福州某酒店竖向薄弱层斜撑结构计算分析

吴抒闻

（福州市精业建筑设计咨询有限公司， 福建 福州 350001）

1 工程概况

梅园国际酒店地处于福州市晋安区远洋路北侧。

酒店地上建筑面积46000m2，总建筑高度99m，地上25 层，5 层裙房，裙房与主体高层采用结构缝断开，二层地下室埋深约10 米，地上结构采用混凝土框架-核心筒结构体系，剪力墙的抗震等级为二级、框架的抗震等级为二级；抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加速度为0.10g，地震分组为第二组；场地类别Ⅲ类。特征周期0.55S，多遇水平地震影响系数最大值0.08。

风荷载标准值：基本风压按50 年重现期0.7kN/m2, 承载力设计时的风荷载效应放大系数1.1。地面粗糙度：B 类，风载体型系数1.3。

酒店1 层高8.6 米，2~4 层高4.5 米，五层会议厅层高为6.7 米，标准层层高3.3~3.5 米，因首层大堂空间较大，可通过加大墙柱尺寸放大来消除竖向薄弱层，但第五层层高较高且层高变化太大，难以通过调节竖向构件尺寸来避免薄弱层，经计算分析。如竖向构件从下到上贯通不变，结构第5 层（电算第7 层）在侧向刚度跟抗剪承载力上均出现了薄弱层，信息如下：

侧刚比 Ratx = 0.5789 Raty = 0.6017 Ratx1=0.7170 Raty1=0.7309

抗剪承载力比 ：X 方向 0.76 Y 方向 0.68

根据计算书查询，本层的侧向刚度RJX1 = 2.9568E+007(kN/m) RJY1 =2.4587E+007(kN/m)，相邻上层的侧向刚度RJX1 = 5.8400E+007(kN/m) RJY1 =5.4879E+007(kN/m)，本层刚度与相邻上层刚度比值，X 向仅为0.53，本层塔侧移刚度与上一层相应侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者，X 向仅为0.71,Y 向仅为0.73，已接近《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》16 页表三层刚度偏小（本层侧向刚度小于相邻上层的50%），本层与上一层的承载力之比，Ratio_X 为0.76，Ratio_Y 为0.68，可以看出本层因层高增加，结构刚度发生突变降低，笔者认为从结构安全角度出发，应该考虑采用结构措施，在竖向刚度上对本层进行加强。

本层为大会议室，为保持建筑使用功能的完整，不在会议室内部加长竖向构件，考虑在建筑外围增加X 斜撑（上图中方框位置）来增加本层的竖向刚度。

2 结构计算分析

增加斜撑后计算后结果分析如下（位移计算采用强制刚性楼板假定）

2.1 最大层间位移角风荷载：X 向1/2319 (14 层)，Y 向1/1313（15 层），地震荷载：1/1289（16 层），Y 向1/1008（19 层），满足《高规》框剪结构<1/800 的要求。

2.2 最大层间位移与平均位移的比值风荷载：1.06，Y 向1.14，地震荷载：X向1.15，Y 向1.19，均＜1.2，结构抗扭刚度较好。

2.3 扭转为主的T3=2.1942，T3/T1=0.74 满足高规第3.4.5 条复杂高层不应大于0.85的要求

2.4 斜撑上下层刚度比不满足《高层建筑混凝土结构技术规程》规范3.5.2 条要求，说明结构竖向刚度不连续，仍存在薄弱层。增加斜撑后此项指标由原来的Ratx1=0.71, Raty1=0.73 变为Ratx1=0.9087，Raty1=0.8253，增加斜撑后竖向刚度得到较大改善，抗剪承载力在本层由原来的0.76(X 向).0.68（Y 向）变为1.25(X 向),0.95（Y 向），增加斜撑后，在抗剪承载力上已不存在薄弱层,

总体而言，根据《超限高层建筑工程抗震设防超限审查要点》表2，除了侧向刚度不满足4a 项，其余指标均能满足表2，不属于超限高层，根据各项指标表明模型在风载作用和多遇地震作用下，能保持良好的抗侧性能和抗扭性能，主要指标均满足极限状态设计和抗震设计第一阶段的结构性能目标要求。

3 斜柱及斜柱相关的水平构件中震弹性分析

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.11 条，对复杂和超限高层建筑的结构提出了应采用结构抗震性能设计，满足多遇地震，设防烈度地震下重要部位构件的抗震承载力满足弹性设计要求，本项目重要部位构件应为斜柱及与斜柱连接的水平框架梁。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》表4.3.7-1,4.3.7-2，多遇地震作用下，7 度区水平地震影响系数最大值αmax=0.08，在设防地震作用下，用7度区水平地震影响系数最大值αmax=0.23 代入计算，复核斜柱及与斜柱上下两端相连的水平框架梁中震弹性要求，所得结果水平梁，斜撑截面抗震验算都应满足规范3.11.3-1 性能水准结构设计要求。

4 构造措施

与斜柱相连的上下层框架梁面筋拉通布置，上下层结构板板厚适当增加，板配筋双面双向拉通布置。

5 弹性时程分析

采用弹性时程分析进行多遇地震下的补充计算，根据《高层建筑混凝土结构技术规程 》4.3.5 条，选取7 条地震波进行弹性时程分析，其中自然波5 条，人工波2 条进行弹性时程分析，所得计算结果满足规范“每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。”的要求，计算结果按规范“取七组及七组以上时程曲线进行计算时，结构地震作用效应可取时程法计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。”根据计算结果将所得的放大系数代入程序中的地震力放大系数进行计算。

6 结语

（1）对于竖向不规则的结构，采用斜撑形成空间桁架加大层间刚度，保证了侧向刚度跟抗剪承载力比满足规范要求。

（2）对抗震重要构件（斜撑及与其相连的梁）进行中震弹性的性能设计进行验算

（3）对复杂高层采用弹性时程分析进行多遇地震下的补充计算确保结构安全。

本工程属于非超限高层，已通过了审查，目前已经竣工投入使用多年。