小學(xué)校區(qū)新建工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防專篇

其中設(shè)防地震彈性指的是滿足JGJ3-2010公式3.11.3-1：設(shè)防地震、罕遇地震不屈服指的是滿足JGJ3-2010公式3.11.3-2：JGJ3-2010公式3.11.3-3：抗剪截面控制條件指的是滿足JGJ3-2010公式3.11.3-4：小震及中震下所有構(gòu)件、大震下關(guān)鍵構(gòu)件通過設(shè)計計算滿足要求；大震下普通豎向構(gòu)件及重要水平構(gòu)件通過截面控制條件進行設(shè)計；大震下其他構(gòu)件通過概念設(shè)計、構(gòu)造措施和結(jié)合大震彈塑性分析結(jié)果的定性或定量設(shè)計給予保障。8結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計補充計算及分析論證本工程結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計分析計算采用YJK5.3.0和PKPM2021V1.5.1。針對本工程設(shè)定的性能目標(biāo)，本工程結(jié)構(gòu)計算采用PKPM2021V1.5.1進行計算分析，分析時均采用振型分解反應(yīng)譜法計算地震作用，并考慮了偶然偏心地震作用，采用CQC法進行振型組合，采用《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2016）的方法計算雙向地震作用。采用YJK5.3.0進行彈塑性時程分析作為補充分析，一、設(shè)防地震階段選用三條地震波采用YJK進行動力彈塑性時程分析；二、罕遇地震階段選用三條波采用YJK進行動力彈塑性時程分析；三、設(shè)防地震作用下采用YJK軟件分析樓面加速度；四、設(shè)防地震及罕遇地震作用下采用YJK軟件進行變形計算。8.1多遇地震彈性計算及分析論證8.1.1計算軟件和計算模型本工程結(jié)構(gòu)整體彈性計算采用PKPM2021V1.5.1。本工程各樓棟嵌固層均為基頂。結(jié)構(gòu)單元一彈性分析采用如下參數(shù)：結(jié)構(gòu)層數(shù)6混凝土容重（kN/m3）26結(jié)構(gòu)類型框架結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度6度場地土類別Ⅱ類設(shè)計地震分組第一組多遇地震影響系數(shù)最大值0.0417結(jié)構(gòu)阻尼比混凝土0.05中梁剛度放大系數(shù)按GB50010-2010(2015年版)規(guī)范取值地震活荷載折減系數(shù)0.5周期折減系數(shù)0.7地震力振型組合數(shù)15地震力計算考慮雙向地震、考慮偶然偏心0.2Q調(diào)整起算/終止層號無框架柱抗震等級二級是否考慮P-Δ效應(yīng)否包絡(luò)計算中震彈性、中震不屈服自動包絡(luò)計算基本風(fēng)壓（kN/m2）0.40風(fēng)荷載體型系數(shù)1.4結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1結(jié)構(gòu)單元二彈性分析采用如下參數(shù)：結(jié)構(gòu)層數(shù)6混凝土容重（kN/m3）26結(jié)構(gòu)類型框架結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度6度場地土類別Ⅱ類設(shè)計地震分組第一組多遇地震影響系數(shù)最大值0.0417結(jié)構(gòu)阻尼比混凝土0.05中梁剛度放大系數(shù)按GB50010-2010(2015年版)規(guī)范取值地震活荷載折減系數(shù)0.5周期折減系數(shù)0.7地震力振型組合數(shù)15地震力計算考慮雙向地震、考慮偶然偏心0.2Q調(diào)整起算/終止層號無框架柱抗震等級二級是否考慮P-Δ效應(yīng)否包絡(luò)計算中震彈性、中震不屈服自動包絡(luò)計算基本風(fēng)壓（kN/m2）0.40風(fēng)荷載體型系數(shù)1.4結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1結(jié)構(gòu)單元三彈性分析采用如下參數(shù)：結(jié)構(gòu)層數(shù)6混凝土容重（kN/m3）26結(jié)構(gòu)類型框架結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度6度場地土類別Ⅱ類設(shè)計地震分組第一組多遇地震影響系數(shù)最大值0.0417結(jié)構(gòu)阻尼比混凝土0.05中梁剛度放大系數(shù)按GB50010-