不规则多层建筑在地震作用下的楼板应力分析
某多层建筑的抗震性能化分析与设计
某多层建筑的抗震性能化分析与设计摘要：合肥省某医院建筑项目采用钢筋混凝土框架结构体系，因存在扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续和穿层柱四项不规则，属于抗震特别不规则建筑。
重点介绍抗震性能化设计的主要内容包括小震静力弹性分析、小震动力弹性时程分析、中大震等效弹性计算分析、大震动力弹塑性时程分析和楼板应力分析。
分析结果表明，结构具备良好的承载能力和抗震性能。
关键词：抗震性能化分析；弹性时程分析；动力弹塑性分析；楼板应力分析1、工程概况项目位于安徽省合肥市瑶海区地块上。
项目规划总用地面积约5.9万平方米，总建筑面积约17万平方米；其中地上10.7万平方米，地下6.4万平方米，容积率1.79.项目地上部分主要包含门诊医技楼、体检保健行政教学楼、1#病房楼、2#病房楼、高压氧舱、液氧站、垃圾站、污水处理与垃圾暂存站等建筑。
建筑效果图如图1所示。
图1 建筑效果图其中门诊医技楼为抗震特别不规则建筑，其平面最大尺寸为206mx95.7m,地上四层均为门诊室，其中一层层高5.400m，二~四层层高5.100m。
结构大屋面高度为20.600m，结构总高度20.900m<24m为多层结构。
2、结构不规则性判定根据《建筑抗震设计规范》）门诊医技楼属于抗震特别不规则建筑，需要进行专门的研究和论证，采取特别的加强措施。
因建筑物功能使用要求及建筑造型需要，对于出现的4项不规则无法避免，故对门诊医技楼进行抗震性能化设计。
3、抗震设防要求及抗震性能目标结构性能目标下各结构构件的宏观判别必须满足以下性能水准，如表1所示：表1 结构抗震性能目标4、小震静力弹性分析结构设计时采用YJK 结构分析软件进行结构整体分析及配筋，采用Midas Building 结构分析软件进行结构整体对比分析。
图3 两款计算分析软件三维空间模型简图通过对比分析得到：两款软件计算的结构质量、振型周期、刚度和承载力等指标基本一致，分析模型正确、合理。
综上所述，结构在小震作用下性能完好，结构性能满足常规设计下设计规范的要求。
四川省房屋建筑工程抗震设防专项审查技术要点(2020)
四川省房屋建筑工程抗震设防专项审查技术要点2020年11月前言为规范我省抗震设防专项审查工作，提高抗震设计和审查质量，统一审查标准，受四川省住房和城乡建设厅委托，四川省建设工程消防和勘察设计技术中心组织四川省建筑设计研究院有限公司等有关单位共同编制了《四川省房屋建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（以下简称《要点》）。
在编制过程中，编制组认真总结了四川省房屋建筑工程抗震设防专项审查的实践经验，参考了有关技术标准，在广泛征求市（州）住房城乡建设主管部门、有关单位和专家意见的基础上，对具体内容进行了反复讨论和修改，并经专家审查，最终形成本《要点》。
《要点》共8章和4个附录，主要内容包括：总则，申报材料，专项审查的控制要求，岩土工程勘察成果，地基和基础设计，上部结构的抗震设计，专项审查意见，附则。
目录第一章总则.....................................................................................- 1 -第二章申报材料............................................................................ - 1 - 第三章专项审查的控制要求........................................................ - 2 - 第四章岩土工程勘察成果............................................................ - 3 - 第五章地基和基础设计................................................................ - 4 - 第六章上部结构的抗震设计........................................................ - 4 - 第七章专项审查意见.................................................................. - 13 - 第八章附则...................................................................................- 14 - 四川省房屋建筑工程抗震设防专项审查技术要点附录...........- 15 -第一章总则第一条为规范我省抗震设防专项审查工作，提高抗震设计和审查质量，统一审查标准，根据《四川省建设工程抗御地震灾害管理办法》（四川省人民政府令第266号），制定本技术要点。
上海公共卫生中心新建外科楼结构设计
上海公共卫生中心新建外科楼结构设计摘要：公共卫生中心新建外科楼属于特别不规则多层建筑，结构长度达到120m，属于超长建筑。
通过多程序小震对比计算、中震楼板应力分析、罕遇地震静力弹塑性分析，温度应力分析等，对建筑薄弱部位进行了加强。
本楼紧邻已有建筑，通过桩基优化并采用有效的施工措施减少对周边建筑影响。
关键词：混凝土结构；超长结构；特别不规则Structure Design of New Surgical building in Shanghai Public Health Clinical Center Bian Feng（Architectural Design（Shanghai）Co.