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建筑抗震設計規范要求

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建筑抗震設計規范要求范文第1篇

【關鍵詞】工程場地地震安全性評價;建筑抗震設計

一.應用中存在的問題

場地設計地震動參數確定和場地震害效應評價是設計人員必須重點關注的,所以應用中出現的問題也多為涉及這兩個方面的內容,主要有以下幾點:(1)安評報告提供的場地設計反應譜曲線下降段的衰減指數與《建筑抗震設計規范》不一致,造成電算程序無法計算;(2)按照安評報告提供的場地設計反應譜計算的地震效應比按照《建筑抗震設計規范》反應譜計算的結果大很多,甚至超過50%以上;(3)安評報告提供的地震動時程分析結果與反應譜計算結果相差較大;(4)有些安評報告沒有地震邊坡效應的評估,或地震邊坡效應評估不充分,缺乏對處于危險地段的邊坡進行治理的可行性評價。

二.幾點建議

2.1反應譜的表示形式宜規準化

《工程場地地震安全性評價》第12.1.2條規定:反應譜宜以規準化形式表示。反應譜以規準化形式表示,可以方便工程抗震設計使用,同時能在一定程度上消除隨機因素所造成的譜值隨周期劇烈變化的不合理性。考慮到建筑設計單位現有計算軟件的條件限制,建議安評報告給出的建筑抗震設計反應譜采用《建筑抗震設計規范》中的標準反應譜的形式,反應譜的形狀參數應符合該標準第5.1.5條的規定:

(1)直線上升段,周期小于0.1s的區段;(2)水平段,自0.1s至特征周期區段(水平地震影響系數最大值αmax);(3)曲線下降段,自特征周期至5倍特征周期區段,衰減指數應取0.9;(4)直線下降段,自5倍特征周期至6s區段,下降斜率調整系數應取0.02。

2.2反應譜曲線下降段衰減指數與《建筑抗震設計規范》不一致的處理

在某些特殊地質條件下,安評報告給出的反應譜曲線下降段的衰減指數與《建筑抗震設計規范》不一致時(通常為1.0或1.1),可以按規范規定的衰減指數0.9進行計算,但不能直接采用電算結果,應利用程序中的地震作用調整系數對地震作用進行調整。根據各振型自振周期下的安評報告反應譜與《建筑抗震設計規范》反應譜地震影響系數的比值調整各振型的地震作用,并按照振型分解反應譜法的振型組合原則求得振型組合后的地震作用,這個地震作用與按衰減指數0.9計算的地震作用的比值即為調整系數。顯而易見,這種計算方法較為繁瑣,一般情況下,對于低階振型起主要作用的建筑,亦可直接取結構基本自振周期下的安評報告反應譜與《建筑抗震設計規范》的反應譜的地震影響系數的比值作為地震作用計算的調整系數來調整地震效應,經多個實際工程的復核驗算表明誤差大至在10%之內。

2.3關于反應譜的平臺高度值和特征周期值

安評報告反應譜的平臺高度值(地震影響系數最大值)是在考慮覆蓋土層條件的影響下,依據地震危險性分析計算得到的基巖地震動參數,進行場地地震反應分析計算給出的。由于種種原因,安評報告的反應譜的平臺高度值總是大于《建筑抗震設計規范》反應譜的平臺高度值,這是造成安評報告反應譜計算的地震效應比按照《建筑抗震設計規范》反應譜計算的結果大很多的原因之一。

原因之二是安評報告給出的反應譜特征周期值通常大于規范反應譜特征周期值,值得注意的是2010版抗震規范反應譜特征周期值己與《中國地震動參數區劃圖》8306-2001特征周期值基本吻合,故安評報告給出的反應譜特征周期值與規范反應譜特征周期值不應有太大差別。

安評報告反應譜計算的地震效應比按照《建筑抗震設計規范》反應譜計算的結果大很多的問題,應該引起我們的重視。在烈度七度、設計基本加速度0.1g區,如果地震效應大50%,實際上已達到0.15g區的效應。在烈度七度、設計基本加速度0.15g區,如果地震效應大33%,則已達到烈度八度區的效應。當工程場地已處于明確的抗震設防區劃內,除非是可能發生嚴重次生災害的工程、核電站和其他有特殊要求的核設施建設工程,其他工程則不應出現抗震設防要求跨區劃的誤差。

2.4關于地震動時程分析

《建筑抗震設計規范》規定振型分解反應譜法是基本方法,時程分析法作為補充計算方法,對于規范特別規定的建筑才要求采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算。

時程分析一般是針對建筑的規則性,進行較為準確的計算和撿查是否存在薄弱層、剛度突變等。正常情況下,彈性時程分析計算所得的結構底部剪力的平均值接近或小于振型分解反應譜法求得的底部剪力(但不應小于80%),所以建議安評給出的地震動時程應允許設計單位進行試算,必要時可進行調整,使之與振型分解反應譜法的計算結果(底部剪力)較為吻合。

