3-3#樓男生宿舍-抗震設(shè)計專篇

第1章工程概況及性能目標(biāo)的確定1.1工程概況本工程為中學(xué)項目，位于，項目北臨肖家溝西支路，南側(cè)臨肖家溝南路，配套設(shè)施完善，交通便利，本項目為發(fā)展有限公司代建設(shè)。項目周邊多為地區(qū)高端住宅小區(qū)，環(huán)境優(yōu)美。項目用途主要用于學(xué)校及配套用房。項目用地69795.71㎡,總建筑面積約66552.69m2，地上建筑面積53876.43㎡，地下建筑面積12676.26㎡，暫定辦學(xué)規(guī)模為84班（其中初中54班，高中30班）。由1#教學(xué)樓（1-1#、1-2#、1-3#、1-4#）、2#報告廳及食堂、3#4#為高中教學(xué)樓及宿舍（3-1#、3-2#、3-3#、4-1#、4-2#）、5#樓校門、6#樓風(fēng)雨操場及車庫組成，各樓棟均屬于單、多層公共建筑，風(fēng)雨操場、車庫均在室外操場下方，車庫屬于I類汽車庫。除風(fēng)雨操場設(shè)一層地下室外，地上其余各單體均不設(shè)地下室。地上各單體高度均不超過10層且小于24米，均不屬于高層建筑。本項目地上各單體的設(shè)計工作年限為50年，抗震設(shè)防類別為乙類（除5#樓校門為丙類），建筑結(jié)構(gòu)安全等級為一級（5#樓校門為二級）。1.2設(shè)計所依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及規(guī)程1、《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》GB55001-20212、《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》GB55002-20213、《建筑與市政地基基礎(chǔ)通用規(guī)范》GB55003-20214、《混凝土結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》GB55008-20215、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-20126、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010(2016年版)7、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010(2015年版)8、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-20109、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003-201110、《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-200811、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-201112、《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-201813、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-201314、《組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ138-201615、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-200816、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014(2018年版)17、《重慶市建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DBJ50-047-201618、《公共建筑節(jié)能（綠色建筑）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DBJ50-052-202019、《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ476-201920、《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》JGJ369-201621、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-201722、《山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T472-202023、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》的通知（建質(zhì)量【2015】67號）24、《建設(shè)工程抗震管理條例》中華人民共和國國務(wù)院令（第744號）25、《基于保持建筑正常使用功能的抗震技術(shù)導(dǎo)則》26、重慶中科勘測設(shè)計有限公司2020年8月提供的《魚嘴農(nóng)轉(zhuǎn)非安置房三期工程（詳細(xì)勘察）》工程地質(zhì)勘察報告27、甲方與我設(shè)計院簽訂的設(shè)計合同與相關(guān)委托及設(shè)計任務(wù)書28、其他應(yīng)遵循的國家、地方規(guī)范和規(guī)程。1.3荷載及作用效應(yīng)組合1.3.1樓、屋面活荷載序號荷載類別標(biāo)準(zhǔn)值備注1上人屋面2.0kN/m22不上人屋面0.5kN/m23露臺3.5kN/m24教室、辦公室2.5kN/m25陽臺、走廊、門廳3.5kN/m2可能出現(xiàn)人員密集6樓梯、電梯間3.5kN/m27衛(wèi)生間2.5kN/m28電梯機(jī)房8.0kN/m29欄桿水平荷載1.5kN/m2（學(xué)校欄桿水平荷載1.5kN/m；學(xué)校欄桿豎向荷載1.2kN/m。）10食堂、餐廳、實驗室、會議室3.0kN/m211其它未列項目見現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)的荷載1.3.2風(fēng)荷載根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012，本工程位于重慶市兩江新區(qū)，基本風(fēng)壓取50年一遇基本風(fēng)壓值：ω0=0.40kN/m2，舒適度計算時取10年一遇基本風(fēng)壓值：ω0=0.25kN/m2房屋高度均小于60m，承載力設(shè)計時按基本風(fēng)壓1.0倍采用。阻尼比：荷載和承載力計算時取0.05，加速度和舒適度計算時取0.02。1.3.3地震作用1.3.1.1地震動參數(shù)設(shè)計基本地震加速度：0.05g（按中震防發(fā)[2009]49號文件提高為0.10g計算）設(shè)計地震分組：第一組場地類別:I0類場地特征周期：0.20s多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值：αmax=0.08設(shè)防地震水平地震影響系數(shù)最大值：αmax=0.23罕遇地震水平地震影響系數(shù)最大值：αmax=0.50中震彈塑性時程分析用地震加速度最大值：αmax=50cm/s2大震彈塑性時程分析用地震加速度最大值：αmax=125cm/s21.3.1.2建筑抗震設(shè)防分類依據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010(2016年版)，1#樓教學(xué)樓、2#學(xué)術(shù)報告廳及食堂、3#教學(xué)樓及宿舍、4#教學(xué)樓及宿舍，6#樓風(fēng)雨操場及車庫，建筑抗震設(shè)防分類均為重點設(shè)防類（乙類）；5#樓校門抗震設(shè)防分類為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）。