建筑抗震設(shè)計疑難與注意問題分析

宋磊

（安徽建筑大學(xué)，安徽 合肥 230601）

建筑抗震設(shè)計疑難與注意問題分析

宋磊

（安徽建筑大學(xué)，安徽 合肥 230601）

國家在2010年底頒布了新的抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010，并在最近出臺了一些抗震設(shè)計的具體補充文件，有效地保障了人民群眾的生命安全.但是在各地實施新的抗震設(shè)計規(guī)范時，也出現(xiàn)過一些問題，特別是對抗震設(shè)計規(guī)范中疑難問題的理解與執(zhí)行方面存在著一定的欠缺，對需要注意的抗震設(shè)計問題沒有注意到，這需要引起業(yè)內(nèi)的高度重視，并認(rèn)真加以研究，采取措施避免類似現(xiàn)象的再次發(fā)生.

抗震設(shè)計；疑難問題；結(jié)構(gòu)不規(guī)則性；設(shè)計調(diào)整

1 引言

我國近些年來加大了對人民群眾生產(chǎn)生活設(shè)施的投入，興建了不少的建筑工程.為了保證群眾的生命安全，各單位對建筑工程進行設(shè)計時，按照設(shè)計規(guī)范的要求，都是需要進行抗震設(shè)計，以確保建筑使用的安全[1].國家在2010年底頒布了新的抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010，并在最近出臺了一些抗震設(shè)計的具體補充文件，有效地保障了人民群眾的生命安全.但是在各地實施新的抗震設(shè)計規(guī)范時，也出現(xiàn)過一些問題，特別是對抗震設(shè)計規(guī)范中疑難問題的理解與執(zhí)行方面存在著一定的欠缺，對需要注意的抗震設(shè)計問題沒有注意到，這需要引起業(yè)內(nèi)的高度重視，并加以研究，以避免類似現(xiàn)象的再次發(fā)生.

2 建筑抗震設(shè)計的疑難問題及其對策分析

2.1 建筑抗震設(shè)計疑難問題的概念

在建筑工程抗震設(shè)計中，往往會遇到一些處理起來較為復(fù)雜或者有一定難度的問題，如果對這些問題不能很好地解決，就極易引發(fā)抗震設(shè)計質(zhì)量缺陷，甚至造成建筑工程質(zhì)量事故，對建筑物的使用安全產(chǎn)生極為不利的影響.這些問題就是建筑抗震設(shè)計疑難問題.

2.2 建筑抗震設(shè)計疑難問題的分析

（1）建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則的設(shè)計問題.由于時代的發(fā)展，人們對于建筑功能有了更多的要求，有的一個建筑物中也被賦予了更為復(fù)雜的功能.這就造成了不少建筑物在其結(jié)構(gòu)上發(fā)生了不規(guī)則性，這種不規(guī)則性包括了平面不規(guī)則、豎向不規(guī)則以及平面與豎向均不規(guī)則等幾種情況.建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性對設(shè)計者來說是一種挑戰(zhàn)，它使得建筑設(shè)計工作增加了難度.

（2）抗震墻各墻肢截面的組合內(nèi)力調(diào)整問題.在鋼筋混凝土的抗震墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，若按照等效靜力法全部來計算、繪制抗震墻彎矩圖，并確定相應(yīng)的配筋，則容易出現(xiàn)墻體高度的任何地點都可能產(chǎn)生塑性鉸的問題[2]，這樣就不利于抗震墻的抗震性能，使得建筑結(jié)構(gòu)減小了變形性能.為了提升建筑物抗震墻延性，獲取更為經(jīng)濟的抗震效果，須在設(shè)計中確保塑性鉸產(chǎn)生在抗震墻的底部.這就需要調(diào)整各墻肢截面的組合內(nèi)力.如何進行合理的調(diào)整，個別的設(shè)計者對此并不是十分清楚.

2.3 建筑抗震設(shè)計疑難問題的解決對策

2.3.1 建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則問題的設(shè)計對策

（1）平面結(jié)構(gòu)不規(guī)則、豎向結(jié)構(gòu)卻規(guī)則的建筑.對于此類的建筑進行抗震設(shè)計，要利用空間結(jié)構(gòu)的計算模型進行分析，并在設(shè)計中確保其符合相關(guān)的要求：凹凸不規(guī)則或者存在樓板局部位置不連續(xù)情況下，計算模型要符合樓板平面內(nèi)的實際剛度變化，有過大的烈度或者不規(guī)則性時，應(yīng)考慮到樓板局部變形所帶來的不利影響；分析扭轉(zhuǎn)的不規(guī)則性，須計算扭轉(zhuǎn)的作用，并確保樓層最大的豎向構(gòu)件彈性水平位移及層間位移≤樓層兩端的彈性水平位移及層間位移的平均值×1.5；如果最大的層間位移比規(guī)范取值小很多時，可以適當(dāng)?shù)胤艑挘话纪共灰?guī)則、平面又不對稱或者局部有不連續(xù)的地方，此時應(yīng)依據(jù)實際情況對扭轉(zhuǎn)的位移比進行分塊計算[3]，對于扭轉(zhuǎn)較大的部位要適當(dāng)增加其局部內(nèi)力增大系數(shù).