2010(2015年版)規(guī)范取值地震活荷載折減系數(shù)0.5周期折減系數(shù)0.7地震力振型組合數(shù)15地震力計算考慮雙向地震、考慮偶然偏心0.2Q調(diào)整起算/終止層號無框架柱抗震等級二級是否考慮P-Δ效應(yīng)否包絡(luò)計算中震彈性、中震不屈服自動包絡(luò)計算基本風(fēng)壓（kN/m2）0.40風(fēng)荷載體型系數(shù)1.4結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1結(jié)構(gòu)單元四彈性分析采用如下參數(shù)：結(jié)構(gòu)層數(shù)6混凝土容重（kN/m3）26結(jié)構(gòu)類型框架結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度6度場地土類別Ⅱ類設(shè)計地震分組第一組多遇地震影響系數(shù)最大值0.0417結(jié)構(gòu)阻尼比混凝土0.05中梁剛度放大系數(shù)按GB50010-2010(2015年版)規(guī)范取值地震活荷載折減系數(shù)0.5周期折減系數(shù)0.7地震力振型組合數(shù)15地震力計算考慮雙向地震、考慮偶然偏心0.2Q調(diào)整起算/終止層號無框架柱抗震等級二級是否考慮P-Δ效應(yīng)否包絡(luò)計算中震彈性、中震不屈服自動包絡(luò)計算基本風(fēng)壓（kN/m2）0.40風(fēng)荷載體型系數(shù)1.4結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1結(jié)構(gòu)單元五彈性分析采用如下參數(shù)：結(jié)構(gòu)層數(shù)4混凝土容重（kN/m3）26結(jié)構(gòu)類型框架結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度6度場地土類別Ⅱ類設(shè)計地震分組第一組多遇地震影響系數(shù)最大值0.0417結(jié)構(gòu)阻尼比混凝土0.05中梁剛度放大系數(shù)按GB50010-2010(2015年版)規(guī)范取值地震活荷載折減系數(shù)0.5周期折減系數(shù)0.7地震力振型組合數(shù)12地震力計算考慮雙向地震、考慮偶然偏心0.2Q調(diào)整起算/終止層號無框架柱抗震等級三級（大跨度二級）是否考慮P-Δ效應(yīng)否包絡(luò)計算中震彈性、中震不屈服自動包絡(luò)計算基本風(fēng)壓（kN/m2）0.40風(fēng)荷載體型系數(shù)1.4結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1結(jié)構(gòu)單元六彈性分析采用如下參數(shù)：結(jié)構(gòu)層數(shù)1混凝土容重（kN/m3）26結(jié)構(gòu)類型框架結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度6度場地土類別Ⅱ類設(shè)計地震分組第一組多遇地震影響系數(shù)最大值0.0417結(jié)構(gòu)阻尼比混凝土0.05中梁剛度放大系數(shù)按GB50010-2010(2015年版)規(guī)范取值地震活荷載折減系數(shù)0.5周期折減系數(shù)0.7地震力振型組合數(shù)3地震力計算考慮雙向地震、考慮偶然偏心0.2Q調(diào)整起算/終止層號無框架柱抗震等級二級是否考慮P-Δ效應(yīng)否包絡(luò)計算中震彈性、中震不屈服自動包絡(luò)計算基本風(fēng)壓（kN/m2）0.40風(fēng)荷載體型系數(shù)1.3結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.18.1.2多遇地震振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果多遇地震下結(jié)構(gòu)參數(shù)計算結(jié)果如下：結(jié)構(gòu)單元一第一振型周期1.3663振型性質(zhì)平動第二振型周期1.2720振型性質(zhì)平動第三振型周期1.2205振型性質(zhì)扭轉(zhuǎn)Tt/T10.89X向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)95.71%調(diào)整前剪重比1.53%Y向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)94.00%調(diào)整前剪重比1.43%最大層間位移角X向地震作用下1/12257X向風(fēng)荷載作用下1/19215Y向地震作用下1/1727Y向風(fēng)荷載作用下1/3255