1、<p>　　關(guān)于曼哈頓商業(yè)廣場(chǎng)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析</p><p>　　摘要：本文主要介紹曼哈頓商業(yè)廣場(chǎng)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超限情況，并對(duì)結(jié)構(gòu)超限抗震加強(qiáng)措施進(jìn)行分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 曼哈頓商業(yè)廣場(chǎng)；抗震；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　1、工程

2、概況 </b></p><p>　　曼哈頓商業(yè)廣場(chǎng)位于徐州市睢寧縣，西側(cè)緊鄰文學(xué)路，南側(cè)為元府路，總建筑面積（含地下）為：86918 平方米。地上建筑為：2棟高層住宅樓，建筑高度97.2米，采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，為B級(jí)高度高層建筑；4層商業(yè)裙房，高度21.45米，采用框架結(jié)構(gòu)。地下部分為：二層（塔樓范圍為局部三層）地下車(chē)庫(kù)，兼為設(shè)備房及人防地下室，埋深約為11米。地地面相對(duì)標(biāo)高在22.2～23m之間

3、。該場(chǎng)地地下水抗浮設(shè)防水位按高程22.0米考慮。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。 </p><p>　　2、抗震設(shè)計(jì)的理論 </p><p>　　2.1 擬靜力理論 </p><p>　　擬靜力理論在估計(jì)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用時(shí)，假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小等于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個(gè)比例常數(shù)。 </p>

4、<p>　　2.2 反應(yīng)譜理論 </p><p>　　反應(yīng)譜理論基于強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀測(cè)記錄的增多和對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解，以結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)特性研究為基礎(chǔ)，是加州理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對(duì)地震動(dòng)加速度記錄的特性進(jìn)行分析后取得的一個(gè)重要成果——?jiǎng)恿碚摗?</p><p><b>　　2.3 動(dòng)力理論 </b></p><p>　

5、　動(dòng)力理論也稱(chēng)地震時(shí)程分析理論，它把地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程，選擇有代表性的地震動(dòng)加速度時(shí)程作為地震動(dòng)輸入，建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系，計(jì)算得到每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計(jì)工作。 </p><p>　　3、地基基礎(chǔ)與地下室設(shè)計(jì) </p><p><b>　　3.1地下室 </b></p><p>　　地下室共兩層，負(fù)一層層高為5.4m,

6、負(fù)二層層高為4.8m。地下室平面尺寸約為99米×93米，不設(shè)置永久性伸縮縫。采取設(shè)置若干條后澆帶，用來(lái)減少砼的早期收縮的不利影響，同時(shí)調(diào)節(jié)塔樓與裙房之間的沉降差異。 </p><p>　　地下均采用梁板結(jié)構(gòu)。主要功能為商業(yè)、車(chē)庫(kù)、設(shè)備房。地下一層塔樓投影范圍內(nèi)抗震等級(jí)同上部結(jié)構(gòu)，其余部分逐層遞減。地下室外墻受土壓力，水壓力及地面堆載，上部荷載作用，擬采用地下室外墻厚為350~400mm。地下室底板、外墻

7、、頂板等臨土臨水結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用結(jié)構(gòu)自防水，抗?jié)B砼強(qiáng)度等級(jí)為P8，砼強(qiáng)度等級(jí)為C35。 </p><p><b>　　3.2地基基礎(chǔ) </b></p><p>　　本工程依據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，塔樓采用預(yù)制樁基礎(chǔ)，裙房地下室采用筏板基礎(chǔ)，并布置一定數(shù)量的抗拔樁。有效樁長(zhǎng)約18~22m。塔樓以層⑨中砂，樁端極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值7000kPa，計(jì)算抗壓承載力特征值為2200kN。裙樓

