SATWE 结构整体计算时设计参数的合理选取(八)

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SATWE 结构整体计算时设计参数的合理选取（八）

姜学诗/中国建筑设计研究院审图所，北京 100044

2 地震信息中各项参数的合理选取（三） 2.7 钢筋混凝土结构的抗震等级

混凝土结构的抗震等级主要是指框架的抗震等级和剪力墙（《抗震规范》称为“抗震墙”）的抗震等级。

震害调查和结构抗震性能试验研究表明，房屋建筑的震害不仅与地震烈度有关，而且与房屋结构的类型和高度有关。因此，在地震区，对钢筋混凝土结构，根据抗震设防烈度、房屋的结构类型和高度，将其划分为不同的抗震等级来进行抗震设计，是比较经济合理的。

剧场、体育馆等大型钢筋混凝土公共建筑的抗震等级、A 级高度的钢筋混凝土结构的抗震等级可按现行的《抗震规范》表6.1.2或《高规》表4.8.2确定；B 级高度的钢筋混凝土结构抗震等级可按《高规》表4.8.3确定；钢-混凝土混合结构的抗震等级可按《高规》表11.2.19确定。

在确定钢筋混凝土结构的抗震等级时，应注意以下问题：

（1）甲类建筑和乙类建筑的抗震等级应分别按《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223—2008）第3.0.3条第3款和第2款的要求确定。

《建筑工程抗震设防分类标准》第 3.0.3条中的“抗震措施”，按照《抗震规范》的定义，是指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。就工程设计而言，抗震措施主要包括结构的内力调整和结构的抗震构造措施两大部分。结构的内力调整主要取决于结构的抗震等级。以乙类建筑（重点设防类建筑）为例，《建筑工程抗震设防分类标准》要求重点设防的乙类建筑，“应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施”。这就是说，在8度地震区的乙类建筑，应按9度查《抗震规范》的抗震等级表来确定其抗震等级，从而完成结构的内力调整；8度地震区的乙类建筑，其抗震构造措施应符合按提高一度即9度确定的抗震等级的要求。8度地震区的乙类建筑，根据《建筑工程抗震设防分类标准》的规定，其地震作用应按本地区的抗震设防烈度即8度确定。

（2）框架-剪力墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩

的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定；因此，设计框架-剪力墙结构时，应输出文件名为WV02Q.OUT 的文本文件，该文件中给出了各层框架部分承受的地震倾覆力矩百分比，可供结构工程师比较判断。

（3）2002年版的《高规》修订稿指出，对框架-剪力墙结构，应根据其结构在规定的水平地震力作用下，结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，来确定其设计原则和方法，具体要求如下：

1）框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时，结构按剪力墙结构设计，框架部分按框架-剪力墙结构的框架进行设计。因为，当框架部分承担的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时，意味着结构中框架承担的地震作用较小，绝大部分地震作用均由剪力墙承担，工作性能接近于纯剪力墙结构，此时结构中的剪力墙抗震等级可按剪力墙结构的规定执行；其最大适用高度仍按框架-剪力墙结构的要求执行；计算分析时按剪力墙结构进行计算分析，其侧向位移控制指标按剪力墙结构采用。

2）当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时，属于一般的框架-剪力墙结构，应按照规范或规程关于框架-剪力墙结构的要求进行设计。

3）当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时，结构按框架-剪力墙结构设计。当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时，意味着结构中剪力墙的数量偏少，框架承担较大的地震作用，此时框架部分的抗震等级和轴压比宜按框架结构的规定执行，剪力墙部分的抗震等级和轴压比按框架-剪力墙结构的规定采用；其最大适用高度不宜再按框架-剪力墙结构的要求执行，但可比框架结构的要求适当提高，提高的幅度可视剪力墙承担的地震倾覆力矩来确定。

4）当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%时，结构按框架-剪力墙结构设计。当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%时，意味着结构中剪力墙的数量极少，此

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时框架部分的抗震等级和轴压比应按框架结构的规定执行，剪力墙部分的抗震等级和轴压比按框架-剪力墙结构的规定采用；其最大适用高度宜按框架结构采用。对于这种少墙框架-剪力墙结构，由于其抗震性能较差，不主张采用，以避免剪力墙受力过大，过早破坏。不可避免时，宜采取将此种剪力墙减薄、开竖缝、开结构洞、配置少量单排钢筋等措施，减小剪力墙的作用；宜增加与剪力墙相连柱子的配筋，并采取措施确

