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房屋建筑抗震設計常見問題解答(內部資料)中國建筑科學研究院2004年4月說明協助設計人員、施工圖審查人員正確、全面理解和運用《建筑抗震設計標準GB50011》、《高層建筑混凝土結構技術規程》以及房屋建筑抗震設計的強制性條文,這里匯總編入了以下資料:高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3假設干問題討論建筑抗震設計標準GB50011答疑房屋建筑抗震設計強制性條文的理解和實施《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223修訂中國建筑科學研究院程抗震研究所2004.4《高層建筑混凝土結構技術規程》〔JGJ3-2002〕假設干問題討論中國建筑科學研究院黃小坤多層建筑如何參照執行《混凝土高規》適用于10層及10層以上或房屋高度超過28m的非抗震設計和抗震設計烈度為6~9度的高層民用建筑結構。對于不超過10層或房屋高度不超過28m但接近10層或28m(如8層或24m)的混凝土民用建筑科參照《混凝土高規》的相關規定執行。對于層數較少、房屋高度較矮的混凝土房屋,《混凝土高規》的某些規定可根據具體情況適當放松;《混凝土結構設計標準》GB50010-2002、《建筑抗震設計標準》GB50011-2002〔以下分別簡稱《混凝土標準》、《抗震標準》〕有關多層建筑也有一些規定。今后,隨著標準的不斷完善,對于多層混凝土結構房屋的結構設計,宜有更詳細的專門規定。風壓取值根本風壓按《混凝土高規》第N/。對于特別重要的高層建筑,目前尚無統一、明確的定義,一般可根據《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068-2001規定的設計使用年限和平安等級確定。設計使用年限為100年的或平安等級為一級的高層建筑可認為是特別重要的高層建筑。對風荷載是否比擬敏感,主要與高層建筑的自振特性有關,如結構的自振頻率和振型等。對于前幾階振型頻率比擬密集、振型比擬復雜的高層建筑結構,高振型影響不可無視,僅采用考慮第一振型影響的風振系數來估計風荷載的動力作用,有時不能全面反映建筑物對風荷載的動力影響,可能偏于不平安,因此適當地提高風壓取值。為了便于條文的執行,《混凝土高規》條文說明指出,一般情況下,房屋高度大于60m的高層建筑可取100年一遇的風壓值;對于房屋高度不超過60m的高層建筑,其風壓取值是否提高,可由設計人員根據實際情況確定。對于側向剛度較大的高層建筑結構,房屋高度大于60m時也可按50年一遇的根本風壓計算風荷載。群集建筑的風荷載增大對房屋相互間距較近的建筑群,由于旋渦的相互干擾,房屋的某些部位的局部風壓會顯著增大,設計時宜考慮其不利影響。群體效應一般與建筑物的相對高度、距離、方位、體型等有關,情況比擬復雜,我國現行國家標準《建筑結構荷載標準》GB5009-2001尚未給出具體計算方法,一般可將風荷載體型系數進行放大,如《混凝土高規》第條的要求。風洞試驗說明,風對群集建筑物的荷載增大效應往往是局部的,表現為局部風壓的增大。對于有參考經驗的情況,可采用已有的放大系數;比照擬重要的或體型、環境非常復雜的高層建筑,建議通過邊界風洞試驗考慮風荷載作用。4.6度抗震設計時為何規定計算地震作用和作用效應鑒于高層建筑的重要性且結構計算軟件應用已十分普遍,因此規定所有6度抗震設計的高層建筑也進行地震作用和作用效應計算,而不僅僅限于四類場地上的較高房屋。通過計算,可與無地震作用效應組合工況進行比擬,并可采用有地震作用組合的柱軸壓力設計計算柱的軸力等,方便抗震設計??