张丹丹

江苏省建设工程设计院有限公司 江苏南京 211100

结构设计时，如有楼板开洞、穿层柱造成的结构平面不规则情况应引起重视，尤其近年来我国发生多次地震自然灾害，08年汶川地震及10年玉树地震灾后调查显示，楼板开洞、穿层柱在地震中的破坏较大，本文根据工程实例，对楼板开洞引起的穿层柱进行分析总结，为今后的设计积累一些设计经验。

1 工程概况

本工程为济南商河通用机场建设工程综合业务楼，项目地点地形稍有起伏，拟建场区地貌单元为黄河冲积平原，附近主要断裂有陵县断裂、惠民断裂和齐河－广饶断裂。建筑场地类别为Ⅲ类建筑场地。依据《山东省建设工程抗震设防条例》，济南市新建房屋建筑及市政工程项目应按不低于地震烈度7度进行抗震设防，相应设计基本地震加速度值为0．10g。

本项目总建筑面积6552．28平方米。综合楼建筑高度18m（室外地坪到女儿墙墙顶），地上三层；一层高为6．0m、二、三层高均为4．5m，室内外高差0．15m。建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构。轴线尺寸81m×36m。

本工程由航站区、贵宾休息区、办公区等组成。平面布局中，一层大厅通高设计，一直到屋面，造成每层楼板开洞面积约为50%，同时外围两排框架柱为穿层柱[1]。

结构构件布置，x向外围框架柱截面大小为1000x1300，y向外围框架柱截面大小为800x1000，内部框架柱截面大小为600x600，外围框架梁截面大小为600x800，内部框架梁截面大小为300x750等，框架柱混凝土强度等级C35，框架梁、现浇板混凝土强度等级C30。

2 结构分析

本次结构设计采用盈建科建筑结构计算软件YJK-A进行整体分析计算。综合业务楼结构形式采用混凝土框架结构，采用现浇钢筋混凝土梁板柱体系。结构整体分析模型分两个模型计算，一是在多遇地震下的结构整体分析，二是由于穿层柱处于门厅且为外围框架柱，故对穿层柱关键构件进行中震弹性分析，以提高穿层柱的抗震安全性，做为结构的安全储备。最后对大跨空间框架柱抽取一榀按排架进行复核包络设计。

结构两个模型中的设计控制参数的取用：根据《建筑抗震设防分类标准》，综合业务楼抗震设防分类标准定为乙类，安全等级定为一级，故抗震等级提高一级，按二级进行计算，由于综合楼部分跨度大于18米，故相应的框架柱、梁抗震等级按一级计算，由于楼板开洞面积大于50%，属于平面不规则，计算中不采用楼板刚性假定，楼板按弹性板计算。

多遇地震模型参数按常规设置。中震弹性模型计算参数设置，不考虑风荷载；除穿层柱外，抗震等级按四级考虑；不考虑偶然偏心、双向地震；地震影响系数调为0．23；不进行剪重比的内力调整，不判断薄弱层，但作用分项系数保留，增加结构的安全储备[2]。

计算结果显示，多遇地震下无薄弱层；与上层受剪承载力比值都大于0．8；第一扭转周期与第一平动周期比值为0．8，小于0．9的限值要求；层间位移角最大为1/1261，x向规定水平力下层间位移比均小于1．2，y向规定水平力下层间位移比最大为1．3；x、y向外围框架柱配筋如下图所示：

计算结果显示，中震弹性下层间位移角最大为1/562，x向规定水平力下层间位移比均小于1．2，y向规定水平力下层间位移比最大为1．4；x、y向外围框架柱配筋如下图所示：

从上述配筋结果对比看，中震弹性下的配筋较多遇地震增加45%-55%，层间位移角也非常接近限制1/550，总体来说，中震弹性与多遇地震两个模型中，层间位移角的变化趋势相同，且中震弹性下层间位移角较多遇地震大2．25倍，结构都呈现出剪切变形，符合框架结构的主要变形形式，且穿层柱均未出现受拉破坏。

最后对大跨空间柱抽取一跨按排架计算复核，计算结果为，层间位移角最大为1/565，规定水平力下最大位移比1．03，框架柱纵筋配筋面积为5800mm2，箍筋加密区配筋面积为510mm2。

综上所述，对穿层柱进行中震弹性设计后，纵筋配筋结果最大，设计时按照中震弹性的设计结果进行穿层柱配筋并对其全高加密，能保证框架柱的抗震性能，故设计中要对此类关键构件进行中震弹性设计以为结构提供更大的安全度。

3 结语

在设计中，如建筑功能有要求，楼板开洞面积超过本层面积的30%时，对于楼板大开洞造成的穿层柱应进行抗震性能设计，其所处位置为门厅或建筑边跨可选用中震弹性分析，以提高穿层柱的结构安全性，但中震弹性计算的穿层柱纵筋配筋结果较多遇地震增大50%左右，故遇到建筑布局有楼板开洞面积大于30%时，首先应和建筑沟通，尽量避免这种情况的出现或尽量控制开洞面积在30%以内，避免结构出现平面不规则，也降低配筋，减少结构造价成本。中震弹性分析后还应采用其他结构形式对该模型进行复核包络，本工程采用一榀排架进行复核包络设计[3-4]。