建筑抗震設計規程范文

導語：如何才能寫好一篇建筑抗震設計規程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：結構設計高層建筑 安全性

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

隨著經濟的快速發展，城市用地日趨緊張，這使得高層建筑成為了目前階段建筑設計的主要形式。高層建筑的廣泛出現，既節約了建筑的占地面積，增加了使用空間，又豐富了城市的景觀。但高層建筑美化城市的同時，也給建筑設計師們在安全設計性方面提供了諸多挑戰。其中，結構安全設計就是一個十分重要的部分。

建筑結構設計是整個建筑的精髓，是整個建筑工程的骨骼，因此對于建筑結構的設計至關重要。其合理的設計是保證建筑質量及安全性的重要方法。高層建筑的結構特點是需同時承受水平和豎向的荷載或間接作用。低層建筑結構通常以抵抗豎向荷載為主，水平荷載和作用的影響較小。如風荷載和地震作用，它們所產生的內力和位移較小，一般可以忽略。因此在低層建筑結構中，豎向荷載往往就是設計的控制因素。但在高層建筑結構中，較大的建筑高度造成了完全不同的受力情況，水平荷載和作用不僅是主要荷載的一種，跟豎向荷載共同起作用，而且往往還成為設計中的控制因素。因此，在水平荷載作用下，若高層建筑結構的抵抗側向變形能力或側向剛度不足，將會產生過大的側向變形，不僅使人產生不舒服的感覺，而且會使結構在豎向荷載作用下產生附加內力，會使填充墻、建筑裝修和電梯軌道等服務設施出現裂縫、變形，甚至會導致結構性的損傷或裂縫，從而危及結構的正常使用和耐久性。因此設計高層建筑結構時，不僅要求結構有足夠的強度，而且要求結構有合理的剛度，使水平荷載所產生的側向變形限制在規定的范圍內。同時，有抗震設防要求的高層建筑還應具有良好的抗震性能，使結構在可能的強震作用下當構件進入屈服階段后，仍具有良好的塑性變形能力，即具有良好的延性性能。綜合高層建筑的上述受力特點可知，與低層結構不同，高層建筑結構在強度、剛度和延性三方面要滿足更多的設計要求。抗側力結構的設計成為高層建筑結構設計的關鍵。

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【關鍵詞】 抗震設計 高層建筑 扭轉效應 問題 對策

隨著當前人們生活水平不斷上升，對居住環境要求也越來越高，高層建筑普及率大幅度提升，成為建筑工程中占據比例最高的建筑種類。高層建筑在設計時必須考慮到抗震因素，做好抗震設計，以此來確保建筑的安全性。高層建筑抗震設計中要確保鋼度、強度、延性與耗能力等達到設計標準，解決諸如結構體系、構件延性和剛度分布等問題。下面我們結合高層建筑設計談下抗震設計中存在的若干問題，探究解決對策。

1 高層建筑抗震設計中存在的問題

高層建筑抗震設計中面臨著不少問題。設計初期，施工現場工程地質勘查資料不全是引發問題的重要因素，現場勘查精確度較差，對巖土地質情況把握不準，給設計工作帶來難度，準確資料的缺乏致使設計無法最大限度的解決安全隱患，設計好建筑地基。對高層建筑而言，地震對其結構的影響與結構本身的質量成正比關系，建筑結構質量越大，地震帶來的損害程度就越嚴重，反之則損害較輕[1]。所以，相同條件下，建筑材料的選擇要嚴格考慮抗震需求，比如樓板、框架、墻體、隔斷、屋面構件以及圍護墻等，都要盡量選擇一些質量較輕鋼度與強度滿足需求的輕質材料，如硅酸鹽砌塊、空心塑料板材、多孔磚、陶粒混凝土等，提升建筑物抗震性能。

在設計高層建筑結構時，過于復雜的平面布置和設計會影響剛心與質心的重合，面對地震時會發生扭轉效應，加劇對高層建筑的損害，在近幾年發生的汶川地震、青海玉樹地震中就有不少實際案例，高層建筑因結構平面不規則在地震過用下發生嚴重扭轉效應繼而倒塌，并損害周圍相鄰建筑。在高層建筑的抗震設計中，其立面、平面布置要考慮對稱和規正，以確保建筑質量和剛度的分布與變化成均勻狀態，否則應該考慮其帶來的不利影響。比如有些平面設計嚴重不對稱，一邊大開間一邊小房間，一邊為柱承重一邊為落地承重墻，造成剛度分布不均衡，在面臨地震時，抗震能力受影響。有些高層住宅平面設計為L、π形等不規則平面，造成縱橫向剛度不均。

根據高層建筑情況，有些必須通過設置防震縫來達到抗震效果，在國家頒布的《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程》中規定了應該設置防震縫的三種情況，比如房屋有較大錯層、部分結構剛度與載荷相差懸殊且缺乏有效改善措施、未進行抗震設計或設置抗震措施的高層建筑等，防震縫的設置能夠有效解決以上三種情況帶來的地震威脅[2]。高層建筑結構抗震等級的把握是設計時的重要指導原則，對抗震等級把握不準是設計大忌，影響抗震等級的有建筑高度、場地巖土類型、結構類型、設防烈度等，對這些因素評估不準會影響結構抗震等級的把握和抗震設計。

面對以上這些存在的典型問題，高層建筑在抗震設計中必須予以重視，以消減地震來臨時可能造成的損害，降低安全隱患，提升建筑抗震性能。

2 解決高層建筑抗震設計問題的對策

高層建筑的抗震設計要考慮結構規則性，符合抗震概念設計要求，對建筑進行合理布置。有研究表明，地震災害中抗震效果最好的結構類型為平立面簡單且結構對稱的建筑，這種設計結構容易估計模擬地震反應，在采取相對應的抗震措施方面也較為方便，易于對細節部分加強處理。結構設計中考慮規則性就需要在承載力的分布、平立面外形與尺寸、抗側力構建布置等多個方面進行設計研究，以達到抗震設計需求，結構鋼度、建筑質量分布均勻，且有足夠的扭轉鋼度消減扭轉效應，滿足豎向上重力荷載分布需求，最大限度的減少高層建筑結構內應力和豎向構件間差異變形帶來的不利影響。高層建筑的高寬比一般都較大，地震與風力作用下會產生較大的層間位移，有些甚至超過位移限值。目前建筑理論研究認為這些位移限值的大小主要與建筑材料、結構體系、側向荷載等因素密切相關，如鋼筋混凝土的位移限值就比鋼結構要更為嚴格，風力荷載限值比地震限值更加嚴格。因此，抗震設計時要深入分析并考慮高層建筑所處的地理位置和設計情況，確保其剛度滿足需求的情況水平荷載作用帶來位移不會超過限值以影響建筑的穩定性、承載力和使用功能。

大量實際案例表明，扭轉效應在地震中帶來的建筑損害十分巨大，所以抗震設計中必須控制扭轉效應，此類效應更容易發生在平面布置不規則且鋼心與質心不重合的高層建筑中，扭轉效應不僅導致水平位移和扭轉性破壞，甚至會引發建筑整體倒塌，所以設計時計算扭轉系數并予以修正十分關鍵。高層建筑在扭轉作用力下各片抗側力結構層間變形不同，位移不同，剛度變化與剛度中心的變化也會帶來巨大差異，所以，要分別針對各層的扭轉系數進行計算并修正，以規避各層結構的偏心距和扭矩發生改變[3]。計算中要嚴格控制位移比和周期比兩個指標，在無法滿足結構參數時進行分析調整。面對周期比不能滿足要求的情況可適當通過加大抗側力構建界面或增加構建數量的辦法予以解決，消減鋼心和質心的偏差，增大建筑結構的抗扭剛度。減少地震能量輸入的設計在高層建筑中應用較為普遍，這種設計能夠滿足地震作用下高層建筑的變形要求，符合位移限值和位移延性比要求，滿足結構位移和構件變形需求，消減地震對建筑的損害作用。在建筑結構設計中，要選擇合理的結構類型，滿足抗震需求前提下保障建筑結構性能，盡可能的設置多道抗震放線，以最大限度的吸收和耗散地震能量，提升建筑抗震性能，減少地震帶來的損害[4]。

總之，高層建筑的抗震設計方法和技術處在不斷進步中，要結合建筑實際情況設計抗震結構，以消減地震作用力，增強建筑抗震性能。

參考文獻：

[1]郭霞飛.高層建筑結構抗震設計思想與工程實例分析[J].四川建材，2010（3）.

