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一、工程概况
华池县人民医院门急诊住院综合楼工程位于甘肃省华池县城南，东侧及南侧为规划路，北侧为道路收费站，西侧为柔远河。门急诊住院综合楼工程地下一层，地上十一层。其中地下一层为人防及设备用房，地上十一层均为门诊，住院及办公用房。本工程建筑面积为22000平方米，建筑高度37.80米。
门急诊住院综合楼工程平面呈L形，结构偏心大，扭转大，抗震差。为使建筑平面简单规则，减少偏心利于抗震，结构将主楼分为二个矩形单体，即A段和B段（见附图一），A,B段嵌固端均设在±0.00处，±0.00板及地下室连为整体，地上设抗震缝分为二个单体。裙房无地下室，地上与主楼（A,B段）用抗震缝分开。
该建筑结构安全等级为二级，设计使用年限50年。抗震设防烈度为6度，建筑场地类别为I类，设计地震分组为第二组，地震加速度值为0.05g，场地特征周期0.30s。，结构形式为钢筋混凝土框架结构，框架抗震等级二级。
二．结构超限类别及超限程度
本工程采用钢筋混凝土框架结构，超限部分在A段，A段立面地上三层至九层C~F轴间建筑开有装饰大洞，大洞顶部有连廊连通，连体（连廊）长度12米，属于双塔连体复杂高层结构。（见附图二）
A段二层楼板平面B~F轴建筑开大洞，形成一二层通高共享空间，楼板的刚度急剧变化，开洞面积为250.80平方米。开洞面积与楼层面积之比为42%，开洞面积大于30%，楼板净宽度为2.7米，小于楼面典型宽度的一半，规范定为平面不规则超限，属于楼板局部不连续结构。
结论：本工程A段属双塔连体复杂高层及楼板局部不连续结构。
三．应对超限的结构布置
结构布置的总体思路：A段结构薄弱部位在立面装饰大洞的底部及立面装饰大洞二侧的竖向构件，对装饰大洞的底部及装饰大洞的侧边构件应采取补强措施。连接体及连接体相连的部位也是薄弱部位，应予以加强。为此，1）对装饰大洞底部（三层现浇楼板）板厚度取200mm,加大平面的刚度，且双层双向配筋，增强对主体的约束力，减小A段整体的扭转效应。2）装饰大洞二侧的框架柱抗震等级提高一级，适当加大框架柱的截面，控制其轴压比不大于0.50，提高框架柱的配箍率，增强竖向构件的延性。建筑立面大洞二侧的框架柱截面为800x800方柱，且框架柱截面不随层数的增加而减小，保持薄弱部位的框架柱竖向刚度不突变。3）连接体与主楼采用刚性连接，连接节点设加腋，以增强连接体与主体的整体刚度。连接体延伸至主体内一跨，连体部分的框架梁截面为400x1200，框架梁高取跨度的十分之一。连接体部分的隔墙材料采用轻质材料，以减小地震作用的不利影响。
4）对二层平面大洞口周边加大框架梁的梁截面，增加现浇板的厚度，弥补由于建筑平面开大洞使结构平面刚度削弱的不利影响。
四．结构计算软件及计算模型的选择
结构计算采用的计算软件：
本工程结构分析计算采用中国建筑科学研究院研制开发的“PKPM”系列软件(2008版)，主要有：
①PMCAD——结构平面计算机辅助设计软件
②SATWE——多高层建筑建筑结构空间有限元分析软件（墙元模型）2008版
③PMSAP____复杂多高层结构分析软件（广义协调墙元模型）2008版
由于该工程A段结构属于双塔连体复杂高层，双塔从地上三层起至九层底，九层以上为二层连接体，连接体对主楼的影响分为二种情况考虑：即：1）九层以上按单塔计算（不考虑连接体部分对主楼的约束作用） 2）九层以上按双塔计算（考虑连接体对主楼的约束作用），经过对二种情况分别计算分析后，选用九层以上为双塔的计算模型。原因：1）与九层以上为单塔的结果相比连接体的框架梁柱配筋偏大，2）连接体的层间位移比偏大，因此选用九层以上为双塔的计算模型进行设计是偏于安全的。
主要设计参数：计算振型数30，周期折减系数：0.65 考虑偶然偏心，双向地震作用，中梁刚度增大系数：2.0 楼层刚度算法：层间剪力比层间位移。
五．计算结果分析
1.整体结果如下：
计算软件 SATWE PMSAP 规范限值
（控制值） 判定
周期折减系数 0.65 0.65 0.60~0.70 符合
