1 工程概况
本工程位于上海市奉贤区，超限建筑物为高层建筑，地下一层，地上十一层（局部五层），建筑功能为社区医院，建筑物总高度约45m。
2 结构体系
本工程结构体系为钢框架结构，抗震等级三级，以地下室顶板为嵌固端。社区医院抗震设防类别为重点设防类，结构的安全等级为二级，地基基础的设计等级为乙级，耐火等级为一级。
钢柱一般采用矩形截面，钢梁一般采用工字型截面，截面板件宽厚比等级S3，钢材材质Q355B。楼板一般采用压型钢板组合楼板，连廊两端采用可动铰支座与钢柱连接，支座允许滑移量取150mm。
两个方向均为超长结构，楼板须应采取设置后浇带和配筋适当加强等措施。
3 超限判别及抗震措施
3.1 超限判别
根据《上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则》(沪建管〔2014〕954号)规定，社区医院不规则主要表现如下：
社区医院存在2项一般不规则（扭转不规则和偏心布置、侧向刚度不规则），2项特别不规则（平面凸凹不规、楼板局部不连续）。
3.2 抗震措施
针对不规则情况采取以下抗震加强措施：
（1）结构计算
采用YJK和PKPM中的PMSAP两个符合结构力学模型的软件进行分析比较，地震作用计算采用振型分解反应谱法，考虑扭转耦联、偶然偏心及双向地震力的影响，且考虑最不利地震作用方向。
采用YJK进行了多遇地震作用下的弹性动力时程计算。
（2）结构布置及薄弱部位加强措施
1）结构布置时加大高层部分钢柱截面，尽量使质心和刚心接近，适当增加端部钢柱截面，增加结构的抗扭刚度，使结构扭转位移比控制在1.4以内（局部区域控制在1.5以内），以扭转为主的第三周期与以平动为主的第一周期之比不大于0.85。
3）地上一~二层层高较大，调整钢柱截面，避免出现层刚度偏小（本层侧向刚度小于相邻上层的50%）特别不规则，避免同时出现软弱层和薄弱层。对于软弱层，考虑1.25地震剪力放大系数。
4）四~六层楼面F~G轴楼板宽度仅3.8m，采取抗震加强措施，连廊楼板加厚至150mm。
5）六层楼面体型收进部位上、下各2层的钢柱（D轴和M轴）抗震等级提高一级，四~六层楼板大开洞，且楼板完全缺失，连廊具有类似连体的特性，故楼板缺失部位及其上、下2层的钢柱（F轴和G轴）抗震等级也提高一级。
6）地下室顶板室内外高差1.60m，周边框架柱抗震等级提高一级，周边梁适当加宽并设45度角加腋以有效传递水平力。
7）控制高层和多层部分的沉降差，体型收进部位设置沉降后浇带。
4 YJK、PMSAP 多遇地震作用下结构振型分解反应谱法分析
4.1 计算程序选择及计算假定
（1）计算软件
根据规范对超限高层的有关要求，本设计采用了两个三维空间分析软件，分别采用盈建科软件公司的YJK和中国建筑科学研究院的PKPM2010-PMSAP进行整体建模分析，并作相关对比分析。
（2）计算参数及假定
结构计算以地下室顶板为嵌固部位，地下室顶板厚度250mm（塔楼部分顶板厚度180mm）。YJK计算的一层与地下一层等效剪切刚度及比值详见下表，由此表可见社区医院地下一层两个方向上等效剪切刚度（地下室范围按上部结构投影范围，外扩一跨计算）均大于地上一层等效剪切刚度1.5倍以上，满足规范要求。
主要地震作用计算参数：
分别采用振型分解反应谱法；
抗震设防烈度7度；设计地震分组:第二组；
建筑场地类别:Ⅳ类多遇地震 Tg=0.90s，αmax=0.08；
结构整体弹性阻尼比0.04；
特征值分析类型：WYD-RITZ；
风荷载：地面粗糙度B类，在计算风荷载作用下结构水平位移时，基本风压采用50年重现期的风压值0.55kN/m2。
4.2 结构动力特性分析结果
两个程序计算结果基本一致，结构第一、二周期均为平动周期，两个方向动力特性接近，第三周期为扭转周期，扭转周期与第一平动周期比小于0.85，具有较好的抗扭刚度。有效质量系数大于0.9满足要求。地震作用下的楼层水平地震剪力大于规范限值，不需要调整。
