作者：趙廣名 劉子龍 齊煜 王洪柱 黃杰 郭會(huì)強(qiáng) 萬葉青 單位：機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院

計(jì)算參數(shù)的選取地震作用參數(shù)：根據(jù)ＧＢ５００１１－２０１０《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，本工程建設(shè)場地抗震設(shè)防烈度為７度，設(shè)計(jì)基本加速度值為０．１０ｇ［１］。根據(jù)業(yè)主提供的《工程場地地震安全性評價(jià)報(bào)告》，５０年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期超越概率１０％時(shí)的地震加速度峰值為０．１１６ｇ。為安全起見，設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度采用７度（第三組），設(shè)計(jì)基本地震加速度值為０．１５ｇ。建筑場地類別Ⅱ類。多遇地震下水平地震影響系數(shù)αｍａｘ為０．１２，罕遇地震下水平地震影響系數(shù)αｍａｘ為０．７２。風(fēng)荷載：根據(jù)ＧＢ５０００９－２００１《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，本工程建設(shè)場地基本風(fēng)壓為０．４０ｋＮ／ｍ２（１００年一遇），地面粗糙度類別為Ａ類［２］。因本工程位于山頂，按ＧＢ５０００９－２００１式７．２．２對基本風(fēng)壓進(jìn)行修正，修正系數(shù)為：ηＢ＝［１＋κｔａｎα（１－０．４Ｚ／Ｈ）］２＝［１＋３．２×０．３×（１－０．４×９９／２６０）］２＝３．２９山頂處修正后基本風(fēng)壓：ｗｋ＝３．２９×０．４＝１．３１６ｋＮ／ｍ２式中：ｗｋ為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，ｋＮ／ｍ２；ηＢ為風(fēng)荷載地形地貌修正系數(shù)；κ為系數(shù)；α為山峰或山坡在迎風(fēng)面的坡度；Ｈ為山頂或由坡全高，ｍ；Ｚ為建筑物計(jì)算位置離建筑物地面的高度，ｍ。

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的預(yù)期性能目標(biāo)本工程下部混凝土結(jié)構(gòu)和上部鋼結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)不對應(yīng)，在第５層頂部轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換梁柱采用勁性混凝土結(jié)構(gòu)。抗震設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)：轉(zhuǎn)換梁柱應(yīng)滿足設(shè)防烈度地震下為彈性、罕遇地震下整體結(jié)構(gòu)不倒塌的要求。

結(jié)構(gòu)整體彈性分析計(jì)算結(jié)構(gòu)整體分析主要采用ＳＡＴＷＥ，同時(shí)采用ＳＰＡＳＣＡＤ和ＭＡＤＩＳ兩個(gè)不同力學(xué)模型的軟件進(jìn)行分析比較。本工程抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類。抗震等級：下部基座混凝土部分框架梁柱及剪力墻為一級，框支轉(zhuǎn)換梁柱為特一級；上部鋼結(jié)構(gòu)框架、支撐為二級。計(jì)算時(shí)，下部基座混凝土樓板考慮為剛性樓板，上部鋼結(jié)構(gòu)樓板考慮為彈性［３］。計(jì)算時(shí)考慮偶然偏心和雙向地震作用。整體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如圖４所示。因本工程上下部分材料不同，抗震計(jì)算的阻尼比也有差異，整體分析時(shí)采用３種模型：一是上、下建模整體計(jì)算；二是單獨(dú)計(jì)算上部鋼結(jié)構(gòu)；三是將上部鋼結(jié)構(gòu)作為荷載作用于下部混凝土基座頂部。由于下部基座混凝土部分較為規(guī)則，３種模型的計(jì)算結(jié)果較為接近，本文僅取第二種上部鋼結(jié)構(gòu)模型采用３種軟件對其進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表１、表２。從表１、表２可以看出，３種軟件的分析結(jié)果比較接近，結(jié)構(gòu)周期比小于０．９、最大層間位移角小于１／４００、剪重比大于２．４％，都滿足規(guī)范要求，但最大扭轉(zhuǎn)位移比大于１．２，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)比較明顯。由于扭轉(zhuǎn)位移比較大的樓層其層間位移比均較小，按照ＪＧＪ３－２０１０《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》第３．４．５條的解釋，扭轉(zhuǎn)位移比可適當(dāng)放寬［４］。另外，計(jì)算時(shí)沒有考慮外層銅衣的蒙皮效應(yīng)，因此可適當(dāng)放寬對扭轉(zhuǎn)位移比的要求。

結(jié)構(gòu)整體設(shè)防烈度地震彈性分析計(jì)算按照《工程場地地震安全性評價(jià)報(bào)告》，設(shè)防烈度地震下水平地震影響系數(shù)αｍａｘ取為０．４３４，采用ＳＡＴＷＥ和ＳＰＡＳＣＡＤ兩種軟件進(jìn)行分析計(jì)算。結(jié)果表明，下部混凝土基座部分剪力墻配筋有所加大，框支柱基本沒有變化，框支梁配筋略有增加；上部鋼結(jié)構(gòu)部分應(yīng)力也基本沒有變化（上部計(jì)算受風(fēng)荷載控制）。可以認(rèn)為，在５０年超越概率為１０％的設(shè)防烈度地震作用下，該工程的框支梁柱及上部鋼結(jié)構(gòu)仍能處于彈性受力狀態(tài)。

罕遇地震下結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析計(jì)算按照結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的預(yù)期性能目標(biāo)的要求，主要評價(jià)該結(jié)構(gòu)的罕遇地震作用下的抗震性能，從而進(jìn)一步判定該結(jié)構(gòu)是否滿足在罕遇地震作用下（５０年超越概率約為２％）不倒塌的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。地震波的選擇：根據(jù)規(guī)范要求選擇了兩條天然地震波ＥｌＣｅｎｔｒｏ和ＳａｎＦｅｒｎａｎｄｏ，人工波按照《工程場地地震安全性評價(jià)報(bào)告》提供的場地經(jīng)地形矯正后的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜參數(shù)采用。具體波形見圖５－圖７。計(jì)算結(jié)果表明，在罕遇地震作用下（５０年超越概率２％），結(jié)構(gòu)整體和結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件的最大彈塑性變形基本滿足規(guī)范規(guī)定的最大彈塑性變形限值，結(jié)構(gòu)整體和各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有一定的強(qiáng)度和變形能力安全儲備，結(jié)構(gòu)的抗震性能基本能滿足防倒塌的最低要求。

因?yàn)榻ㄖ镂挥谏巾敚絼莞呗柖盖停瑘龅貜?fù)雜，風(fēng)荷載作用大且地震作用不利，設(shè)計(jì)時(shí)除基本風(fēng)壓需要進(jìn)行修正外，還需進(jìn)行工程場地的地質(zhì)安全性評價(jià)，根據(jù)評價(jià)報(bào)告選取適合的地震參數(shù)。本工程為復(fù)雜高層混合結(jié)構(gòu)，體型復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)采用了合適的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系，通過不同力學(xué)模型的軟件進(jìn)行靜力和動(dòng)力分析，取得了良好的效果。設(shè)計(jì)時(shí)采用了適宜的抗震性能目標(biāo)，經(jīng)過對多模型的彈性分析和時(shí)程分析，結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和性能均達(dá)到了預(yù)期性能目標(biāo)和規(guī)范的各項(xiàng)要求。