非抗震设防地区高层建筑混凝土结构设计.pdf
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1、浙江建筑, 第2 9卷 , 第 3期, 2 0 1 2年 3月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n,Vo 1 2 9,No 3,Ma r 2 0 1 2 非抗震 设防地 区高层建筑 混凝 土结构设计 St r u c t u r a l De s i g n o f Co n c r e t e Hig h - r i s e Bu i l d i n g i n N o n - S e i s mi c Ar e a 张伟 才 , 任 光 勇 , 程媛 ZHANG We i c a i ,REN Gu a n g y o n g ,CHENG Yu
2、 a n ( 1 浙江绿城建筑设计有限公司 , 浙江 杭州 3 1 0 0 0 7; 2 中国联合工程公司 , 浙江 杭州 3 1 0 0 2 2 ) 摘要 : 国家相关规范明确地给抗震设 防区域提 出了要求和建议 , 但是对 于非抗 震区域 , 尤其 是对于非 抗震设 防区域 和抗震 设防区域交界的地 区, 现行规范不够具体。完全参照非抗震设防进行设计 , 与 日益 发展的社会 现实不相 符合 ; 若参 照抗震设 防考 虑 , 则其经济性不佳 。因此需精心考虑 , 才能寻求安全性和经济性之间的平衡点 。 关键词 : 非抗震设 防; 高层建筑 ; 结构设计 中图分类号: T U 9 7 3 3
3、 1 文献标志码 : B 文章编 号: 1 0 0 8 3 7 0 7 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 2 60 4 1 问题 的提 出 高层建 筑设 计 中 , 建 筑 抗 震设 计 规 范 ( G B 5 0 0 1 1 -2 0 1 0 ) ( 以下简称 抗规 ) 和 高层建筑 混凝土结构技术规程 ( J G J 3 2 0 1 0 ) E 2 2 ( 以下简称 高规 ) 明确提 出, 必须 根据规定 的设防烈度对结 构进行 抗震设 计 。设 计 内容 包 含两 个 方 面 : 地 震作 用计算和抗震构造措施。但在具体工程 中, 有时设 计人员 难 以把握 , 因为 对 于抗 震
4、 设 防 区域 和 非 抗震 设 防 区域 的交界 处如何 进行 抗震 设计并 无 明确规定 ( 实际上也无法 明确规定 ) , 比如绍兴 县和诸 暨市 , 相邻 的县 市 , 在 规范 中一个 为抗震 设 防 区域 , 另一 个 为非抗震设防区域 , 在其交界处 的建筑如何确定抗 震 等 级 , 目前 还 难 以 明确 。另 外 , 中 国位 于 亚 欧 板 块、 印度洋板块 、 太平洋板块 的交界处 , 是一个地震 多发 国家 , 从 以往 的经验 来看 , 最好对 一些 不确 定 区 域 , 还是 采取一 些抗 震设 防措施 。 地震设 防 区域是根 据概 率确定 的 , 但 是小 概
5、率 事 件并 不 意 味 着 不 发 生 , 尤 其 是 在 我 国这 样 的 区域 。 以浙 江 省 杭 州 市 和 江 西 省 九 江 市 为 例 , 两 者 均 为 6度 设 防 , 但 是 杭 州 市 近 年 来 并 未 发 生 过 地震 , 而九江市 自2 0 0 5年 以来短短 的 7年就 已经 发生 过 两 次 地 震 , 分 别 是 2 0 0 5年 1 1月 2 6 日 的 5 7级 地 震 和 2 0 1 1 年 9月 1 0 日的 4 7级 地震 , 两 次地 震 均 对 生 活 造 成 很 大 的 影 响 , 经 济 造 成 很 大 损失 。对 于非 抗 震 区 域 我
6、 们 应 持 有 相 同 的 审 慎 态 度。从根本上讲 , 只有 加强结 构设 计才 能真 正地 保证 居 民的安 全 。 随着 经 济 发展 , 国家 也 慢慢 有 能 力 承受 抗 震 设 防带来的经济压力 , 所 以近年来部分专家学者建议 取消 非抗震 设 防 区域 , 在 多 次 浙 江省 注册 结 构 工 程 师 的继续 教育 培训 中 , 都 有 专 家 建议 提高 重 点 地 区 设 防烈度 以及 将原来 的非 抗震 设 防 区域 按照 6度 设 防进行抗 震设 计 。如 绍 兴 地 区诸 暨市 , 位 于 6度 区 与非抗震 区域 之 间 , 国家 规 范 明确 规定 诸 暨
