合肥师范学院滨湖校区位于安徽省巢湖市黄麓镇，刘铭传学院教学实验楼是合肥师范滨湖校区的首期工程。实验楼总建筑面积为23 920m²，建筑主要功能为各类型教室、阅览室、语音室、实验室、报告厅及办公室等。无地下室，地上5层，建筑高度23.95m，采用框架结构体系，实验楼照片如图1所示。

　　 根据勘察报告结果，拟建场地中风化泥质砂岩埋深为10～20m，在覆盖层深度范围内场地土类型为中软(填土较厚地段)～中硬土，故判定建筑场地类别为Ⅱ类，属于对建筑抗震一般地段。

　　 本项目与合肥市市区的直线距离约35km，与巢湖市市区的直线距离约30km。根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)^[1]，黄麓镇的峰值加速度为0.1g，反应谱特征周期T_g为0.35s，参考合肥市地震分组为第一组。根据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB 50223—2008)^[2]及《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)^[3](简称抗规)，本工程属标准设防类建筑。

　　 根据抗规，因巢湖市地处7度区，本工程抗震措施按7度考虑，钢筋混凝土框架抗震等级为三级。超过18m跨度的框架抗震等级为二级。

　　 本工程无地下室，包括首层共6个计算层，结构屋面高度为23.15m，采用钢筋混凝土框架结构体系。五层存在局部吊挂的夹层，为了减轻自重，采用型钢梁-混凝土楼板组合楼盖，结构整体模型见图2,5层标准层结构平面见图3。

　　 竖向构件尺寸:一般为800×800,600×600，其中首层为800×800,600×600，随楼层高度渐变至600×400，个别圆柱为

　　 水平构件:1)外围梁一般为300×900,X向内框架梁为300×650,Y向内框架梁为300×600。2)次梁截面为200×600,200×400,200×900(外围)。四层和五层局部悬挑达10m，采用密肋梁双层板布置方法，梁高为1 300mm。3)二层平台、屋面层、坡屋盖楼板厚度一般为120mm，其他楼层一般为110mm，个别板跨较大者适当加厚;局部楼板连接较薄弱处加厚至150mm。

　　 由表1可知，2a,2b不重复计算不规则项，因此共3项不规则。

　　 施工图审查意见:1)平面不规则(回字形，二层开口);2)竖向不规则;3)图书馆夹层转换为钢结构;4)扭转位移比>1.2。应进行专门研究论证，并采用性能化设计。

　　 综上所述，本工程属于特别不规则。

　　 针对存在的扭转不规则、凹凸不规则、错层等情况，除按规范要求进行设计外，采取以下加强措施:

　　 (1)加强外围框架，外围较大的窗间构造柱按框架柱要求进行配筋，提高结构抗扭能力。

　　 (2)楼板按拉压中震不屈服、抗剪中震弹性进行设计，均采用双层双向配筋;局部楼板连接薄弱处适当加强梁板配筋。

　　 (3)竖向构件按抗剪中震弹性设计，压弯、拉弯中震不屈服设计。

　　 (4)与坡屋盖相交的框架柱的抗震等级提高一级。

　　 YJK小震主要计算结果见表2,3。表2中，第2振型为扭转振型，说明结构沿两个主轴方向的侧向刚度差异较大，通过限制扭转周期比T_t/T<0.9，以控制结构的扭转刚度，减少扭转效应。

　　 本工程计算振型数为30，振型质量参与系数X向为99.31%,Y向为99.17%，满足规范要求。

　　 由表3可知，本工程计算得到刚重比均大于20，结构整体稳定具有足够安全度，可不需要考虑重力二阶效应的不利影响。

　　 小震作用下结构的层间位移角、楼层剪力、楼层弯矩如图4～6所示。

　　 楼盖采用弹性板假定，采取YJK软件进行计算。由图7,8可知，中震作用引起的楼板面内拉、压应力一般在0.1～0.8MPa，小于C30混凝土的抗拉强度标准值(f_tk=2.01MPa);在楼板宽度较窄处的应力稍大，为1.6～2.6MPa，通过双层双向配筋亦可满足中震楼板抗拉不屈服的要求，该处计算中采用了120mm厚的楼板，施工图中楼板加厚至150mm。

　　 楼板剪应力值一般在0.1～0.6MPa之间，小于C30混凝土的抗剪强度设计值(0.7f_t=1.00MPa);在楼板宽度较窄处的应力稍大，为0.6～1.6MPa，通过适当加厚楼板至150mm并双层双向配筋的措施，以满足中震楼板抗剪弹性的要求。

　　 柱侧楼板等应力集中处，双层双向配筋并适当加强。中震地震工况下的典型楼板应力结果见图7(拉、压应力一般0.1～0.5MPa，最大1.6MPa)、图8(拉、压应力0.1～0.3MPa，最大2.6MPa)。

　　 根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)，日均最高温度37℃，日均最低温度-6℃，暂定混凝土浇筑合拢温度取为15～20℃，结构最大降温取-26℃，最大升温取26℃。考虑混凝土徐变特性，应力松弛系数取0.3，在YJK软件中进行楼板应力分析，结果表明，二层结构平面产生的温度应力一般都在0.6MPa以内，局部应力较大值达到2MPa，采取双层双向配筋加强措施和施工配合加于解决，其他各层平面温度应力一般在0.6MPa以内，小于C30混凝土的抗拉强度设计值(f_t=1.43MPa)。温度工况下的典型楼板应力结果见图9(拉应力一般在0.1～0.6MPa，局部最大值2.0MPa)。

　　 基于以上有限元程序楼板应力分析的结果，并参照已有的成功经验，本工程拟采取以下措施来解决因温度和收缩带来的不利影响。

　　 (1)结构布置方面，楼板采用贯通梁系布置，适当增配梁侧腰筋且搭接按受拉考虑。

　　 (2)适当提高梁及楼板的配筋率，楼板钢筋采用“细且密”的原则配置，并采用对抵抗裂缝开展有利的变形钢筋。

　　 (3)降低混凝土的水灰比，建议采用浸水养护的方式以减小混凝土的前期收缩。

　　 (4)屋面采用性能较好的隔热防水层，以减小屋面温度骤然变化对结构层的不利影响。

　　 (5)施工时拟在建筑物中设置适量后浇带，待整体结构竣工，混凝土前期收缩已完成后，控制合拢时的温度为15～20℃，再浇微膨胀混凝土连接两边。

　　 (6)楼板表面双向配置防裂构造钢筋，配筋率均不小于0.1%。

　　 为保证整体结构实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”抗震设计目标，提高结构的抗震安全度，本工程对抗侧力结构进行性能化设计，参照《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)^[4]第3.11条，性能目标设定为C级，小震及中震作用下的性能水准、层间位移角限值及结构构件的性能目标见表4。

　　 (1)对类长方形平面的不规则多层建筑，可选用钢筋混凝土框架结构体系。

　　 (2)对平面不规则的结构应进行楼板应力计算以确定局部加强部位。

　　 (3)对扭转效应较明显的结构，通过加强外围框架，增强结构抗扭性能。

　　 (4)根据所设定的性能化目标，竖向构件按抗剪中震弹性设计，压弯、拉弯中震不屈服设计，与坡屋盖相交的框架柱的抗震等级提高一级。