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《工程與建設雜志》2014年第二期

1不設縫方案

為保證有較大的建筑商業(yè)空間和各大空間人流相互聯(lián)系的要求，同時考慮結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性和抗震性能，決定本工程的結(jié)構(gòu)形式采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)設計過程中發(fā)現(xiàn)，為了滿足建筑功能需求，剪力墻布置受到較大的限制，使得剪力墻布置較少，其承擔的地震傾覆力矩也相對較少。通過軟件試算，本工程最終結(jié)構(gòu)設計的形式為少墻框剪結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)主要材料見表1所列，梁、板、柱、墻主筋和箍筋均采用HRB400鋼筋。根據(jù)建筑類型、建筑面積及所在地區(qū)，依據(jù)相關規(guī)范［5］，可得本工程抗震設防類別為重點設防類（即乙類），框架和剪力墻的抗震等級均為一級。各層主要柱截面尺寸見表2所列，結(jié)構(gòu)主要布置平面圖如圖3、圖4所示。設計過程中通過構(gòu)造措施，即沿柱全高采用井字復合箍，箍筋間距不大于100mm，肢距不大于200mm，直徑不小于12mm，以提高部分柱子的軸壓比限值，減少柱子截面尺寸。

2設縫方案

在暫不考慮完全滿足建筑功能、水、暖、電等專業(yè)要求的前提下，根據(jù)相關規(guī)范對結(jié)構(gòu)設置防震縫，將結(jié)構(gòu)分成6個獨立的結(jié)構(gòu)單元，防震縫設置位置如圖5所示。每個結(jié)構(gòu)單元的抗震設防類別均為標準設防類。1＃結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，框架部分承擔的地震傾覆力矩為：X方向為42．2％，Y方向為34．2％。根據(jù)相關規(guī)范，剪力墻抗震等級為二級，框架抗震等級為三級。2＃結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，其抗震等級為二級。根據(jù)對稱性可知，1＃結(jié)構(gòu)單元、3＃結(jié)構(gòu)單元和5＃結(jié)構(gòu)單元類似，2＃結(jié)構(gòu)單元、4＃結(jié)構(gòu)單元和6＃結(jié)構(gòu)單元類似。本文取1＃結(jié)構(gòu)單元和2＃結(jié)構(gòu)單元進行計算分析。＃結(jié)構(gòu)單元建模1＃結(jié)構(gòu)單元建筑體型較為復雜，結(jié)構(gòu)平面布置圖見文獻。5層～9層內(nèi)立面收進，主要材料強度等級同表2，各層主要墻、柱截面尺寸見表3所列。

＃結(jié)構(gòu)單元建模2＃結(jié)構(gòu)單元采用框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)平面布置見文獻。5～9層內(nèi)立面收進，收進尺寸為8．8m。主要材料強度等級同表2，各層主要柱截面尺寸見表4所列。

3抗震性能分析

采用YJK軟件，對以上2種方案下對應的3個結(jié)構(gòu)單元進行建模計算，并運用彈性時程分析法進行多遇地震作用下的補充計算。

3.1振型分解反應譜法計算結(jié)果比較對3個模型數(shù)據(jù)進行整理，結(jié)果見表5所列。由表5可知，不設縫方案結(jié)構(gòu)的自振周期位于設縫方案2個結(jié)構(gòu)單元的自振周期之間，不設縫方案振型的耦聯(lián)程度較設縫方案結(jié)構(gòu)單元為重。設縫方案與不設縫方案計算結(jié)果見表6所列。根據(jù)表6數(shù)據(jù)可知，設縫方案1＃結(jié)構(gòu)單元、2＃結(jié)構(gòu)單元的計算結(jié)果均滿足規(guī)范規(guī)定要求。不設縫方案結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)與平動第一自振周期之比為0．89，可見結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應較設縫方案大。

3.2彈性時程分析比較（1）選取合適的地震波。對結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的彈性時程分析，從YJK軟件自帶的地震波波庫里選取符合規(guī)范要求的地震波。每條時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應譜法計算結(jié)果的65％，它們的平均值大于振型分解反應譜法計算結(jié)果的80％。（2）樓層節(jié)點最大位移及層間位移角比較。對于N．PalmSprings＿NO＿532波、Livermore－01＿NO＿216波和ArtWave－RH1波的計算，結(jié)果通過整理如圖6、圖7所示。圖中，L1、L2分別為樓層節(jié)點最大位移、各層最大位移。從圖6可以看出，設置防震縫后各結(jié)構(gòu)單元的頂層水平位移較不設縫方案結(jié)構(gòu)位移大，特別是2＃結(jié)構(gòu)單元與不設縫方案結(jié)構(gòu)相比位移相差較大。從圖7可以看出，對于多數(shù)樓層不設縫方案結(jié)構(gòu)的層間位移角比設縫方案1＃結(jié)構(gòu)單元和2＃結(jié)構(gòu)單元都小。

42種方案分析比較

使用YJK軟件，對不設縫方案結(jié)構(gòu)模型和設縫方案1＃結(jié)構(gòu)單元模型、2＃結(jié)構(gòu)單元模型進行用鋼量統(tǒng)計。1＃結(jié)構(gòu)單元和2＃結(jié)構(gòu)單元總的用鋼量為39．97kg／m2，與不設縫方案相比，降低了4．09kg／m2，不設縫方案結(jié)構(gòu)面積約為68170m2，計算可知節(jié)省鋼筋用量約為278815．3kg，按照市場價鋼筋約為4200元／t，可節(jié)省資金1171024元。可見框架抗震等級的降低對結(jié)構(gòu)用鋼量有著較大影響。通過近似計算可得設縫方案結(jié)構(gòu)比不設縫方案結(jié)構(gòu)多用一定量的混凝土，按照該市2013年泵送混凝土單價計算，比不設縫方案多用約675985元?？梢娫O置防震縫后，混凝土用量增加。綜合比較2種方案所需支出的材料費用后，可知設縫方案比不設縫方案節(jié)省資金495039元。

5結(jié)論

（1）當僅從主要建筑材料造價方面分析時，設縫方案比不設縫方案稍顯經(jīng)濟。（2）對于建筑方案的部分建筑功能設縫方案不能滿足其要求，需要與業(yè)主方、建筑師及其他專業(yè)人員重新溝通協(xié)調(diào)。（3）不設縫方案的總體抗震性能比設縫方案優(yōu)越。

作者：韓強高玉華王珺單位：合肥工業(yè)大學土木與水利工程學院安徽工程大學建筑工程學院