8、筏板以層⑤粘土層為基底持力層，修正后承載力特征值fak=320kPa。由于地下水位較高，需配置一定數(shù)量的抗拔樁。計(jì)算單樁抗拔承載力特征值為900kN。基樁承載力最終取值均以靜載試驗(yàn)為最終依據(jù)。地下室底板兼為基礎(chǔ)筏板，一般厚度600mm，柱底局部加厚，滿(mǎn)足沖切的要求。筏板砼強(qiáng)度等級(jí)為C35。墊層厚度為100mm，砼強(qiáng)度等級(jí)為C15。因地下室平面尺寸較大，屬超長(zhǎng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)，為減少砼收縮及溫差所引起的砼開(kāi)裂，采用無(wú)縫設(shè)計(jì)。擬從地下室頂板至地下

9、室底板(含地下室外墻)設(shè)置間距為30m左右的施工后澆帶若干條，同時(shí)摻入外加劑（膨脹劑）以改善砼的抗裂性能。 </p><p>　　塔樓與裙樓之間設(shè)置超前止水后澆帶，滿(mǎn)足裙樓施工完畢后的停止降水要求。同時(shí)，該后澆帶保留至塔樓施工接近頂層，減小裙樓、塔樓之間的沉降差異造成的影響。 </p><p>　　3.3地下室頂板嵌固 </p><p>　　① 地下室頂板的板厚18

10、0mm，并采用雙層雙向配筋。 </p><p>　?、?塔樓投影外擴(kuò)2跨范圍內(nèi)的地下一層的等效剪切剛度大于地上一層的2倍。 </p><p>　?、?當(dāng)?shù)叵率翼敯宓慕蛋甯卟畛^(guò)周邊梁寬時(shí)，降板區(qū)域的板邊采取加腋措施，以保證水平力的有效傳遞。 </p><p>　?、?地下一層的抗震等級(jí)按對(duì)應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)采用（按投影范圍確定），以下各層抗震等級(jí)逐層遞減 <

11、/p><p>　　根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）5.1.13條規(guī)定，本建筑為超限高層結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行多遇地震彈性時(shí)程分析。采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的結(jié)構(gòu)分析程序進(jìn)行分析，建立分層模型，將各樓層的質(zhì)量集中于樓層處，形成彈性多質(zhì)點(diǎn)體系，然后輸入地震波（數(shù)字化地震地面運(yùn)動(dòng)加速度）進(jìn)行時(shí)程動(dòng)力分析，可得結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的位移、速度和加速度反應(yīng)，由位移反應(yīng)計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。 </p><p&g

12、t;　　4、結(jié)構(gòu)體系的選擇和罕遇地震下剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)部位抗剪承載力計(jì)算 </p><p>　　本工程結(jié)構(gòu)形式為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu) </p><p>　　塔樓層數(shù)為31層，整體高度97.75m，為B級(jí)高度高層建筑。建筑平面尺寸為42.1×19.2m，高寬比為5，滿(mǎn)足《高規(guī)》表3.3.2最大適用限值（5）。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)平面布置均勻，較對(duì)稱(chēng)。典

13、型平面布置見(jiàn)下圖： </p><p>　　圖1標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖2框支層平面布置 </p><p>　　取大震不屈服計(jì)算模型中剪力較大的墻肢剪力進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算：VGE+VEk≤0.15fckbh0 </p><p>　　圖3底層部分墻編號(hào)圖表4剪力墻受剪截面承載力驗(yàn)算 </p><p>　　根據(jù)上表計(jì)算結(jié)果所示，剪力墻抗剪截面驗(yàn)算均滿(mǎn)足要求。

14、框支柱柱底剪力均較小，均可滿(mǎn)足抗剪截面驗(yàn)算的性能要求。 </p><p>　　5、結(jié)構(gòu)超限的抗震加強(qiáng)措施 </p><p>　　5.1采用兩個(gè)不同力學(xué)模型的空間分析程序SATWE、MIDAS Gen對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性?xún)?nèi)力分析，采用MIDAS Gen對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈塑性分析，驗(yàn)證本工程在各種受力狀態(tài)下的各項(xiàng)指標(biāo)，以滿(mǎn)足各項(xiàng)要求。 </p><p>　　5.2 靜力推覆分析

