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摘要：恒瑞医药上海创新研发中心项目主体结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构， 7 度设防烈度下，设缝之前，为不规则结构，设缝之后，为一般不规则结构。以该项目为例，重点介绍了在方案比选阶段，对“不设缝”与“设缝”方案进行抗震性能分析。

关键词：扭转不规则;平面凹凸不规则;侧向刚度不规则;内力;体系合理性;经济性;弹性时程分析; 楼板应力分析;静力弹塑性分析。

1   工程概况

本项目位于上海市浦东新区，北临城市绿地（广屏路），南侧为联创路，西侧为百泰路，东侧为永泽路。

项目总建筑面积为 63036.07 m2，其中地上建筑面积为 39997.13 m2，地下建筑面积为 23038.94 m2。包含 一栋高层公共建筑（1号楼研发用房）、一栋裙房（2号楼研发办公）、一栋多层丙类厂房（3号楼中试用房）和地下室。1号楼为高层公共建筑， 10 层，建筑高度为 45.620 m;2号楼研发办公5 层，建筑高度为 21.500 m;3号楼中试用房 4 层，建筑高度 21.920 m。1号楼与3号楼已经设缝（1号楼与3号楼层高高差1米），1号楼与2号楼设缝（1号楼与2号楼层高相同）与否，需进行分析比选。地下室分为 2 层，地下 1 层为动物实验用房、非机动车停车库及机动车停车库，地下 2 层为机动车停车库。建筑效果见图 1。

1号楼为高层公共建筑，抗震设防类别按标准设防（丙类）进行设计。设计使用年限 50 年，安全等级二级。根据 GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》、GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》以及《上海市建筑抗震设计规程》 DGJ08-9-2013，浦东新区川沙镇抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15 g，设计地震分组为第二组，地震动反应谱特征周期值 0.90 s，剪力墙抗震等级为二级，框架抗震等级为三级。基本风压为 0.55 KN/m2，地面粗糙度为 B 类，体型系数取 1.4。基础采用桩筏联合基础。

2   “不设缝”方案结构设计

2.1 结构不规则性情况初判

（1）扭转不规则：1～5层两个方向偏心率均大于0.15，根据上海市超限工程建筑抗震设防管理实施细则（以下简称细则）表4，属于扭转不规则。

（2）平面凹凸不规则：根据建筑及结构平面，端部凹凸尺寸为相应边长的 38.2%，大于30%，根据细则表4，属于平面凹凸不规则。

（3）侧向刚度不规则：裙房高度与主楼高度之比为0.47，大于0.2，上部楼层与下部楼层水平尺寸之比为66.9%，小于75%，根据细则表4，属于侧向刚度不规则。

综上，属于特别不规则结构，根据抗规，应采用时程分析法进行小震下的补充计算。根据高规，可采用静力弹塑性分析法。

2.2 小震弹性结构响应分析

小震下的结构响应，本工程采用了以YJK软件为主，并辅以SATWE计算软件对小震进行复核;同时补充了时程弹性分析计算。结构嵌固端为地下室顶板，计算同时考虑了双向地震作用及偶然偏心作用影响，楼板分别采用了刚性楼板假定及弹性楼板假定。弹性时程分析采用了 1 组人工波及 2 组天然波，地震波选取考虑了地震波动力特性等同规范谱在统计意义上相符。主要计算结果见表 1～6。

由表 1～4可知，结构最大层间位移角满足规范要求，结构首层最大层间位移角满足上海抗规要求，结构刚度略微富裕，扭转位移比>1.2，但<1.5，扭转效应略大，周期比≤0.85，抗扭刚度大，剪重比大于规范最小值，地震力计算值合适。整体结构满足小震不坏的弹性要求。