[2]徐培福，戴國瑩.超限高層建筑結構基于性能抗震設計的研究[J].土木工程學報，2012（1）.

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【關鍵詞】 延性抗震等級

【Abstract】 Inthispaper,theauthorsanalyzedthereasonsofA buildingwithmultipleseismicgradeintheengineeringdesign。

【Key words】 Ductility ; Seismicgrade

建造于有抗震設防要求地區的鋼筋混凝土結構樓房，在工程設計時，通常要求應有較好的延性。延性是衡量結構是否具有良好耗能能力的一個重要指標，一般指構件和結構屈服后，具有承載能力不降低或基本不降低、且具有足夠塑性變形能力的一種性能。然而結構的延性是不能通過計算精確得到的，而是通過加強構造措施的方法來保證結構的延性，所以在不同的情況下，構件的延性要求是不同的，在地震作用強烈或是對地震作用敏感的地方延性的要求應高一些，重要的、震害造成損失較大的結構，延性的要求也應高一些，反之，延性的要求可適當的降低。前面說過，因為延性不是通過計算得到的，所以為了在工程設計的過程中做到安全適用、經濟、合理，《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001）與《高層建筑混凝土結構技術規程》（JG 3-2002）采用了對鋼筋混凝土結構區分抗震等級（特一級、一級、二級、三級、四級）的辦法，不同的抗震等級的構造措施不同，從而在宏觀上對結構的不同延性要求加以區別。

對于一棟鋼筋混凝土結構的樓房我們是怎樣確定它的抗震等級而來保證它的延性呢？這里我們先來解釋一下三個重要概念： ①抗震措施：除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內容，包括抗震構造措施；②抗震構造措施：根據抗震概念設計原則，一般不需計算而對結構和非結構各部分必須采取的各種細部要求；③抗震等級：它是結構構件設防的標準，鋼筋混凝土結構的樓房應根據烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級，并應符合相應的計算、構造措施和材料要求。從上面的概念介紹我們可以看出抗震措施包括的內容比較廣泛一些，它主要有場地選擇、內力的調整、結構選型、結構布置與一些增大延性的措施；而抗震構造措施包括范圍相對來說要小一些，如限制最大軸壓比、最小體積配箍率等。對于抗震等級，在同等設防烈度和房屋高度的情況下，不同的結構類型，其次要抗側力構件的抗震等級可低于主要抗側力構件，當然在實際工程設計中，也可根據具體需要來提高局部某些構件的抗震等級。掌握這三個概念之后，我們就可以根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001）或《高層建筑混凝土結構技術規程》（JG 3-2002）來確定任何一棟鋼筋混凝土結構樓房的抗震等級而不會出錯。下面我們來通過三個案例來說明確定樓房的抗震等級應注意的問題，并且通過案例看出同一棟鋼筋混凝土結構的樓房有多個抗震等級的情況。

【案例一】：某框架-剪力墻結構房屋的抗震設防分類標準為丙類，總高為28米，層數為9層，所處地區的場地類別為II類，抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.10g，確定該房屋的抗震等級。

主要考慮過程如下：根據《建筑抗震設計規范》的第6.1.1條可以看出，房屋的高度是滿足要求的，因該房屋的抗震設防分類標準為丙類，所以可以直接根據表6.1.2查出此房屋的抗震等級為：框架部分為三級，剪力墻部分為三級。從這個案例我們可以看出這個樓房有兩個抗震等級，抗震措施與抗震構造措施所用的抗震等級是相同的。

【案例二】：某框架結構房屋的抗震設防分類標準為丙類，總高為28米，層數為9層，所處地區的場地類別為III類，抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.15g，確定該房屋的抗震等級。

主要考慮過程如下：根據《建筑抗震設計規范》的第6.1.1條可以看出，房屋的高度是滿足要求的，因該房屋的抗震設防分類標準為丙類，根據表6.1.2查出此房屋的抗震等級為三級，根據《建筑抗震設計規范》3.3.3條，當建筑場地為Ⅲ時，對設計基本地震加速度為0.15g的地區，除本規范另有規定外,宜分別按抗震設防烈度8度(0.20g)時各類建筑的要求采取抗震構造措施，所以該房屋當確定抗震構造措施時所用的抗震等級為二級。從這個案例我們可以看出這個樓房也有兩個抗震等級，但抗震措施與抗震構造措施所用的抗震等級是不相同的；當進行內力的調整時，所用的抗震等級為三級，當確定構件的最大軸壓比、最小體積配箍率時，所采用的抗震等級為二級，雖然本案例的抗側力構件為單一的構件（框架），但它仍然有兩個抗震等級，從而來保證結構的延性。下面我們通過【案例三】來說明同一棟樓房有更多的抗震等級和更為復雜的情況。

【案例三】：某框支剪力墻結構房屋的抗震設防分類標準為丙類，總高為60米，層數為18層，所處地區的場地類別為III類，抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.15g，轉換層的位置設置在2層，確定該房屋的抗震等級。

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關鍵詞：多層框架； 框架結構； 結構設計； 問題；

Abstract: in this paper, frame structure design process, should focus on some of the problems of control the analysis of the research, and put forward the corresponding treatment measures. Multilayer frame structure as the most common building structure form one of the architecture field widely used.

Keywords: multilayer frame; Frame structure; Structure design; Problem;

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

引言

20世紀90年代以后，隨著我國房地產行業的發展和土木工程技術的提高，鋼筋混凝土結構在建筑行業得到了迅速發展。隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，無論是工業建筑還是民用建筑，框架結構在結構設計中遇到的各種難題也日益增多，因而作為一個結構設計者需要在遵循各種規范下大膽靈活的解決一些結構方案上的難點、重點。

1 設計構造方面的問題

（1）框架節點核芯區箍筋配置應滿足要求對于規范中規定的框架柱箍筋加密區的箍筋最小體積配箍率的要求，絕大部分設計人員都能給予足夠的重視，但對于《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定的“一、二、三級框架節點核芯區配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10和0.08，且體積配箍率分別不宜小于0.6％、0.5％和0.4％。”設計中經常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規定是保證節點核芯區延性的重要構造措施，應嚴格遵守。

（2）底層框架柱箍筋加密區范圍應滿足《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定：“底層柱，柱根處箍筋加密區范圍為不小于柱凈高的1/3”。這是新增加的要求，設計中應重點說明。

（3）框架梁的縱向配筋率應注意《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定：“當框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，梁箍筋最小直徑的數值應比表6.3.3中規定的數值增大2mm。”在目前設計中，這一規定常被忽視，造成梁端延性不足。

