亟ㄖ蠖鄶?shù)都是依山而建。為了滿足建筑在標高上的要求，重慶很多建筑會形成掉層或者吊腳。

針對掉層問題，《重慶市住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》提出了一種驗算側(cè)向剛度比的法則，本工程嚴格按照國家要求的規(guī)定進行了測算，從而實現(xiàn)了上接地端以下第一層掉層部分的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大于上層側(cè)向剛度的目標，保證了建筑的抗震性能。

同時參照《山地建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（試行版）5.1.7條推薦的下列抗傾覆驗算方法，驗算建筑物在罕遇地震作用下的抗傾覆及抗滑移穩(wěn)定性：

針對掉層結(jié)構(gòu)，在高標高的基頂和附近的低標高的豎向構(gòu)件之間設(shè)置基礎(chǔ)梁，保證了高標高基礎(chǔ)的基底水平力傳遞的有效性和結(jié)構(gòu)的整體性。

3抗震彈塑性應(yīng)用研究

現(xiàn)階段最可靠的彈塑性分析方法名為靜力彈塑性分析和動力彈塑性分析。其中，靜力彈塑性分析法具有簡單、清晰的優(yōu)點，但是由于其原理為靜載估算，所以具有真實性不高、誤差較大、不能對具有高階振型效應(yīng)的結(jié)構(gòu)進行分析的缺點。動力彈塑性分析法具有真實、分析面廣、分析項目多的優(yōu)點，但是正因為其真實度高，可以給出每個時間點地震對結(jié)構(gòu)的影響，還可以將滯回作用納入考慮，所以它分析時間長，同時，地震波是隨機的，分析結(jié)果可能也具有隨機性，需要多次運算互相印證。交建·鳳凰灣項目采用了動力彈塑性分析法，計算了四條地震波下的大地震對結(jié)構(gòu)的作用，整合得到了交建·鳳凰灣項目的彈塑性變形。本次模擬計算采用了MIDAS Building軟件。

分析流程和標準按照國標規(guī)范GB50011-2010進行，分析包括了一定數(shù)量的振型，使建筑物質(zhì)量參與接近100%，各類型的峰值反應(yīng)都使用了 CQC 法組合。同時，多方向的水平地震作用效應(yīng)也在分析結(jié)果中有顯示。

通過MIDAS Building得到的結(jié)果可知，在地震作用下，交建·鳳凰灣項目如果按照彈性結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，其關(guān)鍵部件可以達到安全性能的要求;柱子軸壓比滿足規(guī)范要求，在未來進行畫圖時，可以選取箍筋加密及配筋加大等方案，進一步提高延性。

4結(jié)束語

綜上所述，本文針對交建·鳳凰灣項目進行了抗震設(shè)計，同時，計算分析了進行該超限建筑抗震設(shè)計的需要注意的問題，并且，基于動力彈塑性分析方法，對交建·鳳凰灣項目進行了分析，本文對未來同種工程的設(shè)計提供了參考作用。

參考文獻

[1] 丁立瑛.超限建筑抗震性能評估與抗震彈塑性應(yīng)用研究[J].建材與裝飾，2019（8）：74-77.