三.重視地震邊坡效應的評價

汶川地震災害表明,由于地震引發地質災害造成的建筑物破壞、人員傷亡在這次震害中占有很大的比例。震后修訂的《建筑抗震設計規范》(2008年版)新增3.3.5條,要求山區建筑的地基基礎,應注意設置符合抗震要求的邊坡工程,并避開土質和強風花巖石邊坡的邊緣;并將第4.1.8條改為強制性條文,要求在陡坡和邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙類以上建筑時,應注意穩定性和地震放大作用。規范的修訂是為了進一步增強山區建筑的抗震能力,也說明重視地震邊坡影響的重要性。

當邊坡在地震時可能發生滑坡、崩塌,邊坡塌滑區或邊坡塌方影響區則屬于危險地段,規范規定嚴禁建造甲、乙類建筑且不應建造丙類建筑。但由于社會經濟的發展,在邊坡塌滑區或邊坡塌方影響區內建造建筑物的情況已不可避免,如何對屬于危險地段的邊坡進行綜合治理,其抗震設防標準如何確定,國內現行規范還沒有統一、明確的規定。考慮到“大震不倒”的設計原則,這種情況下的邊坡工程在大震時,支護結構不能發生失效性破壞、邊坡不能發生滑坡、崩塌是最基本的要求。要滿足這個要求,安評報告對建筑邊坡地震效應進行完整、全面的評價是十分重要的。

建筑抗震設計規范要求范文第2篇

關鍵詞:建筑;抗震;設計

為了貫徹執行國家有關建筑工程、防震減災的法律法規并實行以預防為主的方針,使建筑經抗震設防后,減輕建筑的地震破壞,避免人員傷亡,減少經濟損失,從而制定了《建筑抗震設計規范》,在最新修訂規范中,在第三章第10節中提出了建筑抗震性能化設計,本文主要針對這一內容進行探討。

一、建筑抗震性能化設計的提出

建筑抗震性能化設計在本質上應該采用反映譜理論以及結構能力設計的原則,既是用三個不同概率水準,兩個階段設計來體現出遇到小型地震不壞、遇到中型地震可以維修、遇到大型地震可以不倒塌的基本設防目標。但是這種設計方法依舊存在著許多的不足,因為地震是一個不能確定的地殼活動,就現在世界的科技手段還不能夠準確的預測地震的發生時間和規律。地震具有強大的能量,破壞力超強,由于地震的不穩定性,使我們很難準確的了解建筑結構的抗震需求,然而采用反映譜理論的方法,有效的降低了地震作用計算的結構內力。

上個世紀七十年代,人們在總結了地震災害經驗中發現,建筑抗震設計對建筑的重要性,1990年1月份開始施行《建筑抗震設計規范》GBJ11-89中所列出的設計理念,在實際建筑工程設計中提高結構抗震能力方面發揮了重要的作用。在這一階段,將設計理念應用于實際工程中取得了良好的效果,同時隨著建筑行業的發展,發現早期建筑規范的內容還不夠全面,所以在2002年1月對《建筑抗震設計規范》進行了更新,使得規范更加的全面,并增加了“建筑抗震性能化設計”。

在上個世紀九十年代,國外和國內工程界開始研究基于性能的抗震設計理念,其特點是:抗震設計從宏觀定性的目標向具體量化的多重目標過渡,并由業主選擇性能目標,對結構的抗震性能水準進行深入的分析,通過專家論證,反復進行修改,從而確定抗震設計。

現如今的抗震設計,一般都是按照現行《建筑抗震設計規范》所編制的條款進行的設計,比如結構的選型、地震作用的計算、房屋高度的限制、抗震等級選擇等等。

二、建筑抗震性能化設計的計算要求

如上圖所示,通過地震水準的三種情況,分析在情況發生過程中其性能所體現出來的程度,并根據這種程度的整體狀態進行分析模擬。

1、模型分析

正確合理的反映地震作用的傳遞途徑,建筑在不同地震動水準下是否整體或分塊處于彈性工作狀態。

2、彈性分析模擬

采用線性方法,彈塑性分析可根據性能目標所預期的結構彈塑性狀態,分別采用增加阻尼的等效線性化方法以及靜力或者動力非線性分析方法。

3、結構非線性分析模擬

結構非線性分析模擬與彈性分析模擬相對比較可以進行簡化,但是二者在多遇地震的線性分析結構應該基本相同。

通過兩個途徑可以改善建筑物的抗震性能:一是針對結構平面布置的不規則性,調整局部構建的截面抗彎剛度,實現結構整體剛度內在的規則分布;二是采用被動耗能減震技術,通過設置阻尼器,為結構提供附加阻尼。

三、建筑抗震性能化設計的基本要求

1、選定地震動水準

對設計使用年限50年的結構,可以選用規范的多遇地震、設防地震和罕遇地震的地震作用。其中,設防地震的加速度應該按照《建筑抗震設計規范》中的抗震設防烈度和設計基本地震加速度值的對應關系進行設計,如圖所示:

