關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的探討</p><p>　　摘要： 如何能夠讓建筑在地震中保持安全，不受嚴(yán)重的損害，是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要考慮的一個(gè)大問題，特別是近年來地震頻繁，人們的生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅，建筑安全則成了社會(huì)安全的一個(gè)重要影響因素。為保證建筑的抗震能力，設(shè)計(jì)人員必須要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，設(shè)計(jì)出具有相當(dāng)抗震能力的房屋。本文介紹抗震設(shè)計(jì)相關(guān)概念，設(shè)計(jì)思路及需要注意的問題，以求更清晰地、合理

2、地進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì) </p><p>　　Abstract: How to make the building safe in an earthquake, do not suffer serious damage, is a big problem in the design of building structures must

3、 be considered, especially in recent years, frequent earthquakes, people's lives and property are threatened, construction safety has become one of the most important factors of social security. In order to ensure th

4、e seismic capacity building, the designer must be in accordance with the relevant standards and specifications, design with considerable s</p><p>　　Key words: building structure; seismic design </p>&

5、lt;p>　　中圖分類號(hào):TU973+.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)完整、系統(tǒng)的過程，從場址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)貫穿了整個(gè)過程。而且建筑物的抗震設(shè)計(jì)是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合要求的重要指標(biāo)。因此如何準(zhǔn)確、合理的運(yùn)用不同的抗震設(shè)計(jì)方法，是非常重要的，對(duì)于不同的建筑、不同的情況應(yīng)區(qū)別對(duì)待，從而尋求最合理的結(jié)構(gòu)布置。 </p><

6、p><b>　　1、抗震目標(biāo) </b></p><p>　　抗震設(shè)防目標(biāo)，是抗震設(shè)計(jì)的所要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。目標(biāo)可以定的低，也可以定的高，對(duì)于不同的建設(shè)單位，建設(shè)工程，是有可能不同的。這個(gè)就是屬于規(guī)范提出的抗震性能化設(shè)計(jì)的范圍。但是對(duì)于一般建筑，應(yīng)該滿足國家規(guī)定的基本的抗震設(shè)防三水準(zhǔn)目標(biāo)：“小震不壞、中震可修、大震不倒”。這個(gè)也是最低的目標(biāo)要求，最基本的抗震設(shè)計(jì)要求。 </p>

7、;<p>　　為實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)目標(biāo)，我國主要采取二階段設(shè)計(jì)。第一階段設(shè)計(jì)是承載力驗(yàn)算，取多遇地震的地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng)，采用《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載力抗震驗(yàn)算，這樣既滿足多遇地震下具有必要的承載力可靠度，又滿足設(shè)防地震下?lián)p壞可修的目標(biāo)。第二階段設(shè)計(jì)是彈塑性變形驗(yàn)算，對(duì)地震時(shí)易倒塌的結(jié)構(gòu)、有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)以及有專門要求的建筑，除進(jìn)

8、行第一階段設(shè)計(jì)外，還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性層間變形驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，定量的實(shí)現(xiàn)罕遇地震下的設(shè)防要求。大多數(shù)的結(jié)構(gòu)，可只進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì)，而通過概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施定性的實(shí)現(xiàn)罕遇地震下的設(shè)防要求。 </p><p><b>　　2、結(jié)構(gòu)地震作用 </b></p><p>　　從上面的介紹可以看到，按照我國三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，計(jì)算地震作用也是比較復(fù)雜的。但

9、是由于國家相關(guān)技術(shù)人員已經(jīng)做了大量的工作，所以我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師已經(jīng)是到了直接應(yīng)用的階段了。例如，某個(gè)城鎮(zhèn)，它的設(shè)防烈度是多少，設(shè)計(jì)基本地震加速度是多少，設(shè)計(jì)地震分組是什么，多遇地震下參數(shù)是多少，等等，規(guī)范里都有依據(jù)可以查到，但這些是要花費(fèi)非常大的精力去試驗(yàn)、實(shí)踐才能得出來的數(shù)據(jù)，而我們查下規(guī)范，就可以得到。所以我覺得，規(guī)范使得抗震設(shè)計(jì)可以有據(jù)可依，設(shè)計(jì)也才可以順利的進(jìn)行。另一個(gè)方面，隨著結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的發(fā)展，我們地震作用的計(jì)算也變得更簡化。

