導(dǎo)語(yǔ)：超限裝配式高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1工程概況

本項(xiàng)目位于上海市青浦區(qū)，地塊東至青泰路，南至盈浦路，西至丁家港路，北至陳家江。本地塊設(shè)計(jì)由6棟商品住宅、1棟保障房(含兩層商業(yè)裙房)、1棟酒店建筑、兩層地下車庫(kù)組成。設(shè)計(jì)的室內(nèi)地坪±0．000標(biāo)高為5．50m(吳淞高程基準(zhǔn))。地下車庫(kù)不設(shè)縫，地上為獨(dú)立的各棟單體。本工程抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0．10g，建筑場(chǎng)地類別:Ⅲ類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)特征周期為0．65s。查GB50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范可以得出，10年一遇的基本風(fēng)壓:w0=0．40kN/m2;50年一遇的基本風(fēng)壓:w0=0．55kN/m2;地面粗糙度類別:B類;1號(hào)～3號(hào)樓及8號(hào)樓高層整體位移指標(biāo)控制采用50年重現(xiàn)期的風(fēng)荷載控制，構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)則采用50年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓的1．1倍進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)和校核。

2結(jié)構(gòu)布置

以2號(hào)為例，根據(jù)建筑平面布置特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)體系采用裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)平面樓蓋體系采用裝配式疊合混凝土梁板體系，梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30;剪力墻墻身部分采用預(yù)制，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40～C30。根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)2號(hào)樓的不規(guī)則性進(jìn)行判別:本單體考慮偶然偏心下的個(gè)別樓層扭轉(zhuǎn)位移比大于1．2，但不超過(guò)1．4，為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。本單體為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)DGJ08—9—2013上海市建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程中第7．1．3條表7．1．3(預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)房屋使用的最大高度)的要求，本單體超過(guò)抗震設(shè)防烈度為7度抗震墻(預(yù)制疊合抗震墻)結(jié)構(gòu)對(duì)60m的最大高度的限制，故將此單體歸入建筑高度超限的特殊類型的高層建筑，故應(yīng)進(jìn)行超限高層抗震專項(xiàng)審查。

3多遇地震下的抗震分析與設(shè)計(jì)

本單體結(jié)構(gòu)采用PKPM-SATWE，PKPM-SAP計(jì)算程序，樓板采用剛性樓板假定，計(jì)算地震作用按照規(guī)范中要求的參數(shù)進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，均考慮空間扭轉(zhuǎn)耦連震動(dòng)。選取地震波:根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，本工程共選用三組時(shí)程曲線進(jìn)行彈性時(shí)程分析，其中兩條天然波，一條人工波。振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線與三組時(shí)程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線相符，其加速度時(shí)程的最大值按照規(guī)范35cm/s2取值，頻譜特性和持續(xù)時(shí)間均滿足規(guī)范要求。3．1計(jì)算結(jié)果對(duì)比。本棟樓采用了PKPM-SATWE與PKPM-SAP進(jìn)行分析，主要結(jié)果詳見(jiàn)表1。3．2結(jié)構(gòu)彈性時(shí)程分析結(jié)果及比較分析。分析用地震波采用PKPM自帶地震記錄和人工波，2號(hào)樓具體選波見(jiàn)表2，SATWE和彈性時(shí)程計(jì)算結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表3。結(jié)論:通過(guò)規(guī)范反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果與彈性時(shí)程分析結(jié)果的對(duì)比分析，結(jié)果表明三條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值大于分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%，選用地震波滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。3．3計(jì)算結(jié)果的分析。1)通過(guò)兩種計(jì)算模型的分析比較，發(fā)現(xiàn)其周期、振型、質(zhì)量、地震力等基本接近，表明本工程計(jì)算模型的合理性。2)通過(guò)計(jì)算分析，本工程上部結(jié)構(gòu)的位移比大于1．2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。3)彈性時(shí)程分析表明，各地震波的選取滿足規(guī)范要求，且各波的平均地震反應(yīng)和最大地震反應(yīng)均小于反應(yīng)譜分析結(jié)果，反應(yīng)譜結(jié)果可作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

4基于性能的抗震設(shè)計(jì)

為保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全，除按照規(guī)范的要求及目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)外，亦提出了抗震性能化設(shè)計(jì)的要求。確定結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)為D級(jí)，對(duì)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵豎向構(gòu)件(底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻)按照正截面中震不屈服、斜截面中震彈性進(jìn)行驗(yàn)算。計(jì)算結(jié)果表明，在設(shè)防烈度地震下，底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻滿足斜截面抗剪彈性，正截面抗彎不屈服，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的性能目標(biāo)。中震不屈服下，底層受拉墻體截面驗(yàn)算結(jié)果表明:在中震下，大部分墻肢仍處于受壓狀態(tài)，部分小墻肢受拉。通過(guò)拉長(zhǎng)或者加厚小墻肢后，受拉狀態(tài)的小墻肢拉應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值均小于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，滿足了規(guī)范要求。

