田昱峰

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

玻化微珠保溫砂漿以其產(chǎn)品粘結(jié)性能好，吸水率低，防開裂能力強(qiáng)，強(qiáng)度高，具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，防火，防老化，不易空鼓開裂，可直接施工于干狀墻體上，施工性能優(yōu)越，工序簡單，可大大提高施工效率等巨大優(yōu)勢，越來越多的被應(yīng)用于高層建筑。

當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)采用新型?；⒅楸厣皾{作為樓面或墻面的面層后，建設(shè)單位或房地產(chǎn)開發(fā)商，或者設(shè)計(jì)人員，首先提出的是這種新型面層會對結(jié)構(gòu)的承載能力及抗震性能產(chǎn)生多大的影響等問題。本論文則主要針對這一問題，對采用?；⒅楸厣皾{作為樓面或墻面的面層后的高層建筑進(jìn)行抗震計(jì)算分析，與采用傳統(tǒng)面層做法的高層建筑相比，對新型材料對于結(jié)構(gòu)的自重、周期，地震作用下的層位移、層間位移角，基底剪力、各層地震剪力及基底傾覆力矩能產(chǎn)生多大的影響進(jìn)行量化計(jì)算分析，從而為能夠在高層建筑結(jié)構(gòu)中廣泛運(yùn)用?；⒅椴牧?，為實(shí)現(xiàn)“城市窯洞”設(shè)想提供一些基本技術(shù)依據(jù)。

1 工程實(shí)例概況

本文以太原市帝景華府1號高層住宅樓為例。太原市帝景華府1號高層住宅位于太原市平陽路以西，太原內(nèi)燃機(jī)廠以南。地下2層，地上26層～30層，結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。建筑物總高度為90.45 m。采用CFG樁處理地基，基礎(chǔ)形式為筏片基礎(chǔ)。地下2層為六級人防。本工程抗震設(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震等級為一級剪力墻;抗震設(shè)防烈度8度。設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場地類別為Ⅲ級，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為乙級。地下工程防水等級為二級。建筑物設(shè)計(jì)使用年限為50年。修正后的基本風(fēng)壓0.40 kN/m2，地面粗糙程度B類。

結(jié)構(gòu)平面示意圖見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)平面示意圖

2 結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算對比分析

2.1 結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量及自振周期對比分析

新型?；⒅楸厣皾{容重為280 kg/m3，而傳統(tǒng)水泥混合抹灰砂漿容重2 400 kg/m3，如用新型玻化微珠保溫砂漿替代傳統(tǒng)水泥混合抹灰砂漿，所用材料每立方米可降低重量2 120 kg，面層質(zhì)量可減少到傳統(tǒng)做法的12%左右。經(jīng)對以太原市帝景華府1號樓為例分別采用?；⒅楸厣皾{面層與采用傳統(tǒng)砂漿面層的樓面荷載及墻面荷載進(jìn)行的對比計(jì)算可知，傳統(tǒng)砂漿面層做法的結(jié)構(gòu)質(zhì)量為48 575.125 t，而改用?；⒅楸厣皾{面層后的結(jié)構(gòu)質(zhì)量僅為41 429.398 t，總質(zhì)量可減輕14.7%，對建筑結(jié)構(gòu)來說，自重較大幅度的減小將對建筑物地震響應(yīng)產(chǎn)生重大的影響。

從計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)自振周期上看，相對于傳統(tǒng)砂漿面層做法，玻化微珠保溫砂漿面層的使用，能較明顯降低結(jié)構(gòu)的自振周期:前三個(gè)主要周期中第一個(gè)主震周期降低了7.6%左右，第二個(gè)主震周期降低了7.1%，第三個(gè)主震周期降低了8.2%。自振周期的下降意味著結(jié)構(gòu)所吸收的地震作用有所減小。