10、我們只需要準(zhǔn)確理解地震相關(guān)各種參數(shù)的意義，合理準(zhǔn)確的輸入到計(jì)算程序中，那么程序就可以計(jì)算出相應(yīng)情況下的地震作用，而后用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力、配筋計(jì)算。 </p><p>　　（1）一般情況下，應(yīng)允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。 </p><p>　?。?）有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于15°時(shí)，應(yīng)分

11、別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。 </p><p>　?。?）質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響。 </p><p>　?。?）8、9 度時(shí)的大跨度和長懸臂結(jié)構(gòu)及9度時(shí)的高層建筑，應(yīng)計(jì)算豎向地震作用。8、9 度時(shí)采用隔震設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定計(jì)算豎向地震作用。 </p><

12、;p>　?。?）建筑地震作用的計(jì)算，應(yīng)采用下列方法：a）.高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法。b）. 除a 款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。c）. 特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表5.1.2-1 所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。 <

13、;/p><p><b>　　3、抗震變形驗(yàn)算 </b></p><p>　　當(dāng)?shù)卣鹱饔糜?jì)算完成后，把地震力作用于結(jié)構(gòu)，就可以得到相應(yīng)地震力作用下結(jié)構(gòu)的位移。按照我國三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，要求對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震下的彈性變形驗(yàn)算，對(duì)應(yīng)“小震不壞”；對(duì)甲類建筑、位于高烈度區(qū)和場地條件較差的建筑、超過一定高度的高層建筑、特別不規(guī)則的建筑、采用隔震和消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震下的彈塑

14、性變形驗(yàn)算，對(duì)應(yīng)“大震不倒”。當(dāng)然，這個(gè)也是概念性的定義，如何把它應(yīng)用于實(shí)際，規(guī)范也給出了量化的標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)可以有據(jù)可依。而我們也必須明白，這些量化的標(biāo)準(zhǔn)也是經(jīng)過大量的試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析而得來，是來之不易的。同樣，由于結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的發(fā)展，地震作用下的位移也是可以計(jì)算出來的。那我們就可以按照計(jì)算的結(jié)果來驗(yàn)算結(jié)構(gòu)剛度是否滿足規(guī)范要求，實(shí)際也是是否滿足設(shè)防目標(biāo)要求。按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比△ u/h 宜 </p&g

15、t;<p><b>　　符合以下規(guī)定： </b></p><p>　?。?）高度不大于150m 的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△ u/h 不宜大于下表的限值； </p><p>　?。?）高度等于或大于250m 的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△ u/h 不宜大于1/500； </p><p>　?。?）高度在1

16、50 ～ 250m 之間的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△ u/h 的限值按本條第1 款和第2 款的限值線性插入取用。 </p><p>　?。?）樓層層間最大位移△ u 以樓層最大的水平位移差計(jì)算，不扣除整體彎曲變形?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，樓層位移計(jì)算不考慮偶然偏心的影響。當(dāng)計(jì)算結(jié)果不滿足上述限值要求時(shí)，表明結(jié)構(gòu)位移過大，結(jié)構(gòu)某方面剛度不足，所以我們就要找出問題的原因，調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度，使結(jié)構(gòu)滿足位移要求。經(jīng)過反復(fù)的