15、中，中、低區(qū)域的連梁率先出現(xiàn)受彎屈服。隨著側(cè)向荷載加大，底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻開(kāi)始出現(xiàn)塑性鉸。查看底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻構(gòu)件內(nèi)力，控制內(nèi)力為拉力和彎矩組合，即周邊剪力墻主要破壞形態(tài)為拉彎破壞。因此，可適當(dāng)提高底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻整體的縱筋配筋率（0.6~0.8%），提高其拉彎承載能力，以滿(mǎn)足中震不屈服的要求。 </p><p>　　5.3底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻出現(xiàn)塑性鉸后，隨著側(cè)向荷載加大，7~9層有少量剪力墻進(jìn)入塑性狀態(tài)。因此，除

16、底部加強(qiáng)區(qū)外，7~9層部分剪力墻也應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)配筋，即符合規(guī)范要求的設(shè)置過(guò)渡區(qū)要求（《高規(guī)》7.2.4條）。過(guò)渡區(qū)剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的縱筋、配箍適當(dāng)加大。 </p><p>　　5.4結(jié)構(gòu)在框支轉(zhuǎn)換后，落地剪力墻數(shù)量較少。為此，對(duì)落地剪力墻、框支柱尺寸進(jìn)行了加厚、加大，以滿(mǎn)足框支層上下側(cè)向剛度比、等效側(cè)向剛度比的要求。同時(shí)，小震彈性階段，仍手動(dòng)指定框支層及其下層為薄弱層，進(jìn)行薄弱層地震力放大。 </p>

17、<p>　　5.5 對(duì)框支層樓板采取加強(qiáng)措施?？蛑訕前搴穸热?30mm，核心筒區(qū)域樓板應(yīng)力較大，加厚至280mm。采用雙層雙向配筋最小配筋率不小于0.25%，局部應(yīng)力較大區(qū)域尚應(yīng)附加配筋。 </p><p>　　5.6 對(duì)結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件，如：框支框架、落地剪力墻、底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻均采用性能設(shè)計(jì)的方法，滿(mǎn)足中震不屈服、大震抗剪不屈服的要求。 </p><p>　　5.7 底層角

18、柱設(shè)置型鋼，增強(qiáng)其延性的同時(shí)，加大其拉彎承載能力。 </p><p><b>　　結(jié)論： </b></p><p>　　當(dāng)側(cè)向荷載到達(dá)大震水平時(shí)，結(jié)構(gòu)多數(shù)構(gòu)件處于彈性狀態(tài)，部分構(gòu)件出現(xiàn)屈服。從推覆能力曲線上可以看出，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度出現(xiàn)輕微弱化。在大震下，框支柱及落地剪力墻均沒(méi)有出現(xiàn)屈服。因此，有如下結(jié)論： </p><p>　　①在X及Y向推覆力

19、下，塑性鉸主要發(fā)生在連梁、框架梁及部分剪力墻，其中連梁、框架梁發(fā)生在建筑物的中部及下部，剪力墻發(fā)生在建筑物下部。符合預(yù)期的底部加強(qiáng)區(qū)的設(shè)計(jì)位置。 </p><p>　　②在推覆荷載作用下，中部連梁首先屈服，并逐漸向上部及下部擴(kuò)展。 </p><p>　?、圬Q向構(gòu)件：底部剪力墻首先開(kāi)始進(jìn)入屈服，并逐步向上延伸，隨著側(cè)向荷載加大，7~9層有少量剪力墻進(jìn)入塑性狀態(tài)。由于底部剪力墻底端出現(xiàn)抗彎屈服

20、時(shí)，剪力墻頂端尚未抗彎屈服，因而，剪力墻所受的剪力呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明此時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)力出現(xiàn)塑性重分布。 </p><p>　　④結(jié)構(gòu)體系在性能目標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地震力作用下，結(jié)構(gòu)沿Y向的層間位移角1/322出現(xiàn)在14層，X向?qū)娱g位移角1/330出現(xiàn)在13層，兩個(gè)方向的層間位移角均滿(mǎn)足性能目標(biāo)最大彈塑性層間位移角限值1/135。 </p><p>　?、萃ㄟ^(guò)結(jié)構(gòu)在大震下的變形和塑性鉸出現(xiàn)的位置和發(fā)展?fàn)?/p>