建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之我見

王帥

摘 要：隨著地震災(zāi)害發(fā)生的不可預(yù)見性和破壞性，人們普遍關(guān)注各類建筑抗震設(shè)計(jì)實(shí)踐的應(yīng)用效果。雖然頒布和實(shí)施了新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，但新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范在執(zhí)行中，仍發(fā)現(xiàn)新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范存在一些問題。本文結(jié)合研究我國建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范體系的特點(diǎn)及國外廣泛應(yīng)用的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)我國存在的部分建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不規(guī)范問題提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：建筑混凝土結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；研究

一、我國現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的方法

現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)調(diào)整了建筑的抗震設(shè)防分類，更新了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概念、近震改為設(shè)計(jì)地震分組，增添了結(jié)構(gòu)抗震分析規(guī)范，仍沿用了“三水準(zhǔn)”的設(shè)防目標(biāo)和“兩階段”的設(shè)計(jì)步驟。為了實(shí)現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，現(xiàn)行建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)采用小震彈性承載力計(jì)算和抗震延性構(gòu)造相結(jié)合的方法。根據(jù)全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)和超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定的要求，超限工程即指設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)不滿足規(guī)范的適用條件，處理方法是設(shè)計(jì)者對(duì)工程具體超限情況進(jìn)行針對(duì)的分析、采取措施和論證使建筑防震結(jié)構(gòu)符合相應(yīng)要求。

二、我國目前建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面存在的問題

新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范相比舊的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，有了很大的改進(jìn)，像新設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)國內(nèi)外工程抗震的最新研究成果的大量引進(jìn)、設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)、不規(guī)范概念的更新、抗震措施的增加等，這對(duì)我國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的技術(shù)水平的提高有很大的影響。然而在頒布新規(guī)范實(shí)施后的近幾年實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)新規(guī)范仍然存在需改進(jìn)的問題。下面根據(jù)建筑防震實(shí)踐的情況研結(jié)合研究我國建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范體系的特點(diǎn)和國外廣泛應(yīng)用的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)我國存在的一些建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范提出了一些改進(jìn)方法。

三、基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法

（一）選用和設(shè)定抗震性能目標(biāo)

抗震性能目標(biāo)是指在假設(shè)的等級(jí)地震作用下建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)期性能水準(zhǔn)。選用抗震性能目標(biāo)應(yīng)根據(jù)建筑物的抗震設(shè)防度、建筑物的重要程度、震后的損失程度和修復(fù)難易度等多方面進(jìn)行考慮?？拐鹦阅苣繕?biāo)的設(shè)定應(yīng)將重點(diǎn)放在結(jié)構(gòu)的安全和建筑方案的設(shè)計(jì)上。

（二）對(duì)防預(yù)不同地震等級(jí)程度的設(shè)計(jì)計(jì)算

我國領(lǐng)土寬闊，各個(gè)地區(qū)的地震環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)差異較大，對(duì)于三水準(zhǔn)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不能體現(xiàn)環(huán)境的差異程度，因此結(jié)合我國當(dāng)前的抗震規(guī)范和基于性能的抗震設(shè)計(jì)特點(diǎn)，可以將結(jié)構(gòu)構(gòu)建的性能水準(zhǔn)分為小震彈性、中震彈性、中震不屈服、大震不屈服和大震可屈服五類。

以下為基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法對(duì)不同水準(zhǔn)地震作用進(jìn)行了相應(yīng)分析計(jì)算：

1.小震彈性構(gòu)件的層間位移、抗震承載力和細(xì)部抗震構(gòu)造均滿足規(guī)范要求。小震階段的結(jié)構(gòu)應(yīng)采用彈性反應(yīng)譜分析方法。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力都應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)范要求，考慮結(jié)構(gòu)、構(gòu)件內(nèi)力增大、調(diào)整系數(shù)和設(shè)計(jì)荷載分項(xiàng)系數(shù)求出最不利的荷載組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。小震彈性階段計(jì)表達(dá)式：S≤R，或SE≤R/γ，僅豎向地震作用時(shí)，γ=1.0