17、試算、分析，得出比較合理的結(jié)構(gòu)布置。 </p><p>　　4、抗震措施和抗震構(gòu)造措施 </p><p>　　當(dāng)一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震變形滿足要求后，表明該結(jié)構(gòu)的剛度滿足要求，而相應(yīng)地震力也已經(jīng)計(jì)算得到，那就可以往下進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力及配筋計(jì)算。此刻的內(nèi)力、配筋結(jié)果就是考慮了抗震設(shè)計(jì)的結(jié)果。但是抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)涵要比它大，它表現(xiàn)在抗震措施的考慮上?！翱拐鸫胧笔浅说卣鹱饔糜?jì)算和構(gòu)件抗力計(jì)算以外的抗

18、震設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括建筑總體布置、結(jié)構(gòu)選型、地基抗液化措施、考慮概念設(shè)計(jì)對(duì)地震作用效應(yīng)（內(nèi)力和變形等）的調(diào)整，以及各種抗震構(gòu)造措施?？拐鸫胧┌拐饦?gòu)造措施?！翱拐饦?gòu)造措施”是指根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的原則，一般不需要計(jì)算而對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部構(gòu)造，如構(gòu)件尺寸、高厚比、軸壓比、長細(xì)比、板件高厚比，縱筋配筋率、箍筋配箍率、鋼筋直徑、間距等構(gòu)造和連接要求等等。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，必須要包括抗震措施及其抗震構(gòu)造措施。這種種規(guī)定，詳細(xì)分布于規(guī)

19、范的各章節(jié)，非常具體，數(shù)量非常多。例如框架結(jié)構(gòu)有什么要求，剪力墻結(jié)構(gòu)又怎么樣，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等等又有什么要求，我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員也一定要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型，采用相應(yīng)的抗震措施及其抗震構(gòu)造措施。抗震措施及其抗震構(gòu)造措施應(yīng)用還有點(diǎn)要注意的。因?yàn)椴煌拐?lt;/p><p><b>　　5、計(jì)算案例 </b></p><p>　　之前做過一個(gè)外地的

20、工程， 24~26 層的高層住宅，下面6 層是商鋪及辦公，兩層地下室?？拐鹪O(shè)防烈度6 度，本來地區(qū)烈度較低，但由于結(jié)構(gòu)自身原因和對(duì)抗震設(shè)防要求，實(shí)際做出來的配筋也是比較大的。上面住宅部分布置剪力墻，但是因?yàn)橄旅嬗修k公樓及地下車庫，所以要涉及框支剪力墻轉(zhuǎn)換，而且是高位轉(zhuǎn)換。由于高位轉(zhuǎn)換對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利，經(jīng)與甲方商定，轉(zhuǎn)換層設(shè)在地面以上結(jié)構(gòu)四層。地震信息輸入如下：丙類建筑；地震烈度，6度；場地類別，II類；設(shè)計(jì)地震分組，一組；特征周期，TG=

21、0.35；地震影響系數(shù)最大值，0.04；活荷重力荷載代表值組合系數(shù)，0.5；周期折減系數(shù)，0.9；結(jié)構(gòu)的阻尼比，0.05；考慮偶然偏心；考慮雙向地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；振型組合方法，CQC耦聯(lián)；計(jì)算振型數(shù)，18個(gè)?？拐鸬燃?jí)，6度，>80米的一般部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，框支框架為二級(jí)，底部加強(qiáng)部位剪力墻為二級(jí)，非底部加強(qiáng)部位剪力墻為三級(jí)；但由于轉(zhuǎn)換層位置>3層，所以最終框支框架按一級(jí)，底部加強(qiáng)部位剪力墻按一級(jí)。計(jì)算出來彈性位移較小，基本&l

22、t;1/1800，滿足規(guī)范<1/1000的要求。但由于抗震等級(jí)提高，配筋也相應(yīng)增大。 </p><p><b>　　6、結(jié)論 </b></p><p>　　抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的理論，規(guī)范把一系列的抗震技術(shù)措施以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的形式確定下來，從而作為建筑工程抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)。我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求，理解規(guī)范的內(nèi)容，做好抗震設(shè)防設(shè)計(jì)，從而減輕地震災(zāi)害影響。 &l