（4）框架梁上部縱筋端部水平錨固長度應滿足要求《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）中規定：“框架端節點處，梁上部縱向鋼筋也可采用90º彎折錨固的方式。此時梁上部縱向鋼筋應伸至柱外側縱向鋼筋內邊并向節點內彎折，其包含彎弧在內的水平投影長度不應小于0.4Lab，彎折鋼筋在彎折平面內的包含彎弧段的投影長度不應小于15d。”當框架柱截面尺寸小于400×400mm時，應注意梁上部縱筋直徑的選擇，否則這一項要求不容易得到保證。

2 多層鋼筋混凝土框架結構計算中應注意的問題

2.1 獨立基礎設計的荷載取值

鋼筋混凝土多層框架房屋的基礎形式多采用的是柱下獨立基礎。在基礎設計中，合理地選取荷載設計值，是基礎結構設計的重要環節。實際工作中，常會出現2種情況：①依據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第4.2.1條指出的“當地基主要受力層范圍內不存在軟弱黏性土層時，不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋或基礎荷載相當的多層框架廠房，可不必進行天然地基和基礎的抗震承載力驗算”的要求，忽略風荷載的影響；②在設計獨立基礎時，作用在基礎頂面上的外荷載（柱腳內力設計值）只取軸力設計值、彎矩設計值而無剪力設計值，甚至只取軸力設計值。工程設計實踐證明，這2種情況的設計結果都會導致基礎尺寸偏小、配筋偏少。如果在涉及混凝土多層框架房屋的整體計算分析中輸入風荷載，讓軸力設計值、彎矩設計值和剪力設計值共同作用于柱腳，基礎本身及其上部結構的安全就更為可靠。

2.2 基礎拉梁層計算模型的選定

用TAT或SATWE等電算程序進行框架整體計算時，對于基礎拉梁層無樓板的情況下，樓板厚度應取0，并定義彈性節點，用總綱分析方法進行分析計算。當房屋平面不規則時，雖然樓板厚度取0，也定義彈性節點但未采用總綱分析，程序分析時卻自動按剛性樓面假定進行計算，這與實際情況不符，設計過程中要特別注意這一點。

2.3 結構的抗震等級

在工程設計中，多數房屋建筑按其抗震設防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及一般工業建筑等等，其抗震等級可根據烈度、結構類型和房屋的高度按《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）表6.1.2確定。對于電訊、交通、能源、消防和醫療等類建筑以及大型體育場館、大型零售商場等公共建筑，可首先根據《建筑抗震設防分類標準》（GB50223-2004）確定其中哪些建筑屬于乙類建筑（可能還有甲類建筑，本文不涉及）。若為丙類建筑，其地震作用均按本地區抗震設防烈度計算；若為乙類建筑，一般情況下，當抗震設防烈度為Ⅵ～Ⅷ度時，抗震措施應符合本地區抗震設防烈度提高I度的要求。例如，位于Ⅷ度地震區（如北京）的乙類建筑，應按Ⅸ度由《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）表6.1.2確定其抗震等級為一級；當Ⅷ度乙類建筑的高度超過表6.1.2規定的范圍時，還應經專門研究，采取比一級抗震等級更有效的抗震措施。

2.4 地震力的振型組合數

地震力的振型組合數，對高層建筑，當不考慮扭轉耦聯計算時，至少要取3，且為3的倍數；振型數也不能取的太多，不能多于結構有質量貢獻的自由度總數（每個剛性板取3個，每個彈性節點取2個）。例如全部為剛性樓板的結構，振型數不能超過樓層數的3倍，否則可能出現異常。《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）規定：抗震設計時，B級高度的高層建筑結構、混合結構和本規程第10章規定的復雜高層建筑結構，宜考慮平扭耦聯計算結構的扭轉效應，振型數不應小于15，對多塔樓結構的振型數不應小于塔樓數的9倍，且計算振型數應使各振型參與質量之和不小于總質量的90%。當結構樓層數較多或結構層剛度突變較大時，如高層、錯層、越層、多塔、樓板開大洞、頂部有小塔樓、有轉換層、有彈性板等復雜結構，振型數應相對多取。只有當定義彈性樓板，且采用總剛分析，必要時振型數才可以取得較少。《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）指出，合適的振型個數一般可以取振型參與質量達到總質量的90％所需的振型數。SATWE等電算程序已有這種功能，可以很方便地輸出這種參與質量的比值。有些設計人員不大重視電算程序使用手冊的應用，選取振型數時比較隨意，這是應當改進的。此外，對于耦聯計算，可在必要時補充非耦聯計算。

2.5框架結構應注意帶樓梯、電梯的小井筒的設計

多層框架結構應盡量避免設置鋼筋混凝土樓梯、電梯小井筒。因為鋼筋混凝土井筒的存在會吸收較大的地震剪力，相應地減少框架結構所承擔的地震剪力，而且井筒下的基礎設計也比較困難，故在設計過程中這些井筒多采用構造柱夾砌體材料做填充墻形成隔墻。當必須設計為鋼筋混凝土井筒時，井筒墻壁厚度應當減薄，并通過開豎縫、開結構洞等辦法進行剛度弱化；配筋也只宜配置少量單排鋼筋，以減小井筒的作用。設計計算時，除按框架確定抗震等級并計算外，還應按帶井筒的框架（當平面不規則時，宜考慮耦聯）復核，并加強與井筒墻體相連的柱子的配筋。此外，還要特別指出，對框架結構出屋頂的樓電梯間和水箱間等，應采用框架承重，不得采用砌體墻承重；而且應當考慮鞭梢效應（按塔樓考慮）乘以增大系數；雨篷等構件應從承重梁上挑出，不得從填充墻上挑出；樓梯梁和夾層梁等應承重在柱上，不得支承在填充墻上。

2.6 柱部分

（1）地上為圓柱時，地下部分應改為方柱，方便施工。圓柱縱筋根數最少為8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部應有一圈半的水平段。方柱箍筋應使用井字箍，并按規范加密。角柱、樓梯間柱應增大縱筋并全柱高加密箍筋。幼兒園不宜用方柱。

（2）原則上柱的縱筋宜大直徑大間距，但間距不宜大于200。

（3）柱內埋管，由于梁的縱筋錨入柱內，一般情況下僅在柱的四角才有條件埋設較粗的管。管截面面積占柱截面4%以下時，可不必驗算。柱內不得穿暖氣管。

（4）柱斷面不宜小于450×450，混凝土不宜小于C25，否則梁縱筋錨入柱內的水平段不容易滿足0.4La的要求，不滿足時應加橫筋；而且在梁柱節點處鋼筋太密，混凝土澆筑困難。異型柱結構，梁縱筋一排根數不宜過多，柱端部縱筋不宜過密，否則節點混凝土澆筑困難。當有部分矩形柱部分異型柱時，應注意異型柱的剛度要和矩形柱相接近，不要相差太大。

（5）柱應盡量采用高強度混凝土來滿足軸壓比的限制，減小斷面尺寸。

（6）盡量避免短柱，短柱箍筋應全高加密，短柱縱筋不宜過大。

（7）考慮到豎向地震作用，柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。

（8）獨立柱上或柱的中部（半層處）有挑梁時，挑梁長度應有限制。

結束語

鋼筋混凝土框架結構雖然相對簡單，但設計中仍有很多需要注意的問題，只有熟練地掌握規范，并具有良好的結構概念，才能設計出既安全又經濟適用的優秀作品。

參考文獻：

[1]建筑抗震設計規范GB50011～2010[S]．中國建筑工業出版社，2010．

[2]混凝土結構設計規范GB50010～2010[ S]．中國建筑工業出版社，2011．

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關鍵詞：地震理論、建筑抗震設計

中圖分類號：U452文獻標識碼： A

我國的城市化建設非常迅速且規模巨大，人們大量涌入城市成為其中的一員。地震作為一種破壞性很強的自然災害，對建筑結構安全的影響尤其重大，也直接關系到每個人的安全。本文在這里就建筑結構抗震設計作一概述，使人們對抗震設計有一個初步而又清晰的認識。

