關(guān)于建筑抗震設(shè)計規(guī)范中防震縫設(shè)置的探討

于昌杰

(北京華宇工程有限公司西安分公司，陜西西安 710075)

1 概述

防震縫，在地震設(shè)防烈度地區(qū)，為防止建筑物各部分由于地震引起房屋破壞所設(shè)置的垂直縫稱為防震縫。設(shè)置防震縫，可以將復(fù)雜的建筑物分割為較為規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，可以降低結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的難度，有利于減輕房屋的扭轉(zhuǎn)并能改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。但大量震害調(diào)查表明，按規(guī)范要求確定的防震縫寬度，在強烈地震下仍有發(fā)生碰撞的可能，而寬度過大的防震縫又會給建筑立面設(shè)計帶來困難。因此，設(shè)置防震縫對結(jié)構(gòu)設(shè)計而言是兩難的選擇。

一般情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮不設(shè)防震縫。GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范第3.4.5條規(guī)定:對體型復(fù)雜、平立面不規(guī)則的建筑，當(dāng)不設(shè)置防震縫時，應(yīng)采用符合實際的計算模型，分析判明其應(yīng)力集中、變形集中或地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等導(dǎo)致的易損部位，采取相應(yīng)的加強措施。

2 防震縫

2.1 影響防震縫寬度的主要因素

1)防震縫兩側(cè)的建筑飾面，尤其是瓷磚及其他硬質(zhì)飾面實際上減小了防震縫的有效寬度，地震發(fā)生時房屋的自由變形受到了限制，在大震或較大地震中發(fā)生碰撞。

2)建筑物差異沉降造成防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)彼此“靠攏”，減小了防震縫的有效寬度，大震時發(fā)生碰撞。地基差異沉降越大、建筑物越高，“靠攏”效應(yīng)越明顯。

2.2 防震縫寬度

防震縫的寬度與結(jié)構(gòu)形式及抗震設(shè)防烈度有關(guān)，按照不同的結(jié)構(gòu)類型，現(xiàn)分述如下。

2.2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防震縫設(shè)置

1)防震縫寬度。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防震縫寬度是以框架結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進行規(guī)定的。GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范第6.1.4條規(guī)定:鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(包括設(shè)置少量抗震墻的框架結(jié)構(gòu))房屋防震縫寬度，當(dāng)高度不超過15 m時不應(yīng)小于100 mm;超過15 m時，6度、7度、8度和9度分別每增加高度5 m，4 m，3m和2 m，宜加寬20 mm?？蚣堋拐饓Y(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度不應(yīng)小于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋規(guī)定數(shù)值的0.7倍，抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度不應(yīng)小于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋規(guī)定數(shù)值的0.5倍，且均不小于100 mm，見表1。

表1 防震縫最小寬度δmin

當(dāng)防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時，宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。

例如:兩棟相鄰高層建筑，按8度抗震設(shè)防，一棟為鋼筋混凝土框架—筒體結(jié)構(gòu)，高度為80 m，另一棟為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，高度為30 m，二者之間設(shè)防震縫，則最小抗震縫寬度應(yīng)按照框架結(jié)構(gòu)確定，抗震縫寬度為:

2)對防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)處理。

同時對防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需進行加強處理，GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范第6.1.4條規(guī)定:8度，9度框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)層高相差較大時，防震縫兩側(cè)框架柱的箍筋應(yīng)沿房屋全高加密，并可根據(jù)需要在縫兩側(cè)沿房屋全高各設(shè)置不少于兩道垂直于防震墻的抗震墻。抗震墻的布置宜避免加大扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

對于框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大的定量把握，一般可通過位移計算結(jié)果來判別，當(dāng)同一標(biāo)高(或相近標(biāo)高)處樓層位移相差在20%以上時，可確定為結(jié)構(gòu)的剛度相差較大。同時對防撞墻的設(shè)置應(yīng)慎重，框架結(jié)構(gòu)中的抗震墻應(yīng)均勻設(shè)置，避免設(shè)置抗撞墻使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的扭轉(zhuǎn)。當(dāng)房屋高度相差較多時，較高房屋位于較低房屋的屋頂以上部分，可根據(jù)實際工程的具體情況適當(dāng)減少或不設(shè)抗震墻。