紤]質量偶然偏心的依據和方法國外多數抗震設計標準認為,需要考慮由于施工、使用等因素所引起的質量偶然偏心或地震地面運動的扭轉分量的不利影響?,F行國家標準《抗震標準》中,對平面規那么的結構,采用增大邊榀結構地震作用效應的簡化方法考慮偶然偏心的影響。對于高層建筑而言,規定直接取垂直于地震作用方向的建筑物每層投影長度的5%作為該層質量偶然偏心來計算單向水平地震作用,是和國外有關標準的規定一致的。實際計算時,可將每層質心沿參考坐標系的同一方向〔正向或負向〕偏移,分別計算地震作用和作用效應;也可近似按照原始質量分別情況計算地震作用,再按規定的質量偶然偏心位置分別施加計算的地震作用,分別計算結構的地震作用效應。對于連體結構、多塔樓結構,相對別離的塔塊可按自身的邊長確定相應樓層的質量偶然偏心值。何時需要考慮計算雙向地震作用強震觀測說明,幾乎所有地震作用都是多向性的,尤其時沿水平方向和豎向的振動作用。《混凝土高規》第條規定了考慮計算雙向地震作用的情況,即質量與剛度分布明顯不均勻、不對稱的結構?!百|量與剛度分布明顯不均勻不對稱”,主要看結構剛度和質量的分布情況以及結構扭轉效應的大小,總體上是一種宏觀判斷,不同設計者的認識有一些差異是正常的,但不應該產生質的差異。一般而言,可根據樓層最大位移與平均位移之比值判斷,假設該值超過扭轉位移比下限1.2較多〔比方A級高度高層建筑大于1.4、B級高度或復雜高層建筑等大于1.3〕,那么可認為扭轉明顯,需考慮雙向地震作用下的扭轉效應計算,此時,判斷樓層內扭轉位移比值時,可不考慮質量偶然偏心的影響。如何計算雙向地震作用《混凝土高規》第條規定了雙向地震作用效應的計算方法。計算分析說明,雙向地震作用對結構豎向構件(如框架柱)設計影響較大,對水平構件〔如框架梁〕設計影響不明顯。假定結構整體坐標系為OXYZ,框架柱局部坐標系為oxyz,在X、Y單向地震作用下框架柱的地震內力標準值如表1,那么考慮雙向地震作用下的框架柱地震內力標準值可表示為:X、Y單向地震作用下柱內力標準值柱內力標準值軸力x軸彎矩y軸彎矩x軸剪力y軸剪力扭矩X向作用Y向作用安裝規定,位移指標的核算也應該考慮雙向地震作用,例如對樓層內最大彈性水平位移〔層間位移〕平均水平位移〔層間位移〕的比值要求。質量偶然偏心和雙向地震作用是否同時考慮質量偶然偏心和雙向地震作用都時客觀存在的事實,是兩個完全不同的概念。在地震作用計算時,無論考慮單向地震作用還是雙向地震作用,都有結構質量偶然偏心的問題;反之,不管是否考慮質量偶然偏心的影響,地震作用的多維性本來都應考慮。顯然,同時考慮二者的影響計算地震作用原那么上是合理的。但是,鑒于目前考慮二者影響的計算方法并不能完全反映實際地震作用情況,而是近似的計算方法,因此,二者何時分布考慮以及是否同時考慮,取決于現行標準的要求。安裝《混凝土高規》的規定,單向地震作用計算時,應考慮質量偶然偏心的影響;質量與剛度分布不均勻、不對稱的結構,應考慮雙向地震作用計算。因此,質量偶然偏心和雙向地震作用的影響可不同時考慮。如此規定,主要是考慮目前計算方法的近似性以及經濟方面的因素。至于考慮質量偶然偏心和考慮雙向地震作用計算的地震作用效應誰更為不利,會隨著具體工程的不同,或同一工程的不同部位〔不同構件〕而不同,不能一概而論。因此,考慮二者的不利情況進行結構設計,顯然是不可取的。單向與雙向地震作用扭轉效應應有何區別對水平地震作用而言,只要結構的剛度中心和質量中心不重合,那么必定有地震扭轉效應。按《混凝土高規》第條第2款的規定,無論單向還是雙向地震作用,均應考慮地震扭轉效應。單向地震作用是指每次僅考慮一個方向地震輸入,其作用和作用效應可采用非耦聯或耦聯的振型分解反映譜方法計算,前者主要適用于簡單規那么的結構。單向地震作用的非耦聯計算,也應考慮扭轉效應(質心與剛心不重合時),但忽略了平動與扭轉振型的耦聯作用;單向地震作用的耦聯計算,按《混凝土高規》〔-1〕和〔3.3.11-6〕式進行,已包含了平扭耦聯效應。