5大震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算

采用PKPM系列的PUSHOVER軟件進(jìn)行了擬靜力推覆，來(lái)驗(yàn)算驗(yàn)證2號(hào)樓在大震作用下的彈塑性變形能力。抗倒塌驗(yàn)算結(jié)果表明，在預(yù)估的大震作用下，X向和Y向彈塑性層間位移角小于規(guī)范限值，說(shuō)明在大震作用下，本單體具有良好的變形性能，達(dá)到了“大震不倒”的抗震設(shè)防要求。

6抗震設(shè)計(jì)加強(qiáng)措施

6．1地下室頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震加強(qiáng)措施。1)本工程各塔樓于地面以下連為整體且地下室頂板作為嵌固端，地下室頂板與地下室單體頂板存在約1．7m的高差，在高差交接位置的豎向構(gòu)件的抗震構(gòu)造措施等級(jí)均提高一級(jí)，對(duì)單體塔樓與地下車庫(kù)頂板錯(cuò)層交接位置設(shè)置1∶1坡度的梁上加腋，以保證水平力的有效傳遞。2)由于本項(xiàng)目為地下室超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)(長(zhǎng)約221．1m，寬77．0m)，在地下室頂板、底板、側(cè)墻等合理部分設(shè)置溫度后澆帶，使其在施工階段形成35m～40m的溫度區(qū)段，減小溫度應(yīng)力和溫度作用的影響。加強(qiáng)施工組織管理，做好施工養(yǎng)護(hù)，低溫入模，低溫合龍。6．2塔樓結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。1)針對(duì)塔樓高度超過(guò)DGJ08—9—2013上海市建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程中第7．1．3條表7．1．3(預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)房屋使用的最大高度)中相應(yīng)最大適用高度的情況，適當(dāng)提高底部加強(qiáng)區(qū)范圍內(nèi)的剪力墻及框架柱的配筋，且在底部加強(qiáng)區(qū)及上一層抗側(cè)力構(gòu)件均采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，避免采用裝配構(gòu)件。2)根據(jù)PKPM-SAP進(jìn)行的彈性時(shí)程分析得出地震作用放大系數(shù)回填到PKPM-SATWE中進(jìn)行結(jié)構(gòu)的梁柱剪力墻配筋。3)針對(duì)本工程為裝配整體式建筑，在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行預(yù)制剪力墻墻身的定義，對(duì)現(xiàn)澆部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)力及配筋的放大，放大比例不小于設(shè)計(jì)值的10%，剪力墻端部邊緣構(gòu)件采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。4)結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)按照J(rèn)GJ1—2014裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中第6．1．3條確定為二級(jí)，按照二級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，并采取抗震構(gòu)造措施。5)布置剪力墻時(shí)，避免采用較多的短肢剪力墻，短肢剪力墻承擔(dān)的底部?jī)A覆力矩小于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的30%。短肢剪力墻不得采用預(yù)制墻體，須采用全現(xiàn)澆，嚴(yán)格控制其軸壓比，適當(dāng)提高墻身配筋率，保證短肢剪力墻的延性。6)嚴(yán)格要求施工質(zhì)量:對(duì)預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)采用全預(yù)拌混凝土現(xiàn)澆，豎向構(gòu)件鋼筋連接處采用套筒灌漿，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保灌漿質(zhì)量。7)連廊處樓板和梁不得采用預(yù)制構(gòu)件，采用全預(yù)拌混凝土現(xiàn)澆，適當(dāng)加厚樓板加強(qiáng)配筋，保證傳力連續(xù)性。

7結(jié)語(yǔ)

按照相關(guān)國(guó)家規(guī)范、規(guī)程對(duì)本單體在地震荷載、重力荷載及風(fēng)荷載作用下進(jìn)行了詳細(xì)分析。各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)基本達(dá)到規(guī)范要求;在施工圖中有針對(duì)性地加強(qiáng)構(gòu)造措施。根據(jù)本工程的超限情況，提出抗震性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件(底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻)進(jìn)行抗震設(shè)防地震下驗(yàn)算及罕遇地震下的彈塑性分析，有針對(duì)性地提出了高于規(guī)范的設(shè)計(jì)要求，并保證結(jié)構(gòu)在高于設(shè)防烈度的地震作用下仍具有一定的安全性。提高對(duì)施工質(zhì)量的要求，設(shè)計(jì)與施工相結(jié)合，從而保證了建筑的結(jié)構(gòu)安全。

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作者:劉昌勝 單位:中國(guó)核電工程有限公司鄭州分公司