地震理論概述

我國處于世界兩大地震帶，東部的環太平洋地震帶和西部、西南部的歐亞地震帶之間，據統計我國大陸地震約占世界大陸地震的三分之一。因此我國是一個多震國家。建筑的抗震設計非常重要。

地震多發生在距地表幾十公里內的地殼層和地幔層的上部。按成因地震可分為四種類型：構造地震、火山地震、沖擊地震、誘發地震。其中構造地震占絕大多數。地震的破壞程度與震級、震源深度都有關系。震級是地震發生強度的一種度量，地震越強，震級就越大。震級相差一級，能量相差約30倍。地震震級和地震烈度不同，震級代表地震本身強弱，烈度表示同一次地震在地震波及的各個地點所造成的影響程度，它與震源深度、震中距、方位角、地質構造以及土壤性質等因素有關。地震烈度是在沒有儀器記錄的情況下，憑地震時人們的感覺或地震后工程建筑物破壞程度、地表的變化狀況而定的一種宏觀尺度。一般來說震級越大、震源越淺、震中距越近，地震烈度越大。宏觀的地震烈度加上各國抗震規范規定的與之相應的地震加速度，就成為指導抗震設計的依據。

二、建筑抗震理論分析的進程

1、擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10~40年展起來的一種理論，它在估計地震對結構的作用時，僅假定結構為剛性，地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小相當于結構的重量乘以一個比例常數(地震系數)。

2、反應譜理論。反應譜理論是在20世紀40~60年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結構動力反應特性的研究為基礎。是美國的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。

3、動力理論。動力理論是20世紀70－80年代廣為應用的地震動力理論。它的發展基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展，以及人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解。同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，從而完成建筑抗震設計工作。

三、建筑抗震設計

（一）建筑的抗震措施

在建筑的抗震設計中，除要考慮概念設計、結構構件抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結構延性(限制結構類型和結構材料使用)等方面總結的抗震經驗一直是各國規范重視的問題。當前，在抗震設計中，從概念設計，抗震驗算及構造措施等三方面入手。在將抗震與消震(結構延性)結合的基礎上，建立計算地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法，直至進一步通過一些結構措施(隔震措施，消能減震措施)來減震，即減小結構上的地震作用。使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能，是當代抗震設計發展的方向。而且，強柱弱梁，強剪弱彎和強節點弱構件等要求在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。

（二）建筑的抗震設計理念

我國《建筑抗震規范》（GB50011-2010）對建筑的抗震設計提出“三水準、兩階段”的要求。“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時，結構處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此，要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算，要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區抗震設防烈度的基本烈度地震時，結構屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此，要求結構具有相當的延性能力（變形能力）不發生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。

三個水準烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現期）來區分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重現期50年；設防烈度地震（基本地震）：50年超越概率 10%，重現期475年；罕遇地震：50年超越概率 2%－3%，重現期 1642－2475年，平均約為2000年。實際應用上，多遇地震烈度可取比基本地震約低1度多，罕遇地震烈度比基本地震約高1度。

對建筑抗震的三個水準設防要求，是通過“兩階段”設計來實現的。其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數，先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應，與風、重力荷載效應組合，并引入承載力抗震調整系數，進行構件截面設計，從而滿足第一水準的強度要求；第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角，使其不超過抗震規范所規定的限值；同時采用相應的抗震構造措施，保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能能力，從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段：采用與第三水準相對應的地震動參數，計算出結構（特別是薄弱樓層）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規范的限值。并采用必要的抗震構造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。

（三）建筑的抗震設計方法

我國的《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規定：1、高度不超過 40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法等簡化方法。2、除1 款外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜法。3、特別不規則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算，當取3組加速度時程曲線輸入時，計算結構宜取時程法的包絡值和振型分解反應譜法的較大值；當取7組及7組以上時程曲線時，可取時程法的平均值和振型分解反應譜法的較大值。

總之，建筑的抗震設計是一個浩大而復雜的問題，也是關系到每個人切身安全的問題。本文就其作一概述，希望對人們對建筑抗震設計理解的加深有所幫助。

[1]建筑抗震設計規范

北京：中國建筑工業出版社

[2]高層建筑混凝土結構技術規程

北京：中國建筑工業出版社

[3]黃世敏 楊沈.建筑震害與設計對策

北京：中國計劃出版社

[4] 趙西安.現代高層建筑結構設計【M】.

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關鍵詞：新抗震規范；舊抗震規范；對比研究

1引言

新抗震規范 GB50011-2010在2010年12月01日實行，GB50011-2001作廢，無過渡期。主要變化是改進了地震影響系數曲線的阻尼調整系數和形狀參數，補充完善了豎向地震作用的計算方法，并補充了豎向地震影響系數取值的規定；增加大跨屋蓋結構和地下建筑結構抗震設計內容，增加了地震作用的計算要求，補充了多向多點輸入計算地震作用的原則規定；修改了框架-抗震墻結構剪力調整系數以及與“強柱弱梁、強剪弱彎”原則有關的框架內力調整等相關規定，補充了框架結構樓梯間的設計要求；修改了多層砌體房屋層數和高度限值、抗震橫墻間距、底部框架-抗震墻房屋的結構布置、墻體抗剪承載力驗算、構造柱布置、圈梁設置、樓屋蓋預制板的連接要求、樓梯間的構造要求等規定；取消了內框架磚房的內容；修訂了單層鋼筋混凝土柱廠房可不進行抗震驗算的范圍、補充完善了柱間支撐節點驗算要求、單層鋼結構廠房防震縫及阻尼比的相關規定等相關規定，總體來說新版的更符合國際標準。

2010版《建筑抗震設計規范》的公布和實施，為抗震設計帶來了先進的抗震設計理念和新的抗震設計方法，通過對新版抗震規范的深入研究，本文在兩個方面對新舊抗震設計規范作了對比和分析。首先，對新舊規范中抗震設防思想和標準進行了對比和分析；其次，針對新舊規范中確定地震作用的具體方法作了對比分析。通過對比分析，總結了新規范改進的指導思想，分析了新規范抗震設計方法的改進，以及應用新規范時需注意的一些問題。

2新舊抗震規范對比

新舊《建筑抗震設計規范》主要不同之處概述：

一、第 3 章新增 3.10 節建筑抗震性能化設計的內容，3.10.3 明確給出了中震（即設防烈度）計算的αmax 值： 6 度——0.12；7 度（0.10g）——0.23；7 度（0.15g）——0.34；8 度（0.20g）——0.45；8 度 （0.30g） ——0.68。 對于平時設計來說， 主要用于超限審查做的中震不屈服或中震彈性設計， 一般的結構計算也沒必要做。

二、4.1.6 條，將場地類別中的 I 類細化為 I0 和 I1 兩個亞類。修訂原因是考慮到剪切波速為（500-800）m/s 的場地還不是很堅硬，將此種場地定為 I1 類， 硬質巖石場地定為 I0 類。相應地，表 5.1.4-2 提供了這兩種場地類別的特征周期值，其中 I1 類的特征周期值與 2001 規范中 I 類場地的周期值相同。

三、5.1.4 條，1、增加了6 度罕遇地震的αmax 值； 2、計算罕遇地震作用時，特征周期應增加 0.05s。01 規范只是在計算 8 度、9度的罕遇地震才有此要求， 現要求擴大至各種地震烈度。 此條對超限審查的罕遇地震彈塑性分析等有影響。