1.3.1.3建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）(2016年版)及中國地震局文件中震防發(fā)[2009]49號文要求，本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第一組。3-3#樓男生宿舍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高1度按7度（0.1g）進(jìn)行設(shè)計，帶少量框架的剪力墻結(jié)構(gòu)，框架及剪力墻抗震等級均取為四級。1.3.4荷載作用組合1.3.4.1彈性階段作用效應(yīng)組合在彈性階段抗震設(shè)計進(jìn)行構(gòu)件承載力驗算時，其荷載或作用的分項系數(shù)按下表，取各構(gòu)件可能出現(xiàn)的最不利組合進(jìn)行截面設(shè)計。序號荷載組合工況恒荷載活荷載風(fēng)地震不利有利不利有利水平豎向1恒載+活載1.31.01.50.0———2恒載+活載1.01.01.50.0———3恒載+活載+風(fēng)1.31.01.50.00.6×1.5——4恒載+活載+風(fēng)1.31.01.50.01.5——5重力荷載+水平地震1.31.00.5×1.20.5—1.4—6重力荷載+水平地震+風(fēng)1.31.00.5×1.20.50.2×1.51.4—1.3.4.2中震不屈服在中震地震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件不屈服。計算中不考慮地震內(nèi)力調(diào)整，不考慮風(fēng)荷載參與組合；荷載分項系數(shù)、材料分項系數(shù)和抗震承載力調(diào)整系數(shù)均取為1.0。即除了不考慮地震內(nèi)力調(diào)整的有關(guān)規(guī)定外，此種情況下屬于荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值對材料標(biāo)準(zhǔn)值的設(shè)計檢查關(guān)系，如下：（無地震作用組合）或（有地震作用組合）。上式中即為荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，如下表所示，則對應(yīng)于未考慮分項系數(shù)的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。荷載或作用的分項系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值組合系數(shù)。荷載組合工況恒荷載活荷載風(fēng)載地震不利有利不利有利水平豎向恒載+活載+水平地震1.01.00.5×1.00.5×1.0—1.0—1.3.4.2中震彈性即中震地震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持彈性。計算中不考慮風(fēng)荷載參與組合，不考慮地震內(nèi)力調(diào)整，作用分項系數(shù)、材料分項系數(shù)和抗震承載力調(diào)整系數(shù)均按規(guī)范取值。序號荷載組合工況恒荷載活荷載風(fēng)載地震不利有利不利有利水平豎向1恒載+活載1.31.01.50.0———2恒載+活載1.31.01.50.0———3重力荷載+水平地震1.31.00.5×1.50.5—1.4—1.4地質(zhì)情況簡述1.4.1地基土的構(gòu)成與特征根據(jù)陜西地礦第二工程勘察院有限公司于二0二三年七月提供的本工程擬建場地《星湖中學(xué)項目地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察報告》（詳細(xì)勘察），勘探揭露：本場區(qū)原始地貌為淺丘斜坡地貌，擬建場地經(jīng)人為開挖堆填，多處形成陡坎斜坡。擬建場地主要分層描述及分布特征如下：（1）第1層為素填土：雜色，主要由砂巖、泥巖碎石、塊石及粉質(zhì)粘土組成結(jié)構(gòu)松散～稍密，稍濕。場地范圍及周邊開挖整平回填，機(jī)械拋填，回填時間約6年。（2）第2層為粉質(zhì)粘土：褐黃色，可塑狀，切面稍有光澤，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性中等，該層在場地零星分布。（3）第3層為泥巖：紫紅色、暗紫色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，主要由粘土礦物組成；中等風(fēng)化巖體較完整，強(qiáng)度中等，質(zhì)較硬，節(jié)理裂隙不發(fā)育，為場地的主要巖層。（4）第4層為砂巖：灰白色、淺灰色，中-粗粒粒狀結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，主要由長石、石英、云母等組成，強(qiáng)風(fēng)化帶呈黃褐色，強(qiáng)度低，風(fēng)化裂隙發(fā)育，為場地的次要巖層。（5）第5層為泥質(zhì)砂巖：淺灰色、淺黃色，細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，礦物成分以石英為主，長石次之并含云母等礦物，質(zhì)軟，中風(fēng)化巖體較完整，為場地的次要巖層。主要土層的性質(zhì)、承載力參數(shù)如下巖、土名稱巖石單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)天然重度(kN/m3)地基承載力特征值（kPa）巖土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)備注c(kPa)φ(°)天然飽和素填土//天然20*飽和21*/天然5*飽和2*天然26*飽和23*帶*號者為經(jīng)驗值粉質(zhì)粘土//天然18.8飽和19.0150*天然18.3飽和15.2天然10.6飽和9.5強(qiáng)風(fēng)化泥巖//24.6*300*//中等風(fēng)化泥巖5.23.2天然25.6飽和25.8無水浸泡1887.6313.528.51水浸泡1161.6強(qiáng)風(fēng)化砂巖//22*500*//中等風(fēng)化砂巖23.216.9天然25.6飽和25.76134.71319.5531.88強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖//24.7*350*//中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖12.68.7天然25.2飽和25.4無水浸泡4573.8723.930.81水浸泡3217.51.4.2場地及地基的地震效應(yīng)3-2#樓場地的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05g，所屬的設(shè)計地震分組為第一組，場地類別為I0類。