振型数 30 30 ≥15 符合
阻尼比 0.05 0.05 0.05 符合
结构总质量 Gz=121096.10 kn Gz=78323.00 kn
总地震剪力 VxE=607.60 kn VxE=817.60 kn
VyE=892.89 kn VyE= 176.00kn
有效质量系数 X向:99.77 % X向: 99% ≥90% 满足
Y向: 99.17% Y向:99 %
总地震弯矩 X向: 23887.20knm X向:20066.10 knm
Y向:27690.07 knm Y向:4411.80 knm
抗倾覆弯矩 Mrx=863769.90 knm Mrx=542926.90 knm
Mry= 2332438.50knm Mry=1495424.60 knm
倾覆弯矩 Mox= 33532.30knm Mox=24008.70 knm
Moy=39182.50 knm Moy=24875.00 knm
Mr/Mo X向:25.76 X向:22.60 满足
Y向:59.53 Y向:60.12
最大弹性层间位移角 ux/h=1/2086 ux/h=1/2940 ≤1/550 满足
uy/h=1/2155 uy/h=1/2848
层间最大位移比 X向:1.25 X向:1.16 ≤1.20 满足
Y向:1.06 Y向:1.06
T1（s） ( T1)1.7366 ( T1)1.2987
T2（s） 1.6577 1.2414
Tt（s） (Tt)0.3023 (Tt)0.3807
Tt/T1 0.174 0.293 ≤0.9 满足
轴压比 0.40 0.35 ≤0.7 满足
刚重比 X向:5.16 X向:145.66 》1.4
且》2.7 满足
Y向:6.49 Y向:190
本层与上一层抗剪承载力之比最小值 X向:0.97 X向:0.98 第4层 ≥0.8 满足
Y向:0.95 Y向:0.98 第4层
2．罕遇地震作用下弹塑性分析
采用弹塑性计算程序PUSH进行结构的弹塑性静力推覆分析，X、Y方向的结构能力曲线和需求谱曲线
弹塑性静力分析结论：
本楼能量谱曲线均能穿越需求谱曲线，在罕遇地震下结构的层间位移角均能满足规范要求，并有一定的安全储备。
六．抗震性能设计
本楼为双塔连体结构，连接体及主楼与连接处的梁柱（高度从地下室至屋顶范围）为抗震薄弱部位，为提高该部位的抗震性能，针对这些薄弱部位分别进行中震弹性计算和中震不屈服计算，并按二种计算结果较大的配筋值进行设计。
七． 超限设计的措施及对策
1．结构计算方面
选用中国建筑科学研究院编制的PKPM2008版系列软件SATWE和PMSAP程序进行结构计算，考虑耦联作用、偶然偏心的影响及双向地震作用力。
2．性能设计目标
对连接体及连接体与主体连接部位的梁柱（范围从地下室至屋顶）薄弱部位按中震不屈服控制。
3.主要加强措施
（1）采用双塔连体计算简图，采用合理的计算参数。
（2）与塔楼底部相连的框架梁柱提高一级抗震等级，框架柱的轴压比控制在0.4以下，纵向钢筋的配筋率不小于1.2%，采用复合箍，配箍率不小于1.2%。三层楼板（塔楼底部）厚度200mm，双层双向配筋，增强对塔楼的约束力。
（3）大洞两侧（C、F轴）的框架柱抗震等级提高一级，轴压比控制在0.35以下，纵筋的配筋率不小于1.2%,采用复合箍，配箍率不小于1.2%。
（4）大洞两侧及连接体的框架梁抗震等级提高一级，梁截面宽度不小于400mm，高度不小于800mm。
（5）连接体与主体采取刚性连接，节点连接设加腋，增强连接体与主体的整体刚度。
（6）对双塔连接体部位及主体与连接体连接部位的框架梁柱（立面开大洞两侧）采用中震弹性计算和中震不屈服計算所得配筋的较大值进行施工图设计。
从整体计算结果来看，结构沿高度方向的刚度是均匀变化的，无突变，无软弱层。计算结果表明平面扭转不大，位移较小，留有很大的安全储备，只要加强洞口两侧的构造措施，结构的是安全。
本工程2009年12月通过甘肃省超限工程专项审查委员会的审查。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
