論結(jié)構(gòu)體系在不同地震烈度中的選取

杜艷

【摘 要】本文通過對(duì)結(jié)構(gòu)體系在不同地震烈度中一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的比較，啟發(fā)我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員遇到實(shí)際建筑工程項(xiàng)目時(shí)，采用不同的結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)減輕工程自重，達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。

【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)體系；框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

On the structural system in a different seismic intensity of selection

Du Yan

（Architectural Design and Research Co.， Ltd. Shaanxi dawn Xi'an Shaanxi 710000）

【Abstract】Based on the structural system in a different seismic intensity in the structural design of a concrete comparison， structural designers have inspired us actual construction projects， using different architecture to achieve mitigate weight， achieve economic and practical purposes.

【Key words】Frame structure；Frame shear wall structure；Structural design

結(jié)構(gòu)體系中框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是因?yàn)槠湓谑褂弥心軌蜃畲笙薅鹊奶峁┛臻g而深受人們的親睞，大部分商場(chǎng)或多層辦公樓因?yàn)椴捎每蚣芙Y(jié)構(gòu)能夠使建筑物達(dá)到功能布局靈活的目的，會(huì)首選框架結(jié)構(gòu)已成為人們習(xí)以為常的現(xiàn)象，卻忽視了框架結(jié)構(gòu)體系在不同地震烈度中其固有的弱點(diǎn)。所以筆者為了從實(shí)踐中研究，在不同地震烈度中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用何種結(jié)構(gòu)體系較為合適，故采用8度和7度抗震烈度不同地區(qū)內(nèi)的兩種結(jié)構(gòu)體系作比較驗(yàn)算，以便在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)選用何種結(jié)構(gòu)體系更為經(jīng)濟(jì)適用。

1. 汶川地震實(shí)踐：2008年汶川地震實(shí)踐證明，框架結(jié)構(gòu)體系較容易出現(xiàn)如下一些問題

（1）本來采用框架結(jié)構(gòu)體系最主要是想實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)理念，汶川地震結(jié)果證明，大部分框架結(jié)構(gòu)建筑物的倒塌，因?yàn)榭蚣苤?jié)點(diǎn)核心區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞而導(dǎo)致整個(gè)建筑物的破壞，而框架梁完好無損。

（2）汶川地震又證明，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員往往又沒有對(duì)建筑填充墻的合理與否進(jìn)行干預(yù)，建筑專業(yè)在建筑平立面設(shè)計(jì)中因?yàn)楣δ苄枰贾玫奶畛鋲哂幸欢ǖ碾S意性和不規(guī)則性，就導(dǎo)致了在框架結(jié)構(gòu)體系中出現(xiàn)薄弱層，特別是填充墻的設(shè)置目前結(jié)構(gòu)所用的計(jì)算軟件還不能根據(jù)實(shí)際情況帶入計(jì)算，所以如果一旦遇上地震之類的災(zāi)害就會(huì)給框架構(gòu)體系安全帶來隱患。

（3）汶川地震還證明，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員往往不能與建筑專業(yè)設(shè)計(jì)人員默契配合，建筑專業(yè)為了建筑整體造型需要，立面設(shè)計(jì)會(huì)在框架柱之間采用通窗，這樣填充墻就不能沿層高布導(dǎo)致結(jié)構(gòu)短柱的出現(xiàn)，所以也導(dǎo)致了汶川地震中大量框架結(jié)構(gòu)的坍塌，總之，汶川地震造成人民生命及財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。同時(shí)汶川震的實(shí)踐更是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶血的教訓(xùn)。

（4）然而，汶川地震后，國家對(duì)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（2001）中的框架結(jié)構(gòu)體系中框架梁的內(nèi)力做了大幅調(diào)整，其結(jié)果就是雖然滿足了框架結(jié)構(gòu)體系各項(xiàng)計(jì)算指標(biāo)，卻把框架柱及框架梁的截面不斷地加大了，框架結(jié)構(gòu)工程的自重大大加大給工程建設(shè)增加了很多投資成本。