按《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008規(guī)范規(guī)定，本次擬建項目為學(xué)校，整個擬建場地均為乙類建筑（除5#樓校門），屬重點設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度1度的要求加強(qiáng)其抗震措施。擬建場地經(jīng)整平到設(shè)計高程后，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)（2016年版）對各擬建物地震效應(yīng)評價見下表。地震效應(yīng)評價一覽表擬建物（括號里面為地勘樓棟）經(jīng)平整后覆蓋層最大厚度（m）剪切波速υs值（m/s）場地土類型場地類別設(shè)計特征周期建筑抗震地段類別計算孔號填土厚度粉質(zhì)粘土厚度等效剪切波速1-1#教學(xué)樓（1#樓）9.1ZK1268.01.1128.68軟弱土Ⅱ0.35s一般地段1-2#教學(xué)樓（2#樓）8.5ZK1338.50125.70軟弱土Ⅱ0.35s一般地段1-3#教學(xué)樓(3#樓)1.1ZK1361.10125.70軟弱土Ⅰ10.25s一般地段1-4#教學(xué)樓(4#樓)0/00＞800巖石Ⅰ00.20s有利地段2#報告廳\食堂（5#樓）0/0.00＞800巖石Ⅰ00.20s有利地段3-1#教學(xué)樓（6#樓）3.2ZK2062.11.1134.56軟弱土Ⅱ0.35s不利地段3-2#教學(xué)樓（7#樓）0/0.00＞800巖石Ⅰ00.20s有利地段3-3#男生宿舍（8#樓）0/0.00＞800巖石Ⅰ00.20s有利地段4-1#教學(xué)樓（9#樓）3.3ZK2343.30125.70軟弱土Ⅱ0.35s不利地段4-2#女生宿舍（10#樓）0/0.00＞500軟質(zhì)巖石Ⅰ10.25s不利地段5#樓學(xué)校大門（學(xué)校大門）0/0.00＞800巖石Ⅰ00.20s有利地段6#樓風(fēng)雨操場及車庫（車庫B1F/車庫-1F）28.1ZK1928.10125.70軟弱土Ⅲ0.45s不利地段0/0.00＞800巖石Ⅰ00.20s有利地段1.4.3地表水和地下水作用評價場地屬剝蝕淺丘地貌，整體東側(cè)高、西側(cè)低，有利于地表水體順地勢往低處以地表徑流等方式排走。擬建場地勘察期間測得地下水位，地下水位高程272.70m～278.30m，遠(yuǎn)低于場地最低整平標(biāo)高，可不進(jìn)行抗浮設(shè)計。場區(qū)內(nèi)地下水對II類場地環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性；在長期浸水環(huán)境下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性，在干濕交替環(huán)境下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。1.5性能目標(biāo)的選取依據(jù)國務(wù)院2021年7月19日公布，2021年9月1日起實施的《建設(shè)工程抗震管理條例》中第十六條“位于高烈度設(shè)防地區(qū)、地震重點監(jiān)視防御區(qū)的新建學(xué)校、幼兒園、醫(yī)院、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、兒童福利機(jī)構(gòu)、應(yīng)急指揮中心、應(yīng)急避難場所、廣播電視等建筑應(yīng)當(dāng)按照國家有關(guān)規(guī)定采用隔震減震等技術(shù)，保證發(fā)生本區(qū)域設(shè)防地震時能夠滿足正常使用要求?！苯?jīng)對重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會咨詢后得知重慶市全域均處于地震重點監(jiān)視防御區(qū)內(nèi)。本工程為學(xué)校，根據(jù)《建設(shè)工程抗震管理條例》第十六條，應(yīng)當(dāng)按照國家有關(guān)規(guī)定采用相關(guān)技術(shù)，保證發(fā)生本區(qū)域設(shè)防地震時能夠滿足正常使用要求。為進(jìn)一步貫徹落實《建設(shè)工程抗震管理條例》，參考由清華大學(xué)和廣州大學(xué)主編的《基于保持建筑正常使用功能的抗震技術(shù)導(dǎo)則》進(jìn)行性能目標(biāo)的選取。《基于保持建筑正常使用功能的抗震技術(shù)導(dǎo)則》3.1.1條規(guī)定，地震時正常使用建筑分為I類建筑和II類建筑，其分類按照下表進(jìn)行。表1.5.1地震時正常使用建筑分類建筑類型建筑I類應(yīng)急指揮中心建筑；醫(yī)院主要建筑；應(yīng)急避難場所建筑；廣播電視建筑II類學(xué)校建筑；幼兒園建筑；醫(yī)院附屬用房；養(yǎng)老機(jī)構(gòu)建筑；兒童福利機(jī)構(gòu)建筑學(xué)校建筑可劃分為II類建筑，按“導(dǎo)則”中3.1.2的規(guī)定選取的性能目標(biāo)如下表。表1.5.2II類建筑正常使用的性能目標(biāo)構(gòu)件類型設(shè)防地震罕遇地震結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本完好或輕微損壞輕度或中度損壞總體性能目標(biāo)無需修理可繼續(xù)使用適度修理可繼續(xù)使用注：結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)功能、作用、位置及重要性等可分為關(guān)鍵構(gòu)件、普通豎向構(gòu)件、重要水平構(gòu)件和普通水平構(gòu)件。關(guān)鍵構(gòu)件是指構(gòu)件的失效可能引起結(jié)構(gòu)的連續(xù)破壞或危及生命安全的嚴(yán)重破壞。普通豎向構(gòu)件是指關(guān)鍵構(gòu)件之外的豎向構(gòu)件；重要水平構(gòu)件是指關(guān)鍵構(gòu)件之外不宜提早屈服的水平構(gòu)件，包括對結(jié)構(gòu)整體性有較大影響的水平構(gòu)件，承受較大集中荷載框架梁、抗震墻連梁，承受豎向地震的懸臂梁，以及消能減震結(jié)構(gòu)中消能子結(jié)構(gòu)的框架梁等。普通水平構(gòu)件包括一般的框架梁、抗震墻連梁等。完好，即構(gòu)件保持彈性狀態(tài)；基本完好，即構(gòu)件基本保持彈性狀態(tài)；輕微損壞，即構(gòu)件可能出現(xiàn)輕微的塑性變形，但不影響正常使用；輕度損壞，即構(gòu)件達(dá)到屈服狀態(tài)，但不出現(xiàn)明顯的塑性變形；中度損壞，即構(gòu)件出現(xiàn)明顯的塑性變形，但控制在適度修理可繼續(xù)使用的范圍。表1.5.3混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)期性能目標(biāo)簡表地震水準(zhǔn)設(shè)防地震罕遇地震層間位移角限制1/5001/200樓面水平加速度限值(g)0.45-1.6結(jié)構(gòu)分析軟件及方法表1.6結(jié)構(gòu)分析軟件及分析方法YJKS5.2.1SAUSAGE2023YJKS5.2.1SAUSAGE2023CQC彈性彈塑性時程分析CQC等效彈性彈塑性時程分析/主體結(jié)構(gòu)彈性/主體結(jié)構(gòu)彈塑性注：時程分析法采用SAUSAGE軟件提供的直接積分法-修正的中心差分法。