，Ltd. Shanghai 200085，China）Abstract：The new surgical building in Shanghai Public Health Clinical Center is a Multi-strory building beyond normal irregular，it is also a super long building with the length of 120m. According to comparative calculation under frequently earthquake，stress analysis of floor slab under moderate earthquake，Pushover Analysis underrare earthquake and temperature stress analysis，the weak parts of the building have been strengthened. The building is adjacent to the surrounding buildings，optimum design of pile foundation and effective engineering measures have been taken to reduce the impact to the surrounding buildings.Keywords：concrete structure；super long building；beyond normal irregular structures1.项目概况上海市（复旦大学附属）公共卫生临床中心（简称“公卫中心”）是复旦大学附属三级甲等医院。
《建筑结构抗震设计》课程课后练习题及解答
《建筑结构抗震设计》课后练习题及解答第1章绪论1、震级和烈度有什么区别和联系？震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。
烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。
一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。
2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？规范将建筑物按其用途分为四类：甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。
1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。
同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。
一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3.怎样理解小震、中震与大震？小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%；中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。
4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。
概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。
他们是一个不可割裂的整体。
高层建筑大开洞地下室顶板的应力分析
高层建筑大开洞地下室顶板的应力分析陈晨杰;巢斯;林建萍;杨扬【摘要】以上海某在建工程为背景,系统介绍了开洞较多的地下室顶板的嵌固能力.利用ETABS有限元软件建立了相关顶板模型,通过将地震作用简化为节点荷载作用在上部结构质心处,对楼板进行了应力分析,得到了楼板在多遇地震下和设防地震下的应力水平.分析结果表明,在多遇地震下的楼板应力基本小于1.0 MPa,可以满足小震楼板不开裂的要求;在设防地震和竖向恒载的共同作用下,楼板应力基本小于4.0 MPa,通过设计可以满足中震楼板钢筋不屈服的要求.地下室顶板具有较好的嵌固能力,可不考虑该楼板对上部结构产生的多塔效应.本工程鉴于安全性考虑,嵌固端设置在地下一层底板处.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2015(031)006【总页数】6页(P40-45)【关键词】嵌固端;地下室顶板开洞;楼板应力;多塔效应【作者】陈晨杰;巢斯;林建萍;杨扬【作者单位】同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海200092;同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海200092;同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海200092;同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海200092【正文语种】中文Stress Analysis of the High-rise Building Basement TopSlab with Large OpeningsAbstract Based on a project under construction in Shanghai, this paper presents the influence of the openings at the basement top slab on structural behaviors. A finite element model was established using the software ETABS. Seismic loads were simplified as nodal loads being applied on the centroids of the superstructures. Stress distribution at the top slab was obtained by stress analysis under frequent earthquakes and moderate earthquakes. The results show that (1) under the effect of frequent earthquakes, the stresses are less than 1.0 MPa and there is no cracking of the concrete in the slab; (2) under the combined effects of moderate earthquake loads and dead loads, the slab stresses are less than 4.0 MPa and there is no steel yielding in the slab. The effect of interaction between multi buildings does not need to be considered under the favorable fix end at the top slab of the basement.Considering the safety issue, the bottom slab of the 1st floor basement structure was chosen to be the fixed end of the superstructure in this project.Keywords fixed end, opening on the top slab of a basement, slab stress, interaction between multi building随着人们对建筑外形、功能的要求日益提升,所采用的结构形式越来越复杂。