四、5.1.6 條，修改了地震影響系數曲線。曲線的表達式表面上沒有變化，但其中曲線下降段的衰減指數 γ、直線下降段的下降斜率調整系數 η1 及阻尼調整系數 η2 的公式均有變化。

五、5.2.5 條，增加了6度地震計算的結構任一樓層的水平地震剪力要求，01 規范只對7-9度有要求。

六、6.1.1 條，現澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度有所調整。

1、注 4 明確表中的框架結構不包括異形柱框架結構，異形柱結構的適用高度應以異形柱規范為準；2、8度地震的適用高度分為 0.2g 和 0.3g 兩種要求；3、框架結構適用高度有所降低；4、板柱-剪力墻結構的適用高度增大較多。

七、6.1.2 條，現澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級，增加了24m 作為抗震等級劃分的高度分界。6.1.2 條文第3款條文說明，明確了大跨度框架的定義。

八、6.1.3 條第3款修改：地下一層以下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應低于四級。6.1.3 條第 4 款條文說明，明確了乙類建筑按提高一度采取抗震構造措施的方法，是按照提高一度查表 6.1.2 確定抗震等級，按抗震等級采取內力調整和構造措施。

九、6.1.4 條，防震縫的最小寬度由 70mm 增大至 100mm。

十、6.1.9 條，框支部分落地墻的兩端（不包括洞口兩側）應設置端柱或與另一方向的抗震墻相連，也就是不允許一字形剪力墻落地了。一般的剪力墻也有此要求。

十一、6.3.4條第1款，就是為了防止地震時跨中上部出現負彎矩而配筋不足。對于非抗震設計，連續梁上部的跨中上部鋼筋，僅是架立筋，不是受力筋。對于抗震設計，由于在強震發生時，梁支座上部的負彎矩區，有可能延伸至跨中，因此規程規定，在一、二級抗震設計時，梁跨中上部鋼筋不小于 2φ14 且分別不應小于梁兩端頂面縱向配筋中較大截面面積的 1/4。

十二、6.3.6 條，增加了四級抗震柱的軸壓比要求，同時框架結構柱的軸壓比限值下降了 0.05，限值更嚴了。

十三、表 6.3.7-1，柱截面縱筋的最小總配筋率有所調整。

十四、6.4.2 條，剪力墻的軸壓比控制范圍，有一、二級擴大到三級，三級軸壓比不宜大于 0.6，與二級相同；并且由底部加強部位擴大到全高。

十五、6.4.3 條，增加四級抗震剪力墻的分布筋最小配筋率為 0.2%的要求。

十六、6.4.4 條，增加剪力墻分布筋的最大間距（一般剪力墻為300mm，框支剪力墻的落地 剪力墻底部加強部位為200mm）和最小直徑要求。

十七、6.4.5 條第1款，修改了轉角墻和翼墻的構造邊緣構件范圍，增加了非加強部位的構造邊緣構件最小配筋率要求。 6.4.5 條第 2 款，約束邊緣構件的設置要求由一、二級擴大到三級；約束邊緣構件的大小及其配箍特征值根據墻肢軸壓比的大小確定。

根據十四至十七項，剪力墻結構，特別是三級抗震的剪力墻，造價必然較01 規范時大為提高。

十八、6.4.7 條，跨高比較小的高連梁，可設水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其他加強受剪承載力的構造。此條對工程中常見的連梁抗剪超限可能較有幫助。因內力按剛度分配，若連梁高度為原來的1/2，則每根連梁的剛度下降為原來的 1/8，上下兩根由水平縫分開的連梁 總剛度為原來的 1/4，剪力下降較多。

3結論與展望

2010版的《建筑抗震設計規范》在修訂過程中，總結了2008年汶川地震災害的經驗，在抗震設計理念和思路、建筑抗震性能化設計、場地分類、土壤液化公式、地震影響系數曲線、鋼結構的阻尼比和承載力抗震調整系數、隔震結構的水平減震系數的計算等方面相對于舊的《建筑抗震設計規范》有了很大的不同和改進之處。需要工程技術人員認真學習和解讀，在建筑、結構設計過程中必須充分運用抗震概念設計的優化準則及其相應的構造措施，確保工程質量。

參考文獻：

1 尹克堅;如何確保建（構）筑物的抗震性能[J];廣西建筑;2010年

2 佚名;為輕鋼住宅“強筋壯體”[J];中國房地;2009年

3 劉慶斌 、婁立平;高科技鍛造財富中心[J];中國房地;2008年

4 毛屹峰;多層砌體房屋抗震設計要點[N];經濟信息時報;2009年

篇7

【關鍵詞】樓層側向剛度比 剪切剛度 框架核心筒結構

1、引言

為了滿足商業大堂、局部設置夾層等建筑功能要求，首層或底部樓層采用8m～12m層高的建筑正被業主和建筑師越來越廣泛的應用。而相應上部標準樓層通常僅為3.8～4.5m，如采用常規設計，難以滿足規范對結構剛度分布均勻性的要求。上海市工程建設規范《建筑抗震設計規程》（DGJ08-9-2013）第3.4.3條規定，樓層的側向剛度小于與相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%為側向剛度不規則結構。下文將按照上海市抗震規范建議，采用樓層抗剪剛度，探討不同因素對樓層側向剛度比的影響，并以上海市浦東船廠地區某辦公建筑為例，分析歸納和總結相應的設計建議，提高結構設計的安全性和經濟合理性。

2、剪力墻厚度、框架柱截面、混凝土強度等級對樓層剪切剛度比的影響

上海市抗震規范條文說明給出了樓層剪切剛度Ki的計算公式如下：

（1）

（2）

（3）

式中：Gi――第i層的混凝土剪切變形模量；

Ai為樓層豎向構件的折算抗剪截面積；

Awi為墻體在計算方向的有效截面積（不包括翼緣）；

Aci，j為柱的截面積；

hi為樓層層高；

hci，j為柱在計算方向的截面高度；

Ci，j為第i層第j根柱的截面面積折算系數，不大于1；

由于混凝土剪切模量Gc可按照彈性模量Ec的40%計算，考慮墻、柱采用不同混凝土強度等級時，相鄰樓層的側向剛度比γ可按照下式計算：

（4）

根據式4，可在施工圖階段對結構側向剛度分布的規則性進行復核驗算。在初步設計或方案判斷時，可通過一些簡化假定，估算結構設計需要滿足的墻肢截面要求。如假定底部各樓層混凝土強度保持不變，柱截面不考慮收收進且均為相同截面時，即

（5）

式中δ為首層柱墻面積比，式4可簡化為下式：

（6）

假定框架柱截面均為1.3mx1.3m，二層（標準層）層高4m，首層柱墻面積比δ為1的情況時，滿足相鄰層剪切剛度比γ≥0.8條件下的剪力墻面積比Aw2/Aw1與首層層高h1關系按式7計算。

（7）

表1列出了常見首層層高對剪力墻面積比的變化要求，可以直觀看出，當底層為8m時，若墻肢長度不變，則墻厚需減薄為40%。

3、工程實例

本工程辦公塔樓位于上海船廠（浦東）地塊內，采用現澆混凝土框架核心筒結構體系，樓蓋體系采用現澆混凝土梁板體系，其二層平面見圖1、圖2。主要建筑功能為底層商業、上部辦公，地上21層，建筑高度98.6m，其中首層層高8.8m，二層層高4.0m，三～五層層高5m，標準層高4.2m；地下2層，地下一層為商業與車庫功能。該結構存在扭轉位移比超過1.2，裙樓豎向收進大于25%這兩條不規則項。