1.7技術(shù)路線設(shè)防采用振型分解反應(yīng)譜法（彈性方法）進(jìn)行分析，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》并結(jié)合《建設(shè)工程抗震管理條例》：(1)通過結(jié)構(gòu)布置，進(jìn)行抗震概念設(shè)計，避免平面及豎向不規(guī)則；(2)按7度（αmax=0.08）進(jìn)行小震下的建模計算，根據(jù)計算指標(biāo)，判斷結(jié)構(gòu)的抗震合理性，將7度（αmax=0.08）小震下帶配筋的計算模型導(dǎo)入SAUSAGE軟件，進(jìn)行中、大震正常使用的性能目標(biāo)驗算。(3)進(jìn)行本地區(qū)設(shè)防地震6度（αmax=0.12）下的彈塑性時程計算并進(jìn)行中、大震下的性能目標(biāo)驗算；若第（2）步中的模型不滿足中震性能目標(biāo)，則調(diào)整YJK模型，按設(shè)防地震6度（αmax=0.12）的進(jìn)行計算并輸出。(4)將步驟（3）中輸出的設(shè)防地震6度（αmax=0.12）帶配筋模型導(dǎo)入SAUSAGE軟件，進(jìn)行本地區(qū)中、大地震下的性能目標(biāo)驗算，若不滿足性能目標(biāo)，調(diào)整模型直至滿足中、大震正常使用的性能目標(biāo)。第2章結(jié)構(gòu)布置及規(guī)則性判定2.1結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)平面布置如下圖所示圖2.1.13-3#樓典型樓層平面布置圖2.2結(jié)構(gòu)的抗震縫設(shè)置3-3#樓男生宿舍不設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，嵌固部位為基頂。2.3.1不規(guī)則的主要類型不規(guī)則類型定義和參考指標(biāo)平面不規(guī)則扭轉(zhuǎn)不規(guī)則考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2凹凸不規(guī)則平面凹凸尺寸大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%或開洞面積大于該樓層面積的30%,或較大的樓層錯層豎向不規(guī)則側(cè)向剛度不規(guī)則本層側(cè)移剛度小于相鄰上一層側(cè)移剛度的70%或小于相鄰上三層側(cè)移剛度平均值的80%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力與相鄰上一層的比值小于80%平面及豎向不規(guī)則的主要類型2.3.2不規(guī)則性判定平面規(guī)則性判定：3-3#樓男生宿舍不存在平面不規(guī)則情況。豎向規(guī)則性判定：首層存在掉層結(jié)構(gòu)。第3章多遇地震下的計算結(jié)果本工程采用YJKS（5.2.1）進(jìn)行整體計算。3.1結(jié)構(gòu)分析輸入的主要計算參數(shù)3-3#樓男生宿舍YJK模型三維示意圖如下圖：小震彈性分析采用如下參數(shù)：結(jié)構(gòu)計算參數(shù)結(jié)構(gòu)層數(shù)6混凝土容重（kN/m3）26嵌固位置基頂結(jié)構(gòu)類型剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度7場地土類別I0設(shè)計地震分組一組多遇地震影響系數(shù)最大值0.08特征周期0.20全樓地震作用放大系數(shù)1結(jié)構(gòu)阻尼比0.05連梁剛度折減系數(shù)/中梁剛度放大系數(shù)梁剛度放大系數(shù)按《砼規(guī)》5.2.4條取值地震活荷載折減系數(shù)不折減周期折減系數(shù)0.9地震力振型組合數(shù)滿足質(zhì)量參與系數(shù)大于95%所需要數(shù)量地震力計算考慮雙向地震、考慮偶然偏心地震力夾角0度、30、90度、程序自動計算最不利方向0.2Q調(diào)整起算/終止層號1至6框架柱/抗震墻抗震等級四級剛性樓板假定整體指標(biāo)采用強(qiáng)制剛性板假定，其他采用非強(qiáng)剛是否考慮P-Δ效應(yīng)否樓層剛度算法樓層剛度比基本風(fēng)壓（kN/m2）0.403.2多遇地震作用下結(jié)構(gòu)主要計算結(jié)果1、結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布分析樓層YJK計算結(jié)果恒載質(zhì)量（t）活載質(zhì)量（t）層質(zhì)量（t）質(zhì)量比62000.0103.02103.01.21051624.8112.91737.70.91241778.0128.31906.30.99431793.0125.41918.41.04721712.7119.21831.91.01311687.7121.11808.81.000從上表中可知：質(zhì)量比滿足規(guī)范要求。2、動力特性分析下表分別給出YJK軟件分析得到的結(jié)構(gòu)周期及扭轉(zhuǎn)周期比。振型YJK結(jié)果周期（s）振型性質(zhì)10.7607平動（X）20.5742平動（Y）30.5387扭轉(zhuǎn)（T）Tt/T10.71結(jié)構(gòu)振型模態(tài)振型模態(tài)圖YJK結(jié)果T1=0.7607T2=0.5742T3=0.5387從上表可知，結(jié)構(gòu)前三階振型分別為平動(X)、平動及扭轉(zhuǎn)(Y)，結(jié)構(gòu)的第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期之比為0.71＜0.90，滿足規(guī)范要求。3、位移、位移角和扭轉(zhuǎn)位移比分析位移角和扭轉(zhuǎn)位移比結(jié)果匯總于下表：表3.1.1結(jié)構(gòu)位移角和扭轉(zhuǎn)位移比X方向風(fēng)作用滿足1/99991/1000滿足地震作用滿足1/29461/1000滿足Y方向風(fēng)作用滿足1/99991/1000滿足地震作用滿足1/39161/1000滿足分析上表數(shù)據(jù)可知：地震作用、風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的層間最大位移角均小于規(guī)范規(guī)定的最大值1/1000，且有一定的富余；扭轉(zhuǎn)位移比小于1.4，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則程度小。4、地震剪力系數(shù)分析本工程根據(jù)多遇地震反應(yīng)譜計算剪重比數(shù)值見下表。表3.1.2樓層剪重比計算結(jié)果樓層YJK（%）X向Y向12.102.63根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010第5.2.5條，第一周期大于于5秒且扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯的結(jié)構(gòu)，最小樓層剪力與該層上累積的地震質(zhì)量的比值不應(yīng)小于最小地震剪力系數(shù)λ為0.006。結(jié)構(gòu)剪重比滿足規(guī)范要求，無需調(diào)整。5、整體穩(wěn)定性和剛度比分析1）整體穩(wěn)定性分析下表給出YJK計算得到的塔樓剛重比。表3.1.3剛重比計算結(jié)果軟件樓層X向規(guī)定水平力Y向規(guī)定水平力YJK（剛重比）113.5121.41由上表可知，結(jié)構(gòu)能夠，滿足抗規(guī)（3.6.3）的要求，故不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。