性能化工業(yè)建筑抗震論文

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1抗震性能化設計的實例

1.1工程概況

本工程位于內(nèi)蒙古烏海市烏達區(qū)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)，本單項為內(nèi)蒙古東源科技有限公司年產(chǎn)72萬噸/年電石項目3#配料站，工業(yè)建筑高度23.2m，該地區(qū)抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速0.2g，建筑物安全等級為二級，工業(yè)建筑物設防類別為標準設防類別，結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，設計使用年限為50年，建筑物場地類別為Ⅱ類，基本風壓為0.75kN/m2，地面粗糙度為B類。本工程特殊之處在于全廠物料運輸樞紐，連接三條鋼棧橋，其中一條棧橋在19.1m層樓面處，10.000m-16.200m為石灰和碳材料倉，共約840m3，料倉的跨高比小于2.5，本結(jié)構(gòu)層具有較大質(zhì)量，收進約30%的情況下仍是下層質(zhì)量的1.2倍。

1.2本工程超限情況

本工程超限情況如下：

①扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，在規(guī)定水平力下考慮偶然偏心Y方向最大層間位移與平均層間位移的比值：1.32。

②豎向剛度不規(guī)則，局部收進水平尺寸大于相鄰下一層的25%。綜合判定屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)。

1.3抗震性能目標設定

由于本項目的超限情況和全廠的重要性，除按照規(guī)范的要求及目標進行計算和設計外，提出了基于性能的抗震設計。綜合考慮抗震設防類別，場地條件和結(jié)構(gòu)的特殊性，震后損失和修復的難易程度，確定結(jié)構(gòu)的性能目標為D級。在多遇地震作用下結(jié)構(gòu)能做到完好無損，不需修理即可繼續(xù)使用（性能水準1級），在設防烈度地震作用下結(jié)構(gòu)只有中等破壞，修復后可繼續(xù)使用，（性能水準4），在預估的罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)損壞比較嚴重，需排險大修，但不倒塌（性能水準5）。

1.4小震彈性計算結(jié)構(gòu)及分析

小震彈性計算按照正常設計，采用整體建模，考慮偶然偏心，雙向地震，扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，及施工模擬，在抗震規(guī)范規(guī)定的地震影響系數(shù)曲線下，多遇地震標準值作用下樓層最大水平位移與層高之比小于1/550。作用組合的效應設計值按照1.2（DL+0.8LL）+1.3SEhk組合下抗震承載力滿足彈性。（本工程重力荷載代表值的可變荷載組合系數(shù)0.8）構(gòu)件配筋無超筋現(xiàn)象，軸壓比，梁混凝土的相對受壓區(qū)高度均能符合我國規(guī)范要求。

1.5中震計算結(jié)構(gòu)及分析

按照“中震可修”的原則：和本工程的特點。需要對中震作用下主要抗側(cè)力構(gòu)件的承載力進行復核，以便確定其能達到設定的性能指標。取其中一個關鍵構(gòu)件驗算內(nèi)容及結(jié)果如下：由于結(jié)構(gòu)已經(jīng)進入彈塑性狀態(tài)，采用pushover推覆分析法，驗算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工況下的受力情況，其中一個料倉下的框架柱驗算正截面結(jié)果，其中材料強度取標準值。根據(jù)結(jié)果顯示承載力滿足設計要求。在設防地震標準值作用下，樓層最大水平位移與層高之比最大為1/170，也在規(guī)范要求3~4倍的[Δue]區(qū)間內(nèi)，地震破壞等級可滿足要求。

1.6大震計算結(jié)果及分析

按照性能化設計，罕遇地震作用下，按照彈塑性分析和SATWE軟件對等效彈性計算，取結(jié)果較大值，關鍵構(gòu)件的抗震承載力不屈服，允許較多豎向構(gòu)件（40%）進入屈服階段，關鍵構(gòu)件的驗算方法與中震驗算方法相同，結(jié)果宜滿足設計要求。性能水準5允許部分框架梁發(fā)生嚴重破壞，鋼筋混凝土豎向構(gòu)件的受剪截面應符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一個關鍵構(gòu)件進行斜截面承載力驗算結(jié)果，其中材料強度取標準值。在預估的罕遇地震標準值作用下，樓層最大水平位移與層高之比最大為1/63，規(guī)范要求小于[Δup]，在此范圍內(nèi)，表面結(jié)構(gòu)整體不會倒塌。

1.7工程結(jié)論

綜上所述，本工程通過性能設計及彈塑性時程分析，計算結(jié)果表明本工程各項指標達到預定的抗震性能目標，所選結(jié)構(gòu)體系合理、安全、可靠，能滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設計要求。

2結(jié)語

本文綜合實例總結(jié)了復雜工業(yè)建筑性能化設計目標選取及實現(xiàn)方法。按照高規(guī)的規(guī)定可以比較全面地把握結(jié)構(gòu)在各地震水準下的性態(tài)指標，確保不同抗震性能目標下結(jié)構(gòu)的承載能力及延性需求。為其他建筑的抗震設計提供參考和借鑒。

作者：劉琪 單位：新疆化工設計研究院有限責任公司