為提高結構規則性和抗震性能，控制樓層側向剛度比滿足規范要求，經優化設計，其首層、二層核心筒剪力墻厚度、框架截面（主樓與裙樓）、混凝土強度等級等設計結果見表2。

4、結語

本文通過對上海市《建筑抗震設計規程》中剪切剛度計算樓層側向剛度比公式的補充，考慮了不同混凝土構件的混凝土強度等級影響，見公式4所示。并根據初步設計或方案階段簡化計算要求，推導了相關樓層剪力墻面積比的控制要求，可為相關工程提供參考和借鑒。

從工程實例計算可得出以下幾點結論：

1）采用樓層剪力比樓層位移方法計算樓層側向剛度比易于滿足《高規》要求，采用剪切剛度方法計算對構件截面控制更嚴格。上海市的工程需注意復核剪切剛度計算與軟件計算公式的差異。

2）采用剪切剛度方法時，層高較大的底層框架柱剛度作用很小，采用調整底層剪力墻厚度和相鄰上層框架柱截面更加有效。

3）由于剪切剛度方法無法考慮支撐、剪力墻開洞等影響，建議結合樓層剪力比樓層位移方法計算的剛度比結果以及樓層剪力分布、樓層層間位移角變化等結構地震反應綜合分析樓層的剛度分布情況。

參考文獻：

[1] 上海市工程建設規范. DGJ08-9-2013 建筑抗震設計規程[S]， 上海：上海標準發行站，2013.

[2] 中華人民共和國建設部. JGJ3-2010 高層建筑混凝土結構技術規程[S]. 北京： 中國建筑工業出版社， 2010.

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關鍵詞：高層建筑；抗震；概念設計；計算設計

中圖分類號：TU318+.1 文獻標識碼：A

現代高層建筑出現在19世紀，1960年以后，建筑材料、結構體系和施工技術的不斷發展，進入了大量建造50層以上高層建筑的時代。高層建筑結構的材料主要是鋼筋混凝土和鋼。除了全部采用鋼材的鋼結構和全部采用鋼筋混凝土材料的鋼筋混凝土結構外，同時采用兩種材料做成的混合體結構和組合結構在近年來也得到了廣泛應用。但考慮到建設成本、維護成本、可模性等因素，鋼筋混凝土結構在未來很長一段時間內仍然會作為高層建筑的主要結構類型。

一、高層建筑的特點

何謂高層建筑，其高度測量起始位置和終止位置在何處，世界上均無統一規定。在我國，《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）（下簡稱《高規》）規定：10層及10層以上或總高度超過28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他民用建筑混凝土結構為高層建筑。

相較于低層結構以豎向荷載為控制因素，在高層結構中，水平荷載往往成為了設計中的控制因素，建筑物的高度與荷載效應的關系一般為：N=f（H），M=f（H2），=f（H4）。由此可知，隨著高度的增大，位移增大最快，矩次之，軸力再次之。構件截面層次的強度、結構層次的剛度和穩定性是高層建筑設計的核心控制指標。

在地震區，要求高層建筑有良好的抗震性能。在地震作用下結構具有良好的塑性變形能力。具體應使高層建筑達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求。

高層建筑的設計是一個系統工程，包括概念設計、構件設計、構造措施、維護保養手段等。如果將其與人做對比，那么概念設計無疑是高層建筑的DNA，決定了建筑物先天條件；構件設計和構造措施，類似人的后天成長和學習；與人類一樣，維護保養可以使建筑物更長久更安全地服役。

二、抗震概念設計的含義

因其豐富內涵，概念設計對高層建筑結構設計具有相當重要的作用，盡管多年以來在高層建筑結構的教育和培訓中受到普遍重視，但當前結構工程師對結構設計軟件的依賴和面向應用的高等教育模式又往往將其淡化了。結構概念設計并非強調計算方法和計算的準確性，它強調的是一種抗震設防理念在結構設計每一步驟中具有體現，包括方案設計階段、初步設計階段和施工圖設計階段等，它是結構工程師水平的體現。

概念設計是根據試驗數據、震害現象和工程經驗提煉、總結出的基本設計原則和理念，是一種定性設計。

三、概念設計的目的和重要作用

在進行建筑抗震設計時，原則上應滿足二階段三水準的設計原則。第一階段的設計，通過計算保證強度要求和變形要求。第二階段的設計，通過彈塑性層間側移驗算結構的彈塑性變形，實現“大震不倒”的第三水準抗震設防要求。我國設計規范主要通過良好的抗震構造措施來實現“中震可修”的第二水準要求。概念設計在總體上把握抗震設計的基本原則，以滿足抗震設防要求。概念設計的重要性還在于現行建筑抗震設計方法存在以下問題：（1）地震影響的不確定性；（2）地震作用計算方法的近似性；（3）結構內力分析方法的近似性。

四、抗震概念設計的基本內容

《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）（下簡稱《抗規》）對抗震概念設計作了全面具體的規定，使概念設計更容易理解，也使更多的設計人員便于掌握和運用概念設計。規范明確了概念設計包含的3個基本內容：（1）重視結構的規則性；（2）選擇合理的結構體系；（3）結構構件的延性設計。

五、概念設計的核心準則及其保證措施

（一）核心準則

“強節點弱構件”――防止節點核心區破壞先于構件；“強柱弱梁”――防止結構塑性鉸先在柱內出現，要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力；“強剪弱彎”――防止構件發生剪切破壞，要求構件受剪承載力高于受彎承載力。

（二）保證措施

保證措施有兩個方面：一是合理選擇確定結構屈服水準（也可以說承載能力）的地震作用。這個地震作用通常小于或明顯小于設防烈度地震，但它必須與結構的延性能力相協調。二是制定有效的抗震構造措施使結構確實具備所需要的保持豎向承載力條件的非彈性變形能力。這兩個方面在《高規》中有詳細的規定。如：《高規》第3.9節（抗震等級）的要求，我國規范對鋼筋混凝土延性等級的劃分以烈度區為主要依據，但還要考慮各類結構構件以及同一類結構中不同組成部分對延性的不同需求，因此《高規》建立了“抗震等級”（即抗震措施的等級）的概念，并將其劃分為一、二、三、四級。這樣，只需規定各抗震等級對應的內力調整和構造措施，所有不同類型結構在不同抗震設防標準下的對應抗震手段就都清楚了。總之，《高規》中許多條文都是概念設計的內容，都與“三強三弱”密切相關。

六、加強抗震概念設計的建議

（1）結構工程師不應被設計軟件束縛，應該對概念設計有清晰認識，通過概念設計使建筑結構更合理；對《高規》及《抗規》應加強學習理解，對各條規范內涵應注意把握，對規范條文的邏輯聯系應加強體會。在實踐中，保證對各條概念設計條文的正確執行；（2）結構工程師應當善于模仿、學習、創新，善于從別人的結構方案中獲得新的靈感；（3）建筑師也應加強結構專業知識的學習，掌握基本的建筑力學和結構設計概念，在方案階段就盡力保證建筑結構布局和造型的美觀合理，并注意與結構工程師配合溝通，避免出現因溝通不暢導致的項目進展阻滯。

結語

高層建筑結構設計遵循如下的流程：方案選擇、概念設計荷載水平計算各種工況下結構內力及變形計算第一次內力調整荷載組合第二次內力調整構件設計及剛度驗算。概念設計貫穿了整個設計流程，尤其是在結構選型和布置階段，嚴格執行概念設計足以幫助建筑結構擁有良好的先天安全與穩定優勢，在后續構件設計及剛度驗算時更容易滿足和通過。概念設計也是體現一個結構工程師水平高低的重要方面。無論是教學、科研還是工程實踐，概念設計都應該是重點和核心內容。

參考文獻

[1] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[2]包世華，張銅生.高層建筑結構設計和計算[M].北京：清華大學出版社，2013.