2）側(cè)向剛度比分析根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）3.4.3條關(guān)于結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的規(guī)定：本層與相鄰上層的側(cè)向剛度比不小于0.7，與相鄰上部三層剛度平均值的比值不宜小于0.8。下表列舉了結(jié)構(gòu)的樓層最小剛度比計算結(jié)果，其結(jié)果滿足規(guī)范要求，整個結(jié)構(gòu)不存在軟弱層。表3.1.4樓層側(cè)向剛度比計算結(jié)果樓層YJKX向Y向61.01.06、樓層受剪承載力《抗規(guī)》3.4.3條規(guī)定：抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一層受剪承載力的80%時，為樓層承載力突變，從下表可以發(fā)現(xiàn)樓層受剪承載力滿足規(guī)范要求，不存在薄弱層。表3.1.5樓層受剪承載力層號塔號X向承載力(kN)Y向承載力(kN)本層/上層（X）本層/上層（Y）616881.111489.31.001.00516935.511828.81.011.03418618.013152.01.241.113110671.614606.61.241.112111415.616381.11.071.121113863.819099.41.211.177、多遇地震計算結(jié)果匯總表3.1.6樓層受剪承載力控制參數(shù)周期（S）及周期比最大層間位移角T1T2T3Tt/T1X向地震Y向地震X向風(fēng)載Y向風(fēng)載計算值0.76070.57420.53870.711/29461/39161/99991/9999規(guī)范值周期比不應(yīng)＞0.9框架結(jié)構(gòu)△u/h限值：1/1000控制參數(shù)最小剪重比(%)剛重比位移比（最大）X向Y向X向Y向X向地震Y向地震計算值2.102.6313.5121.411.121.05規(guī)范值≥1.6%宜＞20、應(yīng)＞10不宜＞1.2，不應(yīng)＞1.5備注X向調(diào)整系數(shù)：1.000Y向調(diào)整系數(shù):1.000控制參數(shù)有效質(zhì)量系數(shù)(%)最大軸壓比樓層抗剪承載力比（最小值）(%)X向Y向柱墻X向Y向計算值98.2596.100.670.861.01.0規(guī)范值應(yīng)≥90%宜＜0.90（四級）宜＜0.90本層宜＞80％（相鄰上層）、應(yīng)＞65％（相鄰上層）控制參數(shù)樓層與相鄰上層的側(cè)向剛度比樓層與相鄰上三層側(cè)向剛度平均值的比本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍時，本層與相鄰上層的側(cè)向剛度比X向Y向X向Y向X向Y向計算值1.01.01.01.0//規(guī)范值本層宜＞0.7（相鄰上層）本層宜＞0.8（相鄰上三層的平均值）本層宜＞1.1（相鄰上層）嵌固層位置基頂控制參數(shù)地下一層與首層側(cè)向剛度比X向Y向計算值//規(guī)范值宜≥2.0宜≥2.03.3多層結(jié)構(gòu)不規(guī)則判斷表3-3#樓剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的規(guī)則性分析按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)（2016年版）第3.4節(jié)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。部分判斷項參考《重慶市超限高層建筑工程界定規(guī)定（2020年版）》和重慶市鋼筋混凝土高層建筑工程結(jié)構(gòu)抗震超限情況判定表（2020年版）進(jìn)行輔助判斷。表3.1.7平面及豎向不規(guī)則項判定表不規(guī)則類型判定項目結(jié)論（1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則A.位移比1.18<1.2；?（2）凹凸不規(guī)則（含平面長寬比較大）A.單側(cè)凹進(jìn)(凸出)和兩側(cè)凹進(jìn)(凸出)?（3）樓板局部不連續(xù)A.有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%：無B.開洞面積大于該層樓面面積的30%：無C.錯層樓層：無；?（4）側(cè)向剛度不規(guī)則（含尺寸突變）A.樓層側(cè)向剛度比與相鄰上層側(cè)向剛度的比值：＞70%；B.樓層側(cè)向剛度比與上相鄰三層側(cè)向剛度的平均值的比值：>80%；C.不存在上部樓層收進(jìn)；?（5）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)A.不存在豎向構(gòu)件間斷、轉(zhuǎn)換等情況；?（6）樓層承載力突變A.層間受剪承載力與相鄰上層受剪承載力比值＞80%;?超限0項判定為不超限。?3.4多遇地震計算小結(jié)多遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈性反應(yīng)譜分析的主要結(jié)論如下：（1）結(jié)構(gòu)樓層的質(zhì)量沿高度分布較為均勻，滿足高規(guī)3.5.7的要求。（2）從周期和振型結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在兩個方向的動力特性接近。（3）結(jié)構(gòu)位移比、剪重比、剛重比、樓層側(cè)向剛度比、樓層受剪承載力比均滿足規(guī)范要求。第4章設(shè)防震作用下的結(jié)構(gòu)性能設(shè)計及評價4.1彈塑性分析的目的根據(jù)《基于保持建筑正常使用功能的抗震計算導(dǎo)則》3.2.2規(guī)定：地震時保持正常使用功能建筑應(yīng)基于設(shè)防地震進(jìn)行承載力設(shè)計，并進(jìn)行設(shè)防地震和罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)變形和樓面水平加速度驗算。3.2.4條規(guī)定：地震時保持正常使用功能建筑應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析，計算設(shè)防地震和罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)層間位移和樓面水平加速度。通過彈塑性分析，擬達(dá)到以下目的：1、對結(jié)構(gòu)在中震下的非線性性能給出定量（性）解答，研究本結(jié)構(gòu)在中地震作用下的變形形態(tài)、構(gòu)件的塑性及其損傷情況，以及整體結(jié)構(gòu)的彈塑性行為，具體的研究指標(biāo)包括最大頂點位移、最大層間位移及最大基底剪力等；2、對結(jié)構(gòu)的樓面水平加速度進(jìn)行驗算；3、根據(jù)以上研究成果，對結(jié)構(gòu)的抗震性能給出評價，并對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出改進(jìn)意見和建議。4.2彈塑性分析的方法目前常用的彈塑性分析方法從分析理論上分有靜力彈塑性（push-over）和動力彈塑性兩類，從數(shù)值積分方法上分有隱式積分和顯式積分兩類。