目前,雙向地震作用是考慮兩個垂直的水平方向同時有地震輸入時的作用和作用效應計算,每個方向的地震作用和作用效應均按《混凝土高規》〔-1〕~(3.3.11-6)式計算,然后按〔3.3.11-7〕和〔3.3.11-8〕式計算雙向地震作用效應,并取二者的較大值。因此,在需要考慮雙向水平地震作用計算的情況下,雙向地震作用效應應一定大于不考慮質量偶然偏心的單向地震作用效應。如何按水平地震剪力系數最小值調整地震剪力對于剛度較弱、周期較長的結構,地震地面運動速度和位移輸入可能對結構的破壞具有更大影響,但現行標準所采用的振型分解反映譜法對此尚不能作出估計。《混凝土高規》第條規定了結構各層地震剪力系數〔剪重比〕最小值λ,使周期更長、規定較弱的結構的地震作用不過小。如果結構局部樓層實際計算的地震剪力系數與規定的λ值相差不多,那么可直接按最小剪力系數要求調整相關層的地震剪力;如果結構總剪力與規定的值相差不多,說明結構整體剛度偏小,宜適當增加結構側向剛度,使計算的地震作用增加。地震剪力的調整可直接反映在相應樓層構件的地震內力中,不必向下層傳遞。對于6度抗震設計的結構,《抗震標準》沒有規定其地震剪力系數最小值,《混凝土高規》中也不能自行加以規定。作為參考,設計中一般可考慮控制為0.008~0.01。對高層建筑的地下室結構層,當嵌固部位在地下室位置時,一般不要求單獨核算樓層最小地震剪力系數,因為地下室的地震作用是明顯衰減的。如何判斷結構扭轉為主的振型為了使結構的扭轉剛度不過弱,以免產生過大的扭轉效應,《混凝土高規》第條,規定了結構扭轉為主的第一自振周期與平動扭轉為主的第一自振周期之比的限制性要求。因此,對每一個特定的結構,需要確定每一個振型的特征,判斷它是平動為主還是扭轉為主。在正那么化振型向量空間中,結構質量矩陣具有正交性,即(1)其中,為振型矩陣,M為集中質量矩陣,I為單位對角矩陣。對第j振型有(2)(3)(4)其中,分別為第i質點j振型的三個振型位移分量;分別為第i質點的集中質量和質量慣矩;n為質點總數〔計算層數〕。將〔3〕、〔4〕式代入〔2〕式并定義方向因子為(5)那么有(6)由〔6〕式可知,當扭轉方向因子大于0.5時,可判斷j振型為扭轉為主的振型;否那么,可認為是平動為主的振型。當扭轉因子等于1時,即為純扭轉振型;當扭轉因子等于0時,即為純平動振型。振型因子大于0.5的物理意義可理解為樓層扭轉中心與質心的距離在樓層轉動半徑之內。對特定的結構,平動因子和的相對大小,與整體坐標系水平軸的方向有關,不同的水平坐標軸取向,會得到不同的和值,但是扭轉因子是保持不變的。當然,振型特征判斷還與宏觀振動形態有關。對結構整體振動分析而言,結構的某些局部振動的振型是可以忽略的,以利于主要問題的把握。如何取結構自振周期折減系數《混凝土高規》第條規定應考慮非承重墻體的剛度影響,對計算的結構自振周期予以折減,并按折減后的周期值確定水平地震影響系數。如果在結構分析模型中,已經考慮了非承重墻體的剛度影響,那么不可以進行周期折減。周期折減系數的取值,與結構中非承重墻體的材料性質、多寡、構造方式等有關,應由設計人員根據實際情況確定,《混凝土高規》第條給出的參考值,主要是磚或空心磚砌體填充墻結構的經驗總結,不是強制的。何時考慮豎向地震作用?如何考慮?按《混凝土高規》第條規定,9度抗震設計以及8度設計時的大跨度、長懸臂結構應考慮豎向地震作用,包括第10.2.6條的轉換構件以及第10.5.2條的連體結構的連接體[2]。9度抗震設計時,整體結構的豎向地震作用可按《混凝土高規》第條的方法計算;8、9度時,大跨度、長懸臂結構構件的豎向地震作用可按《混凝土高規》第3.3.15條的規定近似考慮,對于8度的情況,豎向地震作用標準值可取結構或結構構件重力荷載代表值的15%.