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關鍵詞：抗震設防烈度及標準；單跨框排架；三維空間分析法

1．概況

1.1工程概況

為實現工程項目“安全經濟、技術進步、控制工程造價、提高經濟效益”的目標，本工程土建結構設計中，落實貫徹《2000年燃煤示范電站》設計思路即主廠房結構選型最優、最大限度地降低工程造價。

火力發電廠結構設計隨著電力建設事業的發展而不斷發展，經歷了各種結構型式的交替發展。主廠房結構選型不僅要貫徹執行電力建設的基本方針和政策，控制工程造價，而且要充分結合2000年示范電廠的設計思路，做到安全適用、技術先進、經濟合理；并且應充分考慮各個方面的因素，并積極推廣高新技術，使業主以合理的投資獲得最佳的經濟效益和社會效益。

因此，在滿足工藝布置和充分配合的基礎上，對主廠房結構選型及結構體系進行優選、論證，結合已完成的關于主廠房結構選型模式，在綜合技術經濟比較的基礎上，提出結構選型最佳方案。

1.2主要設計技術數據

a）基本風壓：0.52kN/m2；b）地面粗糙度：B類；c）場地土類別：Ⅰ類（主廠房區域）；d）抗震基本設防烈度：根據GB18306-2001　中國地震動參數區劃圖，地震動峰值加速度為0.05　g，對應的抗震設防烈度為6度，地震分組第3組，特征周期為0.45s。

1.3主廠房區域工程地質條件

主廠房區自然地面標高794.5m～799.0m，按照總平面設計方案，主廠房區的建筑地面標高為792.0m，該地段為挖方區。據本次勘測結果，該場地地基土的上部為2層粉質粘土，厚度不等1.0m～10.0　m，層底標高一般大于788.0　m，僅局部地段為784.5m～786.0m，下伏3層砂巖、頁巖，巖層的強風化厚度1m～2m，以下為中等～微風化。基礎底面埋深-6.0m（標高786.0m），則主廠房可采用天然地基，持力層以3層砂巖、頁巖為主。

2．主廠房抗震設防標準

單機容量為300　MW及以上的重要電廠中的主要生產建（構）筑物，相當于　GB50011建筑抗震設計規范　中的乙類建筑。根據DL5022-93　火力發電廠土建結構設計技術規程　報批稿中第13.1條的要求，對于主廠房、集中控制樓、煙囪、煙道、碎煤機室、轉運站、運煤棧橋等建筑的抗震措施設防烈度應提高一度，而建筑場地為Ⅰ類時，乙類建（構）筑應允許按本地區抗震設防烈度的要求采取抗震構造措施。本工程采用鋼筋混凝土結構型式，根據　GB5011-2010建筑抗震設計規范6.1.2條，框架抗震等級應為三級。

3主廠房結構選型

3.1主廠房結構型式現狀分析

DL5022-93火力發電廠土建結構設計技術規程　要求：主廠房結構形式應根據材料供應、自然條件、施工條件、維護便利和建設進度等因素做必要的綜合技術經濟比較后確定；主廠房框排架應采用鋼筋混凝土結構，有條件時也可采用組合結構；300MW及以上的機組，主廠房的主要承重結構必要時可采用鋼結構。

某熱電廠一期（2X300　MW）工程近日召開了初步設計預審查會，會議認可了工藝專業布置的主廠房采用汽機房與煤倉間構成的現澆鋼筋混凝土多層單跨框排架結構形式。土建專業作為服務性專業，積極配合工藝專業的要求，基于對以往工程的借鑒，考慮到大多數的（2x300　MW）機組所采用的現澆鋼筋混凝土多層單跨框排架結構形式已趨于成熟，本工程借鑒付諸實施。

3.2主廠房單跨框架結構問題所在

汶川大地震后，國家GB5011-2010建筑抗震設計規范補充了控制單跨框架結構適用范圍的要求。要求“甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應采用單跨框架結構；高度大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結構。”本條款補充修訂的出處，來自2008年汶川大地震震害調查總結的經驗，其主要是針對震區學校、醫院等房屋采用單跨框架鋼筋砼結構體系在強震下破壞較多，單跨框架房屋的整體性作用很差。但對工業廠房中單跨鋼筋砼框架破壞并不突出，可能與下列因素有關，工業建筑在地震發生時生產運行并沒有處于設計荷載工況，從工藝設計荷載方面存有的抗震儲備比較民用房屋大，同時工業建（構）物在支撐，樓面等空間剛度的實施方面考慮也充足一些。

單框架或雙框架結構體系在抗震能力設計中，承載能力的設防和儲備都是一個標準。兩種結構體系的差異體現在強震情況下結構整體的抗震能力，結構由于不對稱，個別構件首先出現塑性鉸后，其它相關構件能否更多的相互幫忙。多跨框架結構可以在不均勻性，不同時性方面提高結構體系的抗強震的能力，單跨框架較差，而多層框排架體系介于它們之間。

DL5022-93火力發電廠土建結構設計技術規程規定　“發電廠多層建（構）物不宜采用單框架結構。當采用單框架結構時，應采取提高結構安全度的可靠措施。”這說明有條件時，特別是地處高烈度地震區時，盡量不要采用單跨框架的多、高層結構。但并未完全限制單跨框-排架的使用，同時也不應該限制。因為工藝等布置特征，決定了建筑的形式，單跨框排架不得不出現，使用時應遵循概念設計，相應提高措施。

3.3單跨框架結構計算分析及構造措施

本工程地震動峰值加速度為0.05g，對應的抗震設防烈度為6度，主廠房區域場地土類別為Ⅰ類，主廠房采用汽機房與煤倉間構成的現澆鋼筋混凝土多層單跨框排架結構形式。依據抗震規范要求，主廠房抗震構造措施可不提高仍為6度。考慮到單框架結構應采取相應可靠措施提高結構的安全度，設計階段在滿足強度、穩定、變形及抗震等要求的前提下，抗震構造措施按提高一度采用即為7度設計，將6度三級框架改為7度二級框架，同時還采取了如加大柱截面，避免“強梁弱柱”問題的出現，降低混凝土柱軸壓比，增加構件延性等抗震構造措施，使結構具有足夠的剛度、延性和耗能能力。

本工程在優化梁柱斷面后，適當增大框架梁柱斷面，降低軸壓比以提高結構的安全度，彌補單框架在強震情況下結構整體的抗震能力差的不足。本工程主廠房B列柱截面適當增大為700x1800（800x1800），C列柱截面為700x1600（800x1600），全截面配筋率小于3.0%，軸壓比控制在0.79以下。GB50011-2010　建筑抗震設計規范　表6.1.2現澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級規定高度大于24　m的框架結構建筑物的抗震等級為三級，本工程設計時采用提高一級即抗震等級為二級來提高安全儲備。

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關鍵詞：結構設計；上下剛度比；鋼骨砼

中圖分類號：S611 文章標識碼：A文章編號：

一、工程概況

本項目的建筑平面呈“V”字型，地上十九層，層高為3m，標準層的平面總長度約為64m，建筑總高度為60.5m，小于框支結構高度限值100m，地下二層，滿足1/15的埋置深度的要求。整體結構高寬比為5.35。結構抗震設防烈度為7°，場地為Ⅳ類。轉換層上部抗側力構件為三級，其他落地剪力墻和框支構件均為二級。

