第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 山地高层建筑抗震设计若干规则性指标应用方法 的探讨 郑建东叶云青 （1广州潮华建筑设计有限公司，广州510655） [摘要】通过对一栋山地高层建筑扭转位移比、抗剪承转比的计算，并采用对应的平地计算模型进行对比，结合 动力弹塑性时程分析，提出了在计算层间位移角较小的山地高层建筑扭转效应时，以层水平扭转角作为辅助控制 指标，适当放松扭转位移比限值：计算抗剪承载力比时，以构件的楼层抗孵屈服强度系数作为衡量指标.
[关键词]山地高层建筑，扭转位移比，层水平扭转角，抗剪承载力比，抗剪屈服强度系数 0引言 随着房地产的蓬勃发展及建设用地的紧缺，越来越多的高层建筑项目建设场地由平地扩展到坡 地乃至山地.
由于山地坡度带来的建筑物底部不等高、不同层嵌固，使《建筑抗震设计规范》 （GB50011-2010）第3.4.3条以平层概念来计算的不规则判别指标出现了一些异常结果，尤其是扭 转位移比和抗剪承载力比常出现明显不满足规范要求的情况.
本文拟通过一栋工程实例，对以上两 个指标在山地建筑中的合理应用，提出修正应用方法.
1工程概况 本文讨论的高层建筑位于贵阳市云岩区渔安、安井片区D8地块，为24层高层住宅，采用框架 -核心筒结构.
建筑底部4层（-1~-4），一面临空，另一面不同层嵌固于侧面山体，由于一面临山， 底部各层平面逐层收进.
建筑剖面见图1，结构底部楼层平面见图2.
L 图1建筑剖面示意图 图2结构底部楼层平面示意图 2规则性指标计算结果 按建筑底部嵌固于不同层的计算模型（以下简称模型A），采用PKPM小震工况计算所得的结 构主要整体指标如表1所示.
同时，为了验证异常指标出现的原因是否因底部嵌固变化所致，采用 作者簧介：郑建东（19724），男.
工程硕土，教授级高工
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 底部统一嵌固于-4层地面的模型（以下简称模型B）做为对比，相应计算结果也列于表1.
表1模型A、模型B整体指标计算结果 模型A 模型B 自振周期（s） T1=4. 12 T1=4. 23 T2=3. 27 T2=3. 44 T3=3. 08 T3=3. 39 地震基底剪力 X:4775 Y:4752 X:5011 Y:5132 (kN) 地震底部倾覆弯 X:321387 Y:335514 X:323333 矩(kN*n) Y:361580 (%）21更版 X:0. 84 Y:0. 84 X:0. 87 Y:0. 90 刚度比 X: 1. 16 Y:1. 13 X: 1. 16 Y:1. 08 扭转位移比 X:1. 90 (-4F) Y:1. 62(4F) X:1. 25 (4F) Y:1. 01(2F) Y:1. 14 (4F) Y: 1. 14 (2F) 抗剪承载力比 X:0. 69 (4F) X :1. 02(4F) X:0. 86 (2F) X:0. 86 (2F) Y:0. 73 (4F) Y:1. 02(4F) Y:0. 82 (2F) Y:0. 80 (2F) 最大层间位移角 X:1/1242(13F) X: 1/1234 (13F) Y:1/2000 (7F) Y: 1/1797 (2F) 从表1看出，模型A-4层的扭转位移比、抗剪承载力比不满足规范要求，而对应楼层模型B的 指标则满足规范要求且与模型A差别较大，以上两个指标沿高度的变化曲线见图3.
应移比典线 其承桃力比尚境 0.5 移比 抗剪承状力比 2.f 生 图3 扭转位移比、抗剪承载力比曲线 3动力弹塑性时程分析 小震计算结果显示，模型A结构-4层扭转位移比、抗剪承载力比均不满足规范规则性要求，可 判别为结构扭转刚度突变及抗剪薄弱位置.
而仅从小震计算结果显示，模型A、模型B在-4层的结
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 构构件内力配筋差异不大，为进一步论证结构底部楼层的抗震性能，采用perform-3D对模型A进行 了罕遇地震下动力弹塑性时程分析，为找出结构薄弱位置，对大震输入做了1.75~2倍放大，模型 A结构在大震下损伤发展情况见图4.
1、2层 剪墙受 剪破坏 -3层剪墙 受压破坏 （a）剪力墙受压损伤 （b）剪力墙受剪损伤 图4大震动力弹塑性时程分析结构损伤情况 动力弹塑性分析结果显示，模型A在1.75倍大震作用下，首先于结构-3层剪力墙出现压碎损 伤，于结构1、2层出现剪力墙剪切破坏（0.75倍剪切破坏），而小震反应谱分析揭示的薄弱楼层-4 层在1.75倍大震作用下并未出现竖向构件损伤，继续增大地震作用至2倍大震作用后，-4层竖向 构件才出现剪力墙压碎损伤，仍未出现竖向构件剪切破坏.
从罕遇地震分析结果来看，-4层并不是 结构的薄弱环节，结构的受剪薄弱环节位于1、2层.
4扭转位移比计算结果分析及建议 鉴于模型A小震分析结果与罕遇地震动力弹塑性时程分析结果对于结构薄弱部位的判别不一 致，作者对结构小震下扭转效应作了进一步研究，对比了模型A、模型B扭转效应明显的端跨（8-A 轴及8-J轴）在5%偏心力作用下的位移以及层间位移角，见图5.
