高烈度地区某学校实验楼结构设计

苟 益 阳

(北京龙安华诚建筑设计有限公司，重庆 400045)

高烈度地区某学校实验楼结构设计

苟 益 阳

(北京龙安华诚建筑设计有限公司，重庆 400045)

以高烈度地区采用框架—抗震墙结构体系的某学院实验楼为例，分析了该结构平面布置的合理性，对设计参数及控制指标进行了说明，并对个别不规则单体进行了时程分析，以更好的解决框架—抗震墙结构在高烈度地区的设计问题。

框架—抗震墙结构，高烈度地区，时程分析，设计参数

1 工程概况

本工程为云南省昆明市某学院实验楼，总建筑面积约25 736 m2。主要功能为实验教学用房。

建筑物随地形高差层数2层～6层不等，趋势呈东低西高，根据场地的退台将建筑群分为A,B两个区。结合A，B两区建筑的体型情况，设置抗震缝将其分成6个单体，编号分别为A1，A2，A3，B1，B2，B3。主体结构计算高度11.1 m～22.5 m。结构主要柱网尺寸为8.4×6.0，6.0×6.0，8.4×8.4。

结构均采用框架—抗震墙结构。基础采用人工挖孔桩基础，以强风化或中风化基岩作为基础持力层。

2 结构形式

本工程采用框架—抗震墙结构，作为一种特殊的结构形式，其抗震墙有特殊要求，相对于抗震墙结构中的抗震墙有所加强。抗震调查表明：框架—抗震墙结构中的抗震墙控制层间位移(较框架结构减小很多)，降低了框架的延性要求，同时也减小了顶层高振型的鞭梢效应。

框架—抗震墙结构是具有多道防线的抗震结构体系。在大震作用下，随着抗震墙刚度的退化，框架起着保护结构稳定及防止整体结构倒塌的作用。此时已开裂的抗震墙仍有一定的耗能能力，且结构刚度退化也在一定程度上减小了地震作用，因此框架并不需要承受过大的地震作用。

3 结构平面布置

对于高烈度地区，楼梯间的布置尤为重要，其布置不应导致结构平面不规则。

在结构设计时，楼梯间宜设置在建筑物的中部，并用抗震墙将其包围，以保证人流疏散通道的安全可靠。此时，建筑物以楼梯间作为中轴旋转，为防止旋转，造成较大的层间位移，可在建筑物端部设置水平或竖向抗震墙，使建筑物的形心和质心尽量重合。当层间位移仍然不满足规范要求时，可适当增加建筑物端部抗震墙(拉长抗震墙或加厚墙肢，增加端部的刚度)，或减少楼梯间抗震墙(开结构洞，减小筒体的刚度)，见图1。

4 主要设计参数说明

结构采用PKPM进行计算。用PMCAD建立全楼结构模型后，生成SATWE数据时对计算参数进行了定义：

1)结构体系采用框架—抗震墙结构体系。

2)修正后的基本风压0.3 kN/m2，见《荷载规范》续表E.5。

3)地面粗糙度类别。

B类，指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇，见《荷载规范》8.2.1条。

4)抗震设防烈度。

8度(0.20g)，设计地震分组第三组，见《抗规》附录A。建筑场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.45 s，见《抗规》表5.1.4-2。

5)混凝土框架抗震等级3级，剪力墙抗震等级2级，见《抗规》表6.1.2。

6)对框架—抗震墙结构应进行0.2V0分段调整。

5 主要控制指标说明

1)柱轴压比限值0.5<0.90，见《抗规》表6.3.6；抗震墙轴压比限值0.15<0.60，见《抗规》6.4.2条。

2)层间位移角限值1/1 320<1/800，见《高规》表3.7.3；层间位移比限值1.38<1.5，见《高规》3.4.5条。

3)周期比：结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比0.84<0.9，见《高规》3.4.5条。

6 时程分析计算

由于A2栋属平面不规则竖向规则中，第一振型扭转偏大的不规则情况，故按《高规》5.1.2条进行了时程分析计算。

1)采用的时程分析程序。

本工程采用PKPM系列软件satwe自带的结构动力时程分析模块进行时程分析。

2)地震波的选择。

本工程位于云南省昆明市，设防烈度8度，场地类别为Ⅱ类，特征周期0.45 s。根据这些基本参数，按照《抗规》5.1.2条第3款的要求进行地震波的选取。本工程选择三条地震波参与时程分析，其中一条为人造波，另外两条为实际地震记录。通过分析，本工程选用的地震波为：RH4TG045，TH1TG045，TH3TG045。各条地震记录如图2所示。各条地震波持续时间均满足规范规定的要求。

3)时程分析和CQC法计算结果对比图，见图3。

通过时程分析，在各条地震波作用下，结构的基底剪力均大于按CQC法计算的65%；多条时程曲线计算所得的结构底部剪力平均值大于按CQC法计算的结果的80%。从计算结果看出，时程分析和CQC法分析，在统计意义上基本一致。通过时程分析和CQC法的计算对比，地震波选择可行。

本工程选择三条地震波，其时程分析的结果取其包络值。通过时程分析和CQC法结果对比，CQC法在各个楼层的层间位移角及楼层剪力均大于时程分析的。所以采用CQC法计算结果进行配筋。

7 结语

框架—抗震墙结构由于具有多道抗震防线，较大使用空间，故在高烈度地区得到广泛运用。本篇设计对结构平面布置进行了讲解；PKPM建模时对重要的设计参数及控制指标进行了说明，并对个别不规则单体进行了时程分析，为高烈度地区结构设计及分析提供了参考。

[1] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[2] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[4] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范应用与分析[S].

A high intensity area school lab building structure design

Gou Yiyang

(BeijingLong’anHuachengArchitecturalDesignCo.,Ltd,Chongqing400045,China)

Taking the high intensity areas with frame-shear wall structure system of a college laboratory building as an example, this paper analyzed the rationality of structure arrangement, the design parameters and control index is illustrated, and the time history analysis of individual irregular monomer, thus solve the problem of frame-shear wall structure design in high intensity area.

frame-shear wall structure, high intensity area, time history analysis, design parameter

2015-02-12

苟益阳(1987- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)12-0051-02

TU318

A