二、結構體型的評定及相應加強措施

本工程采用帶局部高位轉換層的剪力墻結構，對照建設部《超限高層建筑工程抗震設防管理暫行規定》，首先對結構體型規則性進行驗證如下：

1）立面:下部四層存在立面開大洞口，整體結構為高位轉換形式，豎向剛度不連續，屬于立面不規則；

2）平面:平面體形不規則，中間部位略有收進，但不大于該方向的30％；

3）樓層剛度突變均小于25%。

4）平面內質量分布和抗側力構件的布置基本均勻對稱。

平面形狀不規則問題在平面凹角部位，盡可能設混凝土連梁或用樓板連通，以加強構件的構造措施提高承載能力，同時達到增加耗能構件的目的；對處于陰角處的應力集中，在構造上對該部位構件采取加強措施，使之與承載力能力相協調。考慮到左右兩側結構軸線呈斜交形狀，中間連接部位平面上有所收進，而且處于轉換結構的上部，因此充分考慮樓板平面剛度對水平力分配影響所產生的相應問題。對該部位樓板按剛性板和彈性板兩種理論進行整體分析。在設計中加大該部位的樓板厚度，特別是轉換層上下兩層的樓板厚度（轉換層處樓板厚度為200，上部兩層該處樓板厚度為150），并采用雙面雙向配筋方式；在對稱軸凹口處增設連梁，以充分適應地震作用時的水平力的傳遞。平面不規則造成的扭轉影響程度的把握：在結構設計時，加強房屋周邊剛度，在建筑物周邊均勻增設抗震墻，以提高抗扭轉能力；在延性構造上，將轉換層下部和轉換層相鄰的上一層剪力墻中均設置暗梁和暗柱，形成剪力墻周邊約束構件，來增加剪力墻的變形能力。

三、相關計算結果

本工程屬于超規超限的高層結構，為此我們采用了SATWE和ETABS兩種空間結構模型程序（并且分別考慮彈性樓板與剛性樓板）進行力學分析，且不斷調整優化結構布置，使之滿足有關規范的要求。

1．結構自振周期

從上述計算結果可以看出：ETABS（V6.11版）的計算結果比SATWE要略剛，主要原因是軟件ETABS（V6.11）和SATWE軟件墻元構造的差別。前者采用的時Wilson墻元，即兩側的邊柱和頂部的剛性梁以及平面內的膜單元組成，SATWE采用殼元模型，單元剛度上ETABS略剛于SATWE。本工程中在局部中間收口處，因此引入彈性樓板模型，計算中分別考慮彈性樓板和剛性樓板情況，以進行比較。計算結構表明：彈性樓板和剛性樓板模型主要的在于結構第二周期以及以扭轉振動為主的第三周期，總體來說，兩者的計算結果十分接近。

表1 結構周期計算結果

2．上下剛度比

設計中在豎向結構布置時，一方面加強落地墻的面積，減少立面上下剛度的比值，另一方面將轉換層區域上部剪力墻墻肢盡可能縮短，弱化上部結構的剛度。此外為了減少轉換構件的數量，盡量增大框支柱的截面，使得上部多數墻肢能直接支承到柱，減少傳力途徑，同時也減少了框支柱的長細比。在計算高位轉換結構這類底部大空間結構中，（本工程下部轉換層框支柱跨越三層支撐上部結構，柱長達到12米），針對這種長細柱（墻），結構的抗側剛度宜采用彎剪剛度，以充分反映彎曲變形的影響。在計算中選擇綜合剛度代替剪切剛度，而現行的《鋼筋混凝土高層結構設計與施工規范》中所定義的剪切剛度比主要適用于底層大開間結構。本工程分別采用剪切剛度和彎剪剛度計算所得的轉換層上下剛度比見表2。從表2可以看出彎剪剛度更“真實”地反映上下剛度的變化情況，為結構設計提供合理依據。

表2 轉換層上下剛度比

計算結果表明：立面變化處結構整體抗側剛度上下變化不大，較為接近，表明結構的布置將剛度突變的程度降低到可接受的范圍。

3．結構水平位移

兩種軟件計算得到的結構在地震作用下的位移見表3。

表3 不同軟件計算結構位移

從該過程中可以推出：樓層的位移沿豎向比較平緩，層間位移角曲線在轉換層處略有起伏，說明本工程上下剛度控制比較適宜。動態時程分析中結構層間位移角基本控制在1/800之內，按《鋼筋砼高層建筑設計與施工規程》（JGJ3-91）滿足要求，但略小于《建筑抗震設計規范》GB50011-2001的1/1000的限制。我們認為建立在單構件試驗基礎上所編制的新的抗震規范的層間位移的控制要求偏嚴，框支層按1/1000從嚴控上可理解，但剪力墻結構按此要求，勢必導致增加較多的墻體和水平地震力，與框支結構中弱化上部剛度的思想相餑。

4．豎向構件的軸壓比

高位轉換的框支柱在本工程中屬于薄弱部位構件。設計中采取較嚴要求的延性構造抗震措施，除了采用在構件中設置型鋼以及加強配箍率外，同時考慮滿足規范對框支柱軸壓比的限制要求。

四、鋼骨混凝土在轉換層結構中的應用

鋼骨砼由于具有較高承載力和較好的延性性能，綜合效益優于鋼筋砼，在豎向承重構件尤其是框支轉換柱中得到了較好應用。本工程框支柱均采用SRC鋼骨鋼筋砼柱，為了減少節點區鋼筋的錨固和連接，大部分轉換梁采用普通鋼筋砼梁，僅局部兩根抗剪承載力不能滿足要求的轉換梁，采用勁性砼梁。

轉換柱中有圓形和橢圓型兩種截面形式，圓形柱直徑為1500（原設計為鋼筋砼柱，截面直徑為1800，截面減少17%），內配＋字型焊接鋼骨，鋼骨置于柱中部；對于橢圓形柱長度為1800，寬度為800，選擇拉長＋字型鋼骨，使整個柱截面布置更加均勻，使鋼骨具有更大的抗彎剛度，鋼骨之間的連接采用高強螺栓連接。

本工程框支柱的最大軸壓比為0.55，圓柱的縱向鋼筋配筋率為1.0%，體積配箍率為1.1%，型鋼的含鋼率為4.12%；橢圓形柱的縱筋配筋率為1.63%，體積配箍率為1.14%，型鋼的含鋼率為4.97%。滿足《型鋼混凝土組合結構技術規程》（JGJ138-2001）中對鋼骨設置要求。由于鋼骨的設置，相應帶來了箍筋難以布置的問題。為了滿足上述規程對柱體積配箍率的要求，設計中盡可能利用型鋼周邊空當，配置各種形狀復合箍筋，盡可能并保證每隔一根縱筋均有箍筋拉結。由于轉換層上部墻體布置的多樣性，以及底部框支柱間距較大，本工程中轉換梁存在著多次轉換的問題。工程中我們采用普通寬梁形式給予解決。主梁ZL6在豎向荷載下梁端計算剪壓比達0.241,超過0.2的限制，因此該梁采用型鋼砼梁，梁中型鋼的配置《型鋼混凝土組合結構技術規程》的計算確定。梁中鋼骨上翼緣在梁跨1/3范圍內抗剪拴釘，其直徑為19mm，間距為200。

五、結語

超規超限高層的結構設計，必須首先從總體上把握結構的薄弱環節，有的放矢地進行抗震分析和構造加強措施。對于豎向結構不連續的體型，應調整結構綜合剛度（而不是剪切切剛度），減少剛度的突變使結構位移能夠平緩。對轉換結構構件宜采用型鋼混凝土，從承載力和延性兩個方面予以充分加強。

參考文獻: