淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震的分析

1、<p>　　淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震的分析</p><p>　　摘要： 本文結(jié)合工程實(shí)際情況， 分別介紹工程建筑抗震等級(jí)， 轉(zhuǎn)換層的設(shè)置、設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 抗震等級(jí)； 轉(zhuǎn)換層； 設(shè)置； 設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　某綜合樓， 總用

2、地面積6850m?， 建筑面積15000m?。該項(xiàng)目包含購(gòu)物中心超市、高層住宅等功能。首至三層主要為商業(yè)空間， 4 層大部分為架空層與裙樓屋面結(jié)合的綠化、交通空間，5～16 層為四棟高層住宅樓。地下1 層為停車(chē)庫(kù)。其中A、B區(qū)為四棟16 層塔樓裙房屋面設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層， 塔樓總高為49.52m?，F(xiàn)就設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題并結(jié)合對(duì)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3- 2002）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《高規(guī)》）的理解和應(yīng)用淺談作者的設(shè)計(jì)體會(huì)。 &

3、lt;/p><p><b>　　2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </b></p><p>　　2.1 抗震等級(jí)的問(wèn)題 </p><p>　　按照《建筑抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（ GB50223- 95） 》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5001l- 2001）》的規(guī)定， 本工程下部商場(chǎng)部分用防震縫和建筑的防火單元分成各自獨(dú)立的建筑空間， 高層部分和裙樓均根據(jù)建筑物使用功能的重要

4、性可定為丙類(lèi)建筑， 地區(qū)地震烈度為7 度， 高層部分各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級(jí)均可由《高規(guī)》中表4.8.2 確定： 框支框架一級(jí)： 剪力墻底部加強(qiáng)部位和非底部加強(qiáng)部位均為二級(jí)。經(jīng)審圖單位和抗震辦公室審查后指出， 下部商場(chǎng)部分功能接近， 雖然用抗震縫和磚墻隔開(kāi)， 但不能排除在使用過(guò)程中重新進(jìn)行區(qū)域劃分和調(diào)整功能的可能， 因此本工程應(yīng)全部定為乙類(lèi)建筑。乙類(lèi)建筑和丙類(lèi)建筑的造價(jià)相差較多， 業(yè)主難以承受， 根據(jù)其以往的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)同類(lèi)工程對(duì)比， 業(yè)主

5、已按現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了招商， 建成后不會(huì)進(jìn)行大的調(diào)整， 按丙類(lèi)建筑設(shè)計(jì)是合理的。設(shè)計(jì)單位和作者認(rèn)為， 審查專(zhuān)家的意見(jiàn)有一定的道理， 下部商場(chǎng)作為大型公共建筑， 根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（GB50223- 95）》條文說(shuō)明： 在一般情況下， 原則上能保障在遭遇設(shè)防烈度地震影響時(shí)， 不致有災(zāi)難性后果的建筑， 均可列為丙類(lèi)建筑。條文說(shuō)</p><p>　　因此本工程全部定位乙類(lèi)建筑顯然是不妥當(dāng)?shù)?。?jīng)專(zhuān)家論證， 并參照

6、抗震規(guī)范管理組的意見(jiàn)， 本工程C、D 區(qū)全部定為乙類(lèi)建筑， A 區(qū)高層部分轉(zhuǎn)換層及其上兩層定為乙類(lèi)建筑， 其它層住宅定為丙類(lèi)建筑， B、E 區(qū)定為丙類(lèi)建筑。因此高層部分各結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震等級(jí)為： 地下一層無(wú)上部結(jié)構(gòu)的部分按7 度三級(jí)抗震設(shè)防； 有上部結(jié)構(gòu)部分的地下一層至第6 層樓面框架和剪力墻按7度特一級(jí)抗震設(shè)防； 第6 層樓面以上至第8 層樓面框架部分為7度一級(jí)抗震設(shè)防， 落地剪力墻和一般剪力墻為7 度特一級(jí)抗震設(shè)防； 第7 層以上至屋面

7、（包括小塔樓）框架和剪力墻均為7 度二級(jí)抗震設(shè)防。根據(jù)使用功能的重要性， 同一建筑物可以分為不同的抗震設(shè)防類(lèi)別， 說(shuō)明新規(guī)范更符合建筑物的實(shí)際使用情況。 </p><p>　　2.2 轉(zhuǎn)換層的設(shè)置和設(shè)計(jì) </p><p>　　一般來(lái)說(shuō)， 如果豎向構(gòu)件能夠直接落地， 則不需設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件?！陡咭?guī)》第4.3.5 條規(guī)定：“樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移， A 級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平

