2013結(jié)構(gòu)工程師：抗震設(shè)計(jì)需要掌握的原則

　　平面或豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，其計(jì)算模型有特別要求，計(jì)算工作量大，計(jì)算難度提高;而且，雖然計(jì)算手段增多了，但并不能保證其計(jì)算結(jié)果“準(zhǔn)確”，造成結(jié)構(gòu)安全度難以控制。因此，設(shè)計(jì)中(特別是建筑設(shè)計(jì))應(yīng)盡量避免采用不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，尤其不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，除非該方案的使用功能特殊需要或建筑效果是唯一最好的。

　　設(shè)置防震縫是解決體型復(fù)雜、平面立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)由于變形復(fù)雜而避免碰撞的一種好方法。但對(duì)于高層，尤其是超高層建筑宜選用合理的建筑結(jié)構(gòu)方案而不設(shè)防震縫，同時(shí)采用合適的計(jì)算方法和有效的措施，以消除不設(shè)防震縫帶來(lái)的不利影響;此外，要注意由于設(shè)置了防震縫而形成結(jié)構(gòu)高寬比超限問(wèn)題。防震縫同時(shí)又能兼作溫度縫，對(duì)于超長(zhǎng)建筑則是比較理想的選擇。

　　“結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近”，體現(xiàn)在具體設(shè)計(jì)中，一是注意建筑平面的長(zhǎng)寬比不宜過(guò)大，二是對(duì)于矩形平面，在剪力墻的布置、柱截面bh的擺向以及樓層結(jié)構(gòu)布置中，應(yīng)采取增強(qiáng)結(jié)構(gòu)橫向(短方向)剛度的設(shè)計(jì)方法而不是其相反，否則將本已有差距的兩主軸動(dòng)力特性進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)結(jié)構(gòu)的杭震不利。

　　抗震設(shè)計(jì)不是結(jié)構(gòu)專業(yè)人員應(yīng)該或能夠全部包辦的，其它專業(yè)人員也應(yīng)有抗震設(shè)計(jì)的意識(shí)、責(zé)任和能力。

　　一般的建筑物通常都是采用抗震方法(設(shè)置抗震構(gòu)件、抗震墻)和防震措施(如設(shè)置防震縫)來(lái)預(yù)防地震災(zāi)害的，隔震和減震僅適用于特殊要求和高烈度抗震結(jié)構(gòu)。

　　由于強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)剪弱彎”故需改變傳統(tǒng)的做法――箍筋只用Ⅰ級(jí)鋼，現(xiàn)在提倡用Ⅱ、Ⅲ級(jí)鋼箍;砼強(qiáng)度越高，其脆性越大，抗裂性能越低，所以對(duì)砼強(qiáng)度等級(jí)的采用是有所限制的，不是越高越好，正確的設(shè)計(jì)方法是恰當(dāng)、適用就行。在附錄B中可體會(huì)到，采用高強(qiáng)砼時(shí)，有關(guān)構(gòu)件剪力、軸壓比、柱墻箍筋特征值都比普通砼要求嚴(yán)。

　　“部分框支抗震結(jié)構(gòu)”指首層或底部?jī)蓪涌蛑Э拐饓Y(jié)構(gòu)，意即不包括高位轉(zhuǎn)換層框支結(jié)構(gòu)，換句話說(shuō)，即高位轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的最大高度從嚴(yán)控制。

　　部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層框架，不管設(shè)防烈度高低也不管房屋高度如何，其抗震等級(jí)最低為二級(jí)，不存在三級(jí)，意即其結(jié)構(gòu)計(jì)算及構(gòu)造措施要求都較嚴(yán)。

　　與舊規(guī)范不同的是，出現(xiàn)“抗撞墻”的新概念，什么情況下需設(shè)置抗撞墻，如何合理設(shè)置，規(guī)范中都有明確規(guī)定。

　　框架―剪力墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻連梁剛度要求大，而在抗震墻結(jié)構(gòu)和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻連梁的剛度要求小，兩種結(jié)構(gòu)處理方法截然不同。

　　地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，從樓板厚度、砼強(qiáng)度等級(jí)、板的配筋率、樓層的側(cè)面剛度等都有具體要求。此外，從規(guī)范條文說(shuō)明中看到，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下室層數(shù)不宜少于兩層，這意味著對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，地下室層數(shù)或總深層不僅由地基基礎(chǔ)埋深決定，還必須考慮上述因素。