2.3 楼板应力分析

对于平面的凹凸不规则及连接部位有效板宽度较小，小震设计时，楼板属性选用弹性模，对每层楼板进行应力分析，连接部位的楼板（尤其在二层连接位置，角部呈细腰形），在水平地震作用下计算的楼板应力大于混凝土轴心抗拉强度标准值（C30 混凝土轴心抗拉强度标准值为 2.01 N/mm2）。

方案比选时，笔者向甲方及建筑专业提出，二层角部重叠，在地震中容易产生震害，尤其在凹角部位，应力集中容易使楼板开裂、破坏，不宜采用。如采用，这些部位应采取加大楼板厚度、增加板配筋、设集中配筋的边梁、配置45°斜向钢筋等方法加强。

2.4 大震静力弹塑性分析

根据规范要求，用YJK软件进行静力弹塑性分析，PUSHOVER分析得到大震需求谱与能力谱及各层最大位移角（仅列出X+向）：

结果表明，在X+、X-、Y+、Y-向罕遇地震作用下，需求层间位移角分别为1/164， 1/147， 1/145， 1/157， 小于1/100，均满足规范要求。

结构沿X+向加载至第4步时，塑性铰首次出现在局部楼层的梁端，随着加载的继续进行，各层连梁梁端出现塑性铰的范围逐渐扩大，在第19步时就到达其最大性能点，底部剪力墙也有了轻微损伤，随着加载的继续进行，框架梁梁端塑性铰大量增多，最终底层柱端出现塑性铰后结构达到目标位移，加载至第34步时，推覆结束。结果表明，耗能构件过早出铰，过早到达其大震性能点，抗震不利。

3   “设缝”方案结构设计

3.1结构不规则性情况初判

扭转不规则：考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2，小于1.4，根据细则表4，属于扭转不规则。

综上，属于一般不规则结构。

3.2 楼板应力分析

小震设计时，对每层楼板进行应力分析，除较大刚度竖向构件附近及洞口、角部应力集中区域外，在水平地震作用下计算的楼板应力均小于混凝土轴心抗拉强度标准值（C30 混凝土轴心抗拉强度标准值为 2.01 N/mm2）。

4   结 论

本文针对恒瑞医药上海创新研发中心项目之主体结构1号楼与2号楼“不设缝方案”和“设缝方案”进行水平地震作用下的分析。

（1）“不设缝”方案属于特别不规则结构。使用YJK和PKPM进行振型分解反应谱分析，结果表明内力和变形均较为接近;小震弹性时程分析，结果表明，小震弹性时程的楼层剪力略大于CQC法的楼层剪力，楼层的地震作用需乘以相应的放大系数，混凝土及钢筋用量增多，增加造价;小震楼板应力分析，结果表明1号楼与2号楼连接部位的楼板（尤其在二层连接位置，角部呈细腰形），在水平地震作用下计算的楼板应力大于混凝土轴心抗拉强度标准值（C30 混凝土轴心抗拉强度标准值为 2.01 N/mm2）。大震静力弹塑性分析，结果表明，大基底剪力与小震CQC基底剪力之比值仅为3左右;耗能构件过早出现塑性铰，过早到达其大震性能点，抗震不利。

（2）“设缝”方案属于一般不规则结构。使用YJK进行小震下楼板应力分析，结果表明除较大刚度竖向构件附近及洞口、角部应力集中区域外，在水平地震作用下计算的楼板应力均小于混凝土轴心抗拉强度标准值（C30 混凝土轴心抗拉强度标准值为 2.01 N/mm2）。

综上，本项目“设缝”方案抗震性能优于“不设缝”方案;“设缝”方案对于建筑外观、日常使用也无太大劣势。本文结论仅适用于本项目，结构设计人员在其他项目“设缝”分析中，需结合实际情况分析，采取相应的抗震加强措施。

作者简介：李成立，1987 年生，专业负责人，一级注册结构工程师。现任职于上海兴筑建筑设计有限公司。

参 考 文 献

[1] 上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则.

[2] JGJ 3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].

[4] GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S].