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摘要:本文结合现行的结构设计规范,对混凝土结构地震作用和抗震措施及抗震构造措施进行系统的分析汇总,以便工程设计中合理的选取地震作用,合理的选择抗震措施和抗震抗震构造措施中各自的抗震等级,避免不恰当的抗震设置带来不必要的结构浪费。
关键字:抗震等级,地震作用, 抗震措施 ,抗震构造措施 ,抗震设防分类
Abstract: based on the current structure design codes, of concrete structure and seismic action and anti-seismic measures seismic tectonic measures of system analysis and summary to engineering design reasonable selection of the earthquake effect, the choice of reasonable seismic measures and seismic seismic construction measures of each of the seismic grade, avoid improper seismic set unnecessary waste of the structure.
Key word: seismic grade, the role, aseismatic measures, seismic structural measures, seismic fortification classification
中图分类号:TU591文献标识码:A 文章编号:
前言
抗震设防区混凝土结构设计,首要需注意的问题是如何进行结构的抗震设计。抗震设计分地震作用和抗震措施两方面,抗震措施又包括抗震构造措施。较多设计人员将地震作用和抗震措施中部分内容混淆,对抗震措施和抗震构造措施界定不清,对抗震等级所指比较模糊。笔者认为有必要对这三者之间的关系结合现行结构设计规范进行剖析,对抗震等级的合理选取进行分析。
1 地震选取分析
地震作用和抗震措施的区别
地震作用是指由地震动引起的结构动态作用,包括水平地震作用和竖向地震作用。主要是指地震作用标准值的计算,不是地震作用效应(内力和变形)设计值的计算。
抗震措施是指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容。包括:建筑布置、适用高度、结构选型、抗震等级、地基抗液化措施、地震作用效应(内力和变形)调整,还包括抗震构造措施。
抗震构造措施是指根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。如构件尺寸、高宽比、轴压比、长细比、板件宽厚比、构造柱和圈梁的布置和配筋、纵筋配筋率、箍筋配筋率、钢筋直径、钢筋间距、等构造和连接要求,抗震构造措施属于抗震措施,可以根据场地类别加以调整。
误区:较多设计人员对抗震设计中关于构件的组合内力设计值的调整归于地震作用。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(以下简称《抗规》)中第5章节的“地震作用和结构抗震验算”均属地震作用范畴。《抗规》中第6章中6.3~6.7节均属于结构抗震构造措施范畴;抗震措施除抗震构造措施中内容外,还包括《抗规》中6.2章节的内容。
因此,构件的组合内力设计值的调整是属于抗震措施,地震作用对应的仅是地震烈度,不对应具体的抗震等级,抗震等级是对抗震措施(包括抗震构造措施)而言的。
我们在使用PKPM软件进行计算时,对SATWE基本参数的选取对应如下:
设防烈度:对应于地震作用;
砼框架和剪力墙抗震等级:对应于抗震措施;
抗震构造措施的抗震等级:若构造措施较抗震措施的抗震等级不同时,予以调整。
2 地震作用的选取 图一 SATWE参数输入
除正常的按本地区抗震设防烈度选取地震作用外,较特别的列举如下:
(1)特殊设防类(甲类)建筑应按按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
(2)抗震设防烈度为6度时,除本规范有具体规定外,对乙、丙、丁类的建筑可不进行地震作用计算;6度时不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑,7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外),应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。
(3)带地下室的多层和高层建筑,当地下室结构的刚度和受剪承载力比上部楼层相对较大时,地下室顶板可视作嵌固部位,地下一层以下不要求计算地震作用。较多设计人员将此处地震作用也按抗震构造措施的要求来选用设防烈度。
(4)对学校、医院等人员密集场所建设工程地震作用明确为:应适当提高地震动峰值加速度取值,但是特征周期分区值不作调整(中国地震局文件《中震防发[2009]49号》文件)。加速度取值具体要求为:
“提高地震动峰值加速度取值应按照以下要求:
位于地震动峰值加速度小于 0.05g 分区的,地震动峰值加速度提高至0.05g;
位于地震动峰值加速度0.05g分区的,地震动峰值加速度提高至0.10g;
位于地震动峰值加速度0.10g分区的,地震动峰值加速度提高至0.15g;
位于地震动峰值加速度0.15g分区的,地震动峰值加速度提高至0.20g;
位于地震动峰值加速度0.20g分區的,地震动峰值加速度提高至0.30g;
位于地震动峰值加速度0.30g分区的,地震动峰值加速度提高至0.40g;
位于地震动峰值加速度大于等于0.40g分区的,地震动峰值加速度不作调整。”
3 抗震等级的正确选取
(1)分清抗震等级中地震构造措施和地震措施中其它部分。
误区:对乙类建筑,较多设计人员将地震作用也按设防烈度提高一度进行考虑,将“图一”中参数“设防烈度”按高于本地区一度考虑。
