基于建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要： 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>　　中圖分類號：TU3文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </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

2、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，對于不同的建筑、不同的情況應(yīng)區(qū)別對待，從而尋求最合理的結(jié)構(gòu)布置。 </p><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)

3、可以定的低，也可以定的高，對于不同的建設(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><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

4、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)件的截面承載里抗震驗(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)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，并采取響應(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)

5、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。但是由于國家規(guī)范已經(jīng)做了大量的工作，所以我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員已經(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

6、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。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>

7、<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，把地震力加之于結(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)，要求對結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震下的彈性變形驗(yàn)算，對應(yīng)“小震不壞”；對甲類建筑、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性變形驗(yàn)算，對應(yīng)“

8、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><p

9、><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150 ～ 250m

10、 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)的試算、分析，得出比

11、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)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括建

12、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)范的個(gè)章節(jié)，非常具

13、體，數(shù)量非常多。例如框架結(jié)構(gòu)有什么要求，剪里力墻結(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?？拐鸫胧┘捌淇拐饦?gòu)造措施應(yīng)用還有點(diǎn)要注意的。因?yàn)椴煌?lt;/p><p><b>　　5、計(jì)算案例 </b></p><p>　　某建筑高層住宅24~26 層，下面6

14、 層是商鋪及辦公，兩層地下室。英德抗震設(shè)防烈度6 度，本來地區(qū)烈度較低，但由于結(jié)構(gòu)自身原因和對抗震設(shè)防要求，實(shí)際做出來的配筋也是比較大。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=0.35；地震影響系數(shù)最大值，0.04

15、；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?，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，底部加強(qiáng)部位剪力墻為二級，非底部加強(qiáng)部位剪力墻為三級；但由于轉(zhuǎn)換層位置>3層，所以最終框支框架按一級，底部加強(qiáng)部位剪力墻按一級。計(jì)算出來彈性位移較小，基本<1/1800，滿足規(guī)范<1/