华池县人民医院门急诊住院综合楼工程位于甘肃省华池县城南，东侧及南侧为规划路，北侧为道路收费站，西侧为柔远河。门急诊住院综合楼工程地下一层，地上十一层。其中地下一层为人防及设备用房，地上十一层均为门诊，住院及办公用房。本工程建筑面积为22000平方米，建筑高度37.80米。
门急诊住院综合楼工程平面呈L形，结构偏心大，扭转大，抗震差。为使建筑平面简单规则，减少偏心利于抗震，结构将主楼分为二个矩形单体，即A段和B段（见附图一），A,B段嵌固端均设在±0.00处，±0.00板及地下室连为整体，地上设抗震缝分为二个单体。裙房无地下室，地上与主楼（A,B段）用抗震缝分开。
该建筑结构安全等级为二级，设计使用年限50年。抗震设防烈度为6度，建筑场地类别为I类，设计地震分组为第二组，地震加速度值为0.05g，场地特征周期0.30s。，结构形式为钢筋混凝土框架结构，框架抗震等级二级。
二．结构超限类别及超限程度
本工程采用钢筋混凝土框架结构，超限部分在A段，A段立面地上三层至九层C~F轴间建筑开有装饰大洞，大洞顶部有连廊连通，连体（连廊）长度12米，属于双塔连体复杂高层结构。（见附图二）
A段二层楼板平面B~F轴建筑开大洞，形成一二层通高共享空间，楼板的刚度急剧变化，开洞面积为250.80平方米。开洞面积与楼层面积之比为42%，开洞面积大于30%，楼板净宽度为2.7米，小于楼面典型宽度的一半，规范定为平面不规则超限，属于楼板局部不连续结构。
结论：本工程A段属双塔连体复杂高层及楼板局部不连续结构。
三．应对超限的结构布置
结构布置的总体思路：A段结构薄弱部位在立面装饰大洞的底部及立面装饰大洞二侧的竖向构件，对装饰大洞的底部及装饰大洞的侧边构件应采取补强措施。连接体及连接体相连的部位也是薄弱部位，应予以加强。为此，1）对装饰大洞底部（三层现浇楼板）板厚度取200mm,加大平面的刚度，且双层双向配筋，增强对主体的约束力，减小A段整体的扭转效应。2）装饰大洞二侧的框架柱抗震等级提高一级，适当加大框架柱的截面，控制其轴压比不大于0.50，提高框架柱的配箍率，增强竖向构件的延性。建筑立面大洞二侧的框架柱截面为800x800方柱，且框架柱截面不随层数的增加而减小，保持薄弱部位的框架柱竖向刚度不突变。3）连接体与主楼采用刚性连接，连接节点设加腋，以增强连接体与主体的整体刚度。连接体延伸至主体内一跨，连体部分的框架梁截面为400x1200，框架梁高取跨度的十分之一。连接体部分的隔墙材料采用轻质材料，以减小地震作用的不利影响。
4）对二层平面大洞口周边加大框架梁的梁截面，增加现浇板的厚度，弥补由于建筑平面开大洞使结构平面刚度削弱的不利影响。
四．结构计算软件及计算模型的选择
结构计算采用的计算软件：
本工程结构分析计算采用中国建筑科学研究院研制开发的“PKPM”系列软件(2008版)，主要有：
①PMCAD——结构平面计算机辅助设计软件
②SATWE——多高层建筑建筑结构空间有限元分析软件（墙元模型）2008版
③PMSAP____复杂多高层结构分析软件（广义协调墙元模型）2008版
由于该工程A段结构属于双塔连体复杂高层，双塔从地上三层起至九层底，九层以上为二层连接体，连接体对主楼的影响分为二种情况考虑：即：1）九层以上按单塔计算（不考虑连接体部分对主楼的约束作用） 2）九层以上按双塔计算（考虑连接体对主楼的约束作用），经过对二种情况分别计算分析后，选用九层以上为双塔的计算模型。原因：1）与九层以上为单塔的结果相比连接体的框架梁柱配筋偏大，2）连接体的层间位移比偏大，因此选用九层以上为双塔的计算模型进行设计是偏于安全的。
主要设计参数：计算振型数30，周期折减系数：0.65 考虑偶然偏心，双向地震作用，中梁刚度增大系数：2.0 楼层刚度算法：层间剪力比层间位移。
五．计算结果分析
1.整体结果如下：
计算软件 SATWE PMSAP 规范限值
（控制值） 判定
周期折减系数 0.65 0.65 0.60~0.70 符合
振型数 30 30 ≥15 符合