對設計使用年限超過50年的結構,應該考慮其實際效用,并經過專門的研究后對地震作用做出適當的調整。

2、選定性能目標

建筑抗震性能目標的選定是對于不同地震動水準的預期損壞狀態或者使用功能,不低于抗震設防的基本目標。即當遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震影響時,主體結構不受損壞或者不需要進行修理就能夠繼續使用;當遭受相當于本地區抗震設防烈度的設防地震影響時,有可能發生損壞,但是經過一般的修理仍然可以繼續使用;當遭受高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震影響時,不致倒塌或者危及生命。

3、選定性能設計指標

設計應選定分別提高結構或者關鍵部位的抗震承載力、變形能力或者同時提高抗震承載力和變形能力的具體指標,尚應計及不同水準地震作用取值的不確定性而留有余地。

總結:

總而言之,建筑抗震性能化設計,具有著很強的靈活性和針對性,當前我國建筑行業應用抗震技術主要還是在高層建筑方面或者是特別復雜的建筑,在一般的建筑工程設計上還沒有得到廣泛的應用,但是隨著工程設計的不斷創新,建筑抗震性能化設計最終會逐步的走向成熟。

參考文獻:

[1] Anil K Chopera. Estimating Seismic Demands for Performance-Based Engineering of Buildings//13 thWorld Conference on Earthquake Engineering. Canada : 2004 : 5 007

[2] 湯保新, 葉列平, 陸新征. 丙類與乙類設防RC框架結構抗地震倒塌能力對比[J]. 建筑結構學報, 2011,(10)

[3] 姜有生. 中小學建筑抗震設計若干問題[J]. 青海師范大學學報(自然科學版), 2011,(03).

[4] 羅丹, 谷學東, 高夕良, 龍波. 《建筑抗震設計規范》設計方法相關問題的討論[J]. 四川建筑, 2011,(04)

建筑抗震設計規范要求范文第3篇

(石河子大學,新疆 石河子 832003)

摘 要:“建筑抗震設計”是一門理論性、實踐性、綜合性都很強的課程,震害分析在教學過程中處于核心地位,是培養學生分析解決問題的重要手段。文章結合石河子大學“建筑抗震設計”課程建設經驗,介紹了基于震害分析的建筑抗震設計教學方法的基本思路,并以在混凝土結構抗震設計中的實踐應用為例,具體分析以震害分析為核心的教學方法在概念設計、抗震計算,以及抗震構造措施等方面的應用。

關鍵詞:建筑抗震設計;震害分析;教學思路;教學實踐

中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A文章編號:1002-4107(2015)09-0009-02

收稿日期:2014-12-28

作者簡介:袁康(1982—),男,重慶合川人,石河子大學水利建筑工程學院土木工程系主任,博士,副教授,國家一級注冊結構工程師,主要從事建筑結構工程研究。

基金項目:石河子大學一類課程“建筑抗震設計”

新疆地處亞歐大陸腹地,受南印度洋板塊與歐亞板塊碰撞作用以及來自北西伯利亞板塊的擠壓,構造運動強烈,是我國主要的內陸地震活動區域,也是國務院確定的地震重點監視防御區之一。進入20世紀以來,新疆境內發生6級以上地震100多次,平均每年一次以上,全區抗震設防烈度在6度以上的區域占全區總面積的80%以上,其中7度以上高烈度區域面積占60%以上,面臨嚴峻的抗震形勢[1]。因此,新疆地處地震高發區和高烈度區的抗震形勢對當地建筑設計、施工等技術人員提出了更高要求。因而,建筑抗震設計在當地本科教學中的重要性更加突出。

隨著近年來全球地震進入活躍期,強震頻發,大量的工程震害為學生學習抗震知識和技能提供了生動的教學素材,尤其是汶川、玉樹等一系列大震災害引起了大家的重視,對典型震害的分析成為了促使相關抗震設計、構造施工技術進步的重要因素,如汶川地震后,我國的《建筑抗震設計規范》(GB2010 0011-2010)就進行了相應的修編[2]。因此,開展基于震害分析的“建筑抗震設計”教學方法改革也是石河子大學建筑抗震設計課程組一直探索的目標,在多年課程建設過程中,取得了較好的教學效果。本文將在分析“建筑抗震設計”課程的特點,剖析存在問題的基礎上,闡述基于震害分析的研究型教學思路,并以在混凝土結構抗震設計中的實踐應用為例,具體分析以震害分析為核心的教學方法在概念設計、抗震計算,以及抗震構造措施等方面的應用,以供參考。

一、“建筑抗震設計”課程特點及現狀

“建筑結構抗震設計”課程在石河子大學開課學時為48學時,包括理論教學40學時和試驗教學8學時,是建筑工程專業必修課程之一,同時也是一門涉及學科較廣、綜合性較強的課程,經過本課程的學習,為后續的畢業設計奠定基礎,是建筑工程專業學生知識結構中重要的組成部分。

