关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论

龙兴文

（松桃苗族自治县建筑设计院 贵州松桃 554100）

关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论

龙兴文

（松桃苗族自治县建筑设计院 贵州松桃 554100）

在建筑结构设计中，抗震设计是非常重要的组成部分。在建筑结构抗震设计中，要结合工程实际情况，不断的对抗震设计的水平进行提高，从而保证建筑结构的安全和可靠。本文主要结合笔者多年工作经验，阐述了建筑结构抗震设计的重点问题。

建筑；结构；抗震；设计

引言

随着我国建筑工程规模的不断扩大，建筑结构设计成为建筑设计中的重点。其中结构抗震设计更是重要，建筑结构抗震设计是一个完整的系统过程，是对建筑结构设计是否符合要求的重要的指标。

1 建筑结构抗震设计要点

1.1 注意场地的选择

建筑工程地质条件对地震破坏的影响很大。常有地震烈度异常现象，即“重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾”。产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。在建筑结构抗震设计中，应该选择有利地段；避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施；不在危险地段建设。

1.2 做好结构选型

结构选型的选择涉及的内容较多，应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，通过技术、经济条件比较综合确定。①做好结构材料的选择，从抗震角度考虑，作为一种好的结构材料，其结构材料应具备延性系数高（如钢结构）、强度/重力比值大（如轻质高强材料）、匀质性好、正交各向同性（变形相同），构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性；并能发挥材料的全部强度。常见结构类型按其抗震性能的优劣排序为钢结构、型钢混凝土结构、混凝土—钢组合结构、现浇钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构、配筋砌体结构以及砌体结构。②合理确定结构体系。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。

1.3 提高结构延性的原则

在结构竖向上重点提高可能出现塑性变形集中的相对柔弱楼层的构件延性。在结构平面上着重提高房屋周边转角处、平面突变处及复杂平面各翼相接处的构件延性。对多道抗震防线的抗侧力体系，着重提高第一道防线中构件的延性。在同一构件中，着重提高关键杆件的延性。同一构件中，着重提高延性的部位应是预期构件首先屈服的部位。

1.4 设置多道抗震防线

多道抗震防线对抗震结构是必要的。强烈地震往往有一定的持续时间（几秒至几十秒），并且往往伴随多次余震，结构在首次破坏后再遭余震，将会引起损伤累积，当第一道防线的抗侧力构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续的地震动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或选用轴压比值较小的抗震墙、实体筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。如因条件有限，只能采用单一的框架体系，框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件，此时应采用“强柱弱梁”型延性框架（即梁为第一道，柱为第二道）。

2 案例分析

2.1 工程概况

某工程位于主楼为电力生产调度综合办公用房；裙房为设备工艺机房；地下室为停车库。本工程主楼地上24层，房屋总高度98.5m；裙房5层，总高度22.5m。1～5层层高为4.5m，6层及以上层高为4.5m。地下1层，层高为4.5m。基本柱网8.4m×8.4m及6.2m×8.4m。建筑结构设计分类等级见表1。

表1 建筑结构设计分类等级

2.2 地震作用

根据中国地震动峰值加速度区划图及《建筑抗震设计规范》（GB50011），本工程抗震设防烈度为Ⅵ度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组；建筑场地类别为Ⅲ类，场地特征周期0.45s；结构阻尼比为0.05；多遇地震下水平地震影响系数最大值为0.04，时程分析所用地震加速度时程曲线最大值为18cm/s2。

2.3 上部结构体系

根据房屋体型、高度及所在地区环境条件、抗震设防烈度，本工程主楼采用全现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，普通梁板楼、屋盖体系，在楼、电梯间及部分纵、横向框架内适当布置剪力墙，有效提高结构的整体侧向刚度，并减小扭转效应，确保结构良好的抗风、抗震性能。裙房采用全现浇钢筋混凝土框架结构，楼屋面为双向井字梁梁板体系，便于室内空间的灵活分隔，满足建筑大空间使用要求。调度大厅屋面采用24.0m× 29.0m跨双向连续型钢（钢骨）混凝土井字梁。

2.4 结构抗震分析与设计

本工程主楼采用全现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，具有良好的结构整体性及多道抗震防线，具有合理的地震作用传递途经；裙房采用全现浇钢筋混凝土框架结构体系；主楼与裙房之间设防震缝分隔，形成两个独立的抗震结构。

对照《建筑抗震设计规范》（GB50011）及《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3），主楼及裙房的建筑平面布置基本规则，但主楼底部及裙房的个别楼层存在楼板局部不连续；主楼建筑竖向布置基本规则，侧向刚度沿竖向分布均匀，裙房顶部设有二层通高调度大厅，抽柱形成大跨空间。

本工程采用中国建筑科学研究院编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》进行多遇地震作用下的振型分解反应谱法计算，其中主楼采用美国Computer and Structures Inc（.CSI）公司通用软件ETABS进行对比分析。地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。计算中考虑扭转耦联振动并计入5%偶然偏心影响。本工程主楼采用动力弹性时程分析法进行多遇地震作用下的补充计算（SATWE软件）。

主要控制性计算结果见表2。

表中参数：T为结构自振周期；Tt/T1为结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比；ζEM为振型有效质量参与系数；FEK为振型分解反应谱法计算的底部地震剪力；FEKD为弹性时程分析计算的底部地震剪力；FEK/Geq、FEKD/Geq为剪重比；△Ue/h为地震作用下结构最大层间位移角；△Uw/h为风荷载作用下结构最大层间位移角；λ1、λ2分别为主要楼层最大水平位移和层间位移与该楼层平均值之比的最大值。

表2 主要控制性计算结果

上述计算结果均可满足《建筑抗震设计规范》（GB50011）及《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3）的相关规定，其中主楼在不考虑偶然偏心影响下其λ1大于1.2，属扭转不规则结构。

2.5 主要抗震技术措施

（1）根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223），本工程为乙类建筑，按6度地震区进行地震作用计算，按7度地震区的要求加强抗震措施。主楼在基本振型地震作用下，底部框架承担的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的50%，剪力墙抗震等级为二级、框架抗震等级为二级；裙房框架抗震等级为三级；地下室剪力墙及框架的抗震等级均为二级。按规范要求进行必要的内力调整并采取抗震构造措施。

（2）裙房顶部大跨空间周边型钢（钢骨）混凝土井字梁支座框架柱内配置型钢（钢骨），并下插一层，提高裙房顶部框架柱的承载力和抗震延性。

（3）采用SATWE软件，进行双向水平地震作用下的补充计算，并考虑楼板平面内实际刚度变化（弹性楼板）的影响，复核构件抗震承载力及配筋。

（4）对主楼底部及裙房的个别平面不规则楼层，适当增大板厚并提高楼板的配筋率。

3 结语

综上所述，在建筑结构抗震设计中，必须要严格按照抗震设计要求进行，做好建筑结构材料和结构体系的选择，同时设置多道抗震防线，确保建筑的安全和稳定。上文主要根据实例阐述了结构抗震分析与设计，并且提出了几个建筑结构抗震措施，希望能够为同类工程作为借鉴和参考。

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[2]常业军，程文瀼，隋杰英.建筑结构抗震设计中的若干问题[J].特种结构，2002，04：56～57.

[3]胡中群，王惠民.民用建筑应遵循的抗震设计原则及应采取的抗震构造措施[J].安徽建筑，1999，06：26～27.

TU352.1+1

A

1004-7344（2016）24-0338-02

2016-8-10