阻尼比 0.05 0.05 0.05 符合
结构总质量 Gz=121096.10 kn Gz=78323.00 kn
总地震剪力 VxE=607.60 kn VxE=817.60 kn
VyE=892.89 kn VyE= 176.00kn
有效质量系数 X向:99.77 % X向: 99% ≥90% 满足
Y向: 99.17% Y向:99 %
总地震弯矩 X向: 23887.20knm X向:20066.10 knm
Y向:27690.07 knm Y向:4411.80 knm
抗倾覆弯矩 Mrx=863769.90 knm Mrx=542926.90 knm
Mry= 2332438.50knm Mry=1495424.60 knm
倾覆弯矩 Mox= 33532.30knm Mox=24008.70 knm
Moy=39182.50 knm Moy=24875.00 knm
Mr/Mo X向:25.76 X向:22.60 满足
Y向:59.53 Y向:60.12
最大弹性层间位移角 ux/h=1/2086 ux/h=1/2940 ≤1/550 满足
uy/h=1/2155 uy/h=1/2848
层间最大位移比 X向:1.25 X向:1.16 ≤1.20 满足
Y向:1.06 Y向:1.06
T1（s） ( T1)1.7366 ( T1)1.2987
T2（s） 1.6577 1.2414
Tt（s） (Tt)0.3023 (Tt)0.3807
Tt/T1 0.174 0.293 ≤0.9 满足
轴压比 0.40 0.35 ≤0.7 满足
刚重比 X向:5.16 X向:145.66 》1.4
且》2.7 满足
Y向:6.49 Y向:190
本层与上一层抗剪承载力之比最小值 X向:0.97 X向:0.98 第4层 ≥0.8 满足
Y向:0.95 Y向:0.98 第4层
2．罕遇地震作用下弹塑性分析
采用弹塑性计算程序PUSH进行结构的弹塑性静力推覆分析，X、Y方向的结构能力曲线和需求谱曲线
弹塑性静力分析结论：
本楼能量谱曲线均能穿越需求谱曲线，在罕遇地震下结构的层间位移角均能满足规范要求，并有一定的安全储备。
六．抗震性能设计
本楼为双塔连体结构，连接体及主楼与连接处的梁柱（高度从地下室至屋顶范围）为抗震薄弱部位，为提高该部位的抗震性能，针对这些薄弱部位分别进行中震弹性计算和中震不屈服计算，并按二种计算结果较大的配筋值进行设计。
七． 超限设计的措施及对策
1．结构计算方面
选用中国建筑科学研究院编制的PKPM2008版系列软件SATWE和PMSAP程序进行结构计算，考虑耦联作用、偶然偏心的影响及双向地震作用力。
2．性能设计目标
对连接体及连接体与主体连接部位的梁柱（范围从地下室至屋顶）薄弱部位按中震不屈服控制。
3.主要加强措施
（1）采用双塔连体计算简图，采用合理的计算参数。
（2）与塔楼底部相连的框架梁柱提高一级抗震等级，框架柱的轴压比控制在0.4以下，纵向钢筋的配筋率不小于1.2%，采用复合箍，配箍率不小于1.2%。三层楼板（塔楼底部）厚度200mm，双层双向配筋，增强对塔楼的约束力。
（3）大洞两侧（C、F轴）的框架柱抗震等级提高一级，轴压比控制在0.35以下，纵筋的配筋率不小于1.2%,采用复合箍，配箍率不小于1.2%。
（4）大洞两侧及连接体的框架梁抗震等级提高一级，梁截面宽度不小于400mm，高度不小于800mm。
（5）连接体与主体采取刚性连接，节点连接设加腋，增强连接体与主体的整体刚度。
（6）对双塔连接体部位及主体与连接体连接部位的框架梁柱（立面开大洞两侧）采用中震弹性计算和中震不屈服計算所得配筋的较大值进行施工图设计。
从整体计算结果来看，结构沿高度方向的刚度是均匀变化的，无突变，无软弱层。计算结果表明平面扭转不大，位移较小，留有很大的安全储备，只要加强洞口两侧的构造措施，结构的是安全。
本工程2009年12月通过甘肃省超限工程专项审查委员会的审查。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。