建筑抗震设计规程范文

导语：如何才能写好一篇建筑抗震设计规程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：结构设计高层建筑 安全性

中图分类号：TU208文献标识码： A

随着经济的快速发展，城市用地日趋紧张，这使得高层建筑成为了目前阶段建筑设计的主要形式。高层建筑的广泛出现，既节约了建筑的占地面积，增加了使用空间，又丰富了城市的景观。但高层建筑美化城市的同时，也给建筑设计师们在安全设计性方面提供了诸多挑战。其中，结构安全设计就是一个十分重要的部分。

建筑结构设计是整个建筑的精髓，是整个建筑工程的骨骼，因此对于建筑结构的设计至关重要。其合理的设计是保证建筑质量及安全性的重要方法。高层建筑的结构特点是需同时承受水平和竖向的荷载或间接作用。低层建筑结构通常以抵抗竖向荷载为主，水平荷载和作用的影响较小。如风荷载和地震作用，它们所产生的内力和位移较小，一般可以忽略。因此在低层建筑结构中，竖向荷载往往就是设计的控制因素。但在高层建筑结构中，较大的建筑高度造成了完全不同的受力情况，水平荷载和作用不仅是主要荷载的一种，跟竖向荷载共同起作用，而且往往还成为设计中的控制因素。因此，在水平荷载作用下，若高层建筑结构的抵抗侧向变形能力或侧向刚度不足，将会产生过大的侧向变形，不仅使人产生不舒服的感觉，而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力，会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形，甚至会导致结构性的损伤或裂缝，从而危及结构的正常使用和耐久性。因此设计高层建筑结构时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有合理的刚度，使水平荷载所产生的侧向变形限制在规定的范围内。同时，有抗震设防要求的高层建筑还应具有良好的抗震性能，使结构在可能的强震作用下当构件进入屈服阶段后，仍具有良好的塑性变形能力，即具有良好的延性性能。综合高层建筑的上述受力特点可知，与低层结构不同，高层建筑结构在强度、刚度和延性三方面要满足更多的设计要求。抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键。

篇2

【关键词】 抗震设计 高层建筑 扭转效应 问题 对策

随着当前人们生活水平不断上升，对居住环境要求也越来越高，高层建筑普及率大幅度提升，成为建筑工程中占据比例最高的建筑种类。高层建筑在设计时必须考虑到抗震因素，做好抗震设计，以此来确保建筑的安全性。高层建筑抗震设计中要确保钢度、强度、延性与耗能力等达到设计标准，解决诸如结构体系、构件延性和刚度分布等问题。下面我们结合高层建筑设计谈下抗震设计中存在的若干问题，探究解决对策。

1 高层建筑抗震设计中存在的问题

高层建筑抗震设计中面临着不少问题。设计初期，施工现场工程地质勘查资料不全是引发问题的重要因素，现场勘查精确度较差，对岩土地质情况把握不准，给设计工作带来难度，准确资料的缺乏致使设计无法最大限度的解决安全隐患，设计好建筑地基。对高层建筑而言，地震对其结构的影响与结构本身的质量成正比关系，建筑结构质量越大，地震带来的损害程度就越严重，反之则损害较轻[1]。所以，相同条件下，建筑材料的选择要严格考虑抗震需求，比如楼板、框架、墙体、隔断、屋面构件以及围护墙等，都要尽量选择一些质量较轻钢度与强度满足需求的轻质材料，如硅酸盐砌块、空心塑料板材、多孔砖、陶粒混凝土等，提升建筑物抗震性能。

在设计高层建筑结构时，过于复杂的平面布置和设计会影响刚心与质心的重合，面对地震时会发生扭转效应，加剧对高层建筑的损害，在近几年发生的汶川地震、青海玉树地震中就有不少实际案例，高层建筑因结构平面不规则在地震过用下发生严重扭转效应继而倒塌，并损害周围相邻建筑。在高层建筑的抗震设计中，其立面、平面布置要考虑对称和规正，以确保建筑质量和刚度的分布与变化成均匀状态，否则应该考虑其带来的不利影响。比如有些平面设计严重不对称，一边大开间一边小房间，一边为柱承重一边为落地承重墙，造成刚度分布不均衡，在面临地震时，抗震能力受影响。有些高层住宅平面设计为L、π形等不规则平面，造成纵横向刚度不均。

根据高层建筑情况，有些必须通过设置防震缝来达到抗震效果，在国家颁布的《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中规定了应该设置防震缝的三种情况，比如房屋有较大错层、部分结构刚度与载荷相差悬殊且缺乏有效改善措施、未进行抗震设计或设置抗震措施的高层建筑等，防震缝的设置能够有效解决以上三种情况带来的地震威胁[2]。高层建筑结构抗震等级的把握是设计时的重要指导原则，对抗震等级把握不准是设计大忌，影响抗震等级的有建筑高度、场地岩土类型、结构类型、设防烈度等，对这些因素评估不准会影响结构抗震等级的把握和抗震设计。

面对以上这些存在的典型问题，高层建筑在抗震设计中必须予以重视，以消减地震来临时可能造成的损害，降低安全隐患，提升建筑抗震性能。

2 解决高层建筑抗震设计问题的对策

高层建筑的抗震设计要考虑结构规则性，符合抗震概念设计要求，对建筑进行合理布置。有研究表明，地震灾害中抗震效果最好的结构类型为平立面简单且结构对称的建筑，这种设计结构容易估计模拟地震反应，在采取相对应的抗震措施方面也较为方便，易于对细节部分加强处理。结构设计中考虑规则性就需要在承载力的分布、平立面外形与尺寸、抗侧力构建布置等多个方面进行设计研究，以达到抗震设计需求，结构钢度、建筑质量分布均匀，且有足够的扭转钢度消减扭转效应，满足竖向上重力荷载分布需求，最大限度的减少高层建筑结构内应力和竖向构件间差异变形带来的不利影响。高层建筑的高宽比一般都较大，地震与风力作用下会产生较大的层间位移，有些甚至超过位移限值。目前建筑理论研究认为这些位移限值的大小主要与建筑材料、结构体系、侧向荷载等因素密切相关，如钢筋混凝土的位移限值就比钢结构要更为严格，风力荷载限值比地震限值更加严格。因此，抗震设计时要深入分析并考虑高层建筑所处的地理位置和设计情况，确保其刚度满足需求的情况水平荷载作用带来位移不会超过限值以影响建筑的稳定性、承载力和使用功能。