(一)涉及知識面廣,對學生理論基礎知識要求高

該課程主要涉及數學、力學、材料、結構等方面的知識,其先修課主要有工程數學、理論力學、材料力學、結構力學、建筑材料、鋼結構、鋼筋混凝土結構設計原理、鋼筋混凝土結構設計、砌體結構、施工技術等,尤其是“單自由度和多自由度彈性體系地震反應分析”章節與結構力學中的動力學部分聯系密切,是典型的“老師難教、學生難學”的章節。

(二)課程與規范聯系緊密,條文規定多

該課程內容一般包括場地、地震作用計算、各種結構抗震設計,以及隔震減震技術等章節,其設置與《建筑抗震設計規范》的編排思路大致相同,可以說是規范的說明書。因此,教材中有大量的規范條文規定告訴學生應該如何去進行抗震設計,如何讓學生印象深刻地去理解各種條文規定背后的含義是關鍵。

(三)實踐教學缺失

該課程的另一特點是實踐性極強,抗震設計事關人民生命財產安全,從學生階段就培養學生的工程實踐意識至關重要,而目前多數高校在抗震的實踐教學方面存在缺失現象,其原因主要是抗震的試驗手段主要有擬靜力試驗和振動臺試驗兩種,均需要較長的試驗準備周期和較高的經費投入。

綜上,由于“建筑抗震設計”課程教學存在的上述問題,要“化繁為簡、通俗易懂”地講解這門看似枯燥、卻對工程技術人員又十分重要的課程,需要借助地震災害這個天然的試驗場。工程震害分析與試驗研究、理論分析是抗震技術發展的基本手段[3],在地震災害頻發的今天,震害分析已經成為了抗震技術驗證的最佳場所,如四川雅安蘆山地震中,凡是按照新的抗震規范設計的建筑均實現了相應的抗震目標,沒有出現房屋倒塌的現象。因此,在抗震教學環節中,專業教師更應當以震害分析為核心,來引導學生研究、學習工程震害,使學生能夠有血有肉地理解書本知識。

二、基于震害分析的研究性教學思路

從各版“建筑抗震設計”教材不難發現,其在具體結構抗震設計中均是基于震害分析—概念設計—抗震計算—抗震構造的基本思路,可見震害分析是學習本課程的入手點,每種結構形式的震害現象對于后續的內容都具有強烈的指導意義。教學過程中尤其應當重視“分析”二字,在重視提高學生工程素質的當下,應當引導學生去理解每種震害發生的原因,設計、施工中如何去避免,從而使學生更加輕松地理解后續概念設計、抗震計算、抗震構造中大量的定量條文規定。

基于震害分析的研究型教學思路,即是在整個教學過程中始終緊扣震害分析這一前提,注重發揮學生的主觀能動性去分析解決問題,在震害分析章節將震害現象歸類為概念設計、抗震計算、抗震構造不符合規范要求的幾種情況,設置研究問題,并告訴學生將在后續學習中逐步解決;在講解到具體涉及前面設置問題的內容時,再帶著學生一起解決問題。

三、基于震害分析的研究性教學實踐

本文以混凝土框架結構抗震設計教學為例,闡述基于震害分析的研究型教學實踐過程,具體教學思路如圖1所示。

(一)基于震害分析的問題設置

混凝土框架結構是建筑工程領域最為常見的一種結構體系,尤其是在公共建筑當中。在歷次地震中框架結構表現出了較好的抗震性能,但也有一些共性的震害現象得到了體現,因此,在講述本章內容時,有必要將一些常見的震害現象集中梳理,設置研究問題(如下),在后續學習中不斷解決。

1.框架結構中某一層集中倒塌現象。

2.建筑平面中角部破壞嚴重。

3.樓梯間框架柱剪切破壞。

4.鄰近房屋碰撞破壞。

(二)基于震害分析的概念設計

中國的抗震設防采用“三水準設防、兩階段設計”[4],其具體實施主要通過概念設計、抗震計算和構造措施三個方面,其中概念設計是對結構體型、結構體系、剛度分布、構件延性的總體把握,是結構抗震設計的最為重要問題。但由于學生對于知識的學習未通過畢業設計的綜合實踐鍛煉,尚停留在碎片化的階段,無法站在全局的高度來看待概念設計的重要性。此外,長久以來的應試教育模式培養出來學生更喜歡依靠計算解決問題的特性,認為只要進行了抗震計算就能夠保證建筑結構的抗震能力,對概念設計的認識不足。因此,有必要從一開始就將各條概念設計規定與相應的震害對應起來,并逐條解決,基本主線為:概念設計條文—對應工程問題—工程震害現象—解決途徑,即通過工程實例中發生的震害現象,追溯其在設計階段不符合抗震概念設計的情況,引導學生探尋相關解決途徑。

