合肥某高层住宅剪力墙结构的抗震性能分析_林宝新

　第３６卷第６期　２

０１３年６月合肥工业大学学报

（自然科学版）

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＥＦＥＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　

ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３６Ｎｏ．６　

Ｊｕｎ．２０１３　

收稿日期：２０１２－１２－１４；修回日期：２０１３－０１－

２３作者简介：林宝新（１９６６－），男，安徽和县人，

安徽建筑工业学院教授级高工，硕士生导师．Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ

．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１３．０６．０２１合肥某高层住宅剪力墙结构的抗震性能分析

林宝新１，

２

，　王　健１（１．安徽建筑工业学院土木工程学院，安徽合肥　２３００２２；２．安徽建筑工业学院建筑设计研究院，安徽合肥　２３００２２

）摘　要：文章以合肥某住宅小区中具代表性的高层剪力墙结构单体为例，通过对该结构进行多遇地震下的弹性计算和罕遇地震下的弹塑性分析及楼板应力分析，检验其结构布置合理性和结构的抗震性能。分析结果表明，调整后的结构具有良好的承载和变形能力，可供同类工程参考，为该住宅小区十几幢高层的结构设计提供了理论指导。

关键词：超限建筑；高层剪力墙；罕遇地震；弹塑性分析；抗震性能

中图分类号：ＴＵ３７５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－５０６０（２０１３）０６－０７２７－

０６Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐ

ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｈｅａｒ　ｗａｌｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ａｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　

ｉｎ　ＨｅｆｅｉＬＩＮ　Ｂａｏ－ｘｉｎ１，

２，　ＷＡＮＧ　

Ｊｉａｎ１

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｈｅｆｅｉ　２３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　

ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｈｅｆｅｉ　２３００２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｓｈｅａｒ　ｗａｌｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ａ　ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　ｉｎ　Ｈｅｆｅｉ　ｉｓ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ａｎ　ｅｘ－ａｍｐｌｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　

ｔｈｅ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｔ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ　ａ－ｎａｌｙｓｉｓ　ｕｎｄｅｒ　ｓｅｌｄｏｍｌｙ　ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｎｄ　ｆｌｏｏｒ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ　ｏｆｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅ－ｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｃａｒｒｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｔｙ　

ａｆｔｅｒ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｒｅ－ｓｕｌｔｓ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ，ａｎｄ　ｃａｎ　ａｌｓｏ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊ

ｅｃｔｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｂｅｙｏｎｄ　ｃｏｄｅ　ｌｉｍｉｔ；ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｓｈｅａｒ　ｗａｌｌ；ｓｅｌｄｏｍｌｙ　ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ；ｅｌａｓｔｏ－ｐｌａｓｔｉｃ　ａｎａｌｙ

ｓｉｓ；ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 随着建筑功能与美观等方面要求的不断增加

及建筑师创作水平的提高，一方面建筑形体日趋复杂，另一方面结构安全性与经济性要求的矛盾也日显突出，导致结构设计难度加大。合肥某住宅小区数十幢高层住宅平立面造型丰富，原方案建筑形体和结构布置均存在３项平面不规则，根据文献［１］应判定为超限高层建筑。为减轻建筑的地震破坏，

最大限度地保障人民生命财产安全，拟选择该小区典型结构进行分析，了解地震作用下特别是大震下结构的性能状况，以进一步调整布置优化设计。

根据文献［２］提出的“三水准两阶段”抗震设防原则，为保证建筑物“小震不坏，中震可修，大震不倒”，设计采用小震下的弹性分析，大震下的变形验算。文献［２］３．６．２条规定：“不规则且具有明显薄弱部位可能导致重大地震破坏的建筑结构，应按本规范有关规定进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析”

。为此，本工程弹塑性分析在结构小震弹性分析的基础上，充分考虑楼板的真实状况和构件实

际承载力（包括混凝土截面、配筋），再进行大震下Ｐｕｓｈｏｖｅｒ推覆计算与动力时程分析。１　工程概况

高层住宅剪力墙结构单体地上２７层，地下２层，主体建筑高度７８．８ｍ。主楼平面似Ｔ形，最大尺寸为３３ｍ×１３．６ｍ。地上一、

二层剪力墙厚２５０ｍｍ，层高分别为３．８５、３．３５ｍ，

含商业裙房，标准层层高２．９ｍ，剪力墙厚均为２００ｍｍ。该工程地震设防烈度为７度，设计基本地震加速度为０．１ｇ，

设计地震分组为第１组，场地类别为Ⅱ类，特征周期为０．３５ｓ

，安全等级二级，设计使用年限为５０ａ，基本风压为０．４ｋＮ／ｍ

２

。结构形体及标准层布置如图１、图２所示

。

图１　结构三维轴测图 图２　结构标准层平面图

２　结构不规则性及抗震性能目标

（１

）结构不规则性。考虑偶然偏心的地震作用，计算结构楼层位移比大于１．２，

扭转不规则。结构标准层楼板中间凹入尺寸与该边边长之比Ｂ／Ｂｍａｘ＝６／１３．６＝０．４４＞０．３，结构平面凹凸不规则。

结构标准层楼板有效宽度３．７ｍ与该层楼

面宽度１３．６ｍ之比为２７％＜５０％，

楼板不连续。根据文献［１］，原方案同时具有三项不规则的高层结构为超限高层建筑。针对原方案超限特点，施工图设计在楼层凹进处增设拉板，使其成为非超限高层建筑。

（２

）抗震性能目标。本工程的两阶段抗震设计，结合抗震性能要求，选用抗震性能目标为

Ｃ［３］

，

见表１所列。表１　抗震性能目标

抗震目标

多遇 设防烈度

罕 遇

总体

无损坏轻微损害，可修复

不可倒塌

底部加强区剪力墙弹性弹性

不发生剪切破坏，可局部受弯屈服一般剪力墙弹性受弯不屈服，抗剪弹性

轻度损坏

框、连梁

弹性

部分受弯不屈服，且保证强剪弱弯

中度损坏、部分严重损坏

３　结构计算分析

本工程地下２层、负一层地下室顶板作为上部结构嵌固部位，地上２７层楼板凹进较大，被凹口和楼电梯洞口划分开的２部分连接薄弱，在地震中易相对震动产生震害，经建筑许可，在中间凹口增设拉板，以下进行的计算分析均是含拉板的结构。采用ＳＡＴＷＥ程序进行小震下的弹性计

算，采用ＰＵＳＨ＆ＥＰＤＡ程序进行大震下的弹塑性分析，采用Ｍｉｄａｓ软件补充楼板应力分析。３．１　多遇地震下反应谱分析

采用ＳＡＴＷＥ程序计算，刚性楼板假定，连梁折减系数为０．７，Ｔ１＝２．２６９　６１（Ｙ向平动），Ｔ２＝２．２８６　０（Ｘ向平动），Ｔ３＝１．９１７　９（扭转），Ｔｔ／Ｔ１＝０．７１（Ｔｔ＝Ｔ３），其他计算结果见表２所列。

８

２７ 合肥工业大学学报（自然科学版）第３６卷