乙类建筑应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用”。
因此,抗震设防为乙类的建筑,其计算地震作用时,是不用提高地震设防烈度,即“图一”中“设防烈度”按本地区抗震设防烈度确定,但“图一”中砼框架和剪力墙抗震等级属抗震措施,需按设防烈度提高一级选取。
(2)场地类别对建筑抗震构造措施中抗震等级的影响。
场地类别为I类时,甲类,乙类和丙类建筑抗震措施中抗震等级的选取。
建筑场地为Ⅰ类时,对甲、乙类的建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施;对丙类的建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施,但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。
建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,除本规范另有规定外,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各抗震设防类别建筑的要求采取抗震构造措施。
对乙、丙类建筑的抗震措施和抗震构造措施中选取抗震等级时采用的设防烈度调整汇总如下表
乙、丙类建筑的抗震措施和抗震构造措施采用设防烈度调整
注:1.*表示适当提高而不提高一度的要求;
2.表中抗震措施为除抗震构造措施外其它的抗震措施。
(3)地下室的抗震等级
当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级,因地下一层以下不要求计算地震作用,其抗震措施中抗震等级的选取可与抗震构造措施同。
(4)裙房抗震等级的选取
误区:对裙房和主楼相连时,按裙房确定的抗震等级低于主楼的抗震等级时,较多设计人员一律将裙房抗震等级改按主楼抗震等级选取。
裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定抗震等级外,相关范围不应低于主楼的抗震等级;裙房与主楼相连的相关范围,一般可从主楼周边外延3跨且不小于20m,相关范围以外的区域可按裙房自身的结构类型确定其抗震等级。
4 结语
在抗震设计中,需结合建筑的抗震分类,场地类别,建筑特点,根据现行结构设计规范,正确的区分和选取地震作用,抗震措施和抗震构造措施,避免误区,是设计出工程造价经济且达到安全目标的前提。
参考文献:
[1] 建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008,中国建筑工业出版社,2008
[2] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010,中国建筑工业出版社,2010
[3] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010,中国建筑工业出版社,2010
[4]《中震防发[2009]49号》 中国地震局文件2009.04
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字:抗震等级,地震作用, 抗震措施 ,抗震构造措施 ,抗震设防分类
Abstract: based on the current structure design codes, of concrete structure and seismic action and anti-seismic measures seismic tectonic measures of system analysis and summary to engineering design reasonable selection of the earthquake effect, the choice of reasonable seismic measures and seismic seismic construction measures of each of the seismic grade, avoid improper seismic set unnecessary waste of the structure.
Key word: seismic grade, the role, aseismatic measures, seismic structural measures, seismic fortification classification
中图分类号:TU591文献标识码:A 文章编号:
前言
抗震设防区混凝土结构设计,首要需注意的问题是如何进行结构的抗震设计。抗震设计分地震作用和抗震措施两方面,抗震措施又包括抗震构造措施。较多设计人员将地震作用和抗震措施中部分内容混淆,对抗震措施和抗震构造措施界定不清,对抗震等级所指比较模糊。笔者认为有必要对这三者之间的关系结合现行结构设计规范进行剖析,对抗震等级的合理选取进行分析。
1 地震选取分析
地震作用和抗震措施的区别
地震作用是指由地震动引起的结构动态作用,包括水平地震作用和竖向地震作用。主要是指地震作用标准值的计算,不是地震作用效应(内力和变形)设计值的计算。
抗震措施是指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容。包括:建筑布置、适用高度、结构选型、抗震等级、地基抗液化措施、地震作用效应(内力和变形)调整,还包括抗震构造措施。
抗震构造措施是指根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。如构件尺寸、高宽比、轴压比、长细比、板件宽厚比、构造柱和圈梁的布置和配筋、纵筋配筋率、箍筋配筋率、钢筋直径、钢筋间距、等构造和连接要求,抗震构造措施属于抗震措施,可以根据场地类别加以调整。
