基于不同性能目標(biāo)的RC結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的效益分析①

申志靈 董曉宇

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在不同性能目標(biāo)的RC結(jié)構(gòu)中，關(guān)于抗震設(shè)計(jì)也有了一定的效益分析，關(guān)于它的發(fā)展和分析都是來源于現(xiàn)實(shí)，從現(xiàn)實(shí)之中摸索經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行深入研究。對(duì)于不同建筑在抗震方面的設(shè)防性能以及類別、目標(biāo)上都是不的相同的，在框架結(jié)構(gòu)以及框架的剪力墻進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。把小震丙類型的建筑作為它的基準(zhǔn)，比較小震乙類的建筑、“中震彈性”與“中震不屈服”進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，就夠地震在效應(yīng)以及抗震措施方面也會(huì)有所差別。關(guān)于設(shè)計(jì)效益的分析，應(yīng)該在關(guān)鍵部位上進(jìn)行“性能設(shè)計(jì)”，這樣才會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：性能目標(biāo) “中震不屈服”設(shè)計(jì) “中震彈性”設(shè)計(jì) 丙類建筑 乙類工程

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（b）-0089-02

根據(jù)建筑的分類標(biāo)準(zhǔn)上，一般可以分為四種抗震的設(shè)防類別，分別是甲、乙、丙、丁這樣四種類型，而且都有相應(yīng)的規(guī)定，對(duì)于甲類的建筑和乙類、丙類、丁類之間都存在一定的聯(lián)系，有存有一定的差異，在地震作用的烈度達(dá)到數(shù)值多少的時(shí)候，應(yīng)該采取怎樣的抗震要求和措施，這是設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要進(jìn)行考慮的內(nèi)容。我國的建筑行業(yè)雖然發(fā)展的比較迅速，但是，關(guān)于抗震設(shè)計(jì)方面的規(guī)范和技術(shù)還需要不斷的完善，才能促進(jìn)效益的提高。想要效益有所提高，就要從抗震措施著手設(shè)計(jì)，掌控好鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，調(diào)整清楚抗震設(shè)防的水準(zhǔn)，據(jù)此進(jìn)行抗側(cè)力的測(cè)量，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要進(jìn)行承載力的計(jì)算、內(nèi)力系統(tǒng)調(diào)整。

1 深化了解鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)

（1）想要了解不同性能目標(biāo)之中RC結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的效益，就要針對(duì)具體的工程進(jìn)行，在這里可以選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)為七層的框架，在首層高度是3.3 m，其標(biāo)準(zhǔn)層的高度為3 m，建筑總體高度為21.3 m。平面的尺寸是30 m×25.2。

當(dāng)它的構(gòu)建滿足了受力以及最小的配筋率的一系列要求以后，那么界面如果越大，混凝土量也就變的越多，鋼筋量就會(huì)越少；反之，則是混凝土量少，那么鋼筋量就會(huì)增加。為了方便進(jìn)行比較，根據(jù)這樣的原則進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。

（2）其次是它的荷載信息，樓面與屋面的恒載，樓面與屋面的活載、梁間恒載、屋頂和女兒墻的具體荷載、地震信息、風(fēng)荷載信息都需要進(jìn)行具體的計(jì)算、設(shè)計(jì)和測(cè)量。有了前提條件，對(duì)于抗震等級(jí)上的相關(guān)差別，應(yīng)該根據(jù)具體的《抗震規(guī)范》進(jìn)行微觀設(shè)計(jì)，尤其是它的設(shè)防烈度值，進(jìn)而決定框架整體的等級(jí)，一般乙類建筑在抗震措施上的措施都要提高一度來進(jìn)行具體確認(rèn)，而框架在等級(jí)上也就分為了三級(jí)、二級(jí)以及一級(jí)。根據(jù)“中震不屈服”和“中震彈性”這樣的設(shè)計(jì)，在框架上的抗震等級(jí)可以采取四級(jí)。進(jìn)行不同目標(biāo)設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要根據(jù)相應(yīng)的那些抗震等級(jí)數(shù)據(jù)。

（3）關(guān)于結(jié)構(gòu)方面的特性也應(yīng)該進(jìn)行細(xì)致的分析，在把小型丙類建筑作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的前提下，不能改變結(jié)構(gòu)的型式以及構(gòu)件布置的這一條件之下，分別根據(jù)小型的乙類建筑、“中震彈性”、“中震不屈服”進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其性能的目標(biāo)提升以后，也要根據(jù)丙類建筑的相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行截面尺寸的設(shè)計(jì)，有可能引發(fā)超筋的情況，也就需要加大這種構(gòu)件截面，知道能夠滿足他的規(guī)范要求即可。在下表之中給出了抗震的設(shè)防度，從6～8的時(shí)候，這前三個(gè)階段的周期，也能進(jìn)一步看出哪一種在抗震性能的影響上相對(duì)比較大。（如表1）

