抗震设计注意的几个问题
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1 概念设计对策
(1)房屋的基础埋置深度一定要满足规范的 要求,条件许可时建议适当加大基础埋置 深度,确保建筑物的整体稳定,必要时可 布置一定数量的抗拔桩。
(2)房屋的地下室宜适当扩大,尤其是上部 两个住宅抗震单元的连接部位往往比较狭 小,在地下室范围内应人为加宽该连接部 位的宽度。
(3)使用条件许可或房屋高宽比超限较多时, 可将房屋的底层或底部几层向外扩大,形 成大底盘裙房结构,提高抗倾覆能力。
(2)当高层建筑群相互间距较近,尤其是当 风荷载起控制作用时,建议考虑风力相互 干扰的群体效应引起的增大系数。
(3)在风荷载作用下基础底面不应出现脱离 区(零应力区)。
3 抗震设计对策
(1)多遇地震作用计算时建议考虑重力二阶 效应的不利影响。
(2)在多遇地震作用下基础底面不应出现脱 离区(零应力区)。
高差较大时可采取的改善方法有: 1)降低塔楼室内标高 ; 2)分级降低高差; 3)用斜坡过渡部分高差; 4)减小高差同时设置集中管沟。
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目前比较实用的计算方法是广东省实施 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ32002)补充规定DBJ/T15-46-2005中提出的 当建筑平面为非矩形时,其房屋高宽比为 房屋高度(室外地面至主要屋面高度)与 建筑平面等效宽度之比,其中建筑平面的 等效宽度B=3.5r,而r为建筑平面(不包括外 挑部分)的最小回转半径。
2 特征周期
采用勘察报告判定的场地类别按规范确定。 当场地土层实测等效剪切波速和覆盖层厚 度处于场地类别的分界线附近(一般指相 差15%的范围)时,小震和中震建议按插 值方法确定地震作用计算所用的特征周期。
大震下所用特征周期在上述基础上再增加 0.05秒。
二、抗震性能化设计
所谓抗震性能化设计,指针对每个工程的 具体情况,在中震和大震下对整个结构、 结构的局部部位或结构的关键构件设定的 高于基本设防目标(小震不坏、中震可修、 大震不倒)的抗震性能设计定量指标。
2 大跨度框架
大跨度框架明确跨度按不小于18m划分。
应区别对待大跨度框架结构与框架结构中 含有局部大跨度框架的情况,前者需对整 个结构提高抗震等级;后者仅需对具体大 跨度框架提高抗震等级 。
六、高层建筑底部嵌固端
高层建筑底部嵌固端计算和构造除满足规 范的基本要求外,尚应注意以下问题:
1 嵌固端平面不宜开大洞或有较大高差,尤
在2010年版的多层及高层建筑结构空间有 限元分析与设计软件(墙元模型) SATWE的 结构分析、设计信息输出文件WMASS.OUT 中各楼层等效尺寸就是根据上述广东省补 充规定的计算方法输出的,该等效尺寸 (如有外挑部分应相应扣除)可方便结构 设计人员计算房屋的高宽比。
当然,对于带有裙房的高层建筑,当裙房 的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和 刚度较大时,计算房屋高宽比的房屋高度 和建筑平面宽度或建筑平面等效宽度可按 裙房以上部分考虑。
其在嵌固端判别计算的相关范围内,否则 楼板的整体刚度无法保证,水平力无法传 递。
2 在嵌固端判别计算的相关范围内,嵌固端
平面应采用梁板结构,相关范围以外允许 采用平板结构或空心楼盖结构 。
3 嵌固端平面标高存在高差时,应尽量控制
高差的大小,一般情况下每级高差不宜超 过0.8m--1.0m,同时应采取水平加腋等措 施保证水平剪力的传递。
五、单跨框架和大跨度框架
1 单跨框架
应区别对待单跨框架结构与框架结构中含 有局部(小于30%)单跨框架的情况。 单跨框架结构:地震作用下因缺少多道防 线及冗余度对抗震不利 。