大量实际案例表明，扭转效应在地震中带来的建筑损害十分巨大，所以抗震设计中必须控制扭转效应，此类效应更容易发生在平面布置不规则且钢心与质心不重合的高层建筑中，扭转效应不仅导致水平位移和扭转性破坏，甚至会引发建筑整体倒塌，所以设计时计算扭转系数并予以修正十分关键。高层建筑在扭转作用力下各片抗侧力结构层间变形不同，位移不同，刚度变化与刚度中心的变化也会带来巨大差异，所以，要分别针对各层的扭转系数进行计算并修正，以规避各层结构的偏心距和扭矩发生改变[3]。计算中要严格控制位移比和周期比两个指标，在无法满足结构参数时进行分析调整。面对周期比不能满足要求的情况可适当通过加大抗侧力构建界面或增加构建数量的办法予以解决，消减钢心和质心的偏差，增大建筑结构的抗扭刚度。减少地震能量输入的设计在高层建筑中应用较为普遍，这种设计能够满足地震作用下高层建筑的变形要求，符合位移限值和位移延性比要求，满足结构位移和构件变形需求，消减地震对建筑的损害作用。在建筑结构设计中，要选择合理的结构类型，满足抗震需求前提下保障建筑结构性能，尽可能的设置多道抗震放线，以最大限度的吸收和耗散地震能量，提升建筑抗震性能，减少地震带来的损害[4]。

总之，高层建筑的抗震设计方法和技术处在不断进步中，要结合建筑实际情况设计抗震结构，以消减地震作用力，增强建筑抗震性能。

参考文献：

[1]郭霞飞.高层建筑结构抗震设计思想与工程实例分析[J].四川建材，2010（3）.

[2]徐培福，戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].土木工程学报，2012（1）.

篇3

【关键词】 延性抗震等级

【Abstract】 Inthispaper,theauthorsanalyzedthereasonsofA buildingwithmultipleseismicgradeintheengineeringdesign。

【Key words】 Ductility ; Seismicgrade

建造于有抗震设防要求地区的钢筋混凝土结构楼房，在工程设计时，通常要求应有较好的延性。延性是衡量结构是否具有良好耗能能力的一个重要指标，一般指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且具有足够塑性变形能力的一种性能。然而结构的延性是不能通过计算精确得到的，而是通过加强构造措施的方法来保证结构的延性，所以在不同的情况下，构件的延性要求是不同的，在地震作用强烈或是对地震作用敏感的地方延性的要求应高一些，重要的、震害造成损失较大的结构，延性的要求也应高一些，反之，延性的要求可适当的降低。前面说过，因为延性不是通过计算得到的，所以为了在工程设计的过程中做到安全适用、经济、合理，《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）与《高层建筑混凝土结构技术规程》（JG 3-2002）采用了对钢筋混凝土结构区分抗震等级（特一级、一级、二级、三级、四级）的办法，不同的抗震等级的构造措施不同，从而在宏观上对结构的不同延性要求加以区别。

对于一栋钢筋混凝土结构的楼房我们是怎样确定它的抗震等级而来保证它的延性呢？这里我们先来解释一下三个重要概念： ①抗震措施：除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施；②抗震构造措施：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；③抗震等级：它是结构构件设防的标准，钢筋混凝土结构的楼房应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算、构造措施和材料要求。从上面的概念介绍我们可以看出抗震措施包括的内容比较广泛一些，它主要有场地选择、内力的调整、结构选型、结构布置与一些增大延性的措施；而抗震构造措施包括范围相对来说要小一些，如限制最大轴压比、最小体积配箍率等。对于抗震等级，在同等设防烈度和房屋高度的情况下，不同的结构类型，其次要抗侧力构件的抗震等级可低于主要抗侧力构件，当然在实际工程设计中，也可根据具体需要来提高局部某些构件的抗震等级。掌握这三个概念之后，我们就可以根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）或《高层建筑混凝土结构技术规程》（JG 3-2002）来确定任何一栋钢筋混凝土结构楼房的抗震等级而不会出错。下面我们来通过三个案例来说明确定楼房的抗震等级应注意的问题，并且通过案例看出同一栋钢筋混凝土结构的楼房有多个抗震等级的情况。

【案例一】：某框架-剪力墙结构房屋的抗震设防分类标准为丙类，总高为28米，层数为9层，所处地区的场地类别为II类，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，确定该房屋的抗震等级。

主要考虑过程如下：根据《建筑抗震设计规范》的第6.1.1条可以看出，房屋的高度是满足要求的，因该房屋的抗震设防分类标准为丙类，所以可以直接根据表6.1.2查出此房屋的抗震等级为：框架部分为三级，剪力墙部分为三级。从这个案例我们可以看出这个楼房有两个抗震等级，抗震措施与抗震构造措施所用的抗震等级是相同的。

【案例二】：某框架结构房屋的抗震设防分类标准为丙类，总高为28米，层数为9层，所处地区的场地类别为III类，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.15g，确定该房屋的抗震等级。

主要考虑过程如下：根据《建筑抗震设计规范》的第6.1.1条可以看出，房屋的高度是满足要求的，因该房屋的抗震设防分类标准为丙类，根据表6.1.2查出此房屋的抗震等级为三级，根据《建筑抗震设计规范》3.3.3条，当建筑场地为Ⅲ时，对设计基本地震加速度为0.15g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)时各类建筑的要求采取抗震构造措施，所以该房屋当确定抗震构造措施时所用的抗震等级为二级。从这个案例我们可以看出这个楼房也有两个抗震等级，但抗震措施与抗震构造措施所用的抗震等级是不相同的；当进行内力的调整时，所用的抗震等级为三级，当确定构件的最大轴压比、最小体积配箍率时，所采用的抗震等级为二级，虽然本案例的抗侧力构件为单一的构件（框架），但它仍然有两个抗震等级，从而来保证结构的延性。下面我们通过【案例三】来说明同一栋楼房有更多的抗震等级和更为复杂的情况。

【案例三】：某框支剪力墙结构房屋的抗震设防分类标准为丙类，总高为60米，层数为18层，所处地区的场地类别为III类，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.15g，转换层的位置设置在2层，确定该房屋的抗震等级。

篇4

关键词：多层框架； 框架结构； 结构设计； 问题；

Abstract: in this paper, frame structure design process, should focus on some of the problems of control the analysis of the research, and put forward the corresponding treatment measures. Multilayer frame structure as the most common building structure form one of the architecture field widely used.