當然,有條件時或設計需要時,采用豎向加速度反映譜方法或動力時程分析方法計算結構豎向地震作用時更適宜的方法。無論采用何種方法計算豎向地震作用,均應按《混凝土高規》第條的規定進行地震作用效應的組合,即把豎向地震作用效應作為一個組合工況考慮。14.房屋高度和適當高度房屋高度指建筑室外地面至主要屋面的高度,不包括局部突出屋面的樓梯間、電梯間、水箱間、小的裝飾構架、女兒墻等。對有斜坡屋頂的高層建筑,房屋高度一般仍可算倒屋檐標高處;對于立面逐層收進的高層建筑,其房屋高度應根據實際情況〔如收進后的建筑功能、平面相對大小等〕確定。最大適用高度指《混凝土高規》第條、7.1.2條、10.1.3條、11.1.2條規定的房屋適用的最大高度。這里所說的最大適用高度是與《混凝土高規》的規定相適用的,并不是一般意義上高層建筑的最大高度限制。當房屋高度超過《混凝土高規》的規定時,結構實際應有可靠的依據和有效的技術措施,并需通過指定結構的抗震專項審查。15.防烈度8度、設計根本地震速度值為時,25~30米高度的框架結構,位移難以控制,截面及配筋很大;當房屋高度大于30m時,問題更突出。是否在8度時框架結構最大適用高度45度太大?是否適當減???設計根本地震加速度為的地區比的地區的地震作用增大了50%;框架結構層間位移角限制條件比以往更嚴格;地震作用計算要考慮質量偶然偏心和雙向地震作用。因此,相對過去的設計經驗,現在的構件截面以及截面配筋增大是必然的。規程規定的是8度時的最大適用高度,包含了設計根本地震加速度值為的地區。對8度抗震設防地區,如果設計純框架結構有困難或不經濟,可根據具體情況設計為框架-剪力墻等其它結構體系。16.B級高度高層建筑是否屬于超限高層建筑范圍B級高度高層建筑是相對A級高度高層建筑而言的,是指房屋高度超過《混凝土高規》表-1規定的框架-剪力墻、剪力墻及筒體結構高層建筑,其適用的最大高度不應超過《混凝土高規》表4.2.2-2的規定,并應遵守《混凝土高規》規定的更嚴格的計算和構造措施要求。按照文獻的規定,B級高度高層建筑屬于超限建筑工程,仍然需要進行抗震設防專項審查;審查可由各地超限高層建筑工程審查委員會完成,審查的主要依據是《混凝土高規》中有關B級高度高層建筑的規定,其目的是檢查、復核結構設計是否符號《混凝土高規》的相關要求。17.房屋高寬比為何不作為超限高層建筑抗震專項審查的依據,如何計算高寬比高層建筑的高寬比規定,是對結構整體剛度、抗傾覆能力、整體穩定、承載能力以及經濟合理性的宏觀控制性指標,是過去工程經驗的總結。在《混凝土高規》中,對這些性能中的絕大局部已有專門規定,如承載力、側向位移、穩定、傾覆等,因此不再將其作為超限高層建筑的一個判斷指標,《混凝土高規》中的相應用詞是“不宜超過”規定值,不是必須滿足的條件。一般情況下,結構平面寬度可按平面最小投影寬度計算。大底盤結構的高寬比,可對整體結構和底盤以上的塔樓結構分別進行核算?!痘炷粮咭帯窏l文說明中,裙樓剛度和面積“較大”,是相對塔樓面積而言的,不便于量化,可依據工程經驗和規那么程度確定。18.樓層扭轉位移控制時為何要考慮質量偶然偏心的影響《混凝土高規》第條,分別規定了樓層最大位移〔層間位移〕與平均位移〔層間位移〕之比值的下限1.2和上限1.5〔或1.4〕,并規定地震作用位移計算應考慮質量偶然偏心的影響??紤]質量偶然偏心的要求,除規那么結構外,比現行國家標準《抗震標準》的規定嚴格,是高層建筑結構設計的需要,也與國外有關標準的規定一致。19.當計算雙向地震作用時,樓層扭轉控制可否不考慮質量偶然偏心的影響《混凝土高規》第條條文說明“當計算雙向地震作用時,可不考慮質量偶然偏心的影響”,主要表示地震作用計算時,質量偶然偏心和雙向地震作用可不同時考慮,并不表示判斷樓層扭轉位移比限制時不考慮質量偶然偏心的影響。