【導讀】沈陽財富中心（三期）總建筑面積109932㎡。其中地下6層為停車庫，建筑面積20793㎡;地上44層為辦。公樓，建筑面積89139㎡。建筑總高度m，結構主要屋頂樓面高為，建設用地。沈陽建材地質工程勘察院提供的《沈陽財富中心A座沿途工程勘察報告》，2021年。遼寧省地震研究所提供的《沈陽市財富中心工程場地地震安全性評價》，2021年4. 本工程采用的結構設計分析基本參數，見表。填充墻對結構的影響，設定結構周期折減系數為。結構用型鋼均采用Q345B級。樓層附加恒荷是指除了結構構件自重以外的建筑吊頂、地面以及設備等荷載，特殊設備荷載由相關單位提供；樓、屋面活荷載按《建筑結構荷載規(guī)范》規(guī)定取值。外圍玻璃幕墻按㎡；砌體容重12kN/?，考慮雙面抹灰20mm厚混合砂漿，所有隔墻上方梁高按實際尺。寸考慮，200mm厚隔墻取㎡，100mm厚隔墻取㎡。本工程地處沈陽市中心區(qū)域，根據《建筑結構荷載規(guī)范》，100年重現(xiàn)期基本風壓。值模擬結果與規(guī)范附錄比較，

　　

【正文】 軸壓比都滿足規(guī)范要求。 剪壓比 根據《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 (JGJ32021)，進行小震和中震彈性下框架柱的受剪截面計算，計算結果詳見計算書。 根據《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 (JGJ32021）進行框架柱的正截面承載力驗算，考慮框架柱在彎矩作用平面內撓曲對軸向力偏心距的影響，將軸向力 對截面重心的偏心矩 e0= 乘以偏心距增大系數η，其值可按下列公式計算： η = 1+ （ ） 2ξ 1ξ 2 ξ 1 = ξ 2 = 其中， l0—— 構件計算長度； ξ 1—— 偏心受壓構件的截面曲率修正系數，當ξ 11時，取ξ 1=； ξ 2—— 考慮構件長細比對截面曲率的影響系數，當 l0/h15時，取ξ 2=； h—— 截面高度； h0—— 截面有效高度。 1）中震彈性下，底部加強區(qū)及相鄰上一層框架柱承載力包絡和所受地震荷載組合的 NM曲線見 。由圖可知，底部加強區(qū)及相鄰上一層框架柱承載力滿足性能目標要求。 2）中震不屈服下，非底部加強區(qū)框架柱承載力包絡和所受地震荷載組合的 NM曲線見 。 斜截面承載力驗算 框架柱斜截面承載力計算，詳見 SATWE計算結果（框架柱箍筋）。 10 風作用舒適度驗算 按照《高層建筑混凝土技術規(guī)程》第 ，高度超過 150m的高層建筑應具有良好的使用條件，滿足舒適度要求，按照 現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》 GB50009規(guī)定的 10年 遇風荷載取值計算的順風向和橫風向結構頂點最大加速度 amax不應超過表 。 表 結構頂點峰值加速度限制（ 10 年重現(xiàn)期） 使用功能 峰值加速度限制（ m/s2） 住宅、公園 辦公樓、酒店 以下兩表為參照《高層建筑鋼結構技術規(guī)程》第 X、 Y向頂點加速度值。 表 X 向頂點峰值加速度 X 向頂點峰值 加速度 順風向 橫風向 風荷載體形系數 μ s 地面粗糙度 C 重現(xiàn)期調整系數 μ r 風壓高度變化系數 μ z 10 年一遇基本風壓 W0(kPa) 結構頂點平均風速 μ n,m 建筑物總迎風面面積 A（㎡） 橫風向第一周期 Tt 建筑物總質量 mtot(t) 建筑物平面寬度 B 第一周期 T1(s) 建筑物平面長度 L 脈動增大系數 ε 建筑物平均重度γ B 脈動影響系數 ζ 橫風向臨界阻尼比 ζ t,cr 順風向最大加速度α w(m/s2) 橫風向最大加速度α tr 表 Y 向頂點峰值加速度 Y 向頂點峰值加速度 順風向 橫風向 風荷載體形系數 μ s 地面粗糙度 C 重現(xiàn)期調整系數 μ r 風壓高度變化系數 μ z 10 年一遇基本風壓 W0(kPa) 結構頂點平均風速 μ n,m 建筑物總迎風面面積 A（㎡） 橫風向第一周期 Tt 建筑物總質量 mtot(t) 建筑物平面寬度 B 第一周期 T1(s) 建筑物平面長度 L 脈動增大系數 ε 建筑物平均重度γ B 脈動影響系數 ζ 橫風向臨界阻尼比 ζ t,cr 順風向最大加速度α w(m/s2) 橫風向最大加速度α tr 從表中可知，此結構在風荷載作用下的順風向和橫風向頂點最大加速度，滿足舒適度要求。 