美国加州太平洋公园广场公寓

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：图10-28 太平洋公园广场公寓a）施工时照片 b）标准层剖面2.结构该建筑为钢筋混凝土框架结构。图10-30 太平洋公园广场公寓设计反应谱和计算结果a）设计反应谱 b）侧移 c）层剪力2）设计规范规定的地震作用、第一级和第二级地震作用下，都采用弹性静力结构分析，反应谱振型组合方法采用CQC方法，阻尼比分别采用5%和10%。图10-31 太平洋公园广场公寓地震作用下的构件强度要求3）计算得到的侧移、层剪力曲线见图10-30b。

1.概况

1984年建成，位于加利福尼亚州的旧金山湾区，地上31层，高94.6m，是公寓建筑，层高2.9m，共有583套高档公寓，平面为三叉形，对称而均匀地伸出三个翼，照片、结构平面见图10-28，结构沿高度布置规则。这是建于旧金山湾区——地震高烈度区的第一幢钢筋混凝土高层建筑，经过方案及造价比较，采用了钢筋混凝土延性框架结构。采用钢筋混凝土结构的原因是钢可以降低造价，与一幢同地区、同时建造的类似钢结构相比，在结构和防火方面每平米造价大约可减少1/3（建筑造价与装修标准有关）。

建成后在1989年10月17日Loma Prieta地震时，经受了强烈地震考验，在建筑物中安置的强震记录仪记录到该建筑的振动，基础处振动峰值为0.22g，屋顶振动峰值为0.39g，这个振动不算小。相邻的一个5层停车库楼板和少数柱子均发现裂缝，邻近3英里范围内有一些建筑物破坏。但是，这幢31层的钢筋混凝土结构震后经过专家仔细检查，没有发现肉眼可见的裂缝，剪力墙上也没有裂缝，甚至玻璃也没有破碎，证明了钢筋混凝土框架结构可以实现较好的抗震性能，也证明了这个结构的设计安全。

结构是由美国T.Y.Lin设计顾问有限公司设计，林同炎教授直接指导，Clough、Bertero等伯克利加州大学的知名教授都作为设计顾问参与了设计，采用了在多级地震作用下进行弹性计算、并分级考虑构件承载力安全系数、延性配筋构造要求的设计方法。

图10-28 太平洋公园广场公寓

a）施工时照片 b）标准层剖面

2.结构

该建筑为钢筋混凝土框架结构。最底层，在平面的每个翼中加了一片L形剪力墙，因为最底层增加了一个夹层，层高较大。其余部分都是由梁、柱构件组成，标准柱网尺寸为28ft×28ft（8.53m×8.53m），柱截面尺寸为3ft×4ft（91cm×122cm），梁的宽度只比柱每侧小2英寸（50mm），加大梁宽可降低梁高度，以便实现强柱弱梁设计。

基础由5英尺（1.5m）厚的混凝土底板和900根60～70ft（18～21m）长的预应力混凝土桩组成。

1～9层采用了强度为45MPa（6500psi）的混凝土，10层以上强度降低，到顶部降为35MPa。

梁、柱、节点都采取延性配筋构造措施。采用强度较高的钢筋做约束箍筋，梁端、柱端以及节点区箍筋加密。为了使边柱节点钢筋不过分拥挤，还将梁延伸到柱外皮以外127mm（5英寸），见图10-29a，梁主筋在节点区的弯折都在这凸出的范围内。梁的箍筋采用网片方式，网片及其弯钩（箍筋135°弯钩）在工厂中加工，见图10-29b，柱钢筋骨架在工厂加工，每三层一根钢筋骨架，在现场吊装，这种方式可以保证配筋的位置准确，约束箍筋可以发挥最大作用。受力主筋的连接都采用锥螺纹机械连接，由于锥螺纹是工厂加工，保证了它的准确性与可靠，也减少了现场的焊接工作量。

图10-29 太平洋公园广场公寓钢筋混凝土框架节点和梁、柱配筋

图10-29 太平洋公园广场公寓钢筋混凝土框架节点和梁、柱配筋（续）

c）柱钢筋笼子就位

3.自振特性

建成后用脉动方法实测了自振周期，地震时强震仪记录分析得到周期，均列于表10-5。设计时第一自振周期用2.8s，与地震记录周期值接近。

表10-5 太平洋公园广场公寓实测自振周期（单位：s）

地震记录所得周期比脉动实测周期加长，由此可见，在地震时结构或非结构构件上可能出现过裂缝，由于裂缝很小，震后裂缝闭合，肉眼不能发现。这个现象为后来所作的计算分析证明了：如果考虑构件刚度降低，分析结果与地震时实测接近，如果不考虑构件刚度降低，则结果与脉动实测数字十分接近。由此说明，设计使用的周期与地震时的周期接近，是合理的。

4.设计及分析

结构分析和设计采用的措施如下：

1）除了按规范给的反应谱计算（相当于我国的小震）以外，采用附近可能出现的地震震级，按两级地震确定计算地震作用的地震反应谱，第一级地震为50年超越概率50%的最大可能地震（maximum probable earthquake，相当于我国规定的中震），第二级为50年超越概率10%的最大可信地震（maximum credible earth-quake，相当于我国规定的大震）。反应谱见图10-30a。这种按多级地震作用，分别处理构件设计要求的方法，实际上就是后来的抗震性能设计方法。

图10-30 太平洋公园广场公寓设计反应谱和计算结果

a）设计反应谱 b）侧移 c）层剪力

2）设计规范规定的地震作用、第一级和第二级地震作用下，都采用弹性静力结构分析，反应谱振型组合方法采用CQC方法，阻尼比分别采用5%和10%。按规范规定计算的等效地震荷载相当于总重量的4%，考虑规范规定的荷载系数与荷载组合要求，得到的内力用于结构构件配筋设计。在第一级地震作用下，基底剪力为总重量的12.3%，要求所有梁、柱构件都应处于弹性，即要求计算最大应力除以构件屈服应力的比值≤1.0（即计算弯矩小于构件屈服弯矩）；在第二级地震作用下，基底剪力为总重量的23.8%，允许构件屈服，但要求梁的计算最大应力除以构件屈服应力的比值≤4.0，对柱构件要求严一些，要求计算最大应力除以构件屈服应力的比值≤2.0，见图10-31。

图10-31 太平洋公园广场公寓地震作用下的构件强度要求

3）计算得到的侧移、层剪力曲线见图10-30b。按规范反应谱计算的层间位移为层高的1/403，小于允许值0.005h；最大可能地震作用的层间位移为层高的1/250，小于允许值0.005h；最大可信地震的层间位移为层高的1/122，小于允许值0.015h。

4）用100%最大可能地震作用在一个方向，30%最大可能地震作用在垂直方向，按双向地震作用进行分析检验，结构的配筋是足够的。

5）风荷载计算的基底剪力只有地震作用基底剪力的30%，对设计不起控制作用。

6）计算中考虑了P—Δ效应，结构层间侧移限制在层高的1/200。

美国加州太平洋公园广场公寓

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