朱榮星

河南智博建筑設(shè)計(jì)有限公司（471000）

我國(guó)是一個(gè)多地震國(guó)家,地震情況比較復(fù)雜，地震活動(dòng)分布廣泛。由于地震及地震效應(yīng)的突發(fā)性和復(fù)雜性，以及計(jì)算模型與實(shí)際情況的差異，使得地震時(shí)造成建筑破壞的程度很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，無(wú)法進(jìn)行精確的抗震計(jì)算,因此必須依賴于良好的抗震設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)的抗震措施主要包含三個(gè)方面∶一般規(guī)定，主要指建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的整體選型、房屋適用高度、高寬比、規(guī)則性等；地震內(nèi)力計(jì)算和調(diào)整；抗震構(gòu)造措施,主要指不需要進(jìn)行計(jì)算的結(jié)構(gòu)細(xì)部要求，比如構(gòu)件最小尺寸、配筋率、軸壓比、加密區(qū)、邊緣構(gòu)件等。

1 建筑設(shè)計(jì)中地震內(nèi)力計(jì)算和調(diào)整

在地震內(nèi)力計(jì)算階段，由于一般是基于通用的有限單元法，計(jì)算結(jié)果基本是個(gè)定值，可以精確到荷載取值和地震力的計(jì)算。而內(nèi)力調(diào)整是基于對(duì)地震內(nèi)力無(wú)法精確計(jì)算的一個(gè)人工保守干預(yù)。地震內(nèi)力調(diào)整的具體思路是∶依據(jù)結(jié)構(gòu)類型、抗震設(shè)防烈度和房屋高度決定結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)；按抗震等級(jí)，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整，地震內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值經(jīng)調(diào)整后再進(jìn)行荷載組合；荷載組合后的構(gòu)件的設(shè)計(jì)內(nèi)力還需要進(jìn)行二次調(diào)整?？拐鹪O(shè)計(jì)的地震內(nèi)力調(diào)整分為整體調(diào)整、局部調(diào)整、構(gòu)件調(diào)整三個(gè)層次，并依次進(jìn)行。

1）整體調(diào)整

主要是包括三個(gè)方面∶水平地震力整體調(diào)整、豎向地震力整體調(diào)整、未進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)放大邊榀地震力。由于地震影響系數(shù)在長(zhǎng)周期中下降較快，對(duì)于基本周期大于3.5 s的結(jié)構(gòu),按規(guī)范法采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能太小，而地震對(duì)于長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的破壞影響更大。出于結(jié)構(gòu)安全的考慮，提出了對(duì)結(jié)構(gòu)總水平剪力和各層水平剪力最小值的要求，對(duì)各樓層對(duì)應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的剪力進(jìn)行調(diào)整，如果底部總剪力VEK1略小于最小底部剪力VEK1，min的要求，基本周期位于加速度控制段、速度控制段、位移控制段，其方法基本上是進(jìn)行全樓整體調(diào)整。需要注意的是，如果底部總剪力遠(yuǎn)小于要求的最小底部剪力時(shí)，不能通過(guò)調(diào)整來(lái)滿足地震力要求。這種情況說(shuō)明結(jié)構(gòu)方案不合理，結(jié)構(gòu)需要重新選型和布置。如果結(jié)構(gòu)底部總剪力滿足規(guī)范要求，僅僅是中間樓層剪力某一層由于一些特殊原因不滿足,僅調(diào)整該層即可。 由于本項(xiàng)調(diào)整的是整層的剪力，故本層構(gòu)件的剪力、彎矩、軸力都應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。豎向不規(guī)則導(dǎo)致的“薄弱層”的最小剪力系數(shù)需放大1.15倍。同時(shí)，考慮將豎向地震力放大1.5倍,本條調(diào)整主要是考慮豎向地震的計(jì)算比較繁瑣，采用簡(jiǎn)化方法計(jì)算以后，最好做相應(yīng)的調(diào)整。未進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)放大邊榀地震力，在規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，采用此條規(guī)定調(diào)整邊榀的地震力來(lái)考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2）局部調(diào)整

局部調(diào)整主要包括豎向不規(guī)則、二道防線、水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件、框支柱以及大跨懸挑連體等。其中，剛度比不滿足、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變等“薄弱層”可能導(dǎo)致豎向不規(guī)則的情況，因此“薄弱層”的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的剪力應(yīng)放大1.25倍，放大后的地震剪力系數(shù)不應(yīng)小于最小剪力系數(shù)的1.15倍，由于本項(xiàng)調(diào)整的是整層的剪力，故本層構(gòu)件的剪力、彎矩、軸力都應(yīng)相應(yīng)調(diào)整；框架剪力墻在水平地震作用下，框架結(jié)構(gòu)計(jì)算所得的剪力一般都比較小，為保證作為二道防線的框架具有一定的抗側(cè)力能力,需對(duì)框架部分承擔(dān)的剪力予以調(diào)整，該調(diào)整僅調(diào)整框架柱部分的剪力和與框架柱相連的框架梁的彎矩，框架柱軸力不調(diào)整；水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件主要指轉(zhuǎn)換梁、桁架、空腹桁架、箱形結(jié)構(gòu)、斜撐等，此項(xiàng)調(diào)整針對(duì)的是經(jīng)過(guò)剪重比和薄弱層調(diào)整后的地震計(jì)算內(nèi)力，以及轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力，包括彎矩、剪力、軸力。部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的框支柱承受的水平地震剪力應(yīng)滿足一些要求,比如每根柱承受2%的基底剪力,該調(diào)整僅調(diào)整框支柱的剪力和與框支柱相連的框架梁的彎矩,框支柱軸力不調(diào)整；在高層建筑中，大跨結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)的連接體的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，不宜小于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的重力荷載代表值與最小豎向地震作用系數(shù)的乘積。