2. 8度地震烈度的驗(yàn)算

2.1 汶川地震的實(shí)踐極大的教育了我們建筑工程結(jié)構(gòu)的專業(yè)人員。筆者用“陜西省醫(yī)療器械檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)樓”工程實(shí)例進(jìn)行不同的地震烈度的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行驗(yàn)算，明確顯示了其不同的結(jié)果?！瓣兾魇♂t(yī)療器械檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)樓”項(xiàng)目位于咸陽市。三層框架結(jié)構(gòu)，層高分別為5.2m、4.5m、4.2m、跨度是6.6m*8.1m；烈度是8度，地震加速度為0.2g，地震分組是第二組；筆者為了滿足計(jì)算要求框架柱截面最小要做到700mm*700mm，框架梁截面最小是300mm*800mm，計(jì)算結(jié)果如下：

X方向最大層間位移角： 1/ 570.（第 2層第 1塔），

Y方向最大層間位移角： 1/ 567.（第 2層第 1塔）

2.2 在同樣條件下，筆者適當(dāng)加了幾片剪力墻，結(jié)構(gòu)選型由之前的框架結(jié)構(gòu)體系變成框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，再按框架剪力墻計(jì)算的框架柱可以做到550mm*550mm；計(jì)算的框架梁最小可做到250mmx700mm。計(jì)算結(jié)果如下：

X方向最大層間位移角： 1/ 859.（第 2層第 1塔）

Y方向最大層間位移角： 1/ 826.（第 2層第 1塔）

3. 7度地震烈度的驗(yàn)算

3.1 “陜西省醫(yī)療器械檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)樓”這個(gè)同樣的項(xiàng)目，將地震烈度改為7度，地震加速度改為0.1g，地震分組是第一組時(shí)；采用框架結(jié)構(gòu)體系：框架柱最小截面是500mm*500mm，8.1m方向的框架梁截面250mm*700mm，6.6m方向的框架梁截面是250mm*600mm。計(jì)算結(jié)果如下：

X方向最大層間位移角： 1/ 749.（第 2層第 1塔）

Y方向最大層間位移角： 1/ 651.（第 2層第 1塔）

3.2 在同等條件下又采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系：經(jīng)過反復(fù)調(diào)整和計(jì)算，框架柱可以做到550mm*550mm；框架梁最小可做到250mmx700mm。計(jì)算結(jié)果如下：

X方向最大層間位移角： 1/ 859.（第 2層第 1塔）

Y方向最大層間位移角： 1/ 826.（第 2層第 1塔）

4. 結(jié)論

從上述工程比較驗(yàn)算中可以看出，在8度地震地區(qū)，框架結(jié)構(gòu)體系為了滿足結(jié)構(gòu)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的要求，就會(huì)導(dǎo)致梁、柱截面急劇增大，從而大大加重了建筑物的自重。從經(jīng)濟(jì)比較來看是不合理的。而采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系則顯著的減輕自重，可以做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的目的。即使三、四層的商業(yè)及辦公樓，也應(yīng)考慮采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。如果在7度地區(qū)，框架結(jié)構(gòu)體系在不增加投資成本的情況下，還能達(dá)到建筑功能靈活布置的目的，是具有一定優(yōu)勢(shì)。所以說，多層建筑物，在8度地區(qū)可優(yōu)先采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，在7度抗震烈度以下的地區(qū)可以優(yōu)先采用框架結(jié)構(gòu)體系。因此，不能按慣例在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（2010版）出版以前常選用框架結(jié)構(gòu)體系，而應(yīng)根據(jù)工程地區(qū)地震烈度條件，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（2010版）所給定的指標(biāo)選用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系還是框架結(jié)構(gòu)體系。該“陜西省醫(yī)療器械檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)樓”，我們最后定案設(shè)計(jì)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，大大減輕了該工程自重，達(dá)到了節(jié)能減排，減少工程投資的目的。endprint