2.2 結(jié)構(gòu)各層地震作用力

圖2，圖3分別給出了兩種不同面層做法在CQC地震耦聯(lián)作用下X方向(結(jié)構(gòu)縱向)及Y方向(結(jié)構(gòu)橫向)樓層地震剪力及彎矩對比曲線。通過對比，采用?；⒅楸厣皾{面層的結(jié)構(gòu)的樓層地震反應(yīng)指標(biāo)均小于采用傳統(tǒng)砂漿面層做法的結(jié)構(gòu)，前者為后者的85%～90%。

圖2 兩種面層做法下樓層X方向地震剪力及彎矩對比圖

圖3 兩種面層做法下樓層Y方向地震剪力及彎矩對比圖

2.3 結(jié)構(gòu)抗傾覆驗(yàn)算

表1給出了采用傳統(tǒng)砂漿面層做法及采用?；⒅楸厣皾{面層結(jié)構(gòu)抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果。對于X向地震傾覆彎矩傳統(tǒng)做法為954 516.3 kN·m，保溫砂漿做法為850 255.7 kN·m，降低了11%左右，而Y向地震傾覆彎矩傳統(tǒng)做法為1 138 702 kN·m，保溫砂漿做法為1 014 508.8 kN·m，降低了11%左右。由上可以得出以下結(jié)論:采用玻化微珠保溫砂漿面層相比于采用傳統(tǒng)砂漿面層，結(jié)構(gòu)地震影響有較明顯的降低。

表1 結(jié)構(gòu)抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果對比

2.4 結(jié)構(gòu)各工況位移

圖4分別給出了X向及Y向樓層層間位移角曲線對比結(jié)果。由圖4結(jié)果可知，傳統(tǒng)做法X方向最大值層間位移角為1/1 014，?；⒅樽龇╔方向最大值層間位移角為1/1 127，最大位移相差11.1%。在相同參數(shù)，相同剪力墻布置的情況下得到的數(shù)據(jù)，因?yàn)榘凑铡督ㄖ邔蛹夹g(shù)規(guī)程》來說，對于高層剪力墻結(jié)構(gòu)，位移需滿足小于1/1 000，如果按照PKPM計(jì)算模型來說，?；⒅槟Ｐ图袅偠染惋@得有些大，所以對于這個(gè)模型，剪力墻就可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，相應(yīng)可以減少建筑物剛度，從而達(dá)到減少剪力墻數(shù)量的目的，這能減少很多的混凝土和鋼筋的用量。

圖4 采用傳統(tǒng)砂漿面層及?；⒅楸厣皾{面層X向及Y向結(jié)構(gòu)最大樓層位移曲線

3 結(jié)語

本文對采用兩種不同砂漿面層的高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載計(jì)算及地震響應(yīng)分析，可得到以下結(jié)論:1)相比采用傳統(tǒng)砂漿面層，采用?；⒅楸厣皾{面層的高層建筑結(jié)構(gòu)，自重可減輕14.7%，結(jié)構(gòu)自振周期可下降8%。2)相比采用傳統(tǒng)砂漿面層，采用玻化微珠保溫砂漿面層的高層建筑結(jié)構(gòu)，通過采用振型反應(yīng)分解反應(yīng)譜法及彈性地震時(shí)程分析法計(jì)算，結(jié)構(gòu)的最大基底剪力、層最大地震剪力、結(jié)構(gòu)傾覆力矩、結(jié)構(gòu)各層最大位移及層間位移角均有明顯降低，降幅在10%～15%之間。3)高層建筑結(jié)構(gòu)采用?；⒅楸厣皾{面層后，可明顯減輕樓房自重，減小基底壓力，降低結(jié)構(gòu)自振周期，減小結(jié)構(gòu)地震作用，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，節(jié)約建設(shè)成本。4)本文僅對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈性階段的地震響應(yīng)分析，將來還需要進(jìn)行彈塑性階段的地震響應(yīng)分析。

［1］ GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ JGJ 3-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］ GB 50009-2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.