扭轉(zhuǎn)位移比X向1.02Y向1.37結(jié)構(gòu)剛度比及受剪承載力驗算結(jié)果本層側(cè)移剛度不小于上一層的70%是本層受剪承載力不小于上一層受剪承載力的80%是結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算X向剛重比24.89Y向剛重比21.50結(jié)論滿足結(jié)構(gòu)單元二第一振型周期1.2418振型性質(zhì)平動第二振型周期1.1371振型性質(zhì)平動第三振型周期1.1072振型性質(zhì)扭轉(zhuǎn)Tt/T10.89X向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)93.82%調(diào)整前剪重比1.70%Y向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)91.54%調(diào)整前剪重比1.50%最大層間位移角X向地震作用下1/2323X向風(fēng)荷載作用下1/14141Y向地震作用下1/1521Y向風(fēng)荷載作用下1/13616扭轉(zhuǎn)位移比X向1.08Y向1.239結(jié)構(gòu)剛度比及受剪承載力驗算結(jié)果本層側(cè)移剛度不小于上一層的70%是本層受剪承載力不小于上一層受剪承載力的80%是結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算X向剛重比30.05Y向剛重比24.46結(jié)論滿足結(jié)構(gòu)單元三第一振型周期1.2276振型性質(zhì)平動第二振型周期1.1867振型性質(zhì)平動第三振型周期1.0884振型性質(zhì)扭轉(zhuǎn)Tt/T10.89X向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)95.36%調(diào)整前剪重比1.57%Y向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)91.82%調(diào)整前剪重比1.60%最大層間位移角X向地震作用下1/1594X向風(fēng)荷載作用下1/4843Y向地震作用下1/1934Y向風(fēng)荷載作用下1/5455扭轉(zhuǎn)位移比X向1.33Y向1.25結(jié)構(gòu)剛度比及受剪承載力驗算結(jié)果本層側(cè)移剛度不小于上一層的70%是本層受剪承載力不小于上一層受剪承載力的80%是結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算X向剛重比27.04Y向剛重比28.17結(jié)論滿足結(jié)構(gòu)單元四第一振型周期1.391振型性質(zhì)平動第二振型周期1.264振型性質(zhì)平動第三振型周期1.121振型性質(zhì)扭轉(zhuǎn)Tt/T10.81X向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)93.81%調(diào)整前剪重比1.26%Y向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)96.92%調(diào)整前剪重比1.35%最大層間位移角X向地震作用下1/1822X向風(fēng)荷載作用下1/2973Y向地震作用下1/1624Y向風(fēng)荷載作用下1/1788扭轉(zhuǎn)位移比X向1.28Y向1.36結(jié)構(gòu)剛度比及受剪承載力驗算結(jié)果本層側(cè)移剛度不小于上一層的70%是本層受剪承載力不小于上一層受剪承載力的80%是結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算X向剛重比24.18Y向剛重比23.92結(jié)論滿足結(jié)構(gòu)單元五第一振型周期1.0341振型性質(zhì)平動第二振型周期0.9786振型性質(zhì)平動第三振型周期0.8048振型性質(zhì)扭轉(zhuǎn)Tt/T10.78X向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)95.98%調(diào)整前剪重比1.79%Y向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)96.16%調(diào)整前剪重比1.58%最大層間位移角X向地震作用下1/1839X向風(fēng)荷載作用下1/7599Y向地震作用下1/1703Y向風(fēng)荷載作用下1/4275扭轉(zhuǎn)位移比X向1.14Y向1.33結(jié)構(gòu)剛度比及受剪承載力驗算結(jié)果本層側(cè)移剛度不小于上一層的70%是本層受剪承載力不小于上一層受剪