通常為避免防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)碰撞，設(shè)計時可作如下處理:a.有條件時應(yīng)適當(dāng)加大結(jié)構(gòu)的剛度，以減少結(jié)構(gòu)的水平位移量值。b.當(dāng)房屋較高時，避免采用結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度相對較小的框架結(jié)構(gòu)，可采用框架—抗震墻結(jié)構(gòu)或少量抗震墻的框架結(jié)構(gòu)。c.適當(dāng)加大防震縫的寬度，對重要部位或復(fù)雜部位可考慮按中震確定防震縫的寬度，同時注意采取大震防碰撞措施。中震下的防震縫寬度W(mm)計算公式:W=0.8(3ΔA+3ΔB)+20≥100。其中，ΔA，ΔB分別為多遇地震作用下建筑A、建筑B在較低建筑屋面標(biāo)高處的彈性側(cè)移計算值;常數(shù)3為中震下的結(jié)構(gòu)彈塑性側(cè)移與多余地震作用下結(jié)構(gòu)彈性側(cè)移的比值;常數(shù)0.8為建筑A與建筑B地震側(cè)移最大值的遇合系數(shù)。d.可結(jié)合工程具體情況，設(shè)置阻尼器限制大震下結(jié)構(gòu)的位移，減小結(jié)構(gòu)碰撞的可能性。

2.2.2 砌體結(jié)構(gòu)防震縫設(shè)置

GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范第7.1.7條規(guī)定:當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)房屋立面高差在6 m以上、或者房屋有錯層且樓板高差大于層高的1/4、或者部分結(jié)構(gòu)剛度質(zhì)量截然不同時，宜設(shè)置防震縫，縫兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置墻體，縫寬應(yīng)根據(jù)烈度和房屋高度確定，可采用70 mm～100 mm。

2.2.3 鋼結(jié)構(gòu)防震縫設(shè)置

鋼結(jié)構(gòu)防震縫寬度是以混凝土結(jié)構(gòu)作為基準(zhǔn)進行規(guī)定的。GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范第8.1.4條規(guī)定:鋼結(jié)構(gòu)房屋需要設(shè)置防震縫時，縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。

但是有條件時，鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)盡量避免設(shè)置防震縫。

2.2.4 大跨屋蓋建筑防震縫設(shè)置

當(dāng)屋蓋分區(qū)域采用不同抗震性能的結(jié)構(gòu)形式時，在結(jié)構(gòu)交界區(qū)域會產(chǎn)生復(fù)雜的地震效應(yīng)。GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范第10.2.4條規(guī)定:當(dāng)屋蓋分區(qū)域采用不同的結(jié)構(gòu)形式時，交界區(qū)域的桿件和節(jié)點應(yīng)加強;也可設(shè)置防震縫，縫寬不宜小于150 mm。

3 結(jié)語

對體型復(fù)雜、平立面不規(guī)則的建筑，應(yīng)結(jié)合建筑的不規(guī)則程度、地基基礎(chǔ)條件以及技術(shù)經(jīng)濟等因素進行綜合對比分析，確定是否設(shè)置防震縫。體型復(fù)雜的建筑并不一概提倡設(shè)置防震縫，應(yīng)當(dāng)調(diào)整平面尺寸和結(jié)構(gòu)布置，采取構(gòu)造措施和施工措施，能不設(shè)縫就不設(shè)縫，能少設(shè)縫就少設(shè)縫;不設(shè)防震縫時，應(yīng)進行更加細(xì)微的抗震分析，并采取加強延性的構(gòu)造措施。如果必須設(shè)置防震縫時，防震縫應(yīng)有足夠的寬度。防震縫的寬度應(yīng)按對防震縫的寬度要求更大的結(jié)構(gòu)類型確定，當(dāng)相鄰結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)存在較大沉降時，應(yīng)考慮沉降對防震縫寬度的影響，防震縫寬度宜適當(dāng)增大。

［1］ GB 50010-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］ 朱炳寅.建筑抗震設(shè)計規(guī)范應(yīng)用與分析(GB 50011-2010)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011:57-59，215-217.

［3］ 朱炳寅.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問答及分析［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009:122-123.

［4］ 西安建筑科技大學(xué)等七院校.房屋建筑學(xué)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006:278-279.