Keywords: multilayer frame; Frame structure; Structure design; Problem;

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

20世纪90年代以后，随着我国房地产行业的发展和土木工程技术的提高，钢筋混凝土结构在建筑行业得到了迅速发展。随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，框架结构在结构设计中遇到的各种难题也日益增多，因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。

1 设计构造方面的问题

（1）框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10和0.08，且体积配箍率分别不宜小于0.6％、0.5％和0.4％。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。

（2）底层框架柱箍筋加密区范围应满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”。这是新增加的要求，设计中应重点说明。

（3）框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm。”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。

（4）框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中规定：“框架端节点处，梁上部纵向钢筋也可采用90º弯折锚固的方式。此时梁上部纵向钢筋应伸至柱外侧纵向钢筋内边并向节点内弯折，其包含弯弧在内的水平投影长度不应小于0.4Lab，弯折钢筋在弯折平面内的包含弯弧段的投影长度不应小于15d。”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。

2 多层钢筋混凝土框架结构计算中应注意的问题

2.1 独立基础设计的荷载取值

钢筋混凝土多层框架房屋的基础形式多采用的是柱下独立基础。在基础设计中，合理地选取荷载设计值，是基础结构设计的重要环节。实际工作中，常会出现2种情况：①依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.2.1条指出的“当地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层时，不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋或基础荷载相当的多层框架厂房，可不必进行天然地基和基础的抗震承载力验算”的要求，忽略风荷载的影响；②在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚内力设计值）只取轴力设计值、弯矩设计值而无剪力设计值，甚至只取轴力设计值。工程设计实践证明，这2种情况的设计结果都会导致基础尺寸偏小、配筋偏少。如果在涉及混凝土多层框架房屋的整体计算分析中输入风荷载，让轴力设计值、弯矩设计值和剪力设计值共同作用于柱脚，基础本身及其上部结构的安全就更为可靠。

2.2 基础拉梁层计算模型的选定

用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时，对于基础拉梁层无楼板的情况下，楼板厚度应取0，并定义弹性节点，用总纲分析方法进行分析计算。当房屋平面不规则时，虽然楼板厚度取0，也定义弹性节点但未采用总纲分析，程序分析时却自动按刚性楼面假定进行计算，这与实际情况不符，设计过程中要特别注意这一点。

2.3 结构的抗震等级

在工程设计中，多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等，其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2确定。对于电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，可首先根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2004）确定其中哪些建筑属于乙类建筑（可能还有甲类建筑，本文不涉及）。若为丙类建筑，其地震作用均按本地区抗震设防烈度计算；若为乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为Ⅵ～Ⅷ度时，抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高I度的要求。例如，位于Ⅷ度地震区（如北京）的乙类建筑，应按Ⅸ度由《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2确定其抗震等级为一级；当Ⅷ度乙类建筑的高度超过表6.1.2规定的范围时，还应经专门研究，采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。

2.4 地震力的振型组合数

地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，至少要取3，且为3的倍数；振型数也不能取的太多，不能多于结构有质量贡献的自由度总数（每个刚性板取3个，每个弹性节点取2个）。例如全部为刚性楼板的结构，振型数不能超过楼层数的3倍，否则可能出现异常。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）规定：抗震设计时，B级高度的高层建筑结构、混合结构和本规程第10章规定的复杂高层建筑结构，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。当结构楼层数较多或结构层刚度突变较大时，如高层、错层、越层、多塔、楼板开大洞、顶部有小塔楼、有转换层、有弹性板等复杂结构，振型数应相对多取。只有当定义弹性楼板，且采用总刚分析，必要时振型数才可以取得较少。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90％所需的振型数。SATWE等电算程序已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应用，选取振型数时比较随意，这是应当改进的。此外，对于耦联计算，可在必要时补充非耦联计算。

2.5框架结构应注意带楼梯、电梯的小井筒的设计

多层框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼梯、电梯小井筒。因为钢筋混凝土井筒的存在会吸收较大的地震剪力，相应地减少框架结构所承担的地震剪力，而且井筒下的基础设计也比较困难，故在设计过程中这些井筒多采用构造柱夹砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计为钢筋混凝土井筒时，井筒墙壁厚度应当减薄，并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化；配筋也只宜配置少量单排钢筋，以减小井筒的作用。设计计算时，除按框架确定抗震等级并计算外，还应按带井筒的框架（当平面不规则时，宜考虑耦联）复核，并加强与井筒墙体相连的柱子的配筋。此外，还要特别指出，对框架结构出屋顶的楼电梯间和水箱间等，应采用框架承重，不得采用砌体墙承重；而且应当考虑鞭梢效应（按塔楼考虑）乘以增大系数；雨篷等构件应从承重梁上挑出，不得从填充墙上挑出；楼梯梁和夹层梁等应承重在柱上，不得支承在填充墙上。

2.6 柱部分

（1）地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍，并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。

（2）原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200。

（3）柱内埋管，由于梁的纵筋锚入柱内，一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算。柱内不得穿暖气管。

（4）柱断面不宜小于450×450，混凝土不宜小于C25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.4La的要求，不满足时应加横筋；而且在梁柱节点处钢筋太密，混凝土浇筑困难。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时，应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近，不要相差太大。

（5）柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，减小断面尺寸。

（6）尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。

（7）考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

（8）独立柱上或柱的中部（半层处）有挑梁时，挑梁长度应有限制。

结束语

钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献：

[1]建筑抗震设计规范GB50011～2010[S]．中国建筑工业出版社，2010．

[2]混凝土结构设计规范GB50010～2010[ S]．中国建筑工业出版社，2011．

篇5

关键词：地震理论、建筑抗震设计

中图分类号：U452文献标识码： A

我国的城市化建设非常迅速且规模巨大，人们大量涌入城市成为其中的一员。地震作为一种破坏性很强的自然灾害，对建筑结构安全的影响尤其重大，也直接关系到每个人的安全。本文在这里就建筑结构抗震设计作一概述，使人们对抗震设计有一个初步而又清晰的认识。

地震理论概述

我国处于世界两大地震带，东部的环太平洋地震带和西部、西南部的欧亚地震带之间，据统计我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。因此我国是一个多震国家。建筑的抗震设计非常重要。

地震多发生在距地表几十公里内的地壳层和地幔层的上部。按成因地震可分为四种类型：构造地震、火山地震、冲击地震、诱发地震。其中构造地震占绝大多数。地震的破坏程度与震级、震源深度都有关系。震级是地震发生强度的一种度量，地震越强，震级就越大。震级相差一级，能量相差约30倍。地震震级和地震烈度不同，震级代表地震本身强弱，烈度表示同一次地震在地震波及的各个地点所造成的影响程度，它与震源深度、震中距、方位角、地质构造以及土壤性质等因素有关。地震烈度是在没有仪器记录的情况下，凭地震时人们的感觉或地震后工程建筑物破坏程度、地表的变化状况而定的一种宏观尺度。一般来说震级越大、震源越浅、震中距越近，地震烈度越大。宏观的地震烈度加上各国抗震规范规定的与之相应的地震加速度，就成为指导抗震设计的依据。

二、建筑抗震理论分析的进程

1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小相当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

2、反应谱理论。反应谱理论是在20世纪40~60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础。是美国的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