误区:较多设计人员对抗震设计中关于构件的组合内力设计值的调整归于地震作用。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(以下简称《抗规》)中第5章节的“地震作用和结构抗震验算”均属地震作用范畴。《抗规》中第6章中6.3~6.7节均属于结构抗震构造措施范畴;抗震措施除抗震构造措施中内容外,还包括《抗规》中6.2章节的内容。
因此,构件的组合内力设计值的调整是属于抗震措施,地震作用对应的仅是地震烈度,不对应具体的抗震等级,抗震等级是对抗震措施(包括抗震构造措施)而言的。
我们在使用PKPM软件进行计算时,对SATWE基本参数的选取对应如下:
设防烈度:对应于地震作用;
砼框架和剪力墙抗震等级:对应于抗震措施;
抗震构造措施的抗震等级:若构造措施较抗震措施的抗震等级不同时,予以调整。
2 地震作用的选取 图一 SATWE参数输入
除正常的按本地区抗震设防烈度选取地震作用外,较特别的列举如下:
(1)特殊设防类(甲类)建筑应按按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
(2)抗震设防烈度为6度时,除本规范有具体规定外,对乙、丙、丁类的建筑可不进行地震作用计算;6度时不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑,7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外),应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。
(3)带地下室的多层和高层建筑,当地下室结构的刚度和受剪承载力比上部楼层相对较大时,地下室顶板可视作嵌固部位,地下一层以下不要求计算地震作用。较多设计人员将此处地震作用也按抗震构造措施的要求来选用设防烈度。
(4)对学校、医院等人员密集场所建设工程地震作用明确为:应适当提高地震动峰值加速度取值,但是特征周期分区值不作调整(中国地震局文件《中震防发[2009]49号》文件)。加速度取值具体要求为:
“提高地震动峰值加速度取值应按照以下要求:
位于地震动峰值加速度小于 0.05g 分区的,地震动峰值加速度提高至0.05g;
位于地震动峰值加速度0.05g分区的,地震动峰值加速度提高至0.10g;
位于地震动峰值加速度0.10g分区的,地震动峰值加速度提高至0.15g;
位于地震动峰值加速度0.15g分区的,地震动峰值加速度提高至0.20g;
位于地震动峰值加速度0.20g分區的,地震动峰值加速度提高至0.30g;
位于地震动峰值加速度0.30g分区的,地震动峰值加速度提高至0.40g;
位于地震动峰值加速度大于等于0.40g分区的,地震动峰值加速度不作调整。”
3 抗震等级的正确选取
(1)分清抗震等级中地震构造措施和地震措施中其它部分。
误区:对乙类建筑,较多设计人员将地震作用也按设防烈度提高一度进行考虑,将“图一”中参数“设防烈度”按高于本地区一度考虑。
乙类建筑应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用”。
因此,抗震设防为乙类的建筑,其计算地震作用时,是不用提高地震设防烈度,即“图一”中“设防烈度”按本地区抗震设防烈度确定,但“图一”中砼框架和剪力墙抗震等级属抗震措施,需按设防烈度提高一级选取。
(2)场地类别对建筑抗震构造措施中抗震等级的影响。
场地类别为I类时,甲类,乙类和丙类建筑抗震措施中抗震等级的选取。
建筑场地为Ⅰ类时,对甲、乙类的建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施;对丙类的建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施,但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。
建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,除本规范另有规定外,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各抗震设防类别建筑的要求采取抗震构造措施。
对乙、丙类建筑的抗震措施和抗震构造措施中选取抗震等级时采用的设防烈度调整汇总如下表
乙、丙类建筑的抗震措施和抗震构造措施采用设防烈度调整
注:1.*表示适当提高而不提高一度的要求;
2.表中抗震措施为除抗震构造措施外其它的抗震措施。
(3)地下室的抗震等级
当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级,因地下一层以下不要求计算地震作用,其抗震措施中抗震等级的选取可与抗震构造措施同。
(4)裙房抗震等级的选取
误区:对裙房和主楼相连时,按裙房确定的抗震等级低于主楼的抗震等级时,较多设计人员一律将裙房抗震等级改按主楼抗震等级选取。
裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定抗震等级外,相关范围不应低于主楼的抗震等级;裙房与主楼相连的相关范围,一般可从主楼周边外延3跨且不小于20m,相关范围以外的区域可按裙房自身的结构类型确定其抗震等级。
4 结语
在抗震设计中,需结合建筑的抗震分类,场地类别,建筑特点,根据现行结构设计规范,正确的区分和选取地震作用,抗震措施和抗震构造措施,避免误区,是设计出工程造价经济且达到安全目标的前提。
参考文献:
[1] 建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008,中国建筑工业出版社,2008
[2] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010,中国建筑工业出版社,2010
[3] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010,中国建筑工业出版社,2010
[4]《中震防发[2009]49号》 中国地震局文件2009.04
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。