2.中震彈性作用計(jì)算時(shí)忽略地震組合內(nèi)力的影響，故不考慮內(nèi)力調(diào)整系數(shù)。但材料分項(xiàng)系數(shù)和抗震承載力調(diào)整系數(shù)和荷載組合的荷載分項(xiàng)系數(shù)要考慮。靜力分析設(shè)計(jì)表達(dá)式：SE≤R/γ。

3.中震不屈服的結(jié)構(gòu)部位對(duì)荷載分項(xiàng)系數(shù)均取為1.0，不考慮地震組合內(nèi)力調(diào)整系數(shù)、抗震承載力調(diào)整系數(shù)和材料分項(xiàng)系數(shù)。其靜力分析設(shè)計(jì)表達(dá)式為SEK≤RK，RK為承載力標(biāo)準(zhǔn)值。

4.大震不屈服的部位已進(jìn)入彈塑形階段，應(yīng)對(duì)其使用非線性計(jì)算方法。靜力分析設(shè)計(jì)表達(dá)式為SEK

5.大震可屈服構(gòu)件變形控制設(shè)計(jì)中，考慮到剪切變形控制抗彎變形已很嚴(yán)重，故不再引入強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)。

（三）地震波的選取和調(diào)整

地震加速度時(shí)程曲線在對(duì)動(dòng)力彈塑性時(shí)程的分析中，對(duì)場(chǎng)地人工波的采用應(yīng)不少于兩條，地震波的選取應(yīng)考慮在卓越周期、震中距、震級(jí)、震源機(jī)理上與建筑結(jié)構(gòu)的場(chǎng)地條件相近的情況下和雙向地震波作用，對(duì)實(shí)測(cè)地震波的采用應(yīng)不少于五條。為獲取時(shí)程分析的設(shè)計(jì)地震加速度記錄將地震波的場(chǎng)地設(shè)計(jì)譜作為目標(biāo)譜，將所選的地震加速度記錄的峰值調(diào)整為目標(biāo)加速度峰值。

（四）分析軟件和分析模型

單元線性剛度、屈服強(qiáng)度和屈服后的剛度特征都應(yīng)包括在構(gòu)件骨架曲線內(nèi)。豎向構(gòu)件還應(yīng)考慮軸向荷載的影響。構(gòu)件恢復(fù)力應(yīng)考慮剛度和強(qiáng)度是否退化、滯回捏攏效應(yīng)是否發(fā)生。分析模型應(yīng)真實(shí)反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際構(gòu)造情況和分析模型的影響因素有樓板及樓板鋼筋。恢復(fù)力與構(gòu)件骨架曲線關(guān)系可以通過實(shí)驗(yàn)和FEMA356的模型參數(shù)得到。

（五）抗震設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)中的誤區(qū)

抗震設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)中的誤區(qū)有很多，例如概念設(shè)計(jì)指對(duì)材料使用、細(xì)部構(gòu)造和總體方案用恰當(dāng)?shù)姆绞浇鉀Q。在人們對(duì)地震災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)良好的概念設(shè)計(jì)是保證結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵性因素。但抗震設(shè)計(jì)觀念上的誤區(qū)并沒有消除，目前仍有部分人對(duì)計(jì)算設(shè)計(jì)更為重視。還有在我國頒布第一本抗震設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)，考慮到當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)水平不高，決定設(shè)防從7度開始，但這并不表示6度區(qū)就不是地震區(qū)。但這種情況給人們?cè)斐梢环N誤解，有些工程建設(shè)甚至施工中根本沒有考慮到6度區(qū)的抗震。

四、總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，地震對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)的破壞越來越大，這要求施工人員對(duì)建筑物的抗震設(shè)防措施進(jìn)一步加強(qiáng)。本文結(jié)合我國現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的特點(diǎn)和借鑒國外抗震設(shè)計(jì)優(yōu)秀的實(shí)踐成果，針對(duì)我國存在的一些建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范問題提出了基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法，并對(duì)地震波的選取和調(diào)整、分析軟件和分析模型、抗震設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)中的誤區(qū)作了幾點(diǎn)說明。

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