因此,如果計算了雙向地震作用,按理應再單獨計算考慮質量偶然偏心的地震作用,以判斷位移比是否滿足要求。實際工程中,對確定需要考慮雙向地震作用的結構〔如本文2.6節所述〕,也可以近似按此位移進行扭轉位移比控制,但位移計算應按本文2.7條所述,按雙向地震作用效應的規定計算。20.樓層扭轉位移控制條件可否突破正常情況下,樓層位移比的上限條件是不應超過的,根據文獻,“規那么性要求的嚴格程度,可依設防烈度不同有所區別。當計算的最大水平位移、層間位移值很小時,扭轉位移比的控制可略有放寬。”因此,特殊條件下,個別樓層扭轉位移比值超過規定的上限要求也是允許的,可由有關超限審查機構審查確定。所謂“最大水平位移、層間位移值很小”,一般要求層間位移角不大于位移角限制的1/3。21.抗震變形驗算中,任一層位移、層間位移、層位移差有何聯系和區別?為何第條“樓層位移計算不考慮偶然偏心的影響”?任一樓層的位移〔含頂點位移〕是相對結構固定端〔基底〕的相對側向位移;層間位移是上、下層側向位移之差;層間位移角是層間位移與層告之比值。在原規程JGJ3-91中,對結構側向位移有頂點位移和層間位移角雙重要求。實踐說明,如果層間位移角得到有效控制,結構的側移平安性和適應性均可得到滿足。因此,本次修訂僅保存了層間位移角的限制條件,與國外有關標準的要求相一致;同時,對150m以上的高層建筑提出了舒適度要求,即增加了結構頂點風振加速度的限制條件。樓層位移、層間位移角的要求是從宏觀上保證結構具有必要的側向剛度,結構構件根本處于彈性工作狀態,非結構構件不破壞。目前,層間位移沒有考慮由于結構整體轉動而產生的所謂無害位移的影響。但實際上,對高度較高的房屋建筑,結構整體彎曲引起的側移影響是不可無視的,在《混凝土高規》第條第2、3款已有反映,即以放寬層間位移角限值的方式加以考慮。在《混凝土高規》第條中,規定了同一樓層最大水平位移〔層間位移〕與平均水平位移〔層間位移〕的比值限值,以限制結構的扭轉效應不致過大?!痘炷粮咭帯返跅l樓層位移角控制條件,采用了層間最大位移計算,考慮了扭轉的影響。抗震設計中,核算樓層層間位移角限制條件時,可不考慮質量偶然偏心的影響,主要考慮到,新標準采用樓層最大層間位移控制層間位移角已經比原規程JGJ3-91嚴格,而側向位移的控制是相對宏觀的要求,同時也考慮到與《抗震標準》等國家標準保持一致。22.扭轉周期與平動周期的比值要求,是否對兩個主軸方向平動為主的振型都要考慮扭轉為主的振型中,周期最長的稱為第一扭轉為主的振型,其周期稱為扭轉為主的第一自振周期。平動為主的振型中,根據確定的兩個水平坐標軸方向X、Y,可區分為X向平動為主的振型和Y向平動為主的振型。假定X、Y方向平動為主的第一振型〔即兩個方向平動為主的振型中周期最長的振型〕的周期分別記為和,并定義:(7)(8)那么即為《混凝土高規》第條中所說的平動為主的第一自振周期,姑且稱為平動為主的第二自振周期。對特定的結構,、的值是恒定的,究竟是還是,與水平坐標軸方向X、Y的選擇有關。扭轉為主和平動為主振型的判斷方法參見本文第11條。研究說明,結構扭轉第一自振周期與地震作用方向的平動第一自振周期之比值,對結構的扭轉響應有明顯影響,當兩者接近時,結構的扭轉效應限制增大?!痘炷粮咭帯返跅l對結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比值進行了限制,其目的就是控制結構扭轉剛度不能過弱,以減小扭轉效應?!痘炷粮咭帯穼εまD為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比值沒有進行限制,主要考慮到實際工程中,單純的一階扭轉或平動振型的工程較少,多數工程的振型時扭轉和平動相伴隨的,即使時平動振型,往往在兩個坐標軸方向都有分量。