承載力的80%是結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算X向剛重比38.69Y向剛重比33.41結(jié)論滿足結(jié)構(gòu)單元六第一振型周期0.7013振型性質(zhì)平動第二振型周期0.6797振型性質(zhì)平動第三振型周期0.6202振型性質(zhì)扭轉(zhuǎn)Tt/T10.88X向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)100.0%調(diào)整前剪重比2.98%Y向地震作用有效質(zhì)量系數(shù)100.0%調(diào)整前剪重比2.99%最大層間位移角X向地震作用下1/2149X向風(fēng)荷載作用下1/21523Y向地震作用下1/1816Y向風(fēng)荷載作用下1/17280扭轉(zhuǎn)位移比X向1.24Y向1.21結(jié)構(gòu)剛度比及受剪承載力驗算結(jié)果本層側(cè)移剛度不小于上一層的70%是本層受剪承載力不小于上一層受剪承載力的80%是結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算X向剛重比53.0Y向剛重比53.0結(jié)論滿足綜上，振型分解反應(yīng)譜法的計算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的各項指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范條文的要求。8.2設(shè)防地震下的補充分析根據(jù)《基于保持建筑正常使用功能的抗震技術(shù)導(dǎo)則》RISN-TG046-2023的要求，對結(jié)構(gòu)進行設(shè)防地震下的補充計算。8.2.1天然波和人工波的選取本工程設(shè)防地震動力彈塑性時程分析總共選用3條波，其中1條人工波，2條天然波，滿足實際地震記錄數(shù)量不小于總數(shù)2/3的要求。1條人工波選自YJK程序內(nèi)置人工波，2條天然波根據(jù)特征周期和自振周期選取。8.2.2動力彈塑性分析總體指標(biāo)計算結(jié)果8.2.2.1樓層最大層間位移角表8.1各樓棟最大層間位移角計算結(jié)果結(jié)構(gòu)單元號X方向最大層間位移角Y方向最大層間位移角《導(dǎo)則》限值結(jié)論結(jié)構(gòu)單元一1/5671/5751/300滿足要求結(jié)構(gòu)單元二1/3951/3371/300滿足要求結(jié)構(gòu)單元三1/5371/4561/300滿足要求結(jié)構(gòu)單元四1/4021/4131/300滿足要求結(jié)構(gòu)單元五1/5331/5931/300滿足要求結(jié)構(gòu)單元六1/3771/3581/300滿足要求從表中可以看出，X方向最大層間位移角為1/377（結(jié)構(gòu)單元六），Y方向最大層間位移角為1/337（結(jié)構(gòu)單元二）；均滿足《導(dǎo)則》性能目標(biāo)位移值1/300的要求。8.2.2.2最大樓面水平加速度表8.2各樓棟最大樓面水平加速度計算結(jié)果結(jié)構(gòu)單元號X向最大樓面水平加速度Y向最大樓面水平加速度合方向最大樓面水平加速度《導(dǎo)則》限值結(jié)論結(jié)構(gòu)單元一0.140.130.190.45滿足要求結(jié)構(gòu)單元二0.160.120.190.45滿足要求結(jié)構(gòu)單元三0.140.140.200.45滿足要求結(jié)構(gòu)單元四0.140.150.170.45滿足要求結(jié)構(gòu)單元五0.210.230.240.45滿足要求結(jié)構(gòu)單元六0.120.110.130.45滿足要求從表中可以看出，X方向最大樓面水平加速度為0.21（結(jié)構(gòu)單元五），Y方向最大樓面水平加速度為0.23（結(jié)構(gòu)單元五），合方向最大樓面水平加速度為0.24（結(jié)構(gòu)單元五）；均滿足《導(dǎo)則》性能目標(biāo)樓面水平加速度值0.45的要求。8.2.3設(shè)防水準(zhǔn)地震作用補充計算結(jié)論本節(jié)動力彈塑性分析用YJK軟件求解本結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)全過程，以結(jié)構(gòu)整體最大變形和最大樓面水平加速度作為對本結(jié)構(gòu)抗震性能的評價依據(jù)。根據(jù)本節(jié)的計算結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：本結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震作用下，層間位移角最大值滿足《導(dǎo)則》4.3.2條規(guī)定的限值要求。