第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 复杂平面点式高层剪力墙结构抗震设计探讨 王栋，莫庸2 （1.甘肃省建筑设计研究院，兰州730030：2.甘肃省建设科技专家委员会，兰州73030） 摘要：通过对某平面凹凸不规则剪力墙结构进行楼板平面内应力的弹性分析，探讨了水平地震作用下楼板平面内 应力产生的原因，由此发现楼盖存在的薄弱部位，并结合应力分析结果进行抗震措施加强，实现了楼板的抗震性 能目标.
关键词：凹凸不规则剪力瑞结构楼板平面内应力等效弹性分析 1工程概况 某点式高层住宅，位于兰州市西固区，建筑平面呈“三叉形”（平立面见图1、图2），建筑标准层 轮廊尺寸长32.90m，宽26.20m，房屋高度129.10m，地上43层，一~二层为商场，层高4.50m，以上均为 住宅，标准层层高3.00m：设三层地下室，为设备用房、库房、管理用房等.
上部结构形式采用剪力墙结构， 按最小等效宽度计算的高宽比为5.47，基础采用平板式筏形基础，持力层为卵石层.
图1标准层结构平面图 图2立面图 2规则性分析及存在的主要问题 根据该工程的结构形式、体形特点及设计调整后确定的计算结果，对结构进行高度及不规则超限项目 判别，该工程存在以下超限不规则项：①房屋高度129.10m，大于8度区钢筋混凝土剪力墙结构A级高
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 度100米限值（小于并接近于B级高度130米限值），属B级高度高层建筑工程：②规定水平力作用下 出尺寸与该方向平面总尺寸之比VBmx=0.32>0.30（各翼局部凸出长宽比最大1/b=1.352.51MPa），该位置实际为墙肢连接部位，其余 各层楼板最大主拉应力均小于砼抗拉强度标准值且富裕较大，最大压应力0.68MPa.
整体考虑楼板不会开 裂，可满足中震设防目标.
m LLLINER t.Lost （a）第46计算层 （b）第45计算层 （c）第44计算层
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 U （d）第25计算层 （e）第6计算层 （f）第5计算层 图3中震楼板应力（板厚未加强） 根据结构布置特点及初步分析应力分布结果，并兼顾大震设防目标，对局部楼板作以下加强：中部区 域楼板及屋面板加厚为150mm.
在产生楼板应力集中区域的下翼与中部连接处的凹槽部位加腋板，以改善 凹口处的形状，板厚取150mm.
重新进行整体分析，上述各层楼板应力见图4（a）～（f）.
结果表明部分 楼层的应力峰值区域发生转移，增设腋板处板应力明显减小，除极个别位置峰值应力略有增大外，总体来 看各层楼板应力均有不同幅度下降，尤其顶层以下各层板应力降幅较大.
L1 B1 （a）第46计算层 （b）第45计算层 （c）第44计算层 m （d）第25计算层 （e）第6计算层 （f）第5计算层 图4中震楼板应力（板厚加强） 4）对加强楼板前后的结构各阶振型进行考察，板加强前第16阶振型开始反映出平面各分叉间相对振 动的特性，对应的周期为Tg=0.1413S，该振型反映为下翼振幅最大（图5），增设加强胶后到第20阶振型才 开始有各分叉间相对振动，反映为上部两翼间相对振动（图6)，T2=0.1194S，这种变化与楼板应力峰值区 域的转移相似，同时板加强前后结构前15阶振型均无明显变化，这也反映出分叉间的相对振动表现为高 振型影响，楼板应力分析须保证足够的振型数量，不能仅按满足振型参与质量系数大于90%取振型个数.
5）由上述分析可知平面各分叉的相对振动存在于高阶振型，前几阶振型中一般不具备各分叉的反相
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 振动，当采用振型分解反应谱法计算时，对于因各分叉相对振动引起中部连接区板应力，可能因高阶振型 参与系数小而偏小，因此有必要采用弹性动力时程法进行补充计算.
图5平面振型图（第16阶） 图6平面振型图（第20阶） 图7梁轴力图（大震） 分别选用软件提供的RH2TG045、TH4TG045、ECL-3三条地震波进行弹性动力时程法计算，主方向 峰值加速度取200cm/s²，两向输入比例为1:0.85，结构阻尼比取0.07，由程序完成计算后取各条波全时域 最大应力包络值，结果显示时程法计算的楼板应力均小于振型分解反应谱法结果（以46计算层为例峰值 主拉应力最大1.13MPa同层振型分解反应谱法计算值为1.35MPa，见图8），说明按振型分解反应谱法计 算结构楼板应力是可行的.
6）为了考察结构分析时选取的振型个数对计算结果的影响，分别取振型个数为6、15、36对结构进 行了补充计算，以46计算层为例，振型数为6时楼板峰值主拉应力最大1.25MPa，略小于振型数24时计算 值1.35MPa，振型数为15、36时楼板峰值主拉应力最大值与振型数为24时基本相同，见图9、图10.
说 明本例中水平地震作用下高阶振型虽然对楼板应力有一定贡献，但所占比重较小.
图8第46计算层（弹性时程） 图9第46计算层（取6个振型） 图10第46计算层（取36个振型） 3.2.4相关问题讨论 1）楼板平面内应力主要由两个方面产生：①楼板作为结构侧向振动横隔板时，在协调各抗侧力构件 变形过程中产生的应力，当各抗侧力构件刚度差异较大时板内应力增大，此时即使各竖向抗侧力构件的类 型相同（如本例剪力墙结构），但其抗侧刚度也会因其平面布置及截面尺寸的差异面不同.
②由于平面 内不同部分的相对振动使楼面整体变形产生的应力，此时楼板受力象卧置的深梁整体承受弯剪.
两种因素 所占比重会因平面不规则程度发生变化，就本工程来说，前述分析表明，前者影响远大于后者.
分析结果 同时表明对凹凸不规则平面，这种两种作用均会使板内应力进一步增大并在平面内折角部位产生明显的应 力集中，设计必须采取加强措施.
2）按规范方法计算地震作用时，无论采用振型分解反应谱法还是弹性时程分析法，均以地震波单点 单维输入（振型分解反应谱法、时程法）或单点多维（三维输入时程法），因无地面扭转分量输入，故无 5