(三)基于震害分析的抗震計算

結構抗震計算包括地震作用計算,地震力分配、內力組合及調整、截面承載力抗震設計、節點設計等內容,其中內力調整是此部分內容的核心問題,是實現框架結構合理破壞模式的關鍵所在,主要包括了“強節點弱構件、強柱弱梁、強剪弱彎”的內力調整思路[5],以及底層柱、角柱的內力放大。在講述這些關鍵問題的時候可回到歷次震害中發現的震害問題,引出震害分析中設置的問題:大量的結構并未實現梁端出鉸的合理破壞模式,而是某一層柱集中倒塌的情況;以及底層柱和角柱的破壞往往更為嚴重的現象。帶領學生以工程師的角度去從設計、施工角度查找出現上述問題的原因,理解按照合理破壞模式要求的內力放大調整方法。以汶川地震為例,當出現遠超設防烈度的地震作用時,幾乎沒有一棟建筑實現了強柱弱梁的破壞形式,是值得工程人員深省的,因此,《建筑抗震設計規范》(GB2010 0011-2010)在內力調整系數上進一步放大。

(四)基于震害分析的抗震構造措施

抗震構造措施,是根據抗震概念設計原則,不需要計算而對結構和非結構部分必須采取的各種細部要求,主要包括對梁、柱截面尺寸的限制,鋼筋直徑、間距的限值等等,此部分內容與震害分析中的構件層面破壞密切相關,講解中若采用完全“順向講授式”教學,學生很難記住相關的條文規定。教學中應結合震害分析,采用“反向研討式”教學,即思考若不按條文規定會出現什么震害問題。例如,在講授節點核心區配箍率的要求時,可聯系震害中典型節點破壞的現象——由于節點區箍筋不足或間距過大,柱縱筋壓曲外鼓,引導學生明白節點對結構維持大震不倒的重要性,以及箍筋體積配箍率可確保節點延性的意義。

“建筑抗震設計”是一門理論性、實踐性、綜合性都很強的課程,涉及大量的規范條文,如何生動地讓學生理解相關條文背后的依據是關鍵,而大量的規范條文修編都是以無數次強震為代價。因此,震害分析在教學過程中處于核心地位,是培養學生分析解決問題的重要手段,課程組在教學改革過程中的成效表明,不斷穿插震害分析不但可以提高學生的專業興趣,更使學生在理論知識綜合應用、工程質量意識等方面得到了鍛煉,在畢業設計環節中更加得心應手。

參考文獻:

[1]張勇.新疆農村抗震民居房屋結構類型及應用[J].震災防御技術,2006,(4).

[2][4]GB50011-2010建筑抗震設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.

建筑抗震設計規范要求范文第4篇

關鍵詞:抗震概念設計;抗震計算方法;提高結構抗震性能的措施

中圖分類號:TU37 文獻標識碼:A

1 抗震概念設計及思路

抗震設防的基本目的是在一定的經濟條件下,最大限度地限制和減輕建筑物的地震破壞,保障人民生命財產的安全。為了實現這一目的,抗震設計規范以“小震不壞,中震可修,大震不倒”,即三水準的抗震設防要求作為建筑抗震設計的基本原則。

一般來說,建筑抗震設計包括三個方面的內容與要求:概念設計、抗震計算與構造措施。概念設計在整體上把握抗震設計的主要原則,減少由于建筑結構自身帶來地震作用及結構地震反映的復雜性而造成抗震計算不準確;抗震計算為結構抗震設計提供定量依據;構造措施則是抗震概念設計與抗震計算的有效保障。結構抗震設計三個方面的內容是一個不可分割的整體,忽略其中任何一部分都可能造成抗震設計的失效。

建筑結構抗震概念設計的目標是使整體結構能發揮耗散地震能量的作用,從而避免結構出現比較敏感的薄弱部位,導致結構過早的破壞。假定整個結構能發揮耗散地震能量的作用是抗震設計方法的前提之一,在此前提下才能以多遇地震作用進行結構計算與構造措施。

建筑結構抗震設計的基本原則包括:(1)結構的簡單性,即結構在地震作用下具有比較明確的傳力途徑,結構的計算、內力及位移分析都易于把握。(2)結構的規則及均勻性,造型和結構布置比較均勻可以避免剛度、承載能力與傳力途徑的突變,以限制結構在豎向出現敏感的薄弱部位,建筑平面比較規則可以使建筑物質量分布與結構剛度分布協調,限制質量與剛度之間的偏心。(3)結構的剛度與抗震能力,結構布置應使結構在兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力、足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。

2 結構抗震計算方法及抗震驗算

結構抗震計算可分為地震作用計算和結構抗震驗算兩部分。進行結構抗震設計時,在確定結構方案后,首先應計算地震作用,然后計算結構和構件的地震作用效應,最后再將地震作用效應與其他荷載效應進行組合,驗算結構和構件的承載力與變形,以滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防要求。

結構抗震計算的方法包括:(1)底部剪力法,特點是忽略高振型的影響,假定結構地震反應以基本振型為主,將基本振型簡化為倒三角形進行計算,但是計算精度稍差。(2)振型分解反應譜法,利用振型分解的原理和反應譜理論進行結構最大地震反應分析,計算精度稍高。(3)時程分析法,選用一定的地震波直接輸入到所設計的結構,然后對結構的運動微分方程進行逐步數值積分,求得結構在整個地震時程范圍內的地震反應,計算精度高。