保在剪力墙破坏后竖向荷载的有效传递。

在第3），4）款规定的情况下，为避免剪力墙过早破坏，其位移相关控制指标应按框架-剪力墙结构采用。

（4）抗震设计的剪力墙结构中，当短肢剪力墙与筒体（常用作楼梯间、电梯间、设备间等）或一般剪力墙共同抵抗水平地震作用且短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩为结构底部总地震倾覆力矩的40%~50%时，这样的剪力墙结构可定义为“短肢剪力墙较多的结构”，简称为“短肢剪力墙结构”。短肢剪力墙结构可按剪力墙结构确定抗震等级，但在程序总信息中的“结构类型”参数项内应选择“短肢剪力墙结构”，这样，程序会自动将其中的短肢剪力墙的抗震等级提高一级。

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与其厚度之比为5~8的剪力墙。一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。

短肢剪力墙结构中，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩占结构底部总地震倾覆力矩的百分比，可在程序输出的WV02Q.OUT 文件中查看。

剪力墙结构中，如果短肢剪力墙承受的第一振型地震倾覆力矩达不到结构底部总地震倾覆力矩的40%，则不能定义为短肢剪力墙结构，而应按一般剪力墙结构进行设计，其中短肢剪力墙的抗震等级不必提高一级；如果短肢剪力墙承受的第一振型地震倾覆力矩超过了结构底部总地震倾覆力矩的50%，则必须调整结构方案，直到短肢剪力墙承受的第一振型地震倾覆力矩满足小于结构底部总地震倾覆力矩的50%而大于等于结构底部总地震倾覆力矩的40%为止。 1）关于短肢剪力墙结构，各地方标准也有不同的定义。例如北京地区，北京市2004年12月颁布的《北京市建筑设计技术细则——结构专业》分册规定：

多层剪力墙结构中，当由短肢剪力墙负担的楼面面积与全部楼面面积之比超过60%时，可定义为短肢剪力墙结构；在短肢剪力墙结构中，各层短肢剪力墙

的总截面面积不应超过本层总剪力墙截面面积的2/3，任一层短肢剪力墙承受的水平剪力不应小于总基底剪力的20%；

高层剪力墙结构中，当由短肢剪力墙负担的楼面面积与全楼楼面面积之比超过50%时，可定义为短肢剪力墙结构。抗震设计时，短肢剪力墙结构中的筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不应小于结构底部总地震倾覆力矩的70%。在短肢剪力墙结构中，任一层短肢剪力墙承受的水平剪力不应小于总基底剪力的20%。

关于短肢剪力墙，《北京市建筑设计技术细则——结构专业》分册认为：

对于多层剪力墙结构，当墙肢截面高度与厚度之比虽然为5~8，但墙肢两端均与较强连梁（连梁净跨与连梁截面高度之比l b /b b ≤2.5）相连或与翼墙相连时（翼墙长度不应小于翼墙厚度的5倍），这样的墙肢可不作为短肢剪力墙看待。

对于高层剪力墙结构，当墙肢截面高度与厚度之比虽然为5~8，但墙肢两端均与较强连梁（连梁高度h b ≥400mm ，且连梁净跨与连梁截面高度之比l b /h b ≤2.5）相连或与翼墙相连时（翼墙长度不应小于翼墙厚度的5倍）或墙厚≥400mm 时，可不作为短肢剪力墙看待。

2）关于短肢剪力墙和短肢剪力墙结构，“广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2002）补充规定”中也有不同的定义。该“补充规定”指出：剪力墙墙肢截面高度与厚度之比大于4小于8时为短肢剪力墙；当剪力墙墙肢截面厚度不小于层高的1/15，且不小于300mm 时，墙肢截面高度与厚比之比大于4时仍属一般剪力墙。

具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指，短肢剪力墙的截面面积与剪力墙总截面面积之比为50%以上，其房屋的最大适用高度比《高规》表4.2.2规定的剪力墙结构的最大适用高度降低20%的剪力墙结构。

3）关于短肢剪力墙，2002年版的《高规》修订稿中第7.1.7条将截面厚度不大于300mm 、各肢截面高度与厚度之比均满足4

2002年版的《高规》修订稿还指出，关于具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构（简称为“短肢剪力墙结构”）是指，在规定的水平地震力作用下，短肢剪力墙