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抗规第6.1.5条规定:甲、乙类建筑以及高 度大于24m的丙类建筑,不应采用单跨框架 结构;高度不大于24m的丙类建筑不宜采用 单跨框架结构 。
2 选波原则
反应谱特性在统计意义上与振型分解反应 谱法采用的规范反应谱相符,即要求所选 的天然地震加速度记录反应谱在对应结构 的主要周期点(不是各个周期点)上与规 范反应谱相差不大于20%,所谓比较靠 “谱”。
3 地震波检验
结构每个主向,其底部剪力应满足:单组 为振型分解反应谱法的65%--130%,平 均为振型分解反应谱法的80%--120%。
高层建筑高宽比超限,首先应明确高宽比 是如何计算的: 在体型简单的高层建筑中,房屋高宽比即 为房屋高度(室外地面至主要屋面高度) 与建筑平面宽度(竖向抗侧力构件最外侧 之间的距离,不包括外挑部分)之比。
在体型复杂的高层建筑中,如何计算房屋 高宽比是比较难以确定的问题。一般情况 下,可按该平面各水平方向的最小投影宽 度计算高宽比,但对突出建筑物平面很小 的局部结构如楼梯间、电梯间等,一般不 应包括在计算宽度内。
当小震下结构抗震验算采用的设计参数依 据地安评提供的场地反应谱计算时,应特 别注意小震弹性、中震弹性及中震不屈服 的计算结果,分析比较相互关系,使中震 下设定的抗震性能指标具有明显高于小震 弹性的实际意义。
三、关于结构时程分析
1 地震波数量
3组地震波(天然2组、人工1组)时取时 程分析法的包络值和振型分解反应谱法的 较大值。 7组地震波(天然5组、人工2组)时取时 程分析法的平均值和振型分解反应谱法的 较大值。
抗震设计注意的几个问题
张 敏
(苏州市建筑设计研究院有限责任公司 苏州 215021)
一、正确使用地安评报告
1 设计参数
小震按规范反应谱(地震影响系数曲线) 和地安评提供的场地反应谱分别计算,取 结构底部水平剪力较大者的楼层水平地震 力进行结构抗震验算。 中震和大震抗震验算按规范反应谱,设计 参数按规范采用。
特别注意以下情况: (1)框架结构中某个主轴方向均为单跨,也 属于单跨框架结构。
(2)框架结构中某个主轴方向含有局部单跨 框架时,可不作为单跨框架结构对待,但 对单跨框架需要注意加强,采取加强措施。
(3)一、二层连廊采用单跨框架结构时,需 要注意加强,采取加强措施。
(4)框架—剪力墙结构中的框架,可以是单 跨,但范围较大的单跨框架或相邻两侧剪 力墙间距较大时或顶层采用单跨框架时, 均对抗震不利,需要注意加强,采取加强 措施。
4 有效持续时间
每一组波形的有效持续时间一般不少于结 构基本周期的5倍。 有效持续时间是指起始峰值到结束峰值取 记录最大峰值的10%--15%之间的一段时 间,不同于记录时间。
四、高宽比超限设计对策
高层建筑的高宽比,是对高层建筑结构刚 度、整体稳定、承载能力和经济合理性的 宏观控制。因此,虽然高宽比超限不属于 超限高层建筑工程范围,但超限时仍应有 上限控制,建议最大不超过规范规定的适 用高宽比的30%,同时当房屋高宽比超限 时应采取相应的设计对策。
(4)竖向抗侧力构件的布置,通常情况下是 剪力墙的布置应按照多个小筒体组合,最 终形成束筒结构的概念布置,尽量少布单 片孤立的剪力墙,以此提高结构的整体刚 度。
(5)底部加强部位的竖向抗侧力构件的截面 建议适当加大,严格控制轴压比,提高结 构关键部位的承载能力。
2 抗风设计对策
(1)房屋高宽比超限时,其风荷载体型系数 应不小于1.40。
(3)底部加强部位的竖向抗侧力构件宜按基 本烈度地震作用下抗剪弹性和抗弯不屈服 的抗震性能目标设计,且不宜出现偏心受 拉;对于出现偏拉的竖向抗侧力构件应采 用特一级的构造措施。
(4)建议进行罕遇地震作用下的静力弹塑性 分析(推覆分析PA或模态推覆分析MPA, 适用于高度在100m以下、基本周期小于3s、 比较规则的高层建筑结构),验算弹塑性 层间位移角是否满足规范要求。