為了滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防標準,《建筑抗震設計規范》規定進行下列內容的抗震驗算:(1)多遇地震下結構允許彈性變形驗算,防止非結構構件的破壞,如隔墻、幕墻、建筑裝飾等的破壞。(2)多遇地震下結構強度驗算,防止結構構件因承載力不足而破壞。(3)罕遇地震下結構彈塑性變形驗算,以防止結構因過大變形發生倒塌。

3 提高結構抗震性能的措施

結構的抗震性能決定于結構的整體性、延性,而結構的整體性和延性與結構布置、結構整體剛度、結構節點和構件的延性和強度密切相關。

結構布置時宜考慮多道抗震防線,一個抗震結構應由若干延性較好的分體系組成,通過構件的鏈接協同作用,有意識地在結構內部、外部建立一系列分布的屈服區,使結構在先屈服的部分耗散大量的地震能量,而使最后的“防線”得以保存,便于結構修復。即通常所說的“小震不壞,中震可修,大震不倒”,同時設計中應做到的“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點弱構件”。

如框架結構抗震設計原則為強柱弱梁設計,梁屈服后柱仍能保持穩定;框架--剪力墻結構抗震設計原則為連梁首先屈服,然后是墻肢,框架作為第三道防線;剪力墻結構抗震設計原則為通過構造措施保證連梁首先屈服,并通過空間整體性形成高次超靜定。

結構應具有合理的剛度和承載力分布,建筑物的側移剛度越大,則自振周期越短,地震作用也越大,要求結構構件具有較高的承載力。提高結構的抗側剛度,往往以提高造價和降低結構變形能力為代價,因此在確定結構體系時,需要在剛度、承載力之間尋求較好的匹配關系。

墾利縣育才華都工程為高層剪力墻結構,結構地上一層的側向剛度小于相關范圍地下一層側向剛度的0.5倍,故采用地下室頂板作為上部結構的嵌固部位。在進行初步整體計算時,地震作用下局部X向最大層間位移角為1/900,超過了規范規定的1/1000。受地塊限制,沒有足夠的場地布置車位,規劃設計條件又要求車位比為1:1,所以地下二層必須設計為車庫。受限于車庫門最小凈寬的要求,該部分剪力墻的長度無法再加長,經過多次試算,通過增加剪力墻連梁的高度提高了該部位的抗側剛度,從而使層間位移角得到改善,滿足了規范要求。

結構應采取的構造措施,對于多層磚砌體結構,在構造上應采取設置構造柱、現澆混凝土圈梁、在磚砌體內配置橫向和豎向鋼筋等措施。對于多層砌塊結構在構造上應采取設置鋼筋混凝土芯柱、圈梁等措施。對于鋼筋混凝土結構,應通過混凝土材料、截面尺寸、縱向和橫向的配筋來避免剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓碎先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固黏結破壞先于構件的破壞。

山東威迪車輪有限公司倒班宿舍工程為四層砌體結構,依據《建筑抗震設計規范》在縱橫墻相交處及樓梯間四角分別設置了現澆鋼筋混凝土構造柱,并在每層樓面或屋面處設置現澆鋼筋混凝土圈梁,使得構造柱、圈梁及鋼筋混凝土樓板現澆為一空間整體,增強了結構整體穩定性,從而提高了該工程的抗震能力。

4 結束語

近幾年,四川汶川、雅安及青海玉樹等多地發生地震,且震害較嚴重,因此做好抗震設計是十分必要的,不僅要掌握好結構的抗震計算及抗震措施,更要注重結構的抗震概念設計。

參考文獻

[1] 混凝土結構設計規范 GB 50010-2010 中國建筑工業出版社

[2] 建筑抗震設計規范 GB50011-2010 中國建筑工業出版社

[3] 高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3-2010 中國建筑工業出版社

[4] 高層建筑鋼筋混凝土結構概念設計方鄂華編著,機械工業出版社

建筑抗震設計規范要求范文第5篇

關鍵詞:地震安全性評價 抗震設防動參數

一、安評的由來

我國是世界上多震的國家之一,地震引起的建筑物及工程設施破壞、倒塌是造成地震災害的最主要因素,只有使建筑物和工程設施具備適當的抗震能力才能有效減輕地震造成的人員傷亡及財產損失。確定合理的設防目標是抗震設計的前提,醫院建筑作為事關國計民生、在地震災害發生時又需要承擔救治功能的重要建筑,其抗震設防目標應當高于普通民用建筑。《建筑工程抗震設防分類標準》規定:醫療建筑的抗震設防類別應當符合:“三級醫院中承擔特別重要醫療任務的門診、醫技、住院用房,抗震設防類別應劃分為特殊設防類,二、三級醫院的門診、醫技、住院用房,具有外科手術室或急診科的鄉鎮衛生院的醫療用房……,抗震設防類別應劃分為重點設防類”,這意味著大部分縣級及以上醫院的醫療用房其抗震設防類別應屬于重點設防類(乙類)建筑,這一類建筑的抗震能力應當比住宅、辦公等普通建筑更高,屬于在地震發生時功能不能中斷或需盡快恢復的生命線工程。