不规则多层建筑在地震作用下的楼板应力分析
不规则多层建筑在地震作用下的楼板应力分析摘要：随着人们对于建筑的使用功能及造型的要求越来越高，越来越多的“不规则建筑”应运而生，结构设计中应注意提高其结构抗震性能。
本文结合工程实例，对一多层建筑进行规则性判别以及对楼板进行应力分析，找出其薄弱部位并予以加强。
关键词：不规则建筑；规则性判别；楼板应力分析Stress Analysis of Slab on Irregular Multi-story Building under Seismic ActionGao JieAbstract：With increasingly demands of using function and shape of modern buildings，more and more irregular buildings have been built.There structural seismic performance should be improved in structure bined with practical work，the discrimination of regularity and stress analysis of slab on the building will be found in this paper.The weak part will be found and enhanced.Key words：irregular buildings；discrimination of regularity；stress analysis of slab针对各项不规则情况，考虑采取以下措施：（1）对于扭转位移比大于1.2，计算时考虑双向地震扭转效应；（2）对于因局部露台收进形成的梁托柱，因该处传递的竖向荷载不大，计算时对转换构件特殊定义，计算内力按规范要求放大，构件地震力放大1.25倍且对应处楼板按双层双向配筋，并按计算结果放大1.15倍配筋。
多层特别不规则建筑设计分析及专项论证
[结论及建议]：
对于多层结构的特别不规则论证，我们尚缺少一套系统的论证体系，对于不 规则的加强措施规范也少有说明，但是参考高层结构相关规范及相关论文中的相 关要求，并结合超限高层审查要求和流程，进行合理的概念设计和计算分析、构 造加强，版职业技术学校委托，我院对该校综合楼进行施工图设计，该 建筑底层长 66.7 米，宽 48.6 米，总建筑面积 12465 ㎡，典型柱距为 8.1 米，二 层报告厅跨度达 24 米。建筑共 6 层，底层层高分别为 4.5 米，二~五层层高 3.9 米，六层层高 3.5 米，建筑从三层开始局部收进 30 米，室外地面到主屋面建筑 总高度为 23.9 米,底层平面及建筑立面见图 1，图 2。该建筑方案已被业主及主管 部门认可，建筑师为确保建筑立面完整，不允许结构师设抗震缝，该建筑整体做 为一个结构单元进行设计。
1、 平面规则 性判断：
① 平面凹凸尺 过大：该建筑五层平 面，建筑局部收进， 平面呈 L 形分布，建 筑总长度 66.70 米， 端部凸出长度达 31.8 米，相当于总长度 47.6%，大于 30%，小 于 50%，见图 3，属于 平面不规则一项。
图 3 五层结构平面图
② 楼板局 部不连续：该建 筑报告厅层高 为 7.8 米，因此 三层结构平面 在此处造成局 部大开洞，连同 中庭及电梯井 处洞口，Y 向有 效楼板宽度 26.762 米，典 型楼板宽度 68.2 米，比率 为 39%，小于 50%，见图 4， 属于平面不规 则一项。
该建筑位于上海市青浦区，地震烈度 7 度，加速度 0.1g,设计地震分组第一 组，场地类别 IV 类，特征周期 0.9s。该建筑为学校类建筑，抗震设防类别为重 点设防类（乙类），按要求主体结构按 8 度采取抗震措施。
楼板不连续时的抗震设计
楼板不连续时的抗震设计马彦晓1,郭远翔2【摘要】摘要:对于常规结构,楼板的平面刚度很大,竖向的抗侧力构件,通过楼板传递水平作用,协调变形。
从抗震概念设计的原理出发,楼板局部开洞对结构抗震是不利的,但是规范没有明确指出工程设计时,采用何种模型更为合理。
本文根据已有的工程设计资料,结合对规范的理解,提出了对于不同的钢筋混凝土结构的楼板局部开洞的处理方法。
对于规则结构可采用刚性楼板假定分析计算,对于不规则结构建议采用弹性楼板假定分析计算。
【期刊名称】河北工程大学学报（自然科学版）【年(卷),期】2010(027)003【总页数】4【关键词】关键词:钢筋混凝土结构;刚性楼板假定;弹性楼板假定楼板作为重要的受力构件和传力构件,对结构的整体抗震性能有着不可小觑的影响[1],从抗震概念设计的原理出发,楼板局部开洞对结构抗震是不利的,《建筑抗震规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》中有楼板局部开洞后采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型的建议,但是没有明确的规定采用何种模型更为合理,选用这种模型后对抗震性能影响有多大,以及哪些抗震指标是更应该严格控制的。
所以工程师在进行大多数结构分析计算时,仍采用刚性楼板假定,对于如何采用符合楼板平面内实际刚度变化比较困惑。
1 国内研究现状对于平面规则对称,剪力墙布置均匀,竖向刚度规则的结构,楼板局部开洞后,结构的周期和位移变化很小,对结构整体刚度、楼层侧向刚度比和楼层层间受剪承载力比基本没有影响[2]。
而且楼板局部偏开洞时,周期比和位移比变化很小,对结构的抗扭刚度也几乎没有影响。