　　角柱在結(jié)構(gòu)中是最重要的構(gòu)件之一，其受力復(fù)雜，故在其受彎受剪配筋上都要給予加強(qiáng)。

　　部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)之一，故規(guī)范附錄E1對(duì)框支層樓板厚度、砼強(qiáng)度等級(jí)、樓板的配筋率等都有特別要求，設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必給予滿足。

　　扁梁樓蓋的抗震性能并不優(yōu)于傳統(tǒng)梁板結(jié)構(gòu)，因此扁梁樓蓋不宜用于一級(jí)框架結(jié)構(gòu)，即扁梁樓蓋的應(yīng)用是有一定限制的。只有當(dāng)客觀條件受到限制，比如房屋總高與層數(shù)關(guān)系、層高與凈高關(guān)系等，才考慮采用扁梁樓蓋。

　　框架梁面筋不再使用“貫通筋”名詞，但從條文敘述上看，實(shí)際上還需有貫通筋，此方面的條文原則新舊規(guī)范沒有根本區(qū)別。

　　對(duì)柱抗剪線剛度的要求不再是其結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)單比例的“短柱”概念，而是用內(nèi)力形式―剪跨比λ=MC/VCH0≥2來(lái)衡量。

　　柱的軸壓比可以通過(guò)加強(qiáng)復(fù)合箍筋和加芯柱的辦法給予提高，軸壓比最高可達(dá)1.05，即使是一級(jí)的框剪或筒體―框架結(jié)構(gòu)的框架柱，其軸壓比可達(dá)0.9，這對(duì)于縮小柱截面很有現(xiàn)實(shí)意義。

　　柱箍筋加密區(qū)的體積配箍率與柱的軸壓比，砼強(qiáng)度等級(jí)和箍筋鋼筋種類有并，ρV≥λVfc/fyv，不像舊規(guī)范簡(jiǎn)單的箍筋體積比的計(jì)算方法。

　　抗震墻端部和洞口兩側(cè)的邊緣構(gòu)件根據(jù)抗震等級(jí)和軸壓比分為“約束邊緣構(gòu)件”和構(gòu)造邊緣構(gòu)件“，兩者的配筋范圍和配筋量都有不同的規(guī)定，尤其約束邊緣構(gòu)件的箍筋配置決定于砼強(qiáng)度等級(jí)和箍筋鋼筋種類，具體設(shè)計(jì)時(shí)頗為繁瑣。邊緣構(gòu)件的形式除規(guī)范中列出的典型截面外，由于建筑平面開門洞的關(guān)系，會(huì)產(chǎn)生許多異型截面，設(shè)計(jì)時(shí)也頗費(fèi)周折。

　　框架―抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻的周邊要設(shè)置梁(暗梁)和端柱，這條在設(shè)計(jì)中容易忽略，應(yīng)特別注意。

　　房屋的屋蓋和地下一層的頂板宜采用梁板結(jié)構(gòu)而不宜采用無(wú)梁樓(屋)蓋。

　　板柱―抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻承受結(jié)構(gòu)的全部地震作用，另析柱部分承受20%的地震作用，即整體結(jié)構(gòu)承受的地震作用等于或大于120%. 6.7.1條 核心筒與框架之間的樓蓋不宜采用板柱體系;加強(qiáng)層的采用有所限制，而不是一遇到側(cè)向剛度太弱就設(shè)加強(qiáng)層。

　　內(nèi)筒角部應(yīng)有翼緣，因此內(nèi)筒角部開門洞應(yīng)有所限制，不能隨心所欲，否則將作為筒體的整體作用。

　　筒體樓層的結(jié)構(gòu)布置有特別要求，角部不宜布置放謝性樓層梁，也不宜支承在洞口連梁上，后者尤其要避免。

　　筒體轉(zhuǎn)換層在附錄E.2有特別要求：不宜采用二次轉(zhuǎn)換、厚板轉(zhuǎn)換層有限制、轉(zhuǎn)換層樓蓋不應(yīng)有大洞口、轉(zhuǎn)換層的采用有限制。

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