工程場地地震安全性評價是《中華人民共和國防震減災法》確立的一項法律制度,《中華人民共和國防震減災法》第三十五條:“重大建設工程和可能發生嚴重次生災害的建設工程,應當按照國務院有關規定進行地震安全性評價,并按照經審定的地震安全性評價報告所確定的抗震設防要求進行抗震設防。”“國務院地震工作主管部門和省、自治區、直轄市人民政府負責管理地震工作的部門或者機構,負責審定建設工程的地震安全性評價報告,確定抗震設防要求。”并在附則中給出了“重大建設工程和可能發生嚴重次生災害的建設工程”的范圍,國務院頒布的《地震安全性評價管理條例》及各省市的地震安全性評價管理辦法都對需要進行地震安全性評價的工程明確了范圍,以《山東省地震安全性評價管理辦法》為例,在附件中就明確了必須進行地震安全性評價的建設項目,“……300張床位以上醫院的門診樓、病房樓、醫技樓、重要醫療設備用房以及中心血站等;”這意味著對我省絕大多數縣級及以上的醫院的主要醫療建筑及重要設備用房都需要進行地震安全性評價。《山東省防震減災條例》明確規定:“重大建設工程和可能發生嚴重次生災害的建設工程的抗震設防要求,由省級以上人民政府地震工作主管部門根據審定的地震安全性評價報告批準確定。”“學校、幼兒園、醫院等人員密集場所的建設工程,應當在地震小區劃結果、國家頒布的地震動參數區劃圖或者地震安全性評價結果的基礎上提高一檔確定抗震設防要求。”國家及各省市已從法律法規的角度對醫院建筑抗震設防要求及應采用審定后的安評結果進行抗震設計作了明確規定。

二、安評的應用

《建筑抗震設計規范》GB50011指出:抗震設防烈度必須按國家規定的權限審批、頒發的文件(圖件)確定,一般工程的抗震設防烈度應根據GB18306《中國地震動峰值加速度區劃圖A1》和《中國地震動反應譜特征周期(Tg)區劃圖B1》確定的地震基本烈度進行設防;在一定條件下,可采用經國家有關主管部門規定的權限批準的供設計采用的地震設防區劃的地震動參數(如地面運動加速度峰值、反應譜值、地震影響系數曲線和地震加速度時程曲線)進行設防。

由于歷史的原因,《建筑抗震設計規范》對抗震設防的表述采用雙軌制,即按設計地震基本加速度和設防烈度進行表述。抗震設計一般包含地震作用計算及構造措施兩方面的內容,對于醫院等重點設防類建筑,《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223不要求提高地震作用,只需提高其抗震措施,地震作用的計算是與設計基本地震加速度相關的,而抗震措施是按設防烈度確定的。《建筑抗震設計規范》明確指出:按國家規定權限批準作為一個地區抗震設防依據的地震烈度為本地區抗震設防烈度,一般情況下,取50年超越概率10%的地震烈度。50年設計基準期超越概率10%的地震加速度為設計基本地震加速度;《中國地震動峰值加速度區劃圖》和《中國地震動反應譜特征周期區劃圖》的設防水準為50年超越概率10%;因此根據安評報告進行抗震設防時應按提供的50年超越概率為10%的地震動峰值加速度對應的地震烈度,同時還應按提供的50年超越概率63%對應的設計地震加速度和反應譜參數值進行地震作用計算。對于設計使用年限為100年時,安評應分別提供100年設計基準期內超越概率為10%和63%的設計地震加速度和反應譜參數值,對需要進行時程分析及大震性能化設計有定量要求時都還應提供超越概率2%-3%對應的設計地震加速度和反應譜參數值。

規范中的小震對應50年超越概率為63.2%的水準,稱為多遇地震;中震對應的是50年超越概率為10%的水準,稱為設防地震;50年超越概率為2%~3%的地震烈度,稱為“罕遇地震”。結構承載力驗算時取第一水準的地震動參數計算結構的彈性地震作用標準值和相應的地震作用效應,采用《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068規定的分項系數設計表達式進行結構構件的截面承載力抗震驗算。換句話說是通過小震對應的地震動參數計算地震作用來保證“小震不壞”,“中震可修、大震不倒”是通過概念設計和抗震構造措施來滿足的。地震作用計算采用的規范反應譜是根據國內外大量實際地震加速度記錄的加速度反應譜進行統計分析并結合工程經驗和考慮技術條件的綜合結果,因此是一個統計意義并進行了人工調整的數據,設計反應譜通常用以下三個參數來描述:最大地震影響系數αmax、特征周期Tg、長周期反應譜下降曲線的衰減系數γ。安評一般是針對特定工程建設場址周邊一定范圍內的地震危險性進行評估,假定某種地震動衰減模型、通過地震危險性進行計算,得到50年或100年(必要時)超越概率為63%、10%、2%場址基巖處的地震加速度峰值和反應譜,再通過概率方法運用一維或二維土層模型計算得到場地地表或不同深度土層處的地震動峰值及與反應譜有關的參數。理論上安評結果要比國家標準規定得更加有針對性和更加細化,但是,由于地震危險性評估方法、地震動衰減規律、基巖地震動輸入及土層反應模型的不確定性,再加上從事安評工作的人員自身專業水平的差異,針對特定工程所提供的地震動參數可靠性和工程實用性大受影響。