对于不同的结构类型,楼板局部不连续对整体结构的抗震性能影响程度也不尽相同[3-4]。
对于剪力墙结构,剪力墙布置均匀,楼板对楼层地震剪力传递的贡献很小,楼板不连续对结构整体的抗震性能无明显影响,仅楼板出现了明显损伤;对于框架剪力墙结构,楼层地震剪力需要通过楼板进行传递,因此楼板不连续严重时甚至可能引起竖向构件的塑性破坏。
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不规则多层建筑在地震作用下的楼板应力分析
发表时间：2017-11-08T09:28:55.070Z 来源：《基层建设》2017年第19期作者：高捷[导读] 摘要：随着人们对于建筑的使用功能及造型的要求越来越高，越来越多的“不规则建筑”应运而生，结构设计中应注意提高其结构抗震性能。
中船第九研究设计院工程有限公司上海 200063 摘要：随着人们对于建筑的使用功能及造型的要求越来越高，越来越多的“不规则建筑”应运而生，结构设计中应注意提高其结构抗震性能。
本文结合工程实例，对一多层建筑进行规则性判别以及对楼板进行应力分析，找出其薄弱部位并予以加强。
关键词：不规则建筑；规则性判别；楼板应力分析 Stress Analysis of Slab on Irregular Multi-story Building under Seismic Action Gao Jie
Abstract：With increasingly demands of using function and shape of modern buildings，more and more irregular buildings have been built.There structural seismic performance should be improved in structure bined with practical work，the discrimination of regularity and stress analysis of slab on the building will be found in this paper.The weak part will be found and enhanced. Key words：irregular buildings；discrimination of regularity；stress analysis of slab
针对各项不规则情况，考虑采取以下措施：（1）对于扭转位移比大于1.2，计算时考虑双向地震扭转效应；
（2）对于因局部露台收进形成的梁托柱，因该处传递的竖向荷载不大，计算时对转换构件特殊定义，计算内力按规范要求放大，构件地震力放大1.25倍且对应处楼板按双层双向配筋，并按计算结果放大1.15倍配筋。
最后对转换构件提高一级抗震构造措施并对框支柱箍筋全长加密。
（3）对于二层楼板开洞造成的楼板不连续，因开洞较大，故对该层洞口周边薄弱处楼板进行有限元应力分析。
小震下使薄弱处楼板混凝土拉应力不大于混凝土抗拉强度标准值，在中震下使楼板钢筋应力不大于其抗拉强度标准值。
2 计算结果及分析
2.1 板单元类型
《抗规》3.4.4条规定：凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响。
（1）刚性板单元
“刚性楼板”模型假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。
在采用刚性楼板假定进行整体分析时，每块刚性楼板在水平面内做刚体运动。
刚性楼板内节点自由度只剩下3个，即X、Y方向的平动以及绕Z轴方向的转动。
（2）弹性模单元
“弹性膜”模型假定楼板平面内具有膜元的刚度，但忽略了楼板平面外刚度，即假定楼板平面外刚度为零。
计算时采用平面应力膜单元计算楼板的平面内刚度。
对于大多数弹性楼板结构如楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构等的情况，应采用弹性膜假定模型计算，因为这种模型忽略了板的面外刚度，不会使梁的内力配筋计算偏小，不会影响梁的设计安全储备，又能够考虑楼板的面内实际刚度。
（3）弹性板6单元
“弹性楼板6”模型假定楼板平面内刚度和平面外刚度均为有限值。
计算时采用壳单元计算楼板的面内刚度和面外刚度。
从力学模型的角度看，弹性楼板6相对最符合楼板的真实受力情况，可以应用于任何工程。
但从工程设计的角度看，在采用弹性楼板6假定时，部分竖向楼面荷载将通过楼板的面外刚度直接传递给竖向构件，导致梁的弯矩减少，相应的配筋也会减少。
这与采用刚性楼板假定不同，因为采用刚性楼板假定时，所有的竖向楼面荷载都通过梁传递给竖向构件。
这点差异会造成采用弹性板6假定和采用刚性楼板假定的梁配筋安全储备不同，而过去所有关于梁的工程经验都是与刚性楼板假定前提下的配筋安全储备相对应的。
因此综合分析考虑下，本工程在单工况小震作用下，因不考虑竖向荷载作用，采用弹性膜单元进行计算；在中震地震组合作用下，由于同时考虑竖向荷载的作用，因此采用弹性板6单元进行计算。
2.2 小震作用下结果分析
小震作用下使薄弱处楼板混凝土不开裂，即为在单工况地震作用下，楼板应力最大值小于混凝土抗拉强度标准值，采用YJK软件计算，以X向地震为例，楼板应力如图2.1所示：
3 结论
通过对一个工程实例进行规则性判别及楼板应力分析，得出以下主要结论：（1）楼板是水平抗侧力构件的重要组成部分，当楼板开洞较大，局部不连续时，应对薄弱处楼板进行应力分析。
（2）在对楼板进行应力分析时，楼板单元类型建议在小震作用下采用弹性模单元，在中震组合作用下采用弹性板6单元。
（3）在板壳理论的基础上，可采用简化公式。
小震作用下将混凝土抗拉强度标准值作为混凝土开裂的指标；中震作用下，将水平钢筋抗拉强度标准值作为楼板承载能力的指标。
参考文献：
[1]沪建管（2014）954号，上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则[S].
[2]GB 50011-2010（2016年版），建筑抗震设计规范[S].
[3]扶长生，应俊.静力非线性分析方法在抗震设计中的应用[J].结构工程师，2004，20（3）：32-39.
[4]扶长生，应俊.高层建筑薄弱连接混凝土楼板应力分析及抗震设计[J].建筑结构，2008，38[3]106-110.
[5]GB 50010-2010（2015年版），混凝土结构设计规范[S].。