龍興文

（松桃苗族自治縣建筑設(shè)計(jì)院 貴州松桃 554100）

關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的討論

龍興文

（松桃苗族自治縣建筑設(shè)計(jì)院 貴州松桃 554100）

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)計(jì)是非常重要的組成部分。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要結(jié)合工程實(shí)際情況，不斷的對(duì)抗震設(shè)計(jì)的水平進(jìn)行提高，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的安全和可靠。本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問(wèn)題。

建筑；結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)

引言

隨著我國(guó)建筑工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為建筑設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。其中結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)更是重要，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)完整的系統(tǒng)過(guò)程，是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合要求的重要的指標(biāo)。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 注意場(chǎng)地的選擇

建筑工程地質(zhì)條件對(duì)地震破壞的影響很大。常有地震烈度異?，F(xiàn)象，即“重災(zāi)區(qū)里有輕災(zāi)，輕災(zāi)區(qū)里有重災(zāi)”。產(chǎn)生的原因是局部地區(qū)的工程地質(zhì)條件不同。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)該選擇有利地段；避開(kāi)不利地段，當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?；不在危險(xiǎn)地段建設(shè)。

1.2 做好結(jié)構(gòu)選型

結(jié)構(gòu)選型的選擇涉及的內(nèi)容較多，應(yīng)根據(jù)建筑的重要性、設(shè)防烈度、房屋高度、場(chǎng)地、地基、基礎(chǔ)、材料和施工等因素，通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件比較綜合確定。①做好結(jié)構(gòu)材料的選擇，從抗震角度考慮，作為一種好的結(jié)構(gòu)材料，其結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具備延性系數(shù)高（如鋼結(jié)構(gòu)）、強(qiáng)度/重力比值大（如輕質(zhì)高強(qiáng)材料）、勻質(zhì)性好、正交各向同性（變形相同），構(gòu)件的連接具有整體性、連續(xù)性和較好的延性；并能發(fā)揮材料的全部強(qiáng)度。常見(jiàn)結(jié)構(gòu)類(lèi)型按其抗震性能的優(yōu)劣排序?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土—鋼組合結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、配筋砌體結(jié)構(gòu)以及砌體結(jié)構(gòu)。②合理確定結(jié)構(gòu)體系。抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問(wèn)題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定性作用。

1.3 提高結(jié)構(gòu)延性的原則

在結(jié)構(gòu)豎向上重點(diǎn)提高可能出現(xiàn)塑性變形集中的相對(duì)柔弱樓層的構(gòu)件延性。在結(jié)構(gòu)平面上著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處及復(fù)雜平面各翼相接處的構(gòu)件延性。對(duì)多道抗震防線的抗側(cè)力體系，著重提高第一道防線中構(gòu)件的延性。在同一構(gòu)件中，著重提高關(guān)鍵桿件的延性。同一構(gòu)件中，著重提高延性的部位應(yīng)是預(yù)期構(gòu)件首先屈服的部位。

1.4 設(shè)置多道抗震防線

多道抗震防線對(duì)抗震結(jié)構(gòu)是必要的。強(qiáng)烈地震往往有一定的持續(xù)時(shí)間（幾秒至幾十秒），并且往往伴隨多次余震，結(jié)構(gòu)在首次破壞后再遭余震，將會(huì)引起損傷累積，當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構(gòu)件在強(qiáng)烈地震襲擊下遭到破壞后，后備的第二道至第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件立即接替，抵擋住后續(xù)的地震動(dòng)的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選用軸壓比值較小的抗震墻、實(shí)體筒體之類(lèi)構(gòu)件，作為第一道抗震防線的抗側(cè)力構(gòu)件。如因條件有限，只能采用單一的框架體系，框架就成為整個(gè)體系中唯一的抗側(cè)力構(gòu)件，此時(shí)應(yīng)采用“強(qiáng)柱弱梁”型延性框架（即梁為第一道，柱為第二道）。

2 案例分析

2.1 工程概況

某工程位于主樓為電力生產(chǎn)調(diào)度綜合辦公用房；裙房為設(shè)備工藝機(jī)房；地下室為停車(chē)庫(kù)。本工程主樓地上24層，房屋總高度98.5m；裙房5層，總高度22.5m。1～5層層高為4.5m，6層及以上層高為4.5m。地下1層，層高為4.5m?；局W(wǎng)8.4m×8.4m及6.2m×8.4m。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分類(lèi)等級(jí)見(jiàn)表1。

表1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分類(lèi)等級(jí)

2.2 地震作用

根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011），本工程抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組；建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)，場(chǎng)地特征周期0.45s；結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05；多遇地震下水平地震影響系數(shù)最大值為0.04，時(shí)程分析所用地震加速度時(shí)程曲線最大值為18cm/s2。

