抗震设计在建筑中的应用研究

2013-04-09朱荣星

河南建材 2013年1期

朱荣星

河南智博建筑设计有限公司（471000）

我国是一个多地震国家,地震情况比较复杂，地震活动分布广泛。由于地震及地震效应的突发性和复杂性，以及计算模型与实际情况的差异，使得地震时造成建筑破坏的程度很难准确预测，无法进行精确的抗震计算,因此必须依赖于良好的抗震设计。建筑结构的抗震措施主要包含三个方面∶一般规定，主要指建筑结构抗震设计的整体选型、房屋适用高度、高宽比、规则性等；地震内力计算和调整；抗震构造措施,主要指不需要进行计算的结构细部要求，比如构件最小尺寸、配筋率、轴压比、加密区、边缘构件等。

1 建筑设计中地震内力计算和调整

在地震内力计算阶段，由于一般是基于通用的有限单元法，计算结果基本是个定值，可以精确到荷载取值和地震力的计算。而内力调整是基于对地震内力无法精确计算的一个人工保守干预。地震内力调整的具体思路是∶依据结构类型、抗震设防烈度和房屋高度决定结构抗震等级；按抗震等级，对结构构件计算内力进行调整，地震内力标准值经调整后再进行荷载组合；荷载组合后的构件的设计内力还需要进行二次调整。抗震设计的地震内力调整分为整体调整、局部调整、构件调整三个层次，并依次进行。

1）整体调整

主要是包括三个方面∶水平地震力整体调整、竖向地震力整体调整、未进行扭转耦联计算时放大边榀地震力。由于地震影响系数在长周期中下降较快，对于基本周期大于3.5 s的结构,按规范法采用振型分解反应谱法计算的结构效应可能太小，而地震对于长周期结构的破坏影响更大。出于结构安全的考虑，提出了对结构总水平剪力和各层水平剪力最小值的要求，对各楼层对应于水平地震作用标准值的剪力进行调整，如果底部总剪力VEK1略小于最小底部剪力VEK1，min的要求，基本周期位于加速度控制段、速度控制段、位移控制段，其方法基本上是进行全楼整体调整。需要注意的是，如果底部总剪力远小于要求的最小底部剪力时，不能通过调整来满足地震力要求。这种情况说明结构方案不合理，结构需要重新选型和布置。如果结构底部总剪力满足规范要求，仅仅是中间楼层剪力某一层由于一些特殊原因不满足,仅调整该层即可。由于本项调整的是整层的剪力，故本层构件的剪力、弯矩、轴力都应相应调整。竖向不规则导致的“薄弱层”的最小剪力系数需放大1.15倍。同时，考虑将竖向地震力放大1.5倍,本条调整主要是考虑竖向地震的计算比较繁琐，采用简化方法计算以后，最好做相应的调整。未进行扭转耦联计算时放大边榀地震力，在规则结构不进行扭转耦联计算时，采用此条规定调整边榀的地震力来考虑扭转效应。

2）局部调整

局部调整主要包括竖向不规则、二道防线、水平转换构件、框支柱以及大跨悬挑连体等。其中，刚度比不满足、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等“薄弱层”可能导致竖向不规则的情况，因此“薄弱层”的地震作用标准值的剪力应放大1.25倍，放大后的地震剪力系数不应小于最小剪力系数的1.15倍，由于本项调整的是整层的剪力，故本层构件的剪力、弯矩、轴力都应相应调整；框架剪力墙在水平地震作用下，框架结构计算所得的剪力一般都比较小，为保证作为二道防线的框架具有一定的抗侧力能力,需对框架部分承担的剪力予以调整，该调整仅调整框架柱部分的剪力和与框架柱相连的框架梁的弯矩，框架柱轴力不调整；水平转换构件主要指转换梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、斜撑等，此项调整针对的是经过剪重比和薄弱层调整后的地震计算内力，以及转换构件的地震内力，包括弯矩、剪力、轴力。部分框支剪力墙结构的框支柱承受的水平地震剪力应满足一些要求,比如每根柱承受2%的基底剪力,该调整仅调整框支柱的剪力和与框支柱相连的框架梁的弯矩,框支柱轴力不调整；在高层建筑中，大跨结构、悬挑结构、转换结构、连体结构的连接体的竖向地震作用标准值，不宜小于结构或构件承受的重力荷载代表值与最小竖向地震作用系数的乘积。

3）构件调整

荷载组合之后的构件设计内力，主要针对抗震等级的调整，以实现结构延性设计要求，构件调整原指强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件等三方面。为实现梁构件的“强剪弱弯”，框架梁的梁端弯矩不需要调整，梁端剪力适当调整；为实现“强柱弱梁”，框架柱的柱端剪力和弯矩适当调整；转换柱包括部分框支剪力墙结构中的框支柱和其他结构（框架剪力墙、框架核心筒）中的承托转换梁的柱，是带转换层结构的重要构件,受力性能与普通柱大致相同，但受力大、破坏后果严重，同样需要进行调整；剪力墙则指一般剪力墙，以及框支结构落地剪力墙底部加强部位，一级抗震底部加强区以上部分，各层的墙肢组合弯矩应乘以增大系数，其他不调整，偏心支撑构件的轴力、梁柱内力均需增大，钢结构转换柱构件相连转换柱，地震内力应乘以增大系数1.5。