章丘汽车客运总站主站房结构设计

陈永富等

摘 要：章丘客运总站主站房属于特别不规则结构.有比要进行多遇地震作用下的振型反应谱分析及时程分析以及罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，分析结构表明，主站房的抗震性能目标达到了B级。采取钢支撑轻型屋面+现浇屋面混合共存的方法巧妙的解决了结构超长和楼板平面内刚度两者矛盾的问题，钢支撑提供了楼板的平面内刚度，减小了混凝土的用量，减小了混凝土的收缩变形。

关键词：弹塑性时程分析；振型反应谱分析；特别不规则结构

Abstract： Zhangqiu passenger terminal main station building belonging to particular irregular structure has to be more than the earthquake under the modal response spectrum analysis and time history analysis as well as under rare earthquake nonlinear time history analysis， structural analysis shows that main station building seismic performance goals achieved B grade. Take the cast steel support lightweight roofing roofing + hybrid coexistence ingenious methods to solve the structure of long and floor-plane stiffness between these two issues， steel support provides a floor plane stiffness， reducing the amount of concrete， reducing shrinkage of concrete.

Keywords： nonlinear time history analysis； modal response spectrum analysis； particularly irregular structure

1.工程概况

章丘汽车客运总站位于章丘市102省道以南，明水西外环以西，北临济青公路，总建筑面积接近3万平方米，属于国家一级客运站。方案创作章丘本地的百脉泉为立足点，通过进站主立面幕墙的变化体现泉水的特点。为体现山东人热情好客的传统，进站厅每侧各设4个倒人字型柱，寓意迎接八方来客。

客运总站南北总长263.6米，东西总长42.8米自南向北依次分成A，B，C区三个区块，A区和C区均为客运总站办公区，地上6层+构架层，建筑高度22.8米，层高依次为5.1米，4×3.6米，3.3米。B区为客运站主站房，候车厅部分单层通高至12.5米，其跨度为19.5米。进站大厅单层通高至26米，其造型形似其余部分地上3层+构架层，层高依次为5.1米，4.2米，3.6米。其主要开间为9米。

2.1计算模型

2.主站房结构整体分析

由于主站房造型比较复杂，因此在结构分析时以ETABS9.7为主进行内力分析，PMSAP为辅进行复核，涉及到混凝土构件以及型钢混凝土构件的配筋采用SATWE的计算结果。

2.2结构抗侧力体系

由于主站房本身结构高度并不高，又处于6度设防区，并且站房内部均为大空间，剪力墙布置较困难，因此结构抗侧力体系采用框架结构体系。

2.3结构材料

由于主站房进站口以及屋顶漂板建筑造型复杂外加正立面8课倒人字型柱，同时候车厅跨度达到了19.5米，普通混凝土材料难以实现上述要求，因此主要结构材料采用钢材，即结构整体形式为钢框架。

2.4结构荷载

结构荷载主要有：楼面荷载、屋面荷载、雪荷载、风荷载，地震荷载及温度荷载等。其中屋面漂板恒荷载）取0.8KN/ m2（上下两层檩条），活荷载取非上人屋面0.5KN/ m2，办公区活荷载取2KN/ m2，局部商业区活荷载取5KN/ m2， 基本风压取0.45KN/m2（n=50），基本雪压取0.30kN/m2，工程所在地基本设防烈度为6度（0.05g），设计地震分组为第三组，其多遇地震水平地震影响系数最大值为0.04，根据地质报告，场地类别为II类，场地特征周期为0.45S。由于整体结构超长，温度荷载的影响不容忽视，根据《水工结构设计规范》，计算季节性温差时取多年一遇最高和最低月平均气温与结构闭合时的温度之差而王铁梦《工程裂缝控制》书中观点认为，结构闭合温度取最热月平均温度或最低月平均温度为宜（空气温度传递给构件表面，再由构件表面传递给构件内部，这都需要一个传递过程，即使确定了工程的闭合日期，也不能作为标准），根据章丘市气象资料，历年最冷月平均气温为-1.4℃，历年最热月平均气温为27.5℃，由此可得本工程温度差值为28.9℃，计算时采用温差为30℃。

2.4规则性判断

由于模型分析的位移比最大值超过了1.2，特别是候车厅以及进站大厅存在楼板不连续，开洞面积超过了50%从而判断主站房属于特别不规则结构。

2.6多遇地震下的振型反应谱分析

采用PKPM系列SATWE软件以及ETABS两个软件对主站房进行了建模计算，其分析结果如下：

通过对比，上述参数都符合规范的要求，同时两款软件的计算结果相差不大，说明模型是合适的。

2.7多遇地震下的弹性时程补充分析

根据抗震规范要求，特别不规则的建筑应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。根据II类场地，选取一条人工波RH1TG045，两条天然波TH1TG045和TH2TG045，分析结果如下：

对比弹性时程分析结果与反映谱法结果，每条时程曲线结构底部剪力均不小于振型分解反应谱法计算结果的65%，三条时程曲线计算所得结构底部剪力的包络值均大于振型分解反应谱法计算结果。

2.8罕遇地震下的弹塑性时程补充分析

本工程属于国家一级客运站，抗震设防类别为重点设防类，同时又属于特别不规则建筑，因此，采用EPDA软件，进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。根据抗震规范要求，罕遇地震分析时，特征周期应增加0.05S，考虑到软件库里的特征周期没有0.50S，固选取0.55s。分别以0度和90度为地震波作用的主方向验算，同一地震波采用三向地震输入，每个方向加速度峰值比例为（1.0：0.85：0.65）

地震作用持时30s。分析结果如下：

在以0度为主向的罕遇地震波三向作用下，结构在地震波主方向最大弹塑性层间位移角为1/224；在以90度为主向的罕遇地震波三向作用下，结构在地震波主方向最大弹塑性层间位移角为1/232，均小于1/50的规范要求。下图为弹塑性分析后，塑性铰的分布：

从塑性铰的分布来看，在罕遇地震作用下，结构的框架柱（关键构件）无损坏（无塑性铰），框架梁（耗能构件）损坏（大部分出现塑性铰），其抗震性能水准属于水准3，综合判断结构的抗震性能目标等级为B级。

3.主站房结构超长处理措施

主站房平面尺寸149.4×42.8米，为超长结构，为解决超长问题，采取了以下措施：

（1）计算温度荷载的作用，在模型中，考虑±30℃的温差。

（2）候车厅屋顶采取轻型屋面（钢梁及支撑保证刚度）+混凝土屋面混合的形式。目的一方面减少施工时混凝土的浇筑量以便减小混凝土的收缩变形，另一方面，钢结构构件由于自身刚度较弱对使用阶段温差引起的变形适应能力大大强于混凝土构件。（3）增大楼板配筋率，楼板内掺加抗裂纤维。楼板钢筋均采用双层双向配筋，配筋率不小于0.5%，同时掺加抗裂纤维。

4.结论

章丘客运总站主站房属于特别不规则结构。在分析计算时，用不同软件进行了多遇地震作用下的振型反应谱分析，同时补充分析了多遇地震作用下的时程分析以及罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，分析结果表明，结构抗震性能目标达到了B级。针对结构超长的问题，采取轻型屋面+现浇屋面混合共存的方法巧妙的解决了结构超长和楼板平面内刚度两者矛盾的问题。

参考文献

[1] GB 50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010

[2] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997