7、为 非 抗 震设 防设计 , 但是对于诸暨这样 的经济发达区域 , 如 果 发生 地震 , 其引起 的后 果非 常严 重 , 而且诸 暨市 的 经济能力完全能承受因为抗震 设 防带来 的经济代 价 , 因此 绍 兴 市科 学 技 术 局 明 确 规 定诸 暨 市 按 照 6 度设 防进行 结构 设计 。 结构设计 应遵循 三个 原则 : 安全 、 经济、 适 用。 浙西 地 区有 很 大的 区域是 国家规 定 的非抗 震设 防 区 收稿 日期 : 2 0 1 2一 O 2一O 6 作者简介 : 张伟才 ( 1 9 7 8 一 ) , 男 , 湖北武穴人 , 工程师 , 从事建筑结构设计工作 。
8、 第 3期 张伟才等: 非抗震设防地区高层建筑混凝土结构设计 2 7 域 , 如 果完 全按 照非抗震 设 防进行 设计 , 对 安全可 能 有一定影响。因此 , 在非抗震 区域的高层建筑设计 时, 应根据国家规范规定做出判断后 , 结合地方规定 确定设计原则。如果无特别规定, 如何 既保证结构 安全可靠又要考虑经济性 , 笔者根据 自己的设计经 验 , 在 此文 中给 出一些 建议 。 2 结构设计 2 1 平 面 布 置 高规 和 抗规 都非常 明确 地规定 , 对 于高 层建筑结构设计 , 为保证结构的规则性 , 其平 面布 置应尽可 能规则 , 以保证 地震作 用下不 发生 大的 扭转
9、 , 其具体 表现为规 范 中规定 的第一 扭转周 期 与第一平动周期 比不 宜大于规 范规定值 。有些计 算程序 , 如果是 非抗震设 计 , 不会 给 出周 期 , 但是 对于结构而言 , 周期是其 固有 的特性 。因此 , 在实 际设计 中建 议计算 出周期 , 与荷 载规 范给 出的一 般 的估 算 公 式进 行 对 比 , 以核 对 刚 度 是 否 适 中 , 偏 刚 了 , 对 于非 抗 震 地 区 来 说 , 过 于 浪 费 ; 偏 柔 了 , 对 于高层建筑来说 , 这种地 区一般都是风荷 载控 制 , 其层间位 移角会 过大 。但是 对于周 期 比这一 点 , 抗震设 防区域
10、一般 会加 以控制 , 使得第 一扭 转周 期与第一平 动周期 比尽量 小 , 对 于普通 的 A级建 筑而言 , 很多时候会 做到 0 7 0 8 5, 平 动周期 中 扭 转 分量 的 比重 尽 可 能 的 小 ; 对 于 普 通 的 A级 建 筑 , 一般 尽量 调 整平 面使 其 较 小 , 但是 受 诸 多 限 制 , 可 以 占到 5 一1 0 , 对 于地 震 作 用 较 小 , 可 以 略微 放松 , 这样 在 平 面 布 置 上 可 以更 加 灵 活 , 给 建 筑 创作 人 员 留下 更 大 的 空 间 。 2 2竖 向布 置 在 高 层建 筑混凝 土结 构技术 规程 (
11、J G J 3 2 0 0 2 ) 中对于结构竖 向布置引起 的 自下而上的 刚度变化有明确规定 , 到了 2 0 1 0年版 高规中对 这一点规定得更加严格 , 高规 第 3 5 2条规定 : = 不 宜 小 于 0 7 , 变 换 公 式 可 得 Y := - 一 0 7 , 而且对于框剪结构引入了层高修正 这一 选 项, 对 公式Y z : 进行变 换后, 可 以得到 : , 实际所谓的尽高修 正, 从概念上讲可以理解为对侧向刚度的重新定义, 即框架结构的侧向刚度计算是使得楼层发生单位位 移下的作用力 , 而框剪结构 的侧向刚度则是使得楼 层 发生 单位层 间位 移角 下 的作用 力 。
12、要 严格 地满 足 这些条件, 对于底部有较 高的架空层 时是 比较困难 的, 而且当底层平面作为嵌 固端 时, 从公式可 以看 出 , 很难 满足 底层 与上 层 刚度 比不 小 于 1 5的要求 , 要满足这些要求 , 势必会严重影响建筑的平面布置 。 竖 向布置如此要求 , 实际上是一个避免结构 出现薄 弱 层 的做法 , 而 薄弱 层 主要 是 基 于抗 震 设 防 的一 个 概念 , 对于薄弱层应该对地震力进行放大处理, 但如 果非抗 震设 防 , 放 大也 是没有 意 义的 , 这 个概 念也 不 重要 , 因此该 项要 求对 于非 抗震 区域应适 当放 开 , 按 照规 范规 定
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