不规则复杂平面高层结构抗震

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1、第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2006年不规则复杂平面高层结构抗震计算和设计探讨张敬书‘，莫庸’，王尔昌2(兰州大学土木工程与力学学院，甘肃兰州73000。甘肃省建设科技专家委员会，甘肃兰州730000)摘要:对一不规则复杂平面的工程实例采用空间结构振型分解法、弹性时程分析法、静力弹塑性分析和弹塑性时程分析进行了结构计算。结果表明，对于不规则复杂平面的结构，宜补充进行弹塑性时程分析，并采用有害层间位移角来控制结构的层间位移，判断结构的薄弱层。关键词:不规则复杂平面;高层结构;空间结构振型分

2、解法;弹塑性时程分析;有害层间位移角1引言由于业主的需求，高层建筑的平面型式越来越多，也越来越复杂。有些平面型式超出了规范‘’、规程‘2丁的规则性要求，或多或少的存在着不规则的成分。目前规范对这类结构均只要求采用空间结构振型分解法进行抗震计算，不要求进行弹性时程分析和大震作用下的弹塑性变形验算。本文结合一个工程实例，就不规则复杂平面的高层结构进行了弹性时程分析和中震、大震作用下的弹塑性分析。结论是，对于不规则复杂平面的高层结构，仅进行振型分解法进行抗震计算，不能确保达到“中震可修、大震不倒”的设

3、防目标。对于类似不规则复杂平面高层结构，尚宜进行弹塑性时程分析，确保达到“三水准”的设防要求。工程概况如下:某公寓楼地上18层、地下2层，平面布置为蝶形〔图1)。主体结构的局部外伸长度为9.9m.宽度为10.2m，主体结构的高度为54m。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为。.20g、设计地震分组为第二组。主体结构采用全现浇钢筋混凝土剪力墙结构，抗震等级为二级。场地类别为n类。张敬书，男，1966.12出生，工学硕上副教授"747"第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2佣6年图1:标准层平

4、面图2.弹性计算结果分析2.1空间结构振型分解法2.1.1计算参数采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的“SATWE"程序进行结构计算。计算振型数为15个，地震烈度为8度，场地类别为II类，设计地震分组为第二组，周期折减系数为1.00，考虑偶然偏心和双向地震扭转效应。中梁刚度增大系数为2.00,梁端弯矩调幅系数为0.85。连梁刚度折减系数为0.50,梁扭矩折减系数为0.40.2.1.2结果及分析考虑扭转M联时的前三个振动周期(秒)、X,Y方向的平动系数、扭转系数如下:振型号周期转角平动

5、系数(X+Y)扭转系数11.47130.541.00(1.00+0.00)0.0021.244931.660.01(0.01+0.00)0.9931.161690.701.00(0.00+1.00)0.00Tt/T1=0.846，周期比符合规范iu、规程(21要求。不考虑偶然偏心地震力作用下的x方向最大值层间位移角出现在I1层，其值为1/1041..，期。第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2006年在7.14层之间，最大值层间位移角介于1/1098^-1/1041之间，比其他楼层的位移角大。在

6、考虑偶然偏心地震力作用下，x方向楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值之比，均出现在第1层，其值为1.28.不考虑偶然偏心地震力作用下的y方向最大值层间位移角出现在14层，其值为1/1301.在10^-18层之间，最大值层间位移角介于1/1301^-1/1367之间，比其他楼层的位移角大。在考虑偶然偏心地震力作用下，y方向楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值之比，均出现在第1层，其值为1.33.层间位移符合规范‘”、规程‘2:限值要求，位移比均大于1.2，但小于1.5,

7、该楼竖向为规则结构.上下层侧向刚度比和层间受剪承载力比均符合要求，其他指标，如刚重比、剪重比、轴压比等均符合要求，且无超筋超限情况。从结构计算结果分析，该结构无明显薄弱层，如从结构层间位移角判断，其最大位移角出现在结构中上层(该几层结构构件尺寸与下层相同)，而不是通常的下面几层。理论分析‘3,及规范规程条文说明”;‘2二指出，目前大部分计算软件提供的且做为限值a:.(2:的层间位移角不但包括楼层间构件剪切变形产生的有害层间位移角，也包括结构的整体弯曲变形产生的转角。后一部分变形并不造成楼层结构构

8、件和非结构构件的损坏，但该变形对于剪力墙结构这种以弯曲型变形为主的结构而言数值较大，且楼层越高，该值越大，因此即使结构构件尺寸不变，也使得中上层层间位移角较大。而实际上由于上部楼层地震剪力比下部楼层小得多，其层间位移一般是很小的。采用目前的振型分解法的计算程序和规范规程‘，’，‘2:指定的不扣除整体弯曲变形产生的侧移而计算层间位移角的方法，并不能够得出可信的结论。而为了满足层间位移角限值要求，不得不使结构上部和下部的构件尺寸一样.使结构设计不尽合理。2.2弹性时程分析法本工程采用“SATWE"程