3、动力理论。动力理论是20世纪70－80年代广为应用的地震动力理论。它的发展基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展，以及人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解。同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成建筑抗震设计工作。

三、建筑抗震设计

（一）建筑的抗震措施

在建筑的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构构件抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手。在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上，建立计算地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施(隔震措施，消能减震措施)来减震，即减小结构上的地震作用。使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能，是当代抗震设计发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件等要求在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

（二）建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》（GB50011-2010）对建筑的抗震设计提出“三水准、两阶段”的要求。“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重现期50年；设防烈度地震（基本地震）：50年超越概率 10%，重现期475年；罕遇地震：50年超越概率 2%－3%，重现期 1642－2475年，平均约为2000年。实际应用上，多遇地震烈度可取比基本地震约低1度多，罕遇地震烈度比基本地震约高1度。

对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的。其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能能力，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是薄弱楼层）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。

（三）建筑的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过 40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。2、除1 款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，当取3组加速度时程曲线输入时，计算结构宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取7组及7组以上时程曲线时，可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。

总之，建筑的抗震设计是一个浩大而复杂的问题，也是关系到每个人切身安全的问题。本文就其作一概述，希望对人们对建筑抗震设计理解的加深有所帮助。

[1]建筑抗震设计规范

北京：中国建筑工业出版社

[2]高层建筑混凝土结构技术规程

北京：中国建筑工业出版社

[3]黄世敏 杨沈.建筑震害与设计对策

北京：中国计划出版社

[4] 赵西安.现代高层建筑结构设计【M】.

篇6

关键词：新抗震规范；旧抗震规范；对比研究

1引言

新抗震规范 GB50011-2010在2010年12月01日实行，GB50011-2001作废，无过渡期。主要变化是改进了地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数，补充完善了竖向地震作用的计算方法，并补充了竖向地震影响系数取值的规定；增加大跨屋盖结构和地下建筑结构抗震设计内容，增加了地震作用的计算要求，补充了多向多点输入计算地震作用的原则规定；修改了框架-抗震墙结构剪力调整系数以及与“强柱弱梁、强剪弱弯”原则有关的框架内力调整等相关规定，补充了框架结构楼梯间的设计要求；修改了多层砌体房屋层数和高度限值、抗震横墙间距、底部框架-抗震墙房屋的结构布置、墙体抗剪承载力验算、构造柱布置、圈梁设置、楼屋盖预制板的连接要求、楼梯间的构造要求等规定；取消了内框架砖房的内容；修订了单层钢筋混凝土柱厂房可不进行抗震验算的范围、补充完善了柱间支撑节点验算要求、单层钢结构厂房防震缝及阻尼比的相关规定等相关规定，总体来说新版的更符合国际标准。

2010版《建筑抗震设计规范》的公布和实施，为抗震设计带来了先进的抗震设计理念和新的抗震设计方法，通过对新版抗震规范的深入研究，本文在两个方面对新旧抗震设计规范作了对比和分析。首先，对新旧规范中抗震设防思想和标准进行了对比和分析；其次，针对新旧规范中确定地震作用的具体方法作了对比分析。通过对比分析，总结了新规范改进的指导思想，分析了新规范抗震设计方法的改进，以及应用新规范时需注意的一些问题。

2新旧抗震规范对比

新旧《建筑抗震设计规范》主要不同之处概述：

一、第 3 章新增 3.10 节建筑抗震性能化设计的内容，3.10.3 明确给出了中震（即设防烈度）计算的αmax 值： 6 度——0.12；7 度（0.10g）——0.23；7 度（0.15g）——0.34；8 度（0.20g）——0.45；8 度 （0.30g） ——0.68。 对于平时设计来说， 主要用于超限审查做的中震不屈服或中震弹性设计， 一般的结构计算也没必要做。

二、4.1.6 条，将场地类别中的 I 类细化为 I0 和 I1 两个亚类。修订原因是考虑到剪切波速为（500-800）m/s 的场地还不是很坚硬，将此种场地定为 I1 类， 硬质岩石场地定为 I0 类。相应地，表 5.1.4-2 提供了这两种场地类别的特征周期值，其中 I1 类的特征周期值与 2001 规范中 I 类场地的周期值相同。

三、5.1.4 条，1、增加了6 度罕遇地震的αmax 值； 2、计算罕遇地震作用时，特征周期应增加 0.05s。01 规范只是在计算 8 度、9度的罕遇地震才有此要求， 现要求扩大至各种地震烈度。 此条对超限审查的罕遇地震弹塑性分析等有影响。

四、5.1.6 条，修改了地震影响系数曲线。曲线的表达式表面上没有变化，但其中曲线下降段的衰减指数 γ、直线下降段的下降斜率调整系数 η1 及阻尼调整系数 η2 的公式均有变化。

五、5.2.5 条，增加了6度地震计算的结构任一楼层的水平地震剪力要求，01 规范只对7-9度有要求。

六、6.1.1 条，现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度有所调整。

1、注 4 明确表中的框架结构不包括异形柱框架结构，异形柱结构的适用高度应以异形柱规范为准；2、8度地震的适用高度分为 0.2g 和 0.3g 两种要求；3、框架结构适用高度有所降低；4、板柱-剪力墙结构的适用高度增大较多。

七、6.1.2 条，现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级，增加了24m 作为抗震等级划分的高度分界。6.1.2 条文第3款条文说明，明确了大跨度框架的定义。

八、6.1.3 条第3款修改：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。6.1.3 条第 4 款条文说明，明确了乙类建筑按提高一度采取抗震构造措施的方法，是按照提高一度查表 6.1.2 确定抗震等级，按抗震等级采取内力调整和构造措施。

九、6.1.4 条，防震缝的最小宽度由 70mm 增大至 100mm。

十、6.1.9 条，框支部分落地墙的两端（不包括洞口两侧）应设置端柱或与另一方向的抗震墙相连，也就是不允许一字形剪力墙落地了。一般的剪力墙也有此要求。

十一、6.3.4条第1款，就是为了防止地震时跨中上部出现负弯矩而配筋不足。对于非抗震设计，连续梁上部的跨中上部钢筋，仅是架立筋，不是受力筋。对于抗震设计，由于在强震发生时，梁支座上部的负弯矩区，有可能延伸至跨中，因此规程规定，在一、二级抗震设计时，梁跨中上部钢筋不小于 2φ14 且分别不应小于梁两端顶面纵向配筋中较大截面面积的 1/4。

