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太原市杏花嶺區(qū)中心醫(yī)院綜合樓隔震方案研討

2018-10-09 04:54
山西建筑 2018年25期
關(guān)鍵詞:井道支墩剪力

王 正

(太原市建筑設(shè)計研究院,山西 太原 030002)

1 工程概況

杏花嶺區(qū)中心醫(yī)院綜合樓位于山西省太原市府西街,8度設(shè)防,設(shè)計地震第二分組。地上樓層數(shù)為16層,地下3層。采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)形式,建筑結(jié)構(gòu)高度65.7 m,寬36.0 m,高寬比1.83。屬于重點設(shè)防類,乙類建筑,采用隔震技術(shù)。隔震支座以上建筑結(jié)構(gòu)布置見圖1,隔震支座見圖2。

2 隔震方案確定

隔震方案設(shè)計原則一般為:隔震層宜設(shè)在基礎(chǔ)頂部,當(dāng)?shù)叵律疃容^大,宜在一層地面以下部位,利于隔震溝實現(xiàn)。橡膠隔震支座設(shè)置在受力較大的位置。其分布根據(jù)豎向構(gòu)件布置確定。

本工程方案設(shè)計階段將隔震層設(shè)置于地下1,2層之間(見圖3),且未貫通,造成隔震層并未將隔震支墩上下完全隔開,此方案無法達到隔震目的。將隔震層貫通后,可達到隔震目的,但將帶來隔震支墩設(shè)置數(shù)量增加,隔震溝外墻厚度加大(經(jīng)計算,考慮抗震,墻厚最小在650 mm),最終隔震溝位于用地紅線以外,方案基本不可實現(xiàn)。后經(jīng)優(yōu)化,將隔震層設(shè)置于地下1層上部約-1.0 m標(biāo)高處(見圖4)。

隔震方案選定后,預(yù)估支座豎向承載力、側(cè)向剛度、阻尼,經(jīng)計算后確定支座規(guī)格和數(shù)量。設(shè)計目標(biāo)為隔震后隔震層以上周期延長、地震力減小,在罕遇地震下,隔震層應(yīng)保持彈性變形,確保不出現(xiàn)不可逆的塑性形變,支座在大震下不出現(xiàn)拉應(yīng)力。支座以下結(jié)構(gòu)須驗算大震水平地震力,位移角均滿足要求,且構(gòu)件尺寸未影響建筑使用。

3 隔震后上部水平地震影響系數(shù)的確定

3.1 比對模型可行性分析

將ETABS和PKPM-SATWE非隔震、振型分解反應(yīng)譜法計算,得到的質(zhì)量、周期和層間剪力進行對比(如表1~表3結(jié)果所示差值,算式(∣ETABS-SATWE∣/SATWE)·100%)。

表1 結(jié)構(gòu)質(zhì)量對比(非隔震)

表2 結(jié)構(gòu)周期對比(非隔震)

由表2可知,兩軟件模型的前三階模態(tài)的自振周期基本相同。

由上述數(shù)據(jù)可知,兩種軟件得出的周期、層間剪力相近。對比分析模型可互相參照。

3.2 反應(yīng)譜的選擇及地震影響系數(shù)的確定

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》條款,本工程最終選取了七條時程曲線(兩條人工波和五條天然波),如圖5所示,基底剪力對比見表4,七條時程曲線反應(yīng)譜和規(guī)范反應(yīng)譜曲線如圖6所示。

由波形表可知,選取的波形滿足《抗規(guī)》規(guī)定。

從圖形判斷各反應(yīng)譜均值與規(guī)范反應(yīng)譜基本相同。符合《抗規(guī)》規(guī)定的對應(yīng)于主要振型的周期點,相差不大于20%的要求。詳細情況見表5,表6。

表3 地震剪力對比(非隔震)

表4 非隔震結(jié)構(gòu)基底剪力

由表5可知,滿足規(guī)定。

經(jīng)中震分析(加速度400),隔震結(jié)構(gòu)比非隔震結(jié)構(gòu)的周期延長(周期對比見表7),符合《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》對隔震后的要求。經(jīng)計算,上部結(jié)構(gòu)隔震前后層間剪力、傾覆力矩比平均值為0.364,由此,可得水平地震影響系數(shù)最大值為0.07,算式如下:

αmax1=βαmax/ψ=0.364×0.16/0.85=0.069。

但參照以往經(jīng)驗,確定隔震層以上水平地震影響系數(shù)最大值0.08。

表5 非隔震反應(yīng)譜曲線對比表

表6 隔震后應(yīng)譜曲線對比表

表7 隔震前后結(jié)構(gòu)的周期

其后進行了隔震支座最大剪力和最大軸力在罕遇地震時分析,求得隔震層最大水平位移248 mm,隔震支座采用1 m見方大型橡膠支座,滿足要求,且支座最大拉應(yīng)力為0.23 MPa,小于1.0 MPa。本結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的產(chǎn)生的總水平力為1 903 kN,總重力為293 461 kN,風(fēng)荷載的產(chǎn)生的總水平力為結(jié)構(gòu)總重力的0.3%,符合規(guī)范的要求。

4 隔震方案的研討

對于本工程的隔震設(shè)計,主要有以下幾點想法:1)在方案階段,就應(yīng)有專業(yè)的設(shè)計人員參與,因本工程方案階段所選擇的斷開位置不合理,造成設(shè)計時重新確定斷開位置,只能采用大直徑的橡膠支座,甚至為將結(jié)構(gòu)井筒與下部結(jié)構(gòu)斷開,只能采用ESB隔震支座,隔震設(shè)計階段十分艱難。2)框架剪力墻結(jié)構(gòu)在進行隔震設(shè)計時,應(yīng)盡量將剪力墻布置于電梯井道范圍以外的范圍,電梯井道周圍利用梁與砌體結(jié)構(gòu)形成井道。3)高寬比接近4的隔震建筑,是否可通過在支墩處增加大型阻尼器,使支墩阻尼達到設(shè)計要求。4)地基處理時將場地土盡量擠密,遇液化地基,或濕陷性場地,盡量采用樁基礎(chǔ),減少基礎(chǔ)截面,保證基礎(chǔ)以上支墩的檢修空間。

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