建筑抗震设计疑难与注意问题分析

2017-06-01宋磊

赤峰学院学报·自然科学版 2017年10期

关键词：设计规范内力剪力

宋磊

（安徽建筑大学，安徽合肥 230601）

建筑抗震设计疑难与注意问题分析

宋磊

（安徽建筑大学，安徽合肥 230601）

国家在2010年底颁布了新的抗震设计规范GB50011-2010，并在最近出台了一些抗震设计的具体补充文件，有效地保障了人民群众的生命安全.但是在各地实施新的抗震设计规范时，也出现过一些问题，特别是对抗震设计规范中疑难问题的理解与执行方面存在着一定的欠缺，对需要注意的抗震设计问题没有注意到，这需要引起业内的高度重视，并认真加以研究，采取措施避免类似现象的再次发生.

抗震设计；疑难问题；结构不规则性；设计调整

1 引言

我国近些年来加大了对人民群众生产生活设施的投入，兴建了不少的建筑工程.为了保证群众的生命安全，各单位对建筑工程进行设计时，按照设计规范的要求，都是需要进行抗震设计，以确保建筑使用的安全[1].国家在2010年底颁布了新的抗震设计规范GB50011-2010，并在最近出台了一些抗震设计的具体补充文件，有效地保障了人民群众的生命安全.但是在各地实施新的抗震设计规范时，也出现过一些问题，特别是对抗震设计规范中疑难问题的理解与执行方面存在着一定的欠缺，对需要注意的抗震设计问题没有注意到，这需要引起业内的高度重视，并加以研究，以避免类似现象的再次发生.

2 建筑抗震设计的疑难问题及其对策分析

2.1 建筑抗震设计疑难问题的概念

在建筑工程抗震设计中，往往会遇到一些处理起来较为复杂或者有一定难度的问题，如果对这些问题不能很好地解决，就极易引发抗震设计质量缺陷，甚至造成建筑工程质量事故，对建筑物的使用安全产生极为不利的影响.这些问题就是建筑抗震设计疑难问题.

2.2 建筑抗震设计疑难问题的分析

（1）建筑结构不规则的设计问题.由于时代的发展，人们对于建筑功能有了更多的要求，有的一个建筑物中也被赋予了更为复杂的功能.这就造成了不少建筑物在其结构上发生了不规则性，这种不规则性包括了平面不规则、竖向不规则以及平面与竖向均不规则等几种情况.建筑结构的不规则性对设计者来说是一种挑战，它使得建筑设计工作增加了难度.

（2）抗震墙各墙肢截面的组合内力调整问题.在钢筋混凝土的抗震墙结构的设计中，若按照等效静力法全部来计算、绘制抗震墙弯矩图，并确定相应的配筋，则容易出现墙体高度的任何地点都可能产生塑性铰的问题[2]，这样就不利于抗震墙的抗震性能，使得建筑结构减小了变形性能.为了提升建筑物抗震墙延性，获取更为经济的抗震效果，须在设计中确保塑性铰产生在抗震墙的底部.这就需要调整各墙肢截面的组合内力.如何进行合理的调整，个别的设计者对此并不是十分清楚.

2.3 建筑抗震设计疑难问题的解决对策

2.3.1 建筑结构不规则问题的设计对策

（1）平面结构不规则、竖向结构却规则的建筑.对于此类的建筑进行抗震设计，要利用空间结构的计算模型进行分析，并在设计中确保其符合相关的要求：凹凸不规则或者存在楼板局部位置不连续情况下，计算模型要符合楼板平面内的实际刚度变化，有过大的烈度或者不规则性时，应考虑到楼板局部变形所带来的不利影响；分析扭转的不规则性，须计算扭转的作用，并确保楼层最大的竖向构件弹性水平位移及层间位移≤楼层两端的弹性水平位移及层间位移的平均值×1.5；如果最大的层间位移比规范取值小很多时，可以适当地放宽；凹凸不规则、平面又不对称或者局部有不连续的地方，此时应依据实际情况对扭转的位移比进行分块计算[3]，对于扭转较大的部位要适当增加其局部内力增大系数.

（2）竖向结构不规则、平面结构却规则的建筑.设计中对于刚度较小的楼层地震剪力要增大到其原值的1.15倍，针对薄弱层，要开展弹塑性的变形分析；竖向的抗侧力构件存在不连续性时，其转递到水平转换的构件地震内力要适当增大到1.25～2.5倍，考虑增大幅度的依据主要是水平转换的构件受力情况、几何尺寸以及地震的烈度；遇到楼层承载力发生突然变化的情况，薄弱层抗侧力结构设计其受剪承载力时，不得低于其相邻的上一层数值的65%.

（3）竖向结构及平面结构均存在不规则性的建筑.此时的设计要符合以上两种不规则情况的设计要求，且对于特别的结构不规则性需单独研究，可以针对部分薄弱层位置运用更多的抗震性能设计措施；遇到体形很复杂的建筑，要在合理的部位设计防震缝，使得抗侧力结构形成多个较为规整的单元；设计沉降缝及伸缩缝的宽度时，要保证其满足抗震缝的设计要求.

2.3.2 调整抗震墙各墙肢的截面组合内力方法

依据国家抗震规范，对于抗震墙的各墙肢截面，其组合弯矩设计数值需要进行如下的调整，以便得到更加合理有效的采用数值.

（1）对于一级的抗震墙，其底部和上面一层需要根据墙肢底部截面的弯矩组合设计数值来确定；而在其它的抗震墙位置，需要对设计值增加一定的幅度，一般可乘以1.2的系数；

（2）对于抗震墙底部加强的部位，如何确定其高度最为合理.常用的解决方法是在底部二层与墙总高度×（1／8）中选择最大值，但应控制在15米范围内；

（3）一～三级抗震墙底部的加强部位，设计其截面组合数值可根据公式2-1计算.

遇到地震烈度9度时，还必须满足公式2-2的要求.

式中，V与VW分别是抗震墙底部在加强部位的截面组合剪力的设计数值与计算值；MWUC、MW分别为抗震墙底部截面实际配设的抗震受弯承载力对应之弯矩数值与底部的截面组合弯矩设计数值；ηVW是剪力的增大倍数，其数值取值见表2.1.

表2 .1 ηVW的取值

3 建筑抗震设计须注意的问题分析

在建筑工程的抗震设计时，有一些需要设计人员注意的问题，必须认真学习、“吃透”规范精神，熟悉设计方法，以避免出现设计质量上的缺陷或者事故.

（1）注重调整水平地震作用下突出屋面的附属结构地震内力.对于此类的附属结构，如屋顶的水箱间、电梯间、烟囱等，实际发生的地震调查结果证明，它们的震害极为严重，这是由“鞭端效应”所产生的，因为这些突出屋面的结构在刚度与质量上会发生相对主体建筑结构的减小.故在使用底部剪力法设计时，要对这些附属结构的地震作用效应增大三倍，且不必下传所增大的部分；

（2）在水平地震的作用下，设计方还要对长周期的结构地震内力开展调整，以防范地震可能产生的危害，有的设计人员容易忽视这方面的调整.因为在长周期的区段，地震影响的系数会有很快的下降幅度，且地震地面运动位移与速度有可能会严重破坏建筑结构[4]，而采用振型分解反应谱的方法难以对此类不利影响进行准确计算.因此，在此情况下，层间的剪力还要符合公式3-1的要求，且水平地震剪力的最小值要予以增大.