在另一個(gè)表之中，將能夠看出抗震的設(shè)防烈度為6～8之時(shí)，那些不相同性能的目標(biāo)設(shè)計(jì)，在工程量方面的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因?yàn)樾阅苣繕?biāo)的不同，其下樓板的那些工程量基本都是相同的，同樣是在小震丙類這種建筑的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程量變化的相關(guān)分析。（如表2）

綜合上面的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠看出，我國建筑在抗震設(shè)防策略和方法上是正確的，在6～7度進(jìn)行設(shè)防，注重抗震措施的可行性，不只是要提高在地震作用之下進(jìn)行設(shè)計(jì)，也要用相對(duì)較小的代價(jià)去獲取較高的效益。

2 混凝土效益分析

（1）對(duì)于不同性能目標(biāo)在其剪力墻與底部進(jìn)行鋼筋量的加強(qiáng)，都應(yīng)該根據(jù)具體的條件進(jìn)行。在我國《抗震規(guī)范》之中就有關(guān)于剪力墻的底部應(yīng)該極強(qiáng)其部位的高度，一般取值為13 m，而實(shí)際的工程之中，取結(jié)構(gòu)的底部一般是三層，也就是14.4 m，而當(dāng)進(jìn)行6度這樣的實(shí)際之時(shí)，不相同的性能目標(biāo)之下的剪力墻，應(yīng)該取相同的截面，它在外墻上的厚度一般為400 mm，在內(nèi)墻上的厚度為200～250 mm。而7度的時(shí)候，又有7度的相關(guān)數(shù)據(jù)值，每一種設(shè)計(jì)都應(yīng)該符合于其標(biāo)準(zhǔn)值，這方面的相關(guān)數(shù)據(jù)如表3。

（2）因?yàn)樾阅懿煌?，性能目?biāo)之下所使用的鋼筋等級(jí)也就都不相同，在這樣的圖表之中，能夠進(jìn)一步看出，在6度區(qū)的時(shí)候，因?yàn)楸惤ㄖ岣叩竭@種乙類的建筑的時(shí)候，在剪力墻上的抗震等級(jí)也就升級(jí)為了二級(jí)，其用鋼量也就增長了很多，大約是82%，最主要就是增加了約束邊緣的構(gòu)件之中的箍筋；根據(jù)中震的性能目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，用鋼量的增加比較少，而在“中震彈性”和“中震不屈服”設(shè)計(jì)上，分別為5%和4%，提高地震的作用以后，在抗震預(yù)算結(jié)果上對(duì)于截面的設(shè)計(jì)也就不起任何控制的作用。

（3）對(duì)于不同性能目標(biāo)的RC結(jié)構(gòu)抗震進(jìn)行效益設(shè)計(jì)，應(yīng)該考慮到它的框架結(jié)構(gòu)以及高層框架之中剪力墻的結(jié)構(gòu)，在小震丙類建筑以及小震一類建筑和“中震彈性”、“中震不屈服”這些性能目標(biāo)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行效益比較與結(jié)構(gòu)特性的比較，進(jìn)一步得出結(jié)構(gòu)比和效益比。不同性能目標(biāo)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，注意工程量的變化，要有所依據(jù)進(jìn)行。

3 結(jié)語

綜上所述，我們可以知道，隨著我國建筑領(lǐng)域的發(fā)展，在性能方面的抗震設(shè)計(jì)方法和相關(guān)理論已經(jīng)被各個(gè)國家的具體抗震設(shè)計(jì)所規(guī)范，可是在內(nèi)容方面仍然存有很多不同，在其多元化發(fā)展的時(shí)候，要明白設(shè)計(jì)時(shí)候的方案把握，把性能設(shè)計(jì)進(jìn)行定量化處理。對(duì)于那些超高層的抗震結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)，應(yīng)該根據(jù)每個(gè)地區(qū)的環(huán)境以及性能目標(biāo)進(jìn)行細(xì)致分析與驗(yàn)算，也就是把握好關(guān)鍵部位以及整體上的關(guān)系，尤其是鋼筋混凝土的框架和剪力墻在結(jié)構(gòu)底部上，應(yīng)該著重加強(qiáng)設(shè)計(jì)職能，根據(jù)“中震不屈服”與“中震彈性”的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)一步促進(jìn)我國建筑業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王亞勇，岳茂光，李宏男，等.基于不同性能目標(biāo)的RC結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的效益分析[J].土木工程學(xué)報(bào)，2008（3）.

[2] 張毅剛，楊大彬，吳金志.基于性能的空間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵問題[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2010（6）.