秦 東 張志遠(yuǎn) 邊保林

(中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京 100013)

1 前言

《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村建筑抗震技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》或《鎮(zhèn)規(guī)》)是針對(duì)目前農(nóng)村村鎮(zhèn)地區(qū)房屋特點(diǎn)制訂的一部抗震設(shè)計(jì)規(guī)程。村鎮(zhèn)建筑普遍存在主體結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度低、整體性差、構(gòu)件之間連接薄弱等問題?！舵?zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》采用“小震不壞、中震主體結(jié)構(gòu)不致嚴(yán)重破壞、圍護(hù)結(jié)構(gòu)不發(fā)生大面積倒塌“的抗震設(shè)防目標(biāo);主要適用對(duì)象是村鎮(zhèn)中，無鋼筋混凝土構(gòu)造柱、圈梁，采用木樓(屋)蓋，或冷軋帶肋鋼筋預(yù)應(yīng)力圓孔板樓(屋)蓋的一、二層房屋。其它較正規(guī)的村鎮(zhèn)公用建筑、三層及以上或采用鋼筋混凝土構(gòu)造柱、圈梁的村鎮(zhèn)房屋，仍然應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《抗震規(guī)范》或《抗規(guī)》)設(shè)計(jì)施工。

由于《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》適用對(duì)象的抗震構(gòu)造要求較低，為保證其地震時(shí)的安全，中震情況下墻體仍有一定的承載能力，其抗震能力要求相應(yīng)地比《抗震規(guī)范》中的規(guī)定有所提高。因此，在用《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，與采用《抗震規(guī)范》相比有不少的差異。

本文的目的就在于對(duì)《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》與《抗震規(guī)范》的計(jì)算與構(gòu)造要求進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比，了解其一般規(guī)律。希望對(duì)設(shè)計(jì)人員使用《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》進(jìn)行村鎮(zhèn)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作有所幫助。

2 地震作用計(jì)算對(duì)比

2.1 《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》

與設(shè)防目標(biāo)相對(duì)應(yīng)，《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》采用基本烈度地震作用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算?！舵?zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》基本烈度地震作用下結(jié)構(gòu)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按式(1)確定:

式中:FEkb——基本烈度地震作用下的結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值;

Geq——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，兩層房屋取總重力荷載代表值的95%;

αmaxb——基本烈度地震影響最大值，見表1。

表1 基本烈度水平地震影響系數(shù)最大值

2.2 《抗震規(guī)范》

《抗震規(guī)范》的設(shè)防目標(biāo)是:小震不壞，中震可修、大震不倒。采用多遇地震作用設(shè)計(jì)值進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算。砌體結(jié)構(gòu)多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按式(2)確定:

式中:FEkb——結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值;

Geq——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，兩層以上房屋取總重力荷載代表值的85%;

αmax——多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值，見表2。

表2 多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值

2.3 地震作用對(duì)比結(jié)果

《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》的基本烈度水平地震影響系數(shù)，大約是《抗震規(guī)范》多遇地震水平地震影響系數(shù)的3倍。但是，《抗震規(guī)范》采用地震作用設(shè)計(jì)值，要在標(biāo)準(zhǔn)值基礎(chǔ)上乘以1.3。同時(shí)結(jié)構(gòu)等效總重力荷載兩者略有不同，《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》取總重力荷載代表值的95%，《抗震規(guī)范》取總重力荷載代表值的85%。綜合考慮以上因素，《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》計(jì)算的地震作用大約為《抗震規(guī)范》的2.5倍左右，見表3。

表3 《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》與《抗震規(guī)范》水平地震力比較

3 磚墻抗震受剪極限承載力計(jì)算對(duì)比

3.1 《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》

《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》的墻體截面抗震受剪極限承載力驗(yàn)算公式:

式中:Vb——基本烈度地震作用下墻體剪力標(biāo)準(zhǔn)值;

γbE——極限承載力抗震調(diào)整系數(shù)，承重墻可取0.85，非承重墻可取 0.95;

ζN——砌體抗震抗剪強(qiáng)度的正應(yīng)力影響系數(shù);

fv，m——非抗震設(shè)計(jì)的砌體抗剪強(qiáng)度平均值;對(duì)于磚砌體fv，m=2.38fv;

fv——非抗震設(shè)計(jì)的砌體抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;