針對上述情況,限制與的比值是必要的,也是合理的,具有廣泛適用性;如對與的比值也加以同樣的限制,對一般工程是偏嚴的要求。對特殊工程,如比擬規那么、扭轉中心與質心相重合的結構,當兩個主軸方向的側向剛度相差過大時,可對與的比值加以限制,一般不宜大于1.0。實際上,按照《抗震標準》第條的規定,結構在兩個主軸方向的側向剛度不宜相差過大,以使結構在兩個主軸方向上具有比擬相近的抗震性能。23.8度抗震等級已經是一級,當為乙類建筑時,抗震措施按9度審查仍為一級,此兩個一級是否完全相當?當設防烈度為9度,乙類建筑的抗震措施“應符合比9度抗震設防更高的要求”,此“更高的要求”的具體內容是什么?《混凝土高規》表查9度對應的抗震等級時也是一級,但因為對應的最大適用高度是不同的,后者的抗震措施〔主要是抗震構造措施〕應一級適當加強,加強的幅度應與房屋高度有關,但有關抗震設計的內力調整系數一般可不必提高。設防烈度為9度時,房屋高度不應超過A級高度最大適用高度的要求。假設為A級高度的乙類建筑,“應符合比9度抗震設防更高的要求”,在《混凝土高規》第條中已有規定,即應按特一級抗震等級要求設計。8度抗震設防時,B級高度乙類建筑的抗震等級,在《混凝土高規》第條中沒有規定,其抗震措施應專門研究確定。24.《混凝土高規》第和4.8.4條抗震措施和抗震構造措施的規定,對乙、丙類建筑如何具體應用按照《混凝土高規》第條和4.8.4條規定,同一設防烈度下,不同場地僅影響抗震構造措施,除抗震構造措施以外的其他抗震措施是相同的。在給定設計根本地震加速度時,抗震設防烈度是唯一確定的,決定抗震措施的烈度如表2,決定構造措施的烈度如表3。決定抗震措施的烈度建筑類別設計根本地震加速度〔g〕和設防烈度677889甲、乙類788999+丙類677889注:“9+”表示應采取比9度更高的抗震措施,幅度應具體研究確定。決定抗震構造措施的烈度建筑類別場地類別設計根本地震加速度〔g〕和設防烈度677889甲、乙類Ⅰ677889Ⅱ788999+Ⅲ、Ⅳ788+99+9+丙類Ⅰ666778Ⅱ677889Ⅲ、Ⅳ678899注:“8+”表示應采取比8度更高的抗震構造措施,但比9度要求低;“9+”表示應采取比9度更高的抗震構造措施,提高幅度應具體研究確定。抗震措施包含了抗震構造措施,因此,表2表示所有抗震應滿足的烈度要求;表3表示因場地類別不同,對抗震構造措施提出的局部放松或從嚴對要求。具體說,與構件設計內力調整及抗震構造措施都有關,按表2的烈度確定抗震等級;僅與抗震構造設計有關時,按表3的烈度確定抗震等級。25.第框支框架是指轉換構件〔如框支梁〕以及其下面的框架柱和框架梁,不包括不直接支承轉換構件的框架。如考慮結構變形的連續性,在水平方向上與框支框架直接相連的非框支框架的抗震構造設計可適當加強,加強的范圍可不少于相連的一個跨度。26.如何理解和掌握裙房抗震等級不低于主樓的抗震等級高層建筑往往帶有裙房,有時裙房平面面積還較大,當裙房與主樓在結構上完全分開時,主樓與裙房分別按各自的結構體系、房屋高度確定抗震等級。當主樓和裙房連接為整體時,裙房除按自身條件確定抗震等級外,還不應低于主樓的抗震等級。例如,裙房為純框架、主樓為剪力墻結構且連為整體時,主樓按剪力墻結構確定抗震等級,裙樓框架的抗震等級除按自身條件外,尚不應低于主樓剪力墻的抗震等級。當主樓為局部框支剪力墻結構時,框支框架按局部框支剪力墻結構確定抗震等級,裙樓可按框架-剪力墻結構確定抗震等級,假設低于主樓框支框架的框支等級,那么與框支框架直接相連的非框支框架應適當加強抗震構造措施。27.地下室抗震等級是否因上部的嵌固部位不同而不同按照《混凝土高規》第條的規定,原那么上,除與上部結構直接相連的地下室一層結構的抗震等級應與上部結構相同外,其余地下室結構的抗震等級可比上部結構放松要求。