量大位林热线 星网位林鱼曲线 业大位格 层网位非角 图5端跨位移及层间位移角曲线 同时对比了两个模型在扭转效应影响大的角部竖向构件（取8-7轴交8-J轴与8-1轴交8-J框 柱）的弯矩、剪力、扭矩，如表2.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表2角部竖向构件内力对比 模型A 模型B 8-7轴交 弯距（kN*n） 28.3 32.5 8-J轴框柱 剪力（kx) 4.8 3.5 扭距(kN*n) 0. 3 0. 1 8-1轴交 弯距（kN*n） 26. 9 28.8 8-J轴框柱 剪力(kN) 3.6 3.9 扭距(kN*n) 0.3 0. 1 从结构的变形、内力来看，模型A在-4层均未出现较模型B明显不利的情况，分析模型A扭转 位移比明显大于模型B的原因，是因为模型A在-4层由于受到水平嵌固的影响，水平平动位移很小， 而导致在扭转位移绝对值不大的情况下，出现扭转位移比剧增的现象，见图6示意.
iy ug-=0 8=6 6. x （a）模型A （b）模型B 图6扭转位移比计算示意图 图7模型A、B端跨扭转位移图 从图7可以看出，由于受到本层水平嵌固端 表3本项目扭转位移比控制建议值 的约束，模型A的端跨在偏心力下的位移小于模 型B，但由于平均位移明显小于模型A，导致扭转 扭转角正切 最大层间位移角 扭转位移比 位移比反而偏大，而结构实际扭转效应并不大， tan 控制值 反映为模型A端跨构件内力、配筋与模型B差别 1. 25 ×10° 0. 717 × 10* 1.50 不大.
(1/800) （推算值） （规范限值） 鉴于以上分析结果，本文建议可以考虑以结 0.50×10° 0. 323×10 1.60 构扭转角作为扭转效应的辅助判别指标，《高 (1/2000) （推算值，本文 （规范建议值） 层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.4.5 建议控制值） 关于当楼层最大层间位移角小于规范限制的40% 时（1/2000），扭转位移比可放松至1.6的规定， 0. 40 × 10° 0. 323× 10* 1. 88 (1/2500) 推算出此时结构的层水平扭转角 2（ -） 0.33×10° 0. 323×10 2.29 （tanθ= ）：然后以此层水平扭转角为 (1/3000) L 0.28×10° 0. 323 × 10° 2.91 控制值，推算出本项目对应不同的最大层间位移 (1/3500) 角时不同扭转位移比控制建议值，见表3. 0. 25×10° 0. 323× 10 4.00 本项目模型A在-4层的最大层间位移角为 (1/4000) 1/21053，扭转位移比为1.90，对应的扭转角正 切为0.387×10°，参照表2，可见结构扭转效应仍在可接受范围内，其层平面扭转角远小于规范位 移角条件下的层平面扭转角推算值（约为推算值的1/8），不属于结构抗扭刚度突变及薄弱位置，与
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 动力弹塑性时程分析结果吻合.
5抗剪承载力计算结果分析及建议 本文对于模型A、模型B对应位置的剪力墙的剪力及剪应力水平做了对比（抽取了负四层中部、 端部共11片剪力墙，剪力墙位置如图8示意），具体结果见表4.
89 8 表4剪力墙剪力、剪应力比对比 9) 模型 A (MPa) 模型B（MPa) 剪力境1 0.143 0.354 剪力境2 0.149 0.405 9 剪力墙3 0.093 0.279 剪力墙4 0.124 0.340 剪力境5 0.122 0.395 剪力境6 0.123 0.385 剪力墙7 0.529 1.224 剪力墙8 0.221 剪力境9 0.092 0.212 剪力墙10 0.089 0.157 图8剪力对比剪力墙位置示意图 剪力墙11 0.642 0.829 同时对比两个模型-4层剪力墙与-3层相应位置剪力墙的剪应力之比，见表5.
可见模型A的-4层剪力墙剪应力水平均小于模型B，剪力墙-4层与-3层的剪应力比，也是模型 A小于模型B.实际上模型A由于侧向山体嵌固分担了一部分地震剪力，所以-4层的剪力墙相对于 模型B承载力富余更多，出现模型A的-4层抗剪承载力比变小而被判别为薄弱层的原因，是因为楼 层平面范围的缩进，从而导致-4层抗剪构件总数减少所致.
为合理地找出结构的薄弱环节，借用《建 筑抗震设计规范》第5.5.2条“楼层屈服强度系数”的概念，取楼层抗剪屈服强度系数=层总抗剪承 载力/层总地震剪力，以楼层抗剪屈服强度系数来衡量结构层抗剪能力及储备的变化.
模型A的楼 层抗剪屈服强度系数在不同楼层的数值曲线如图9.
表5剪力墙剪应力比（-4/-3） 模型A 模型B 剪力墙1 0.536 0.719 剪力墙2 0.602 0.750 剪力墙3 0.570 0.731 剪力墙4 0.606 0.640 剪力墙5 985°0 10 剪力墙6 0.619 剪力墙7 6L°0 0.716 剪力墙8 290 0.651 剪力墙9 11 2) 0.615 0.642 剪力境10 0.720 0.623 图9楼层抗剪屈服强度系 剪力境11 095′0 0.729 数曲线 从图9可见，模型A抗剪届服强度系数最小的楼层在第1层，显示出第1层抗剪承载力富余小，