（2）豎向結(jié)構(gòu)不規(guī)則、平面結(jié)構(gòu)卻規(guī)則的建筑.設(shè)計中對于剛度較小的樓層地震剪力要增大到其原值的1.15倍，針對薄弱層，要開展彈塑性的變形分析；豎向的抗側(cè)力構(gòu)件存在不連續(xù)性時，其轉(zhuǎn)遞到水平轉(zhuǎn)換的構(gòu)件地震內(nèi)力要適當(dāng)增大到1.25～2.5倍，考慮增大幅度的依據(jù)主要是水平轉(zhuǎn)換的構(gòu)件受力情況、幾何尺寸以及地震的烈度；遇到樓層承載力發(fā)生突然變化的情況，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計其受剪承載力時，不得低于其相鄰的上一層數(shù)值的65%.

（3）豎向結(jié)構(gòu)及平面結(jié)構(gòu)均存在不規(guī)則性的建筑.此時的設(shè)計要符合以上兩種不規(guī)則情況的設(shè)計要求，且對于特別的結(jié)構(gòu)不規(guī)則性需單獨研究，可以針對部分薄弱層位置運用更多的抗震性能設(shè)計措施；遇到體形很復(fù)雜的建筑，要在合理的部位設(shè)計防震縫，使得抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形成多個較為規(guī)整的單元；設(shè)計沉降縫及伸縮縫的寬度時，要保證其滿足抗震縫的設(shè)計要求.

2.3.2 調(diào)整抗震墻各墻肢的截面組合內(nèi)力方法

依據(jù)國家抗震規(guī)范，對于抗震墻的各墻肢截面，其組合彎矩設(shè)計數(shù)值需要進行如下的調(diào)整，以便得到更加合理有效的采用數(shù)值.

（1）對于一級的抗震墻，其底部和上面一層需要根據(jù)墻肢底部截面的彎矩組合設(shè)計數(shù)值來確定；而在其它的抗震墻位置，需要對設(shè)計值增加一定的幅度，一般可乘以1.2的系數(shù)；

（2）對于抗震墻底部加強的部位，如何確定其高度最為合理.常用的解決方法是在底部二層與墻總高度×（1／8）中選擇最大值，但應(yīng)控制在15米范圍內(nèi)；

（3）一～三級抗震墻底部的加強部位，設(shè)計其截面組合數(shù)值可根據(jù)公式2-1計算.

遇到地震烈度9度時，還必須滿足公式2-2的要求.

式中，V與VW分別是抗震墻底部在加強部位的截面組合剪力的設(shè)計數(shù)值與計算值；MWUC、MW分別為抗震墻底部截面實際配設(shè)的抗震受彎承載力對應(yīng)之彎矩數(shù)值與底部的截面組合彎矩設(shè)計數(shù)值；ηVW是剪力的增大倍數(shù)，其數(shù)值取值見表2.1.

表2 .1 ηVW的取值

3 建筑抗震設(shè)計須注意的問題分析

在建筑工程的抗震設(shè)計時，有一些需要設(shè)計人員注意的問題，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)、“吃透”規(guī)范精神，熟悉設(shè)計方法，以避免出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量上的缺陷或者事故.

（1）注重調(diào)整水平地震作用下突出屋面的附屬結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力.對于此類的附屬結(jié)構(gòu)，如屋頂?shù)乃溟g、電梯間、煙囪等，實際發(fā)生的地震調(diào)查結(jié)果證明，它們的震害極為嚴(yán)重，這是由“鞭端效應(yīng)”所產(chǎn)生的，因為這些突出屋面的結(jié)構(gòu)在剛度與質(zhì)量上會發(fā)生相對主體建筑結(jié)構(gòu)的減小.故在使用底部剪力法設(shè)計時，要對這些附屬結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)增大三倍，且不必下傳所增大的部分；

（2）在水平地震的作用下，設(shè)計方還要對長周期的結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力開展調(diào)整，以防范地震可能產(chǎn)生的危害，有的設(shè)計人員容易忽視這方面的調(diào)整.因為在長周期的區(qū)段，地震影響的系數(shù)會有很快的下降幅度，且地震地面運動位移與速度有可能會嚴(yán)重破壞建筑結(jié)構(gòu)[4]，而采用振型分解反應(yīng)譜的方法難以對此類不利影響進行準(zhǔn)確計算.因此，在此情況下，層間的剪力還要符合公式3-1的要求，且水平地震剪力的最小值要予以增大.

上式中，VEki是水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值對應(yīng)的i層樓層剪力；

λ為剪力系數(shù)；Gi為i層重力荷載的代表值.

4 總結(jié)

國家在2010年底頒布了新的抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010，并在最近出臺了一些抗震設(shè)計的具體補充文件，有效地保障了人民群眾的生命安全.但是在各地實施新的抗震設(shè)計規(guī)范時，也出現(xiàn)過一些問題，特別是對抗震設(shè)計規(guī)范中疑難問題的理解與執(zhí)行方面存在著一定的欠缺，對需要注意的抗震設(shè)計問題沒有注意到，這需要引起業(yè)內(nèi)的高度重視，并加以研究，以避免類似現(xiàn)象的再次發(fā)生.

〔1〕方小丹,魏璉.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題的討論[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2011（12）.

〔2〕王亞勇,戴國瑩.《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的發(fā)展沿革和最新修訂[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2010（06）.

〔3〕王亞勇.關(guān)于建筑抗震設(shè)計最小地震剪力系數(shù)的討論[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2013（02）.

〔4〕劉大海,曾凡生,王敏,田敏.《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》若干問題的探討[J].地震工程與工程振動,2016（02）.

TU352

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：1673-260X（2017）05-0127-02

2017-02-04