防震缝对竖向不规则建筑抗震性能影响分析

防震缝对竖向不规则建筑抗震性能影响分析

刘坤龙1雷庆关1,2

（1.安徽建筑大学, 230601 2.合肥工业大学, 230009）摘要：通过SAP2000分别建立设有抗震缝和不设抗震缝的大底盘多塔结构模型，分析抗震缝在地震作用下的动力响应，以此探讨抗震缝对于结构的影响。

关键词：抗震缝；层间剪力

1工程算例

某工程为一综合体，由2栋不等高塔楼、裙房组成，塔楼与裙房之间未设缝，构成大底盘多塔结构。采用SAP2000分别建立设置抗震缝和未设置抗震缝模型。该结构裙房部分为4层，结构高度4.2m；左边塔楼15层，右边塔楼9层，结构高度均为3m。各框架柱间距6m，截面600mmx600mm，框架梁截面600mmx300mm。结构抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》关于抗震缝宽度的规定，对裙房于塔楼之间设置宽度为35cm的沉降缝。

2 计算参数

本模型选取EL-centr波进行分析，地震波持续时间28s。积分类型选择模态积分，因此线性时程的荷载工况从结构构件零应力刚度开始。根据《建筑抗震设计规范》GB-50011-2010中有关结构时程分析所用地震加速度的时程曲线最大值的规定，将施加荷载的比例系数设为1.0。

模型选择振型叠加法对解耦股模态方程进行解耦，两个模型各分析了12个振型，模态分析的结果显示X、Y向平动的有效质量参与系数都达到了90%，满足《建筑抗震设计规范》对于振型选取的规定要求。

3 结果分析

3.1 周期与振型参与系数

从图1可以看出，不设抗震缝的结构其自振周期较设缝的小，这是由于塔楼与裙房共同构成大底盘组，使得结构质量、刚度中心有所偏离，主楼结构整体刚度有所增大，所以结构自振周期有所减少。从多塔模型的振型质量参与系数可以看到，一些低阶振型参与系数很小，而某些高阶振型参与系数却较大。

3.2层间剪力

由于SAP2000不能直接提供各楼层剪力，现采用截面切割功能分层截取内力，并绘制图

形。图2为两模型的各楼层层间剪力对比图，可以看出不设抗震缝的多塔模型同设有抗震缝的模型相比其裙房的楼层剪力均有增加；同时无论设缝与否，多塔模型在裙房顶面即第四层处剪力出现陡降，这是由于结构刚度在裙房和塔楼之间的突变，出现了较为明显的薄弱层，此处连接部位需要加强；从曲线整体走势来看，设有抗震缝的曲线较为平缓，突变点不明显，说明结构受力比较均匀。

3.3 层间位移

同层间剪力选取方法一致，采用截面切割得到其层间位移。图3为两个模型在地震波作用下的层间位移曲线，可以看出两曲线的走势大致相同，都为随楼层高度增加，位移逐步增大；在薄弱层出都表现出了位移突变；设有抗震缝的结构其位移曲线较缓和。

4 结语

本文主要选取大底盘多塔结构作为竖向不规则建筑，运用有限元分析软件建立设置抗震缝和未设抗震缝的两个计算模型，通过模态分析、线性时程分析，得到以下主要结论：（1）设置抗震缝虽会降低结构的刚度，但相应的结构柔度会增加，使得建筑物有很好变形能力，能够吸收更多的地震能量，这一点对于抗震是有利的。

（2）在未设置抗震缝时，层间剪力在裙房与塔楼之间有明显的突变现象，而设置抗震缝能较好的解决这一问题。

（3）裙房与塔楼连接处是结构的薄弱层，在进行设计时应当予以重视。

（4）抗震缝的设置有利于提高结构的受力性能，但会增加施工的难度，同时还要注意结构在大震作用下有可能会发生碰撞的问题。

参考文献：

[1] 吴笑天. 高层建筑结构刚度设计特点探讨[J].2011,(19):302-302.

[2] 王勖成. 有限单元法[M]. 北京:清华大学出版社,2008: 6-8.

[3] 魏琏. 不对称多层建筑的抗震计算,中国建筑科学研究院研究报报告,1 9 8 5.

[4] 唐芳. 大底盘多塔连体复杂体型高层建筑结构设计[J].城市建设理论研究，2014（15）：36.

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