1   工程概況

毓豪商廈位于河南省新鄉(xiāng)市繁華地段，占地面積1404m2。原設(shè)計(jì)于2000年，主體結(jié)構(gòu)為地下一層、地上八層的鋼筋混凝土框架，一~四層為商場，五~八層為賓館客房；中途因資金問題只施工到四層。現(xiàn)按照現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)重新設(shè)計(jì)，在原有的基礎(chǔ)之上增加到十層，局部十一層，并對下部已建部分進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g，地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別為丙類，框架抗震等級為一級。結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

工程設(shè)計(jì)過程中主要遇到以下問題：1)原設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)過時(shí)，應(yīng)按照現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鑒定設(shè)計(jì)；2)根據(jù)最新地質(zhì)勘察報(bào)告，場地土類別由原來的Ⅱ類變更為Ⅲ類；3)將樓層增加到十層，局部十一層，超過原設(shè)計(jì)的八層，需要對下面已建部分進(jìn)行加固；4)已建部分用作商場，希望避免大面積加固，加快施工進(jìn)度，盡量不影響正常營業(yè)。

2   結(jié)構(gòu)消能減震加固方案

該工程原設(shè)計(jì)為純框架結(jié)構(gòu)，在多遇地震作用下，結(jié)構(gòu)的X向、Y向最大層間位移角均超過規(guī)范限值；在罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)的X向、Y向最大層間位移角均超過規(guī)范限值。小震下結(jié)構(gòu)的計(jì)算配筋和實(shí)際配筋對比表明，下部已建部分的梁柱大部分配筋不足，尤其是一、二層的邊跨梁柱配筋嚴(yán)重不足，相差甚至超過40%；梁柱的箍筋間距基本符合現(xiàn)行規(guī)范的構(gòu)造要求。

結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算結(jié)果表明，原設(shè)計(jì)的純框架結(jié)構(gòu)層間側(cè)移較大，且多數(shù)梁柱配筋不滿足抗震要求，如果采用傳統(tǒng)的增大截面加固法進(jìn)行抗震加固，將帶來很大的施工量和長期的施工工期，商場需要停業(yè)較長時(shí)間，這與業(yè)主的要求不符。因此改用消能減震技術(shù)，在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)位置布置黏滯流體阻尼器來提供附加阻尼，以消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量， 達(dá)到預(yù)期防震減震要求。

綜合考慮建筑使用功能、結(jié)構(gòu)抗震要求和優(yōu)化分析結(jié)果，在結(jié)構(gòu)1~7層X、Y兩個(gè)方向上布置63套黏滯流體阻尼器。為滿足建筑功能的要求，阻尼器的支撐方式采用人字型和門架型兩種類型，如圖2所示。工程采用雙出桿型黏滯流體阻尼器對結(jié)構(gòu)消能減震。本工程的減震分析采用了基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法。

3   地震作用下的結(jié)構(gòu)消能減震分析

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)采用SATWE軟件，小震下的彈性時(shí)程分析采用ETABS NonlinearC V9.7.3軟件，中震和大震下的動力彈塑性時(shí)程分析采用基于纖維模型理論的PERFORM-3D V4.0.3軟件。時(shí)程分析所取5條國際上具有完整時(shí)程校正的符合工程場地土特質(zhì)的典型地震記錄和2條根據(jù)該工程附近場地的地貌和地質(zhì)特性制成的人工地震波，如圖3所示。

對原結(jié)構(gòu)（無控結(jié)構(gòu)）和布置黏滯流體阻尼器的結(jié)構(gòu)（有控結(jié)構(gòu)）分別進(jìn)行多遇地震作用下的彈性時(shí)程分析采用非線性快速時(shí)程積分方法（FNA），對結(jié)構(gòu)整體及其構(gòu)件承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)和復(fù)核，得出樓層剪力、層間位移角等計(jì)算結(jié)果，宏觀響應(yīng)曲線如圖4所示。計(jì)算結(jié)果表明，多遇地震作用下無控結(jié)構(gòu)不滿足彈性目標(biāo)，最大層間位移角大于規(guī)范要求，有控結(jié)構(gòu)則能滿足該彈性目標(biāo)，層間位移角均能滿足規(guī)范限值，且層剪力有了顯著降低。

設(shè)防地震作用下結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入塑性，采用PERFORM-3D軟件對有控結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力彈塑性時(shí)程分析。由分析結(jié)果可知，結(jié)構(gòu)在布置了黏滯流體阻尼器之后，結(jié)構(gòu)的各宏觀響應(yīng)指標(biāo)均有明顯降低，可見阻尼器在中震下吸收耗散了更多的地震能量。

罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)塑性進(jìn)一步開展，有控結(jié)構(gòu)動力彈塑性分析結(jié)果表明，有控結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下層間位移角小于規(guī)范限值，層剪力也有顯著降低，結(jié)構(gòu)頂部側(cè)移時(shí)程曲線如圖5所示。通過提取各構(gòu)件在時(shí)程分析中的最大內(nèi)力值可以驗(yàn)證，無控結(jié)構(gòu)的部分梁柱的承載力不能滿足要求，而有控結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件的承載力均能滿足預(yù)定的性能目標(biāo)。

對可屈服構(gòu)件進(jìn)行變形驗(yàn)算，大震作用下結(jié)構(gòu)進(jìn)入LS階段的梁柱主要集中在下部已建邊框架區(qū)域，說明此處為結(jié)構(gòu)的薄弱層?？蚣芰褐冃巫畲笾到咏麹S狀態(tài)限值，其變形性能處于大震有限破壞狀態(tài)。可以看出可屈服構(gòu)件的變形性能基本滿足大震下設(shè)定的性能目標(biāo)。TAFT波罕遇地震下能量耗散分布如圖6所示。

4   有控結(jié)構(gòu)已建部分配筋校核

本工程的特點(diǎn)是在既有建筑之上新增樓層，對于新增部分，可以依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是對于下部已建部分，需要采取一定的手段彌補(bǔ)其不足之處，以滿足規(guī)范要求。采用消能減震技術(shù)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行減震，重新校核已建部分梁柱的配筋，絕大多數(shù)都能夠滿足要求。不滿足要求的框架梁配筋與計(jì)算配筋相比偏小15%以內(nèi)，考慮到受壓區(qū)和樓板鋼筋對梁承載力的貢獻(xiàn)，可以不對其進(jìn)行加固。有5根框架柱的配筋相差較大，需要對其進(jìn)行局部加固。

本工程采用消能減震技術(shù)，避免了已建部分梁柱的大面積加固改造，將創(chuàng)傷面降至最低，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，也滿足了業(yè)主的需求。