十二、6.3.6 条，增加了四级抗震柱的轴压比要求，同时框架结构柱的轴压比限值下降了 0.05，限值更严了。

十三、表 6.3.7-1，柱截面纵筋的最小总配筋率有所调整。

十四、6.4.2 条，剪力墙的轴压比控制范围，有一、二级扩大到三级，三级轴压比不宜大于 0.6，与二级相同；并且由底部加强部位扩大到全高。

十五、6.4.3 条，增加四级抗震剪力墙的分布筋最小配筋率为 0.2%的要求。

十六、6.4.4 条，增加剪力墙分布筋的最大间距（一般剪力墙为300mm，框支剪力墙的落地 剪力墙底部加强部位为200mm）和最小直径要求。

十七、6.4.5 条第1款，修改了转角墙和翼墙的构造边缘构件范围，增加了非加强部位的构造边缘构件最小配筋率要求。 6.4.5 条第 2 款，约束边缘构件的设置要求由一、二级扩大到三级；约束边缘构件的大小及其配箍特征值根据墙肢轴压比的大小确定。

根据十四至十七项，剪力墙结构，特别是三级抗震的剪力墙，造价必然较01 规范时大为提高。

十八、6.4.7 条，跨高比较小的高连梁，可设水平缝形成双连梁、多连梁或采取其他加强受剪承载力的构造。此条对工程中常见的连梁抗剪超限可能较有帮助。因内力按刚度分配，若连梁高度为原来的1/2，则每根连梁的刚度下降为原来的 1/8，上下两根由水平缝分开的连梁 总刚度为原来的 1/4，剪力下降较多。

3结论与展望

2010版的《建筑抗震设计规范》在修订过程中，总结了2008年汶川地震灾害的经验，在抗震设计理念和思路、建筑抗震性能化设计、场地分类、土壤液化公式、地震影响系数曲线、钢结构的阻尼比和承载力抗震调整系数、隔震结构的水平减震系数的计算等方面相对于旧的《建筑抗震设计规范》有了很大的不同和改进之处。需要工程技术人员认真学习和解读，在建筑、结构设计过程中必须充分运用抗震概念设计的优化准则及其相应的构造措施，确保工程质量。

参考文献：

1 尹克坚;如何确保建（构）筑物的抗震性能[J];广西建筑;2010年

2 佚名;为轻钢住宅“强筋壮体”[J];中国房地;2009年

3 刘庆斌 、娄立平;高科技锻造财富中心[J];中国房地;2008年

4 毛屹峰;多层砌体房屋抗震设计要点[N];经济信息时报;2009年

篇7

【关键词】楼层侧向刚度比 剪切刚度 框架核心筒结构

1、引言

为了满足商业大堂、局部设置夹层等建筑功能要求，首层或底部楼层采用8m～12m层高的建筑正被业主和建筑师越来越广泛的应用。而相应上部标准楼层通常仅为3.8～4.5m，如采用常规设计，难以满足规范对结构刚度分布均匀性的要求。上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》（DGJ08-9-2013）第3.4.3条规定，楼层的侧向刚度小于与相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%为侧向刚度不规则结构。下文将按照上海市抗震规范建议，采用楼层抗剪刚度，探讨不同因素对楼层侧向刚度比的影响，并以上海市浦东船厂地区某办公建筑为例，分析归纳和总结相应的设计建议，提高结构设计的安全性和经济合理性。

2、剪力墙厚度、框架柱截面、混凝土强度等级对楼层剪切刚度比的影响

上海市抗震规范条文说明给出了楼层剪切刚度Ki的计算公式如下：

（1）

（2）

（3）

式中：Gi――第i层的混凝土剪切变形模量；

Ai为楼层竖向构件的折算抗剪截面积；

Awi为墙体在计算方向的有效截面积（不包括翼缘）；

Aci，j为柱的截面积；

hi为楼层层高；

hci，j为柱在计算方向的截面高度；

Ci，j为第i层第j根柱的截面面积折算系数，不大于1；

由于混凝土剪切模量Gc可按照弹性模量Ec的40%计算，考虑墙、柱采用不同混凝土强度等级时，相邻楼层的侧向刚度比γ可按照下式计算：

（4）

根据式4，可在施工图阶段对结构侧向刚度分布的规则性进行复核验算。在初步设计或方案判断时，可通过一些简化假定，估算结构设计需要满足的墙肢截面要求。如假定底部各楼层混凝土强度保持不变，柱截面不考虑收收进且均为相同截面时，即

（5）

式中δ为首层柱墙面积比，式4可简化为下式：

（6）

假定框架柱截面均为1.3mx1.3m，二层（标准层）层高4m，首层柱墙面积比δ为1的情况时，满足相邻层剪切刚度比γ≥0.8条件下的剪力墙面积比Aw2/Aw1与首层层高h1关系按式7计算。

（7）

表1列出了常见首层层高对剪力墙面积比的变化要求，可以直观看出，当底层为8m时，若墙肢长度不变，则墙厚需减薄为40%。

3、工程实例

本工程办公塔楼位于上海船厂（浦东）地块内，采用现浇混凝土框架核心筒结构体系，楼盖体系采用现浇混凝土梁板体系，其二层平面见图1、图2。主要建筑功能为底层商业、上部办公，地上21层，建筑高度98.6m，其中首层层高8.8m，二层层高4.0m，三～五层层高5m，标准层高4.2m；地下2层，地下一层为商业与车库功能。该结构存在扭转位移比超过1.2，裙楼竖向收进大于25%这两条不规则项。

为提高结构规则性和抗震性能，控制楼层侧向刚度比满足规范要求，经优化设计，其首层、二层核心筒剪力墙厚度、框架截面（主楼与裙楼）、混凝土强度等级等设计结果见表2。

4、结语

本文通过对上海市《建筑抗震设计规程》中剪切刚度计算楼层侧向刚度比公式的补充，考虑了不同混凝土构件的混凝土强度等级影响，见公式4所示。并根据初步设计或方案阶段简化计算要求，推导了相关楼层剪力墙面积比的控制要求，可为相关工程提供参考和借鉴。

从工程实例计算可得出以下几点结论：

1）采用楼层剪力比楼层位移方法计算楼层侧向刚度比易于满足《高规》要求，采用剪切刚度方法计算对构件截面控制更严格。上海市的工程需注意复核剪切刚度计算与软件计算公式的差异。

2）采用剪切刚度方法时，层高较大的底层框架柱刚度作用很小，采用调整底层剪力墙厚度和相邻上层框架柱截面更加有效。

3）由于剪切刚度方法无法考虑支撑、剪力墙开洞等影响，建议结合楼层剪力比楼层位移方法计算的刚度比结果以及楼层剪力分布、楼层层间位移角变化等结构地震反应综合分析楼层的刚度分布情况。

参考文献：

[1] 上海市工程建设规范. DGJ08-9-2013 建筑抗震设计规程[S]， 上海：上海标准发行站，2013.

[2] 中华人民共和国建设部. JGJ3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2010.