2.3 上部結(jié)構(gòu)體系

根據(jù)房屋體型、高度及所在地區(qū)環(huán)境條件、抗震設(shè)防烈度，本工程主樓采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，普通梁板樓、屋蓋體系，在樓、電梯間及部分縱、橫向框架內(nèi)適當(dāng)布置剪力墻，有效提高結(jié)構(gòu)的整體側(cè)向剛度，并減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，確保結(jié)構(gòu)良好的抗風(fēng)、抗震性能。裙房采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓屋面為雙向井字梁梁板體系，便于室內(nèi)空間的靈活分隔，滿(mǎn)足建筑大空間使用要求。調(diào)度大廳屋面采用24.0m× 29.0m跨雙向連續(xù)型鋼（鋼骨）混凝土井字梁。

2.4 結(jié)構(gòu)抗震分析與設(shè)計(jì)

本工程主樓采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，具有良好的結(jié)構(gòu)整體性及多道抗震防線，具有合理的地震作用傳遞途經(jīng)；裙房采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系；主樓與裙房之間設(shè)防震縫分隔，形成兩個(gè)獨(dú)立的抗震結(jié)構(gòu)。

對(duì)照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011）及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3），主樓及裙房的建筑平面布置基本規(guī)則，但主樓底部及裙房的個(gè)別樓層存在樓板局部不連續(xù)；主樓建筑豎向布置基本規(guī)則，側(cè)向剛度沿豎向分布均勻，裙房頂部設(shè)有二層通高調(diào)度大廳，抽柱形成大跨空間。

本工程采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的《多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件SATWE》進(jìn)行多遇地震作用下的振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算，其中主樓采用美國(guó)Computer and Structures Inc（.CSI）公司通用軟件ETABS進(jìn)行對(duì)比分析。地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。計(jì)算中考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動(dòng)并計(jì)入5%偶然偏心影響。本工程主樓采用動(dòng)力彈性時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震作用下的補(bǔ)充計(jì)算（SATWE軟件）。

主要控制性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表中參數(shù)：T為結(jié)構(gòu)自振周期；Tt/T1為結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比；ζEM為振型有效質(zhì)量參與系數(shù)；FEK為振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算的底部地震剪力；FEKD為彈性時(shí)程分析計(jì)算的底部地震剪力；FEK/Geq、FEKD/Geq為剪重比；△Ue/h為地震作用下結(jié)構(gòu)最大層間位移角；△Uw/h為風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)最大層間位移角；λ1、λ2分別為主要樓層最大水平位移和層間位移與該樓層平均值之比的最大值。

表2 主要控制性計(jì)算結(jié)果

上述計(jì)算結(jié)果均可滿(mǎn)足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011）及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3）的相關(guān)規(guī)定，其中主樓在不考慮偶然偏心影響下其λ1大于1.2，屬扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)。

2.5 主要抗震技術(shù)措施

（1）根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223），本工程為乙類(lèi)建筑，按6度地震區(qū)進(jìn)行地震作用計(jì)算，按7度地震區(qū)的要求加強(qiáng)抗震措施。主樓在基本振型地震作用下，底部框架承擔(dān)的地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%，剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)、框架抗震等級(jí)為二級(jí)；裙房框架抗震等級(jí)為三級(jí)；地下室剪力墻及框架的抗震等級(jí)均為二級(jí)。按規(guī)范要求進(jìn)行必要的內(nèi)力調(diào)整并采取抗震構(gòu)造措施。

（2）裙房頂部大跨空間周邊型鋼（鋼骨）混凝土井字梁支座框架柱內(nèi)配置型鋼（鋼骨），并下插一層，提高裙房頂部框架柱的承載力和抗震延性。

（3）采用SATWE軟件，進(jìn)行雙向水平地震作用下的補(bǔ)充計(jì)算，并考慮樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化（彈性樓板）的影響，復(fù)核構(gòu)件抗震承載力及配筋。

（4）對(duì)主樓底部及裙房的個(gè)別平面不規(guī)則樓層，適當(dāng)增大板厚并提高樓板的配筋率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，必須要嚴(yán)格按照抗震設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，做好建筑結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)體系的選擇，同時(shí)設(shè)置多道抗震防線，確保建筑的安全和穩(wěn)定。上文主要根據(jù)實(shí)例闡述了結(jié)構(gòu)抗震分析與設(shè)計(jì)，并且提出了幾個(gè)建筑結(jié)構(gòu)抗震措施，希望能夠?yàn)橥?lèi)工程作為借鑒和參考。

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TU352.1+1

A

1004-7344（2016）24-0338-02

2016-8-10