本結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震作用下，最大樓面水平加速度滿足《導(dǎo)則》4.4.1條規(guī)定的限值要求。8.3罕遇地震下的補充計算根據(jù)《基于保持建筑正常使用功能的抗震技術(shù)導(dǎo)則》RISN-TG046-2023的要求，對結(jié)構(gòu)進行罕遇地震下的補充計算。8.3.1動力彈塑性分析總體指標(biāo)計算結(jié)果8.3.1.1樓層最大層間位移角表8.3各樓棟最大層間位移角計算結(jié)果結(jié)構(gòu)單元號X方向最大層間位移角Y方向最大層間位移角《導(dǎo)則》限值結(jié)論結(jié)構(gòu)單元一1/4591/4461/100滿足要求結(jié)構(gòu)單元二1/3491/3431/100滿足要求結(jié)構(gòu)單元三1/3491/3431/100滿足要求結(jié)構(gòu)單元四1/2641/2571/100滿足要求結(jié)構(gòu)單元五1/3791/2961/100滿足要求結(jié)構(gòu)單元六1/3931/4221/100滿足要求從表中可以看出，X方向最大層間位移角為1/264（結(jié)構(gòu)單元四），Y方向最大層間位移角為1/257（結(jié)構(gòu)單元四）；均滿足《導(dǎo)則》性能目標(biāo)位移值1/100的要求。8.2.2罕遇水準(zhǔn)地震作用補充計算結(jié)論本節(jié)動力彈塑性分析用YJK軟件求解本結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)全過程，以結(jié)構(gòu)整體最大變形作為對本結(jié)構(gòu)抗震性能的評價依據(jù)。根據(jù)本節(jié)的計算結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：本結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下，層間位移角最大值滿足《導(dǎo)則》4.3.2條規(guī)定的限值要求。8.4大跨度補充分析8.4.1大跨度舒適度驗算本工程結(jié)構(gòu)單元五和結(jié)構(gòu)單元六存在大跨度空間，本節(jié)對大跨度區(qū)域進行舒適度驗算。8.4.1.1結(jié)構(gòu)單元五大跨度區(qū)域舒適度驗算本工程結(jié)構(gòu)單元五最大跨度為22.9m，為大跨度結(jié)構(gòu)，大跨度區(qū)域為功能廳（會議室）的屋蓋，根據(jù)《建筑樓蓋結(jié)構(gòu)振動舒適度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T441-2019第4.2.1條的要求，在正常使用時樓蓋的第一階豎向自振頻率不宜小于3Hz，豎向振動有效最大加速度限值為0.050m/s2。采用YJK“樓板及設(shè)備振動”模塊進行分析，得到該樓層各模態(tài)對應(yīng)的頻率及各工況下的豎向振動有效最大加速度。經(jīng)計算，本樓層最小頻率為9.04Hz＞3Hz，豎向振動有效最大加速度為0.0076m/s2<0.050m/s2，滿足規(guī)范要求。8.4.1.2結(jié)構(gòu)單元六大跨度區(qū)域舒適度驗算本工程結(jié)構(gòu)單元六最大跨度為19.5m，為大跨度結(jié)構(gòu)，大跨度區(qū)域的使用功能為風(fēng)雨操場，根據(jù)《建筑樓蓋結(jié)構(gòu)振動舒適度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T441-2019第4.2.2條的要求，在正常使用時樓蓋的第一階豎向自振頻率不宜小于4Hz，豎向振動有效最大加速度限值為0.50m/s2。采用YJK“樓板及設(shè)備振動”模塊進行分析，得到該樓層各模態(tài)對應(yīng)的頻率及各工況下的豎向振動有效最大加速度。經(jīng)計算，本樓層最小頻率為5.02659Hz＞4Hz，豎向振動有效最大加速度為0.318601m/s2<0.5m/s2，滿足規(guī)范要求。8.5穿層柱補充分析結(jié)構(gòu)單元五在建筑三、四層，因建筑功能需要存在少量穿層柱，貫通兩層層高（9.0m），采用鋼筋混凝土柱，柱截面尺寸為800x800mm，柱混凝土強度等級為C50。采用YJK軟件，對結(jié)構(gòu)進行屈曲分析，計算表明前4個模態(tài)均為整體屈曲，屈曲因子71.382，未發(fā)生構(gòu)件屈曲，對應(yīng)的屈曲臨界荷載Pcr=71.382x837.4=59775.287kN，穿層柱中柱最大軸力為5257.0kN