篇8

关键词：高层建筑；抗震；概念设计；计算设计

中图分类号：TU318+.1 文献标识码：A

现代高层建筑出现在19世纪，1960年以后，建筑材料、结构体系和施工技术的不断发展，进入了大量建造50层以上高层建筑的时代。高层建筑结构的材料主要是钢筋混凝土和钢。除了全部采用钢材的钢结构和全部采用钢筋混凝土材料的钢筋混凝土结构外，同时采用两种材料做成的混合体结构和组合结构在近年来也得到了广泛应用。但考虑到建设成本、维护成本、可模性等因素，钢筋混凝土结构在未来很长一段时间内仍然会作为高层建筑的主要结构类型。

一、高层建筑的特点

何谓高层建筑，其高度测量起始位置和终止位置在何处，世界上均无统一规定。在我国，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（下简称《高规》）规定：10层及10层以上或总高度超过28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他民用建筑混凝土结构为高层建筑。

相较于低层结构以竖向荷载为控制因素，在高层结构中，水平荷载往往成为了设计中的控制因素，建筑物的高度与荷载效应的关系一般为：N=f（H），M=f（H2），=f（H4）。由此可知，随着高度的增大，位移增大最快，矩次之，轴力再次之。构件截面层次的强度、结构层次的刚度和稳定性是高层建筑设计的核心控制指标。

在地震区，要求高层建筑有良好的抗震性能。在地震作用下结构具有良好的塑性变形能力。具体应使高层建筑达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。

高层建筑的设计是一个系统工程，包括概念设计、构件设计、构造措施、维护保养手段等。如果将其与人做对比，那么概念设计无疑是高层建筑的DNA，决定了建筑物先天条件；构件设计和构造措施，类似人的后天成长和学习；与人类一样，维护保养可以使建筑物更长久更安全地服役。

二、抗震概念设计的含义

因其丰富内涵，概念设计对高层建筑结构设计具有相当重要的作用，尽管多年以来在高层建筑结构的教育和培训中受到普遍重视，但当前结构工程师对结构设计软件的依赖和面向应用的高等教育模式又往往将其淡化了。结构概念设计并非强调计算方法和计算的准确性，它强调的是一种抗震设防理念在结构设计每一步骤中具有体现，包括方案设计阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段等，它是结构工程师水平的体现。

概念设计是根据试验数据、震害现象和工程经验提炼、总结出的基本设计原则和理念，是一种定性设计。

三、概念设计的目的和重要作用

在进行建筑抗震设计时，原则上应满足二阶段三水准的设计原则。第一阶段的设计，通过计算保证强度要求和变形要求。第二阶段的设计，通过弹塑性层间侧移验算结构的弹塑性变形，实现“大震不倒”的第三水准抗震设防要求。我国设计规范主要通过良好的抗震构造措施来实现“中震可修”的第二水准要求。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则，以满足抗震设防要求。概念设计的重要性还在于现行建筑抗震设计方法存在以下问题：（1）地震影响的不确定性；（2）地震作用计算方法的近似性；（3）结构内力分析方法的近似性。

四、抗震概念设计的基本内容

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（下简称《抗规》）对抗震概念设计作了全面具体的规定，使概念设计更容易理解，也使更多的设计人员便于掌握和运用概念设计。规范明确了概念设计包含的3个基本内容：（1）重视结构的规则性；（2）选择合理的结构体系；（3）结构构件的延性设计。

五、概念设计的核心准则及其保证措施

（一）核心准则

“强节点弱构件”――防止节点核心区破坏先于构件；“强柱弱梁”――防止结构塑性铰先在柱内出现，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”――防止构件发生剪切破坏，要求构件受剪承载力高于受弯承载力。

（二）保证措施

保证措施有两个方面：一是合理选择确定结构屈服水准（也可以说承载能力）的地震作用。这个地震作用通常小于或明显小于设防烈度地震，但它必须与结构的延性能力相协调。二是制定有效的抗震构造措施使结构确实具备所需要的保持竖向承载力条件的非弹性变形能力。这两个方面在《高规》中有详细的规定。如：《高规》第3.9节（抗震等级）的要求，我国规范对钢筋混凝土延性等级的划分以烈度区为主要依据，但还要考虑各类结构构件以及同一类结构中不同组成部分对延性的不同需求，因此《高规》建立了“抗震等级”（即抗震措施的等级）的概念，并将其划分为一、二、三、四级。这样，只需规定各抗震等级对应的内力调整和构造措施，所有不同类型结构在不同抗震设防标准下的对应抗震手段就都清楚了。总之，《高规》中许多条文都是概念设计的内容，都与“三强三弱”密切相关。

六、加强抗震概念设计的建议

（1）结构工程师不应被设计软件束缚，应该对概念设计有清晰认识，通过概念设计使建筑结构更合理；对《高规》及《抗规》应加强学习理解，对各条规范内涵应注意把握，对规范条文的逻辑联系应加强体会。在实践中，保证对各条概念设计条文的正确执行；（2）结构工程师应当善于模仿、学习、创新，善于从别人的结构方案中获得新的灵感；（3）建筑师也应加强结构专业知识的学习，掌握基本的建筑力学和结构设计概念，在方案阶段就尽力保证建筑结构布局和造型的美观合理，并注意与结构工程师配合沟通，避免出现因沟通不畅导致的项目进展阻滞。

结语

高层建筑结构设计遵循如下的流程：方案选择、概念设计荷载水平计算各种工况下结构内力及变形计算第一次内力调整荷载组合第二次内力调整构件设计及刚度验算。概念设计贯穿了整个设计流程，尤其是在结构选型和布置阶段，严格执行概念设计足以帮助建筑结构拥有良好的先天安全与稳定优势，在后续构件设计及刚度验算时更容易满足和通过。概念设计也是体现一个结构工程师水平高低的重要方面。无论是教学、科研还是工程实践，概念设计都应该是重点和核心内容。

参考文献

[1] JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[2]包世华，张铜生.高层建筑结构设计和计算[M].北京：清华大学出版社，2013.