3）構(gòu)件調(diào)整

荷載組合之后的構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)力，主要針對(duì)抗震等級(jí)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)要求，構(gòu)件調(diào)整原指強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件等三方面。為實(shí)現(xiàn)梁構(gòu)件的“強(qiáng)剪弱彎”，框架梁的梁端彎矩不需要調(diào)整，梁端剪力適當(dāng)調(diào)整；為實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”，框架柱的柱端剪力和彎矩適當(dāng)調(diào)整；轉(zhuǎn)換柱包括部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)中的框支柱和其他結(jié)構(gòu)（框架剪力墻、框架核心筒）中的承托轉(zhuǎn)換梁的柱，是帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件,受力性能與普通柱大致相同，但受力大、破壞后果嚴(yán)重，同樣需要進(jìn)行調(diào)整；剪力墻則指一般剪力墻，以及框支結(jié)構(gòu)落地剪力墻底部加強(qiáng)部位，一級(jí)抗震底部加強(qiáng)區(qū)以上部分，各層的墻肢組合彎矩應(yīng)乘以增大系數(shù)，其他不調(diào)整，偏心支撐構(gòu)件的軸力、梁柱內(nèi)力均需增大，鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換柱構(gòu)件相連轉(zhuǎn)換柱，地震內(nèi)力應(yīng)乘以增大系數(shù)1.5。

2 地震設(shè)計(jì)中的一般規(guī)定及抗震構(gòu)造措施

2.1 一般規(guī)定

1）整體選型。主要包括∶鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系、鋼結(jié)構(gòu)體系、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，在建筑工程中具有舉足輕重的地位，一旦選型不當(dāng)很難實(shí)現(xiàn)計(jì)算準(zhǔn)確，甚至對(duì)結(jié)構(gòu)安全及耐久性造成很大的缺陷。

2）房屋適用高度及高寬比。鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)、有關(guān)的計(jì)算和構(gòu)造措施相應(yīng)加嚴(yán)，并符合有關(guān)條文的規(guī)定。

3）結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對(duì)抗震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響,其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對(duì)稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。不規(guī)則的建筑應(yīng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施,或?qū)ｉT(mén)研究、論證及不采用。

2.2 抗震構(gòu)造措施

1）多層砌體房層。在強(qiáng)烈地震作用下，多層砌體房層的破壞部位主要是墻身，樓蓋本身的破壞較輕，應(yīng)采取如下措施∶設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)件柱；設(shè)置鋼筋混凝土圈梁與構(gòu)造柱；加強(qiáng)墻體連接，樓板和梁應(yīng)有足夠長(zhǎng)度和可靠連接；加強(qiáng)樓梯間的整體性等。

2）框架結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)震害的嚴(yán)重部位在框架梁柱節(jié)點(diǎn)和填充墻處,可把框架設(shè)計(jì)成延性框架，遵守強(qiáng)柱、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固，避免短柱、加強(qiáng)角柱，框架沿高度不宜突變，避免出現(xiàn)薄弱層，控制最小配筋率，限制配筋最小直徑。構(gòu)造上采取受力筋錨固適當(dāng)加長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)處箍筋適當(dāng)加密等措施。

3）加強(qiáng)防震縫的作用。不論什么結(jié)構(gòu)形成，它都可以將不規(guī)則的建筑物分割成幾個(gè)規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)單元在地震作用下受力明確、合理，避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)或應(yīng)力集中的薄弱部位，有利于抗震。

3 結(jié)語(yǔ)

建筑抗震的應(yīng)用研究表明，建筑物沒(méi)有良好的建筑設(shè)計(jì)，就難以取得抗震的較好效果，甚至無(wú)法減輕震害程度。因此《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》特意提出建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵守有關(guān)規(guī)定，使建筑設(shè)計(jì)與建筑抗震要求有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使建筑抗震設(shè)計(jì)水平達(dá)到一個(gè)新的高度。

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[2]郭繼武.建筑抗震設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

[3]朱鏡清.結(jié)構(gòu)抗震分析原理[M].地震出版社,2002,11.

[4]除宜和,丁勇春.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)的探討[J].江蘇建筑,2004(3).