對于提供了安評報告的工程的抗震設計,小震作用下,可分別按規范規定的和安評報告提供的地震動參數進行計算,取二者計算所得到的結構底部剪力較大者的樓層水平地震作用進行結構抗震驗算以保證結構的安全。大震作用下,由于安評一般根據實際強震記錄對長周期段的譜值變化規律按二次曲線衰減給出,規范反應譜把長周期段譜值變化規律修正為按直線下降,因此按安評結果進行結構驗算有可能會偏于不安全,此時可按規范提供的地震動參數進行計算。

安評報告一般都給出了根據50年超越概率10%的動參數所在的基本地震加速度分區,對于一些沒有明確給出加速度分區可的可參考《中國地震動參數區劃圖》宣貫教材中加速度分檔進行劃分;據此確定基本烈度,然后按有關的建筑抗震規范確定具體的設防要求。

工程實例一:青島膠州市某醫院門診醫技綜合樓及病房樓,重點設防類,根據《建筑抗震設計規范》GB50011-2010附錄,本地區設計基本地震加速度為0.05g,設計地震分組為第三組,場地特征周期為0.45s,依據地震安全性評價結果,該建設項目設計地震動參數如下:

設計地震動參數 超越概率水平

50年63% 50年10% 50年2%

Amax(cm/s2) 32 98 164

βm 2.7 2.7 2.7

T0(s) 0.10 0.10 0.10

Tg(s) 0.45 0.55 0.60

C 0.90 0.90 0.90

工程場地地表5%阻尼比50年超越概率10%水平向設計地震動加速度峰值為98gal,依據GB17741-2005《工程場地地震安全性評價》有關地震動加速度分區原則,本次結果屬0.10g區。相當于地震基本烈度值為7度,根據《山東省防震減災條例》,經地震主管部門批復后,該醫院建筑的抗震設防要求按地震動峰值加速度0.15g確定。結構設計按7度、0.15g的基本地震加速度計算地震作用,按8度采取抗震措施。

工程實例二:濟南市某醫院綜合病房樓,重點設防類,根據《建筑抗震設計規范》GB50011-2010附錄,本地區設計基本地震加速度為0.05g,設計地震分組為第三組,場地類別為II類場地,場地特征周期為0.45s,依據地震安全性評價結果,該建設項目設計地震動參數如下:

設計地震動參數 超越概率水平

50年63% 50年10% 50年2%

Amax(cm/s2) 31 78 134

βm 2.6 2.6 2.6

T0(s) 0.10 0.10 0.10

Tg(s) 0.35 0.40 0.40

C 0.90 0.90 0.90

依據GB17741-2005《工程場地地震安全性評價》有關地震動加速度分區原則,工程場地50年超越概率10%的地震動峰值加速度位于0.05g范圍,相當于地震基本烈度值為6度,根據《山東省防震減災條例》,經地震主管部門批復后,該醫院建筑的抗震設防要求按地震動峰值加速度0.10g確定。結構設計按7度、0.10g的基本地震加速度計算地震作用,按7度采取抗震措施。需要指出的是,特征周期是根據場地類別及設計地震分組確定的,現行抗震規范水平地震影響系數的最大值αmax與超越概率(小震、中震、大震)有關,而特征周期與超越概率無關,而安評報告的特征周期一般都與超越概率有關,大震反應譜的特征周期往往大于小震。當按安評報告的結果確定加速度檔進行小震作用下的承載力驗算時,應選用安評的地震動參數(基本加速度所在的檔對于的小震地震影響系數及特征周期)進行計算,并按規范的動參數計算,取二者的較大值進行設計。

實際上從建筑工程抗震設防要求來講,在地震時功能不能中斷或者需盡快恢復的生命線相關工程,其抗震設防要求應該是在預估的罕遇地震作用下設置在結構中的設備和設施盡快恢復正常,這一類的建筑工程抗震設防規定的年限就不應該是50年超越概率10%的情況,建筑規范給出荷載及地震作用都是以50年基準期給出,不同規定期限建筑物抗震設計的三個水準的取值均可轉化為50年的相應超越概率,這不在本文的討論之列,具體可參考相關文獻。

三、結論

對于醫院這一類需要進行重點設防的建筑,大多需要進行地震安全性評價工作,安評的結論往往同抗震規范的地震動參數不一致,《防震減災法》及防震減災條例等法律法規規定的設防要求不盡相同,而且各地建設行政主管部門及施工圖審查機構對相關的設防標準解讀也存在差異,使得設計人員往往無所適從,本文從法律法規的有關條文及規范的相關規定出發,論述了醫院建筑等重點設防類建筑工程在抗震設防時如何應用安評結果進行設防。并結合工程實例給出了抗震設防的具體做法及建議,供同行們參考。

參考文獻:

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