8、均值的1.2 倍， 不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5 倍； B 級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10 章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2 倍， 不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4 倍?！比绻诵耐财幕蛘哔|(zhì)量有偏心時(shí)， 即使所有柱子均能直接落地， 但最大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值卻往往也難以滿足《高規(guī)》的要求， 此時(shí)， 設(shè)計(jì)中單純通過(guò)加大柱截面的辦法來(lái)改善其位移情況收效不大， 只有在位移較大部位布置剪力墻才能收

9、到較好的效果。一部分剪力墻不能直接落地， 必須設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件才能滿足底部大空間的要求。在本工程結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段， A、B 棟高層建筑所有柱均可直接落地， 因此并未設(shè)置轉(zhuǎn)換層。經(jīng)過(guò)初設(shè)階段后， 由于核心筒偏心， 上部住宅如果不設(shè)剪力墻， 單純依靠加大柱截面的辦法， 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期仍為第一周期， 最大水平位移和層間位移與樓層平均值之比不滿足規(guī)范要求， 最終只好在上部住宅增設(shè)剪力墻并通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)換梁才能</p><p>　　

10、2.3 結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題 </p><p>　　一般情況下， 高度在30m 以下的建筑， 框架結(jié)構(gòu)要比框剪結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)； 但是當(dāng)建筑高度在40- 50m 時(shí)， 仍可采用框架結(jié)構(gòu)， 也可采用框剪結(jié)構(gòu)。但究竟采用框架或框剪結(jié)構(gòu)， 則需設(shè)計(jì)人員通過(guò)試算確定。根據(jù)《高規(guī)》表4.8.2 可知： 建筑物高度超過(guò)30m時(shí)， 框架結(jié)構(gòu)中框架的抗震等級(jí)均比框剪結(jié)構(gòu)中框架提高一級(jí)。如采用框剪結(jié)構(gòu)， 必須合理確定剪力墻的設(shè)置位置和數(shù)量： 剪力

11、墻數(shù)量設(shè)置太多， 建筑物樓層質(zhì)量較重， 地震力加大， 構(gòu)件截面和配筋必然加大， 則不經(jīng)濟(jì)； 剪力墻數(shù)量設(shè)置較少其框架的抗震等級(jí)和柱軸壓比限值仍需按照框架結(jié)構(gòu)采用?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)， 剪力墻應(yīng)沿建筑物周邊， 對(duì)稱(chēng)分散布置， 對(duì)質(zhì)量較重處也應(yīng)布置剪力墻。合理的數(shù)量可由計(jì)算確定， 即在基本振型地震作用下， 剪力墻部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%。滿足此條件的最少剪力墻數(shù)量和位置即為框剪結(jié)構(gòu)的最優(yōu)布置。因此當(dāng)剪力墻較少時(shí)， 采用框

12、剪結(jié)構(gòu)并不一定比框架結(jié)構(gòu)要浪費(fèi)。本工程中D 棟原設(shè)計(jì)采用框架結(jié)構(gòu)， 框架的抗震等級(jí)均為一級(jí)抗震設(shè)防； 在施工圖設(shè)計(jì)中， 經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較， 決定采用框剪結(jié)構(gòu)， 縱向設(shè)7 片剪力墻，</p><p><b>　　3 結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　在抗震等級(jí)的確定方面， 把高層建筑分為A、B 類(lèi)， 從概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算和抗震措施方面均做了明確規(guī)定， 并增加

13、了抗震等級(jí)為特一級(jí)的內(nèi)容， 使高層建筑“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固”等延性方面的設(shè)計(jì)得到較大的改善， 提高了高層建筑的安全性?？拐鸬燃?jí)與建筑物的抗震設(shè)防類(lèi)別直接相關(guān)， 必須在初設(shè)期間得以明確。為限制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)， 規(guī)定了最大水平位移和層間位移與樓層平均值之比的限值。對(duì)于平面較狹長(zhǎng)或核心筒有偏心時(shí)， 應(yīng)設(shè)置剪力墻才能滿足規(guī)范要求， 底部有大空間要求時(shí)， 應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)換層。對(duì)于高度已確定的建筑物， 采用何種結(jié)構(gòu)形式， 結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)進(jìn)行經(jīng)