4.3 结构水平位移
在多遇地震和风荷载作用下层间位移角满足规范允许层间位移角1/250的要求，楼层最大位移比超过1.20，但在1.40之内，也满足规范要求。
4.4 结构侧向刚度比及楼层侧向刚度规则性分析
社区医院楼层侧向刚度比最小值列于下表。表中侧向刚度比Ratx3，Raty3为按照上海市《建筑抗震设计规程》（DG/TJ 08-9-2023）规定的等效剪切刚度计算，X、Y方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或相邻上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者，当该值小于1时表示侧向刚度有突变，须定为软弱层。
楼层侧向刚度比按照上海市《建筑抗震设计规程》规定的等效剪切刚度计算时，2F层为软弱层。
4.5 楼层抗剪承载力比
社区医院楼层受剪承载力比的最小值列于下表。楼层受剪承载力比R-x、 R-y分别表示本层与上一层的x方向、y方向受剪承载能力之比，本工程要求不宜小于0.8。社区医院受剪承载力比满足规范要求，不存在明显的薄弱层。
5 YJK 多遇地震弹性动力时程分析
5.1 多遇地震波分析
根据上海市《建筑抗震设计规程》规定，本工程应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。本次采用了5条天然地震波和2条人工波进行了时程分析，七条波按最大加速度35cm/s2，场地特征周期0.9s，阻尼比4%。时程波（人工波）ArtWave-RH2TG090、SHW1，时程波（天然波）SHW3、SHW4、SHW7、Chi-Chi,Taiwan-06_NO_3293、Chi-Chi,Taiwan-03_NO_2470
图1 规范谱与地震波谱对比图
5.2 弹性时程分析结果
社区医院时程分析得到的基底剪力如下表所示，并与反应谱方法得到的结果进行比较：
表1 基底剪力比较 
表2 多波平均值全楼放大系数建议值
5.3 分析结果
综合比较时程分析与反应谱分析得出的结果，社区医院每条时程曲线计算所得的基底剪力均大于振型分解反应谱法计算结果的的65%；三条时程曲线计算所得基底剪力的平均值大于振型分解反应谱法计算结果的80%，且小于反应谱法计算值，表明本次时程计算波形选择恰当，分析计算结果有效，结果均满足规范相关要求。楼层剪力及层间位移角平均值均小于振型分解反应谱法结果，且差别不大。
出屋面小塔楼外，对于绝大部分楼层，多波平均值全楼放大系数建议值：1.00（屋面层Y向为1.001），且出屋面小塔楼放大系数已按1.5设计。因此，认为振型分解反应谱法分析可以代表实际的地震动作用，在设计中采用振型分解反应谱法进行弹性设计是合理的。
6 总结
分析结果如下： YJK和PMSAP整体分析结果基本一致，保证了分析的可靠性；采用了弹性动力时程分析，与反应谱分析进行了对比，结果也较接近.。根据以上分析和计算，我们认为社区医院的结构设计是安全的。
参 考 文 献
[1] 上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则：沪建管[2014]954号[A].上海：上海市城乡建设和管理委员会，2014.
[2] 建筑抗震设计规范：GB 50011-2010[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3] 建筑抗震设计标准：DG/TJ 08-9-2023[S].上海：同济大学出版社，2023.
[4] 扶长生，刘春明，李永双，等．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)：106-110，37.
第一作者：刘佳琦，本科，工程师，主要从事结构设计与研究工作，Email：ljq6jia7@126.com。