11 大懸挑撓度及舒適度計算 大懸挑撓度計算 根據建筑 使用功能要求，在 L3~L5層有局部 ，見圖 ~圖 。 懸挑部位樓面的使用功能及荷載如下： 恒荷 DL(kPa) 活荷 LL(kPa) L3amp。L4(會議室）： L5（不上人屋面）： 偏安全考慮增加 10％荷載值作為豎向地震作用，在 PKPM及 ETABS模型中按照下面放大荷載進行計算，在邊梁上加幕墻線荷載，具體荷載取值，參考模型數值。 恒荷 DL(kPa) 活荷 LL(kPa) L3amp。L4(會議室）： L5（不上人屋面）： L3L5層 ，撓度計算見表 ，規(guī)范容許值為按照《鋼結構設計規(guī)范》主梁要求恒荷載和可變荷載標準值產生的撓度 1/400，可變荷載標準值產生的撓度 1/500。從表 ，撓度滿足規(guī)范限制。 表 懸挑鋼梁撓度對 比表（單位 mm） 樓層 PKPM 撓度值 ETABS 撓度值 L3 DL+LL 容許值 41 DL+LL 容許值 41 LL 容許值 LL 容許值 L4 DL+LL 容許值 41 DL+LL 容許值 41 LL 容許值 LL 容許值 L5 DL+LL 容許值 DL+LL 容許值 LL 容許值 22 LL 容許 值 22 大懸挑舒適度計算 樓蓋豎向振動加速度計算參照《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程） AJGJ3201X征求意見稿第 C進行，計算結果見表 。從表中可以看出，樓蓋振動峰值加速度均小于 。 表 樓蓋豎向震動加速度 普通混凝土樓蓋 標準層角部懸挑樓蓋 標高 （ L3）層大懸挑樓蓋 標高 （ L4）層大懸挑樓蓋 樓蓋自振頻率 fn Hz Hz Hz 樓蓋震動峰值加速度α p 12 靜力彈塑性 PUSHOVER 分析 靜力彈塑性分析模型及荷載模式 靜力彈塑性分析（ Pushover分析）采用 EPDA/PUSH軟件（ 2021版）。彈塑性分析模型由 SATWE 導入，并做了簡化（去掉 5層地下室，保留地下 I層）。 EPDA/PUSH軟件提供了 3種荷載模式：倒三角形荷載、矩形荷載、實時模式荷載，本工程 采用的是倒三角形荷載。 PUSH的加載過程分為 兩步，先施加豎向靜力荷載，得到結構在豎向力作用下的初始狀態(tài)， 然后在這個初始狀態(tài)的基礎上施加側推靜力荷載，直到滿足停機控制條件。 計算分析時，考慮 P⊿ 效應和梁柱交接剛域的影響。 結 構的相對位移與結構整體抗震性能評價 中震作用下的結構抗震性能評估 中震作用地震影響系數 amax=，特征周期 Tg=，結構阻尼比ξ =5%。 圖 X. Y方向的抗倒塌驗算圖，圖 ，表 Pushover位移 需求。 從圖 ，中震作用下，性能點出現(xiàn)在結構能力曲線迅速上升的階段，這在圖 中表現(xiàn)為，在性能點處，只有很少幾處內筒墻出現(xiàn)橫向拉壓破壞，框架梁、框架柱、連梁均沒有出現(xiàn)塑性鉸，因此，結構滿足中震設計的性能要求。 表 中震作用下位移 荷載模式 倒三角形荷載 X 向 頂點位移（ mm） 層間位移角 1/448 Y 向 頂點位移（ mm） 334 層間位移角 1/426 性能評估 大震作用地震影響系數 amax=，特征周期 Tg=，結構阻尼比ξ =5%。 圖 X. Y方向的抗倒塌驗算圖，圖 ，表 Pushover位移需求。 表 。從圖 、圖，大震作用下， X方向性能點處結構能力曲線已趨于平緩，內筒墻底部加強部位和頂部幾層部分出現(xiàn)橫向拉壓破壞和剪切破壞，連梁 從下到上，大部分出現(xiàn)了塑性鉸，而外框架柱、框架梁沒出現(xiàn)塑性鉸； Y方向性能點處結構能力曲線仍有上升趨勢，內筒墻底部加強部位和頂部幾層部分出現(xiàn)橫向拉壓破壞和剪切破壞，連梁只有底部加強部位的幾層出現(xiàn)了塑性鉸，而外框架柱、框架梁基本沒出現(xiàn)塑性鉸，從結構整體來看，雖有較大變形且局部破壞，但尚未倒塌，彈塑性位移未超過規(guī)范限值，能夠滿足大震設計的性能要求。 表 大震作用下位移 荷載模式 倒三角形荷載 X 向 頂點位移（㎜） 970 層間位移角 1/150 Y 向 頂點位移（㎜） 層間位移角 1/184 13 動力彈塑性時程分析與抗震性能評價 采用 LSDYNA進行動力彈塑性時程分析，考察該結構在罕遇地震作用下的抗震性能，檢驗其能否滿足“大震不倒”的性能目標，對結構構件的抗震性能進行評估，對彈性設計給予一定的建議。 概述 為了達到“大震不倒”的設計目標，我們將利用性能化抗震設計思想和基于位移的抗震設計方法，采用非線性分析軟件對結構進行動力彈塑性時程分析。