辨析結構設計中的抗震措施 抗震構造措施和抗震等級概念

2021-08-17 13:26:54 字數 2583 閱讀 1003

前言《抗規》1.0.2 規定:

抗震設防烈度為6度以上地區的建築,必須進行抗震設計。這是乙個強制性條文,意味著結構設計人員在做設計中必須遵守。這也意味著大部分工程都涉及到抗震設計。

結構設計人員可能對抗震設計中最常接觸到的3個概念,抗震措施、抗震構造措施和抗震等級不能清楚地理解。本文通過概念對比和實際案例對這3個概念予以辨析。

二、抗震措施

《抗規》2.1.10:除**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。

抗震措施的調整直接受到建築的抗震設防類別的影響。在《建築工程抗震設防分類標準》3.0.

2有明確的規定:甲類、乙類建築應按高於本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施,即甲類、乙類建築抗震措施需提高一度對待。對此條文說明有明確解釋:

本標準規定重點設防類提高抗震措施而不提高**作用,同一些國家的規範只提高**作用(10%~30%)而不提高抗震措施,在設防概念上有所不同:提高抗震措施,著眼於把財力、物力用在增加結構薄弱部位的抗震能力上,是經濟而有效的方法;提高**作用,則結構的各構件均全面增加材料,投資增加的效果不如前者。這條也是《抗規》中乙類建築提高一度查6.

1.2確定抗震等級的依據。

三、抗震構造措施

《抗規》2.1.11:依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採用的各種細部要求。

條文說明:抗震構造措施只是抗震措施的乙個組成部分。在本規範的目錄中,可以看到一般規定、計算要點、抗震構造措施、設計要求等。

其中的一般規定(比如體型要求)及計算要點中的**作用效應(內力和變形)調整的規定均屬於抗震措施;而構件截面尺寸和配筋相關的(軸壓比限值、鋼筋數量和布置)則屬於抗震構造措施。

抗震構造措施的調整則受到場地土類別的影響。《抗規》3.3.

1和3.3.2建築場地為i類時,丙類建築應允許按本地區抗震設防烈度降低一度的要求採取抗震構造措施,但抗震設防烈度為6度時仍應按本地區抗震設防烈度的要求採取抗震構造措施;建築場地為iii、iv類時,對設計基本**加速度為7度(0.

15g)和8度(0.30g)的地區,除本規範另有規定外,宜分別按抗震設防烈度8度(0.20g)和9度(0.

40g)時各抗震設防類別建築的要求採取抗震構造措施。

四、抗震等級

不同抗震措施和不同抗震構造措施怎麼體現和標誌這種差異性呢?需要用乙個「梯度」來劃分,這個「梯度」就是抗震等級。抗震等級既標誌這抗震措施還標誌著抗震構造措施。

提高抗震措施或者提高抗震構造措施就意味著需要「採取更高一級的抗震等級來對待」。下面是乙個典型的設計例項,有助於讀者來理解這3個概念。

某框架結構辦公樓(非大跨結構),總高度為48m。**資訊如下:抗震設防分類為丙類,抗震設防烈度7度,設計基本**加速度為0.

15g,設計**分組第二組,場地類別為iii類。某頂層中柱上、下柱端截面組合彎矩設計值分別為320kn·m,350 kn·m(同為順時針);剪力設計值為125kn,軸力設計值為1750kn,柱截面為500mm×500mm,hn=5.2m,λ>2,混凝土強度等級c30。

在不採用有利於提高軸壓比限值的構造措施條件下,試問,該柱截面設計時,軸壓比限值[μn]及剪力設計值(kn)應取多少?

解答:內力調整屬於抗震措施範疇,本例為丙類建築,抗震措施不提高。

丙類建築,總高48m,7度設防,由《抗規》表6.1.2抗震等級取為二級, , kn

確定軸壓比限值時屬於抗震構造措施範疇,建築場地iii類,7度0.15g,由《抗規》3.3.

3宜按8度0.20g採取抗震構造措施,此時對應的抗震等級取為一級,查《抗規》表6.3.

6 [μn]=0.65。軸壓比 。

在這個案例中可以看到,對應於內力調整和確定軸壓比限值時,抗震等級取值是不同的。

請讀者思考,若案例中還涉及到配筋,比如柱的配箍特徵值,抗震等級取幾級呢?

另外,《抗規》3.3.2明確了建築場地為i類時,丙類建築抗震構造措施降低一度,但《抗規》3.

3.3未明確是針對哪類建築。對於建築場地為iii、iv類,7度(0.

15g)、8度(0.30g),丙類建築,由於其抗震措施不提高,按照此條,抗震構造措施會提高「半度」,這沒有問題。但如果建築場地位iii、iv類,7度(0.

15g)、8度(0.30g),乙類建築,那麼抗震構造措施怎麼辦?按照《建築工程抗震設防分類標註》乙類建築,抗震措施提高一度,即8度(0.

30g)和9度,與此同時,抗震構造措施也提高一度。再按照此條,抗震構造措施提高半度,即8度(0.20)和9度。

顯然,前者的提高起控制作用,《抗規》3.3.3反而不起作用。

因此,本文認為《抗規》3.3.3應該是針對丙類建築的。

綜合《抗規》3.3.2和3.

3.3,不妨認為「依據建築場地類別,調整部分丙類建築的抗震構造措施」。

五、總結

通過上述對比和分析,可以得到以下結論:

1提高**作用涉及到整個建築結構的材料用量;提高抗震措施著眼於保證薄弱部位的安全,比如內力調整(強柱弱梁、強剪弱彎、強肢弱梁)都是這種出發點;提高抗震構造措施則在不牽涉計算和調整前提下,對上述薄弱部位人為加大鋼筋用量,是一種簡單化做法。提高抗震措施,則抗震構造措施也提高。

2依據建築抗震設防類別調整抗震措施(甲類、乙類提高一度對待);依據建築場地類別調整抗震構造措施(建築場地為i類時,丙類建築降低一度對待;建築場地為iii、iv類時,7度半和8度半的丙類建築提高半度對待)。

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