本工程的彈塑性分析將采用基于顯式積分的動力彈塑性分析方法，這種分析方法未作任何理論的簡化，直接模擬結(jié)構(gòu)在地震力作用下的非線性反應(yīng)，具有如下優(yōu)越性：（1）完全的動力時程特性：直接將地震波輸入結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時程分析，可以較好地反映在不同相位差情況下構(gòu)件的內(nèi)力分布，尤其是樓板的反復(fù)拉壓受力狀態(tài)；（2）幾何非線性：結(jié)構(gòu)的動力平衡方程建立在結(jié)構(gòu)變形后的幾何狀態(tài)上，“P-?”效應(yīng)，非線性屈曲效應(yīng)等都被精確考慮；（3）材料非線性：直接在材料應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系的水平上模擬；（4）采用顯式積分，可以準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)的破壞情況直至倒塌形態(tài)。4.3彈塑性分析軟件計算軟件采用由廣州建研數(shù)力建筑科技有限公司開發(fā)的新一代“GPU+CPU”高性能結(jié)構(gòu)動力彈塑性計算軟件SAUSAGE（SeismicAnalysisUsage），它運(yùn)用一套新的計算方法，可以準(zhǔn)確模擬梁、柱、支撐、剪力墻（混凝土剪力墻和帶鋼板剪力墻）和樓板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的非線性性能，使實際結(jié)構(gòu)的大震分析具有計算效率高、模型精細(xì)、收斂性好的特點。SAUSAGE軟件經(jīng)過大量的測試，可用于實際工程罕遇地震下的性能評估，具有以下特點：（1）未作理論上的簡化，直接對結(jié)構(gòu)虛功原理導(dǎo)出的動力微分方程求解，求解結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠；（2）材料應(yīng)力-應(yīng)變層級的精細(xì)模型，一維構(gòu)件采用非線性纖維梁單元，沿截面和長度方向分別積分。二維殼板單元采用非線性分層單元，沿平面內(nèi)和厚度方向分別積分。特別地，樓板也按二維殼單元模擬；（3）高性能求解器：采用Pardiso求解器進(jìn)行豎向施工模擬分析，顯式求解器進(jìn)行大震動力彈塑性分析；（4）動力彈塑性分析中的阻尼計算創(chuàng)造性地提出了“擬模態(tài)阻尼計算方法”，其合理性優(yōu)于通常的瑞利阻尼形式。4.4設(shè)防地震下彈塑性時程分析根據(jù)《建設(shè)工程抗震管理條例》，采用彈塑性時程分析進(jìn)行設(shè)防地震下的性能目標(biāo)分析。4.4.1設(shè)防地震下彈塑性層間位移角驗算計算設(shè)防地震作用時，特征周期同多遇地震。按導(dǎo)則4.1.3條:6度和7度（0.10g）區(qū)的II類建筑的地震作用，應(yīng)考慮1.2的超設(shè)防烈度調(diào)整系數(shù)。表4.4.1風(fēng)雨操場及車庫所選地震波信息BigBear-01-N0-934Chi-Chi,Taiwan-02-NO-2184GUZ2-1廣州人工波地震波峰值加速度取60cm/s2，并考慮雙向地震影響即：主方向、次方向的峰值加速度按照1：0.85的比例調(diào)整。圖4.4.1TRB1平均反應(yīng)譜與設(shè)計反應(yīng)譜統(tǒng)計意義比較圖4.4.2TRB2平均反應(yīng)譜與設(shè)計反應(yīng)譜統(tǒng)計意義比較圖4.4.3RGB1平均反應(yīng)譜與設(shè)計反應(yīng)譜統(tǒng)計意義比較由上圖可知，在主震周期上的反應(yīng)譜譜值，單條波與規(guī)范譜的誤差在35%以內(nèi)，平均值與規(guī)范譜的誤差在20%以內(nèi)。滿足規(guī)范規(guī)定的多組時程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符的要求。表4.4.2設(shè)防地震彈塑性層間位移角工況主方向類型最大頂點位移最大層間位移角位移角對應(yīng)層號GUZ2-1廣州人工_XX主向彈塑性0.0071/17546BigBear-01_XX主向彈塑性0.0101/15424Chi-Chi_Ta_XX主向彈塑性0.0101/14873GUZ2-1廣州人工_YY主向彈塑性0.0081/18246BigBear-01_YY主向彈塑性0.0071/19366Chi-Chi_Ta_YY主向彈塑性0.0101/14796層間位移角圖4.4.3設(shè)防地震彈塑性層間位移角由圖4.4.3可知，設(shè)防地震下3-3#樓男生宿舍X向和Y向最大層間位移角分別為1/1487、1/149，均滿足導(dǎo)則對設(shè)防地震下彈塑性層間位移角1/500限制要求。4.4.2設(shè)防地震下樓面水平加速度驗算圖4.4.4樓層加速度曲線由圖4.4.4可見，X向樓層最大加速度為0.668299m/s2，Y向樓層最大加速度為0.789301m/s2,，均滿足《導(dǎo)則》II類建筑設(shè)防地震的加速度限值。4.5設(shè)防地震作用下結(jié)構(gòu)性能評價通過SAUSAGE軟件，進(jìn)行本地區(qū)設(shè)防地震6度（0.12g）下的彈塑性時程計算，進(jìn)行設(shè)防地震下的性能目標(biāo)驗算；若按照7度（0.1g）多遇地震下的配筋及截面計算結(jié)果導(dǎo)入SAUSAGE軟件，進(jìn)行中震性能目標(biāo)驗算不滿足中震正常使用的要求時，調(diào)整YJK模型，并按設(shè)防地震6度（0.12g）進(jìn)行配筋及截面計算。將按設(shè)防地震6度（0.12g）進(jìn)行配筋及截面的計算模型再導(dǎo)入SAUSAGE軟件，進(jìn)行本地區(qū)設(shè)防地震下的性能目標(biāo)驗算，直至滿足中震正常使用的性能目標(biāo)。4.5.1性能評價標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）新增加了第3.11節(jié)——結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計，將結(jié)構(gòu)的抗震性能分為五個水準(zhǔn)，對應(yīng)的構(gòu)件損壞程度則分為“無損壞、輕微損壞、輕度損壞、中度損壞、比較嚴(yán)重?fù)p壞”五個級別。鋼筋混凝土構(gòu)件截面上的鋼筋一般分布在截面的外圍，一旦屈服可認(rèn)為整根鋼筋發(fā)生全截面屈服。鋼構(gòu)件的塑性應(yīng)變可同時考察拉應(yīng)變與壓應(yīng)變，鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋一般主要考察受拉塑性應(yīng)變。鋼筋混凝土構(gòu)件除了考察鋼筋塑性應(yīng)變，還要考察混凝土材料的受壓損傷情況，其程度以損傷因子表示。剪力墻構(gòu)件由“多個細(xì)分混凝土殼元+分層分布鋼筋+兩端約束邊緣構(gòu)件桿元”共同構(gòu)成，但對整個剪力墻構(gòu)件而言，如下圖所示，由于墻肢面內(nèi)一般不滿足平截面假定，在邊緣混凝土單元出現(xiàn)受壓損傷后，構(gòu)件承載力不會立即下降，其損壞判斷標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有所放寬。考慮到剪力墻的初始軸壓比通常為0.5~0.6，當(dāng)50%的橫截面受壓損傷達(dá)到0.5時，構(gòu)件整體抗壓和抗剪承載力剩余約75%，仍可承擔(dān)重力荷載，因此以剪力墻受壓損傷橫截面面積作為其嚴(yán)重?fù)p壞的主要判斷標(biāo)準(zhǔn)。連梁和樓板的損壞程度判別標(biāo)準(zhǔn)與剪力墻類似，樓板以承擔(dān)豎向荷載為主，且具有雙向傳力性質(zhì)，小于半跨寬度范圍內(nèi)的樓板受壓損傷達(dá)到0.5時，尚不至于出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞而導(dǎo)致垮塌。圖4.5.1混凝土承載力與受壓損傷因子的簡化對應(yīng)關(guān)系在SAUSAGE中構(gòu)件的損壞主要以混凝土的受壓損傷因子、受拉損傷因子及鋼材（鋼筋）的塑性應(yīng)變程度作為評定標(biāo)準(zhǔn)，其與上述“高規(guī)”中構(gòu)件的損壞程度對應(yīng)關(guān)系如表4.5.1所示。表4.5.1混凝土承載力與受壓損傷因子的簡化對應(yīng)關(guān)系說明：表中數(shù)值為單元各性能水平指標(biāo)下限值，各項指標(biāo)取不利。為鋼筋（鋼材）塑性應(yīng)變與屈服應(yīng)變的比值。dc為混凝土受壓損傷系數(shù)。dt為混凝土受拉損傷系數(shù)。梁柱構(gòu)件性能等級取單元性能等級最大值。墻板構(gòu)件性能等級取單元按面積加權(quán)平均后的性能等級。4.5.2性能評價圖4.5.2包絡(luò)框架梁、柱性能標(biāo)準(zhǔn)由圖4.5.2可以看出，在設(shè)防地震作用下，大部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本完好，只有梁柱節(jié)點與梁跨中單元出現(xiàn)輕微損壞，滿足導(dǎo)則中對II類建筑對結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本完好或輕微損壞的要求。4.6設(shè)防地震彈塑性分析小結(jié)本章將3-3#男生宿舍按設(shè)防地震7度（0.1g）進(jìn)行設(shè)計的模型導(dǎo)入SAUSAGE軟件，進(jìn)行本地區(qū)設(shè)防地震6度（0.12g）下的彈塑性時程計算，并進(jìn)行設(shè)防地震下的性能目標(biāo)驗算。從中震彈塑性分析結(jié)果來看，混凝土結(jié)構(gòu)普通豎向構(gòu)件及普通水平構(gòu)件均無配筋超限情況，配筋量適中，且能夠滿足設(shè)防地震作用性能目標(biāo)的設(shè)定。結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震作用下的結(jié)構(gòu)變形及樓面水平加速度均滿足導(dǎo)則要求。綜上所述，本結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計能夠滿足設(shè)防地震作用下正常使用的要求。罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)性能設(shè)計及評價5.1罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析的目的根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB-50011-2010）1.0.1條規(guī)定：當(dāng)建筑物遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的預(yù)估的罕遇地震影響，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。結(jié)構(gòu)在較大的地震作用下某些部位要發(fā)生屈服甚至破壞退出工作，從而結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)會從彈性過渡到彈塑性，隨著塑性的發(fā)生和發(fā)展，結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性能會發(fā)生改變，因此需要考慮結(jié)構(gòu)進(jìn)入非線性狀態(tài)的地震反應(yīng)分析。經(jīng)過非線性分析后，通過出鉸順序判斷“強(qiáng)柱弱梁”、通過鉸類型判斷“強(qiáng)剪弱彎”；通過彈塑性層間位移角驗算結(jié)構(gòu)大震下的位移是否滿足規(guī)范要求；通過小震、中震、大震分析結(jié)果的比較判斷結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載能力和延性；通過對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載能力和延性的判斷進(jìn)行性能設(shè)計(調(diào)整線彈性設(shè)計結(jié)果)。通過彈塑性分析，擬達(dá)到以下目的：1、對結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的非線性性能給出定量（性）解答，研究本結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的變形形態(tài)、構(gòu)件的塑性及其損傷情況，以及整體結(jié)構(gòu)的彈塑性行為，具體的研究指標(biāo)包括最大頂點位移、最大層間位移及最大基底剪力等；2、給出結(jié)構(gòu)的塑性發(fā)展發(fā)展過程，描述各構(gòu)件出現(xiàn)塑性的先后次序，分析結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制并對其合理性作出評價；3、研究結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位、關(guān)鍵構(gòu)件的變形形態(tài)和破壞情況；4、論證整體結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的抗震性能，尋找結(jié)構(gòu)的薄弱層或（和）薄弱部位；5、根據(jù)以上研究成果，對結(jié)構(gòu)的抗震性能給出評價，并對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出改進(jìn)意見和建議。5.2彈塑性分析方法本工程的彈塑性分析將采用基于顯式積分的動力彈塑性分析方法，這種分析方法未作任何理論的簡化，直接模擬結(jié)構(gòu)在地震力作用下的非線性反應(yīng)。在本結(jié)構(gòu)的彈塑性分析過程中，以下非線性因素得到考慮：1、幾何非線性：結(jié)構(gòu)的平衡方程建立在結(jié)構(gòu)變形后的幾何狀態(tài)上，“P-?”效應(yīng)，非線性屈曲效應(yīng)，大變形效應(yīng)等都得到全面考慮；2、材料非線性：直接采用材料非線性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模擬鋼筋、鋼材及混凝土的彈塑性特性，可以有效模擬構(gòu)件的彈塑性發(fā)生、發(fā)展以及破壞的全過程；上述所有非線性因素在計算分析開始時即被引入，且貫穿整個分析的全過程。5.3彈塑性分析軟件本章依然采用第4章中的彈塑性分析軟件SAUSAGE，三維非線性結(jié)構(gòu)整體分析模型與彈性分析的YJK模型對應(yīng)。5.4非線性地震反應(yīng)分析模型5.4.1材料模型（2）混凝土材料一維混凝土材料模型采用規(guī)范指定的單軸本構(gòu)模型,能反應(yīng)混凝土滯回、剛度退化和強(qiáng)度退化等特性，其軸心抗壓和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》表4.1.3采用?；炷羻屋S受拉的應(yīng)力-應(yīng)變曲線方程按附錄C公式C.2.3-1~C.2.3-4計算。5.4.2桿件彈塑性模型桿件非線性模型采用纖維束模型，如下圖所示，主要用來模擬梁、柱、斜撐和桁架等構(gòu)件。圖5.4.2一維纖維束單元纖維束可以是鋼材或者混凝土材料，根據(jù)已知的、和，可以得到纖維束i的應(yīng)變?yōu)椋?，其截面彎矩M和軸力N為：其中即由前面描述的材料本構(gòu)關(guān)系得到的纖維應(yīng)力。應(yīng)該指出，進(jìn)入塑性狀態(tài)后，梁單元的軸力作用，軸向伸縮亦相當(dāng)明顯，不容忽略。所以，梁和柱均應(yīng)考慮其彎曲和軸力的耦合效應(yīng)。由于采用了纖維塑性區(qū)模型而非集中塑性鉸模型,桿件剛度由截面內(nèi)和長度方向動態(tài)積分得到,其雙向彎壓和彎拉的滯回性能可由材料的滯回性來精確表現(xiàn)，如下圖所示，同一截面的纖維逐漸進(jìn)入塑性，而在長度方向亦是逐漸進(jìn)入塑性。圖5.4.3一維單元的塑性區(qū)發(fā)展示意圖除使用纖維塑性區(qū)模型外，一維桿件彈塑性單元還具有如下特點：Timoshenko梁可剪切變形；為C0單元，轉(zhuǎn)角和位移分別插值。5.4.3樓板非線性模型樓板采用彈塑性分層殼單元，該單元具有如下特點：可采用彈塑性損傷模型本構(gòu)關(guān)系（Plastic-Damage）；可疊加rebar-layer考慮多層分布鋼筋的作用；適合樓板在大震作用下進(jìn)入非線性的狀態(tài)。5.4.4整體分析模型建筑結(jié)構(gòu)有限元分析中為減少計算工作量，通常對樓板采用剛性樓板假定，其實質(zhì)是通過節(jié)點耦合的方法，約束同層內(nèi)各節(jié)點的X、Y相對距離不變。這一假定在小變形和彈性階段是可以接受的。但在考慮大變形的彈塑性階段，尤其是對超高層建筑，其頂點位移多在1m以上，結(jié)構(gòu)上部樓板已出現(xiàn)了明顯的傾角，此時同層內(nèi)各節(jié)點若仍假定分析開始階段的X、Y相對水平距離，將使節(jié)點偏離其應(yīng)在位置，從而導(dǎo)致分析誤差。此外，在非線性過程中，樓板將發(fā)生開裂使其平面內(nèi)剛度下降，對結(jié)構(gòu)的各抗側(cè)力構(gòu)件剛度分配和剪力傳遞也將產(chǎn)生一定影響。因此，本工程的非線性分析中將不采用剛性樓板假定，對各層樓板均劃分為殼單元進(jìn)行分析。5.4.5構(gòu)件配筋對混凝土構(gòu)件進(jìn)行動力彈塑性時程分析，需要較為準(zhǔn)確地考慮構(gòu)件配筋對其承載力和剛度的貢獻(xiàn)。彈塑性分析中的配筋數(shù)據(jù)均來自YJK軟件性能包絡(luò)的計算結(jié)果且滿足規(guī)范構(gòu)造的要求，現(xiàn)有SAUSAGE彈塑性模型的配筋參數(shù)與實際配筋已較為接近。5.5模型質(zhì)量結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量及其分布與結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值對應(yīng)。本項目各塔樓結(jié)構(gòu)非線性分析模型的總質(zhì)量與YJK和SAUSAGE模型中總質(zhì)量相當(dāng)。詳見5.7節(jié)。5.6周期和模型確保非線性結(jié)構(gòu)模型在構(gòu)件進(jìn)入彈塑性階段工作之前，該模型動力特性與彈性的YJK模型相一致，SAUSAGE模型和YJK模型前3階振型的周期、兩模型的動力特性基本一致。圖5.6.13-3#男生宿舍SAUSAGE三維模型5.7地震動信息地震動譜如下（地震波均按照規(guī)范峰值加速度調(diào)幅）。圖5.7.1地震動譜規(guī)范譜根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010），αmax=0.28,Tg=0.25。地震波曲線如下：Parkfield-NO-31（天然波X）Parkfield-NO-31（天然波Y）Parkfield-NO-30（天然波X）Parkfield-NO-30（天然波Y）RH3TG025（人工波X）RH3TG025（人工波Y）圖5.7.2三組地震的加速度時程記錄下表給出了三條地震波的具體數(shù)據(jù)。表5.7.1地震波詳細(xì)數(shù)據(jù)地震波簡稱間隔時間(s)持續(xù)時間(s)峰值(cm/s2)Parkfield-NO-31天然波10.0226.1150Parkfield-NO-30天然波20.0226.0150RH3TG025人工波10.0220.01505.8罕遇地震彈塑性計算結(jié)果表5.8是結(jié)構(gòu)在人工波和天然波彈塑性分析整體計算結(jié)果匯總，各組地震波均按主方向為X向和Y向各計算一次。表5.8地震作用下結(jié)構(gòu)整體計算結(jié)果匯總作用地震波天然波1作用下天然波2作用下人工波1作用下X主方向Y主方向X主方向Y主方向X主方向Y主方向YJK總質(zhì)量/T11306.069SAUSAGE總質(zhì)量/T11440.08大震彈塑性X向最大基底剪力(MN)8.9—7.7—10.4—大震彈塑性Y向最大基底剪力(MN)—12.4—20.2—16.6X向最大頂點位移(m)0.025—0.025—0.036—Y向最大頂點位移(m)—0.016—0.015—0.015X向最大層間位移角(層號)1/629（3F）—1/685（3F）—1/457（3F）—Y向最大層間位移角(層號)1/1057（4F）—1/1013（6F）—1/874（2F）結(jié)構(gòu)彈塑性整體計算指標(biāo)評價：1）在考慮重力二階效應(yīng)的情況下，結(jié)構(gòu)在完成動力彈塑性分析后，結(jié)構(gòu)最終仍保持直立，滿足“大震不倒”的設(shè)防要求；2）主體結(jié)構(gòu)在三組地震波作用下的最大彈塑性層間位移角X向為1/457，Y向為1/874均滿足導(dǎo)則1/200要求；5.8.1基底剪力樓層計算結(jié)果三條地震波作用下，結(jié)構(gòu)在X向和Y向的樓層剪力分布如下圖5.8.1所示。圖5.8.1層間剪力曲線5.8.2樓層位移及層間位移角計算結(jié)果三條地震波作用下，結(jié)構(gòu)在X向和Y向的層間位移角包絡(luò)值如圖5.8.2.1、5.8.2.2所示。可見，大震作用下，各樓層的層間位移角都小于導(dǎo)則規(guī)定的1/200的限值。圖5.8.2.1層間位移角圖5.8.2.2樓層位移表5.8.2罕遇地震彈塑性層間位移角工況主方向類型最大頂點位移最大層間位移角位移角對應(yīng)層號Parkfield__XX主向彈塑性0.0251/6293Parkfield__X_1X主向彈塑性0.0251/6853RH3TG025_XX主向彈塑性0.0361/4573Parkfield__YY主向彈塑性0.0161/10574Parkfield__Y_1Y主向彈塑性0.0151/10136RH3TG025_YY主向彈塑性0.0151/87425.8.3樓面加速度計算結(jié)果圖5.8.3樓層加速度曲線由圖