通過兩組天然波和一組人工波的三向實時輸入，模擬和考察結構在罕遇地震 下的性能，觀察結構體系在三向地震波下的塑性發(fā)展情況，復核結構在罕遇地震作用下的層間位移角是否滿足規(guī)范要求。 結構在罕遇地震作用下，構件由彈性逐漸轉入塑性，層間變形也隨之逐漸增大，最終結構會因變形過大而倒塌?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》（ GB 500112021 2021版） 1/100。 層間位移角限值是評估結構在罕遇地震下抗震性能的重要指標之一，但同時結構構件，尤其是豎向構件的塑性變形能力和強度退化程度也是結構抗震性能的重要指標。《建筑抗震設計規(guī)范》未 對構件在罕遇地震下的變形限值給出具體要求，因而本章將參考美國聯(lián)邦緊急事務管理署（ FEMA）第 356號文件以及 ATC40文件，對構件的抗震性能進行分析評價。 結構非線性彈塑性分析模型 LSDYNA簡介 LSDYNA是世界上最著名的通用顯式動力分析程序之一，能夠模擬真實世界的各種復雜問題，特別適合 求解各種二維、 三維非線性結構的高速碰撞、爆炸和金屬成型等非線性動力沖擊問 題，同時可以 求解傳熱、流體及流固藕合問題。在工程應用領域被廣泛認可為最佳的分析軟件包。 與實驗的無數次對比證實了 其計算的 可靠性。 由 DYNA程序系列被公認為是顯式有限元程序的鼻祖和理論先 導，是目前所有顯式求解程序（包括顯式板成型程序）的基礎代碼。 1988年 LSTC公司，推出 LSDYNA程序系列，并于 1997年將 LSDYNA2D, LSDYNA3D, LSTOPAZ2D,LSTOPAZ3D等程序合成一個軟件包，稱為 LSDYNA。 LSDYNA的最新版本是 2021年推出的 971版 。 LSDYNA程序 971版是功能齊全的幾 何非線性（大位移、大轉動和 大應變）、材料非線性（ 140多種材料動 態(tài)模型）和接觸非線性（ 50多種）程序。它以 Lagrange算法為主，兼有 ALE和 Euler算 法；以顯式求解為主，兼有隱式求解功能；以結構分析為主，兼有熱分析、流體 結構藕合功能； 以非線性動 力分析為主，兼有靜力分析功能（如動力分析前的預應力計算和薄板沖壓成型后的回彈 計算）；軍用和 民用相結合的通用結構分析非線性有限元程序。 彈塑性分析模型的建立 結構彈塑性分析模型是給予彈性模型建立的，因此在進行彈塑性分析之前，應對彈塑性模型和彈性模型的質量、模態(tài)進行對 比，以保持彈塑性模型和彈性模型的一致性。為簡化分析，彈塑性分析模型僅考慮嵌固層以上的構件，即不考慮地下室結構構件的影響。 框架柱及框架梁的塑性行為模擬 框架柱及框架梁采用桿系單元模擬，利用 XTRACT程序計算構件的骨架曲線，包括抗彎、抗剪、拉彎及壓彎曲線；然后將骨架曲線輸入到 LSDYNA中，利用 SeismicBeam單元模擬構件的彈塑性行為。 XTRACT程序采用纖維模型計算構件的估價區(qū)縣。纖維模型是先將截面離散化為許多小的纖維單元，通過每個纖維單元來模擬鋼筋、混凝土或型鋼等不同 材料；然后利用用平截面假定及材 料單向應力 應變曲線，計算不同截面曲率下每個纖維單元的應變；最后通過應力積分求得相應截面的彎矩和軸力值。型鋼、鋼筋或混凝土的本構關系簡述如下： 鋼筋和型鋼采用理性彈塑性本構關系（雙折線），混凝土則按《混凝土結構設計規(guī)范》 (GB500102021)附錄 計算。對于框架柱，考慮箍筋對核心區(qū)混凝土約束作用，核心區(qū)混凝土采用 Mander模型，公式如下： σ c=0 當ε 2ε t σ c=ε Ec 當ε 0 σ c = 當 ε ε cu x= ε cu = r = 其中，ε =混凝土應變，σ c=混凝土應力， Ec=混凝土彈性模量，ε t＝受拉應變，ε cu=混凝土極限壓應變，εcc＝峰值應力時的應變， fc=混凝土 28天抗壓強度， fcc=約束混凝土強度。ε cu為極限壓應變值采用 ATC40建議值 （本工程構造滿足 s/db，其中 s為箍筋間距， db為縱筋直徑）。 在軸力及雙向 彎矩相互作用下的構件屈服曲面類似于一個橄欖球，可以由兩個主軸的軸力彎矩（ NM）屈服曲線插值確定。塑性鉸塑性變形的計算是基于塑性流動法則。每個塑性鉸有三個塑性變形分量：一個軸向塑性應變分量和兩個分別對兩個主軸的塑性鉸轉角分量。根據相關塑性流動法則，塑性鉸的塑性變形向量與塑性鉸屈服曲面相垂直。 二 .混凝土剪力墻的彈塑性