篇9

关键词：抗震设防烈度及标准；单跨框排架；三维空间分析法

1．概况

1.1工程概况

为实现工程项目“安全经济、技术进步、控制工程造价、提高经济效益”的目标，本工程土建结构设计中，落实贯彻《2000年燃煤示范电站》设计思路即主厂房结构选型最优、最大限度地降低工程造价。

火力发电厂结构设计随着电力建设事业的发展而不断发展，经历了各种结构型式的交替发展。主厂房结构选型不仅要贯彻执行电力建设的基本方针和政策，控制工程造价，而且要充分结合2000年示范电厂的设计思路，做到安全适用、技术先进、经济合理；并且应充分考虑各个方面的因素，并积极推广高新技术，使业主以合理的投资获得最佳的经济效益和社会效益。

因此，在满足工艺布置和充分配合的基础上，对主厂房结构选型及结构体系进行优选、论证，结合已完成的关于主厂房结构选型模式，在综合技术经济比较的基础上，提出结构选型最佳方案。

1.2主要设计技术数据

a）基本风压：0.52kN/m2；b）地面粗糙度：B类；c）场地土类别：Ⅰ类（主厂房区域）；d）抗震基本设防烈度：根据GB18306-2001　中国地震动参数区划图，地震动峰值加速度为0.05　g，对应的抗震设防烈度为6度，地震分组第3组，特征周期为0.45s。

1.3主厂房区域工程地质条件

主厂房区自然地面标高794.5m～799.0m，按照总平面设计方案，主厂房区的建筑地面标高为792.0m，该地段为挖方区。据本次勘测结果，该场地地基土的上部为2层粉质粘土，厚度不等1.0m～10.0　m，层底标高一般大于788.0　m，仅局部地段为784.5m～786.0m，下伏3层砂岩、页岩，岩层的强风化厚度1m～2m，以下为中等～微风化。基础底面埋深-6.0m（标高786.0m），则主厂房可采用天然地基，持力层以3层砂岩、页岩为主。

2．主厂房抗震设防标准

单机容量为300　MW及以上的重要电厂中的主要生产建（构）筑物，相当于　GB50011建筑抗震设计规范　中的乙类建筑。根据DL5022-93　火力发电厂土建结构设计技术规程　报批稿中第13.1条的要求，对于主厂房、集中控制楼、烟囱、烟道、碎煤机室、转运站、运煤栈桥等建筑的抗震措施设防烈度应提高一度，而建筑场地为Ⅰ类时，乙类建（构）筑应允许按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。本工程采用钢筋混凝土结构型式，根据　GB5011-2010建筑抗震设计规范6.1.2条，框架抗震等级应为三级。

3主厂房结构选型

3.1主厂房结构型式现状分析

DL5022-93火力发电厂土建结构设计技术规程　要求：主厂房结构形式应根据材料供应、自然条件、施工条件、维护便利和建设进度等因素做必要的综合技术经济比较后确定；主厂房框排架应采用钢筋混凝土结构，有条件时也可采用组合结构；300MW及以上的机组，主厂房的主要承重结构必要时可采用钢结构。

某热电厂一期（2X300　MW）工程近日召开了初步设计预审查会，会议认可了工艺专业布置的主厂房采用汽机房与煤仓间构成的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式。土建专业作为服务性专业，积极配合工艺专业的要求，基于对以往工程的借鉴，考虑到大多数的（2x300　MW）机组所采用的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式已趋于成熟，本工程借鉴付诸实施。

3.2主厂房单跨框架结构问题所在

汶川大地震后，国家GB5011-2010建筑抗震设计规范补充了控制单跨框架结构适用范围的要求。要求“甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构；高度大于24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。”本条款补充修订的出处，来自2008年汶川大地震震害调查总结的经验，其主要是针对震区学校、医院等房屋采用单跨框架钢筋砼结构体系在强震下破坏较多，单跨框架房屋的整体性作用很差。但对工业厂房中单跨钢筋砼框架破坏并不突出，可能与下列因素有关，工业建筑在地震发生时生产运行并没有处于设计荷载工况，从工艺设计荷载方面存有的抗震储备比较民用房屋大，同时工业建（构）物在支撑，楼面等空间刚度的实施方面考虑也充足一些。

单框架或双框架结构体系在抗震能力设计中，承载能力的设防和储备都是一个标准。两种结构体系的差异体现在强震情况下结构整体的抗震能力，结构由于不对称，个别构件首先出现塑性铰后，其它相关构件能否更多的相互帮忙。多跨框架结构可以在不均匀性，不同时性方面提高结构体系的抗强震的能力，单跨框架较差，而多层框排架体系介于它们之间。

DL5022-93火力发电厂土建结构设计技术规程规定　“发电厂多层建（构）物不宜采用单框架结构。当采用单框架结构时，应采取提高结构安全度的可靠措施。”这说明有条件时，特别是地处高烈度地震区时，尽量不要采用单跨框架的多、高层结构。但并未完全限制单跨框-排架的使用，同时也不应该限制。因为工艺等布置特征，决定了建筑的形式，单跨框排架不得不出现，使用时应遵循概念设计，相应提高措施。

3.3单跨框架结构计算分析及构造措施

本工程地震动峰值加速度为0.05g，对应的抗震设防烈度为6度，主厂房区域场地土类别为Ⅰ类，主厂房采用汽机房与煤仓间构成的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式。依据抗震规范要求，主厂房抗震构造措施可不提高仍为6度。考虑到单框架结构应采取相应可靠措施提高结构的安全度，设计阶段在满足强度、稳定、变形及抗震等要求的前提下，抗震构造措施按提高一度采用即为7度设计，将6度三级框架改为7度二级框架，同时还采取了如加大柱截面，避免“强梁弱柱”问题的出现，降低混凝土柱轴压比，增加构件延性等抗震构造措施，使结构具有足够的刚度、延性和耗能能力。

本工程在优化梁柱断面后，适当增大框架梁柱断面，降低轴压比以提高结构的安全度，弥补单框架在强震情况下结构整体的抗震能力差的不足。本工程主厂房B列柱截面适当增大为700x1800（800x1800），C列柱截面为700x1600（800x1600），全截面配筋率小于3.0%，轴压比控制在0.79以下。GB50011-2010　建筑抗震设计规范　表6.1.2现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级规定高度大于24　m的框架结构建筑物的抗震等级为三级，本工程设计时采用提高一级即抗震等级为二级来提高安全储备。

篇10

关键词：结构设计；上下刚度比；钢骨砼

中图分类号：S611 文章标识码：A文章编号：

一、工程概况

本项目的建筑平面呈“V”字型，地上十九层，层高为3m，标准层的平面总长度约为64m，建筑总高度为60.5m，小于框支结构高度限值100m，地下二层，满足1/15的埋置深度的要求。整体结构高宽比为5.35。结构抗震设防烈度为7°，场地为Ⅳ类。转换层上部抗侧力构件为三级，其他落地剪力墙和框支构件均为二级。

