成忠荣
筑博设计股份有限公司上海分公司，上海200040
摘 要：为了使楼板能满足正常使用极限状态和承载能力极限状态的要求，以及在地震作用下楼板能有效的传递水平荷载和协调所连接结构构件的变形，对薄弱部位的楼板进行了详细的分析，以使楼板不会出现较大的裂缝，楼板刚度出现较为严重的退化，并使楼板的抗震性能目标得以实现。
关键词]：薄弱部位；应力分析；医院；楼板；应力计算
1 深圳市第二儿童医院工程概况
深圳市第二儿童医院位于广东省深圳市龙华区民治街道，东侧为皓月花园，南侧为民康路，西侧为民治大道，北侧靠近平南铁路。项目地上16层，建筑大屋面高度75.80米，总建筑面积206018.77平方米；地下3层，地下室整体埋深约14.7米。平面功能：地上部分主要为儿科门急诊、医技、手术、检验、科研及住院病房等，地下主要为停车库、设备用房、职工餐厅、营养厨房、库房。建筑效果图如下图一所示。结构的抗震设防烈度7度，重点设防类，结构形式为框架剪力墙结构，地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期0.35s，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，基本风压为0.75kN/m2，地面粗糙度类别为B类。
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图一 效果图
2 结构布置
本工程各层采用单向板结构布置形式，局部采用十字梁结构布置形式。一般位置的结构板厚为120mm，各层大开洞周边板厚为150mm，塔楼上弱连接部位板厚为160mm~180mm；外框架梁为500×800mm；内部梁高控制在750以内（有覆土楼层除外）。柱截面范围：600×600~1300×1100mm，梁截面范围：300×550~500×800mm。由于版面限制仅给出奇数标准层及偶数标准层平面。（如图二、图三所示）。
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图二 单数标准层结构平面布置图 图三 偶数标准层结构平面布置图
3 楼板应力分析
为了使楼板能够满足正常使用和承载能力极限状态的要求，采用 YJK的弹性板6 进行弹性楼板的应力分析。由于中震作用下部分楼板开裂，开裂后楼板混凝土退出工作，但为了保证弱连接部位楼板及普通楼板抗震性能目标的实现，确保在地震作用下仍能有效传递水平剪力，协调竖向构件的变形。为此采用三种方法分别进行分析，即：
（1）深圳市《高层建筑平面凹凸不规则弱连接楼盖抗震设计方法技术指引》方法（小震验算）以后简称“技术指引”；
（2）薄弱部位总拉力、剪力分配配筋法（大震验算）
（3）参考美国规范的分析方法（中震验算）
3.1技术指引方法
小震作用下，为了使楼板面内钢筋保持抗拉、抗弯弹性，根据“技术指引”。楼板的拉应力由弯曲拉应力跟轴向拉应力组成，其中弯曲拉应力按下式计算：
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表中应力数据取YJK软件计算的小震弹性下的最大应力，按上式计算得到钢筋面积。
3.2薄弱部位总拉力、剪力分配配筋法
3.2.1薄弱部位总拉力、剪力分配配筋法（板）
大震作用下为了保证楼板抗剪不屈服，板面内钢筋抗拉不屈服的要求。选取典型楼层楼板的薄弱部位验算截面承载力。详算结果详见计算表格二。其中。
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3.2.2薄弱部位总拉力、剪力分配配筋法（梁）
采用YJK软件大震不屈服计算得到的各层轴力，并选取各层的轴力最大值进行复核计算配筋（如表三所示）。其中选取的梁的位置如图四所示。
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3.3参考美国规范的分析方法
采用 YJK 进行楼板应力分析时，采用弹性板6来模拟楼板，弹性板6考虑了楼板的平面外和平面内刚度，荷载采用有限元方法进行传导。
由于中震作用下，允许部分楼板开裂，开裂后楼板的混凝土退出工作，但应保证弱连接部位楼板及普通楼板抗剪弹性，板面内钢筋抗拉、抗弯不屈服，以确保中震下仍能有效传递水平剪力。为此参考美国规范的分析方法进行楼板应力的补充计算。参考美国规范(IBC-2000)对楼板抗剪承载力的要求,弱连接部位及突出部位根部承受剪力计算如下:
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图六 质量块B范围 图七 弯矩引起拉力计算简图
3.3.1弱连接楼板抗剪承载力验算
楼板及梁的抗剪验算仅考虑混凝土的抗剪作用， 根据混凝土规范的6.3.3条及6.3.4条取V=0.7ftbh0。根据计算结果可知，楼板能满足中震受剪弹性的要求。具体计算详见表四。
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注：板带2计算时选取更不利的奇数标准层，且抗剪承载力计算时扣除垂直该方向板带的钢筋，钢筋面积按每米1000mm2计算（实配12@100）。
3.3.2弱连接楼板抗拉承载力验算
楼板抗拉计算时忽略混凝土的抗拉强度，楼板配筋满足中震弹性要求，具体计算详见表五。
3.3.3弱连接楼面梁抗拉承载力验算
在验算弱连接楼板梁的抗拉承载力时，考虑到楼面质量布置不均匀,及偏心的影响,故在验算时对其拉力设计值进行适当放大以考虑上述的不利影响,拉力设计值按Nb=1.5σbh进行计算。
同时由于弱连接部位一侧楼盖及突出部位的楼盖在地震剪力的作用下,重心、形心的不重合,将在弱连接部位楼盖及突出部位根部楼盖产生附加弯矩,从而对弱连接楼盖两端楼面梁形成拉(压)力。如图七所示。
因此，偏安全考虑,楼面梁的抗拉腰筋按上述两种受拉情况进行包络设计。
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4 结论与建议
综上所述，通过以上三种方法的分析对比可以知道，原设计采用的加强措施：对于薄弱连接位置的楼板加厚、板配筋加强，梁的配筋是有效可行的。加强后楼板能满足中震抗剪弹性，抗弯不屈服的设计要求。能够有效传递水平地震作用，有效协同所连竖向构件的变形。
参考文献：
[1]《高层建筑平面凹凸不规则弱连接楼盖抗震设计方法技术指引》深建设〔2019〕31号
[2]吴金虎等 贵阳某栋B级高度高位转换超限高层建筑结构设计[J] 2018-08-06
[3]陈俊杰等 某超限高层结构抗震分析与设计 [J] 2019-09-06