A——抗震墻墻體橫截面積。

對(duì)于承重墻，將式中各值代入式(3)后(γbE取0.85)的墻體截面抗震受剪極限承載力驗(yàn)算公式:

3.2 《抗震規(guī)范》

《抗震規(guī)范》的墻體截面抗震受剪極限承載力驗(yàn)算公式:

式中:V——多遇地震作用下墻體剪力設(shè)計(jì)值;

γRE——承載力抗震調(diào)整系數(shù)，墻兩端無構(gòu)造柱時(shí)，取 1.0。

將γRE=1.0代入式(5)得到的墻體截面抗震受剪極限承載力驗(yàn)算公式:

3.3 磚墻抗震受剪極限承載力對(duì)比結(jié)果

對(duì)于承重墻，對(duì)比式(4)式和式(6)，可得到《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》的墻體截面抗震受剪極限承載力計(jì)算值大約是《抗震規(guī)范》的2.0倍。

4 抗震驗(yàn)算結(jié)果對(duì)比

砌體結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算時(shí)，一般以考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)后的墻體截面抗震受剪極限承載力，與地震剪力的比值，即抗力與荷載效應(yīng)比作為驗(yàn)算安全度評(píng)價(jià)指標(biāo)。當(dāng)計(jì)算結(jié)果不小于1時(shí)，驗(yàn)算即通過。

由于《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》計(jì)算的墻體截面抗震受剪極限承載力計(jì)算值大約是《抗震規(guī)范》的2.0倍，地震作用大約為《抗震規(guī)范》的2.5倍左右。進(jìn)一步可得到抗力與荷載效應(yīng)比大約是《抗震規(guī)范》的0.8(2.0/2.5)倍。即對(duì)同一墻體的驗(yàn)算中，按《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要求有更高的承載能力。

5 構(gòu)造規(guī)定對(duì)比

總的比較來看，《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》的抗震構(gòu)造要求比《抗震規(guī)范》稍有降低。

《抗震規(guī)范》要求每層及樓蓋處設(shè)置圈梁，在外墻四角、單元橫墻與縱墻交接處等部位要設(shè)置構(gòu)造柱;而《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》對(duì)構(gòu)造柱沒有要求。

兩者的房屋局部尺寸限值比較見表4。

房屋的層高限值，《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》規(guī)定:單層不應(yīng)超過4.0m，兩層不應(yīng)超過3.6m?！犊拐鹨?guī)范》規(guī)定:層高不應(yīng)超過3.6m。

兩者的房屋抗震橫墻最大間距比較見表5。

表4 房屋局部尺寸限值比較 (單位:m)

表5 房屋抗震橫墻最大間距比較 (單位:m)

6 計(jì)算實(shí)例對(duì)比

某兩層村鎮(zhèn)建筑，地震設(shè)防烈度為7度，采用砌體結(jié)構(gòu)，無構(gòu)造柱、圈梁。房屋示意見圖1。分別使用《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》與《抗震規(guī)范》進(jìn)行抗震計(jì)算，計(jì)算對(duì)比結(jié)果見表6。由表6可看出《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》計(jì)算的地震剪力大約為《抗震規(guī)范》的2.47倍，抗力與荷載效應(yīng)比大約是《抗震規(guī)范》的0.8倍，與前面的比較完全一致。

表6 《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》與《抗震規(guī)范》的計(jì)算實(shí)例對(duì)比

7 對(duì)比結(jié)論

通過《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》與《抗震規(guī)范》的計(jì)算公式對(duì)比分析，和計(jì)算實(shí)例對(duì)比?？傻贸鲆韵陆Y(jié)論:

圖1 計(jì)算實(shí)例房屋示意圖

1)《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》計(jì)算的地震作用大約為《抗震規(guī)范》的2.5倍;

2)《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》計(jì)算的墻體截面抗震受剪極限承載力計(jì)算值大約是《抗震規(guī)范》的2.0倍;

3)《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》的抗震構(gòu)造要求比《抗震規(guī)范》稍有降低;

4)雖然《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》的中震設(shè)防目標(biāo)低于《抗震規(guī)范》，但是，《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村規(guī)程》的抗震構(gòu)造要求較低，其計(jì)算的要求仍然高于《抗震規(guī)范》，對(duì)同一結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果，最后的抗力與荷載效應(yīng)比大約是《抗震規(guī)范》的0.8倍。

[1]鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村建筑抗震技術(shù)規(guī)程[S](JGJ161－2008).

[2]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S](GB50011－2010).