二、结构体型的评定及相应加强措施

本工程采用带局部高位转换层的剪力墙结构，对照建设部《超限高层建筑工程抗震设防管理暂行规定》，首先对结构体型规则性进行验证如下：

1）立面:下部四层存在立面开大洞口，整体结构为高位转换形式，竖向刚度不连续，属于立面不规则；

2）平面:平面体形不规则，中间部位略有收进，但不大于该方向的30％；

3）楼层刚度突变均小于25%。

4）平面内质量分布和抗侧力构件的布置基本均匀对称。

平面形状不规则问题在平面凹角部位，尽可能设混凝土连梁或用楼板连通，以加强构件的构造措施提高承载能力，同时达到增加耗能构件的目的；对处于阴角处的应力集中，在构造上对该部位构件采取加强措施，使之与承载力能力相协调。考虑到左右两侧结构轴线呈斜交形状，中间连接部位平面上有所收进，而且处于转换结构的上部，因此充分考虑楼板平面刚度对水平力分配影响所产生的相应问题。对该部位楼板按刚性板和弹性板两种理论进行整体分析。在设计中加大该部位的楼板厚度，特别是转换层上下两层的楼板厚度（转换层处楼板厚度为200，上部两层该处楼板厚度为150），并采用双面双向配筋方式；在对称轴凹口处增设连梁，以充分适应地震作用时的水平力的传递。平面不规则造成的扭转影响程度的把握：在结构设计时，加强房屋周边刚度，在建筑物周边均匀增设抗震墙，以提高抗扭转能力；在延性构造上，将转换层下部和转换层相邻的上一层剪力墙中均设置暗梁和暗柱，形成剪力墙周边约束构件，来增加剪力墙的变形能力。

三、相关计算结果

本工程属于超规超限的高层结构，为此我们采用了SATWE和ETABS两种空间结构模型程序（并且分别考虑弹性楼板与刚性楼板）进行力学分析，且不断调整优化结构布置，使之满足有关规范的要求。

1．结构自振周期

从上述计算结果可以看出：ETABS（V6.11版）的计算结果比SATWE要略刚，主要原因是软件ETABS（V6.11）和SATWE软件墙元构造的差别。前者采用的时Wilson墙元，即两侧的边柱和顶部的刚性梁以及平面内的膜单元组成，SATWE采用壳元模型，单元刚度上ETABS略刚于SATWE。本工程中在局部中间收口处，因此引入弹性楼板模型，计算中分别考虑弹性楼板和刚性楼板情况，以进行比较。计算结构表明：弹性楼板和刚性楼板模型主要的在于结构第二周期以及以扭转振动为主的第三周期，总体来说，两者的计算结果十分接近。

表1 结构周期计算结果

2．上下刚度比

设计中在竖向结构布置时，一方面加强落地墙的面积，减少立面上下刚度的比值，另一方面将转换层区域上部剪力墙墙肢尽可能缩短，弱化上部结构的刚度。此外为了减少转换构件的数量，尽量增大框支柱的截面，使得上部多数墙肢能直接支承到柱，减少传力途径，同时也减少了框支柱的长细比。在计算高位转换结构这类底部大空间结构中，（本工程下部转换层框支柱跨越三层支撑上部结构，柱长达到12米），针对这种长细柱（墙），结构的抗侧刚度宜采用弯剪刚度，以充分反映弯曲变形的影响。在计算中选择综合刚度代替剪切刚度，而现行的《钢筋混凝土高层结构设计与施工规范》中所定义的剪切刚度比主要适用于底层大开间结构。本工程分别采用剪切刚度和弯剪刚度计算所得的转换层上下刚度比见表2。从表2可以看出弯剪刚度更“真实”地反映上下刚度的变化情况，为结构设计提供合理依据。

表2 转换层上下刚度比

计算结果表明：立面变化处结构整体抗侧刚度上下变化不大，较为接近，表明结构的布置将刚度突变的程度降低到可接受的范围。

3．结构水平位移

两种软件计算得到的结构在地震作用下的位移见表3。

表3 不同软件计算结构位移

从该过程中可以推出：楼层的位移沿竖向比较平缓，层间位移角曲线在转换层处略有起伏，说明本工程上下刚度控制比较适宜。动态时程分析中结构层间位移角基本控制在1/800之内，按《钢筋砼高层建筑设计与施工规程》（JGJ3-91）满足要求，但略小于《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的1/1000的限制。我们认为建立在单构件试验基础上所编制的新的抗震规范的层间位移的控制要求偏严，框支层按1/1000从严控上可理解，但剪力墙结构按此要求，势必导致增加较多的墙体和水平地震力，与框支结构中弱化上部刚度的思想相饽。

4．竖向构件的轴压比

高位转换的框支柱在本工程中属于薄弱部位构件。设计中采取较严要求的延性构造抗震措施，除了采用在构件中设置型钢以及加强配箍率外，同时考虑满足规范对框支柱轴压比的限制要求。

四、钢骨混凝土在转换层结构中的应用

钢骨砼由于具有较高承载力和较好的延性性能，综合效益优于钢筋砼，在竖向承重构件尤其是框支转换柱中得到了较好应用。本工程框支柱均采用SRC钢骨钢筋砼柱，为了减少节点区钢筋的锚固和连接，大部分转换梁采用普通钢筋砼梁，仅局部两根抗剪承载力不能满足要求的转换梁，采用劲性砼梁。

转换柱中有圆形和椭圆型两种截面形式，圆形柱直径为1500（原设计为钢筋砼柱，截面直径为1800，截面减少17%），内配＋字型焊接钢骨，钢骨置于柱中部；对于椭圆形柱长度为1800，宽度为800，选择拉长＋字型钢骨，使整个柱截面布置更加均匀，使钢骨具有更大的抗弯刚度，钢骨之间的连接采用高强螺栓连接。

本工程框支柱的最大轴压比为0.55，圆柱的纵向钢筋配筋率为1.0%，体积配箍率为1.1%，型钢的含钢率为4.12%；椭圆形柱的纵筋配筋率为1.63%，体积配箍率为1.14%，型钢的含钢率为4.97%。满足《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）中对钢骨设置要求。由于钢骨的设置，相应带来了箍筋难以布置的问题。为了满足上述规程对柱体积配箍率的要求，设计中尽可能利用型钢周边空当，配置各种形状复合箍筋，尽可能并保证每隔一根纵筋均有箍筋拉结。由于转换层上部墙体布置的多样性，以及底部框支柱间距较大，本工程中转换梁存在着多次转换的问题。工程中我们采用普通宽梁形式给予解决。主梁ZL6在竖向荷载下梁端计算剪压比达0.241,超过0.2的限制，因此该梁采用型钢砼梁，梁中型钢的配置《型钢混凝土组合结构技术规程》的计算确定。梁中钢骨上翼缘在梁跨1/3范围内抗剪拴钉，其直径为19mm，间距为200。

五、结语

超规超限高层的结构设计，必须首先从总体上把握结构的薄弱环节，有的放矢地进行抗震分析和构造加强措施。对于竖向结构不连续的体型，应调整结构综合刚度（而不是剪切切刚度），减少刚度的突变使结构位移能够平缓。对转换结构构件宜采用型钢混凝土，从承载力和延性两个方面予以充分加强。

参考文献: