某多层商业建筑不规则性计算分析

何 鑫， 刘 栋

(中信建筑设计研究总院有限公司， 湖北武汉 430014)



某多层商业建筑不规则性计算分析

何 鑫， 刘 栋

(中信建筑设计研究总院有限公司， 湖北武汉 430014)

针对武汉地区某多层框架结构商业建筑，进行了结构不规则性分析，对该扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续以及侧向刚度不规则结构提出了具体加强措施，供类似设计参考。

不规则性； 位移比； 抗震性能

建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性，不规则的建筑应按规定采取加强措施。对于规则与不规则的区分，《建筑抗震设计规范》[1]在第3.4.3条规定了一些定量的参考界限。本文针对武汉地区某多层框架结构商业建筑进行了结构不规则性分析，提出了针对各项不规则性的具体加强措施，供类似设计参考。

1 工程概况

武汉地区某4层(局部2层)商业建筑，层高3.9 m,总高度15.6 m，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组，建筑抗震设防类别为标准设防类(丙类)；结构2层、3层平面布置如图1、图2所示。结构整体计算采用中国建筑科学研究院编制的 PKPM系列(V2.2版)。根据轴网尺寸，初步设计阶段，框架柱截面尺寸取400 mm×400 mm、500 mm×500 mm、600 mm×600 mm 3种，外围框架梁取300 mm×750 mm,内部框架梁及次梁尺寸根据跨度大小确定。

图1 二层结构平面布置

2 结构不规则性分析

(1)利用PKPM软件对该结构进行建模计算分析，结果显示，在X向偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值的比值(即位移比)为1.36，大于规范规定的扭转不规则限值1.2，故该结构属于扭转不规则。

(3)由图1计算可知，2层平面开洞面积占该层总面积的27.9 %，接近规范规定的楼板局部不连续限值30 %[1]。又⑧轴～⑩轴范围Y向有效楼板宽度为13.1 m，该层楼板典型宽度为42.9 m, 有效楼板宽度占楼板典型宽度的比例为30.5 %，小于规范规定的楼板局部不连续限值50 %，故该结构属楼板局部不连续。

(4)由图1、图2可知，2层平面总宽度为46.6 m，3层平面总宽度为26.1 m，局部收进的水平向尺寸为20.5 m，局部收进尺寸占总尺寸的比例为44 %，大于规范规定的侧向刚度不规则限值25 %，故该结构属于侧向刚度不规则。

图2 三层结构平面布置

3 抗震加强措施

(1)针对扭转不规则，对PKPM软件初次计算结果进行分析，发现最大位移比出现在轴交①轴节点处，故首先采取加大轴交①轴、⑧轴、⑩轴及轴处框架柱KZ1截面尺寸的方法减少位移比。计算显示，当KZ1截面尺寸由600 mm×600 mm增大到900 mm×800 mm时，位移比由1.36降低为1.24。因受建筑功能限制，无法再继续加大KZ1截面尺寸，此时再采取加大轴处与KZ1相连框架梁KL1截面尺寸的措施。计算显示，当KL1截面尺寸由300 mm×750 mm加大为350 mm×850 mm时，位移比由1.24降低为1.19，小于规范限制1.2。

(2)针对凹凸不规则和楼板局部不连续，分析图1、图2结构平面布置特点，可判断在水平地震作用下，图中所示“区域一”为最不利部位，故需针对该部位采取抗震加强措施。具体措施为：将图中区域一楼板厚度由常规的120 mm增加为150 mm，楼板配筋采用双面双向通长布置的方式，楼板最小配筋率由2 %提高到2.5 %，同时，将©轴、轴交⑧轴、⑩轴处框架柱KZ2截面尺寸由500 mm×500 mm增大为600 mm×600 mm，将⑧轴、⑩轴间连接KZ2的框架梁KL2截面尺寸由250 mm×600 mm增加为350 mm×750 mm，从而增强了该连接部位框架结构的整体刚度，提高了其抗震性能。

(3)针对侧向刚度不规则，分析可知图1、图2中“区域二”及“区域三”为侧向刚度突变部位，在水平地震作用下，该区域为最不利部位，故需针对该部位采取抗震加强措施。具体措施为：将图中区域二及区域三范围框架柱及框架梁的抗震等级由四级提高为三级，从而增加了该部位结构构件的配筋率，加强了抗震构造措施，改善了结构延性，提高了其抗震能力[2]。

(4)针对该结构的各项不规则性，除上述各项加强措施外，在建筑方案阶段，结构设计人员应提出合理的防震缝设置方案，将平面或竖向布置不规则的结构划分为若干个简单、规则的结构单元，从而避免不规则性的出现。

4 结 论

(1)利用PKPM软件，对武汉地区某多层框架结构商业建筑进行了不规则性计算分析。分析表明，该结构属于扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续以及侧向刚度不规则。针对上述各项不规则性，提出了相应的抗震加强措施。

(2)计算结果表明，通过加大位移比最大节点处框架柱及与其相连框架梁的截面尺寸可有效降低结构位移比；针对平面凹凸及楼板大开洞所形成的最不利部位，增加楼板厚度，提高楼板最小配筋率，增大该部位框架柱及框架梁的截面尺寸是有效的抗震加强措施；提高侧向刚度突变部位框架柱及框架梁的抗震等级可有效的改善侧向刚度不规则结构的抗震性能。在建筑方案阶段，结构设计人员应提出合理的防震缝设置方案，将不规则的结构划分为若干个简单、规则的结构单元，避免不规则结构的出现。

[1] GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].

[2] 于洋. 延性设计对框架结构抗震能力的改善[J]. 科学技术与工程，2009，24(9)：7551-7553.

何鑫(1983～)，男，工学硕士，工程师，从事结构工程研究与设计；刘栋(1984～)，男，工学硕士，工程师，从事结构工程研究与设计。

TU352.1

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[定稿日期]2016-04-30