由于整體性能和建筑功能的需要,高層建筑一般都有一層或多層地下室,且通過合理設計,容易滿足上部結構嵌固于地下室頂板標高位置〔±0.0〕位置的條件,因此,一般地下室結構的抗震等級可按第4.8.5條確定。對于±0.0標高確實不能作為上部結構嵌固部位的情況,實際嵌固部位所在樓層以及其上部的地下室樓層〔與地面以上結構對應的局部〕的抗震等級,可取為與上部結構相同或根據地下室結構的有利情況適當放松。28.高度小于60m的框架-核心筒結構可否按框架-剪力墻結構確定抗震等級《混凝土高規》中,框架-核心筒結構是結構布置相對固定的一種結構形式,是框架-剪力墻結構的一種特例,其房屋高度一般較高〔大于60m〕;而一般框架-剪力墻結構的布置形式較靈活,房屋高度適用范圍比擬寬〔可小于60m〕。因此,在表中,框架-剪力墻結構按房屋高度60m為界線區分了不同的抗震等級,框架-核心筒結構的抗震等級沒有按房屋高度區。實際上,當房屋高度大于60m時,表4.8.2中框架-核心筒結構和框架-剪力墻結構的抗震等級是相同的。對于房屋高度小于60m的框架-核心筒結構,假設按框架-剪力墻結構確定其抗震等級,那么除應滿足核心筒的有關設計要求外,同時應滿足規程對框架-剪力墻結構的其他要求,如剪力墻所承當的結構底部地震傾覆力矩的規定等。29.對6度抗震設防的高層建筑結構,《混凝土高規》第條和5.1.13條對彈性動力時程分析的要求不一致,如何執行?《混凝土高規》第條對6度抗震設防時,未作彈性時程分析補充計算的明確規定,是考慮到此種情況的地震作用相對較小,主要以抗震構造設計為主。但并不說明6度時對所有結構都不需要做彈性時程分析補充計算,對特別不規那么的高層建筑或《混凝土高規》另有規定的情況〔如第4.6.4條、5.1.13條〕,仍應進行彈性時程分析補充計算,其加速度審查曲線的最大加速度值可按《抗震標準》表5.1.2-2采用,即取18cm/30.《混凝土高規》第條如何判斷計算結果的合理性目前,采用計算機軟件進行高層建筑結構分析和設計是相當普遍的。因此,對計算結果的合理性、可靠性進行判斷是十分必要的,是結構設計最主要的任務之一。這項工作要以結構工程師的力學概念和豐富的工程經驗為根底,一般從結構總體和局部兩個方面考慮。總體上包括:所選用的計算軟件是否適用以及是否恰當、結構的振型、周期、位移形態和量值、地震作用的分布和樓層地震剪力的大小、有效參與質量、截面配筋設計等,是否在合理的范圍,總體和局部的力學平衡條件是否得到滿足。判斷力學平衡條件時,應針對重力荷載、風荷載作用下的單工況內力進行。對局部構件,尤其是受力復雜的構件〔如轉換構件等〕,分析其內力或應力分布是否與力學概念、工程經驗相一致。首先,連梁剛度折減是針對抗震設計而言的,對非抗震設計的結構,通常不宜對連梁剛度進行折減。其次,抗震設計時,連梁剛度折減系數的取值,應滿足連梁正常使用極限狀態的要求,一般與設防烈度有關,設防烈度高時可多折減一些,設防烈度低時可少折減一些,但一般不小于0.5。當連梁剛度折減系數取值小于0.5時,與之相連的剪力墻肢設計應加強,連梁本身必須滿足非抗震設計的承載能力和正常使用極限狀態的設計要求。32.計算嵌固部位的側向剛度比時,地下室外墻〔擋土墻〕是否參與計算一般情況下,高層建筑結構地下室外墻均可參與地下室的側向剛度計算,因此,地下室一層與上部結構一層的等效剪切剛度比不小于2的要求是容易滿足的。對于地下室外墻與上部結構相距比擬遠〔如超過40~50〕的情況,一般不宜作為判斷嵌固條件的墻體參與地下室的側向剛度計算。作為上部結構嵌固部位的地下室結構設計,應符合《混凝土高規》第、4.5.5、4.8.5條的有關規定。33.判斷結構側向位移限制條件時,要否考慮不同作用效應的組合按照《混凝土高規》第~5.6.4條的規定,結構位移計算按作用效應的標準組合考慮,作用的分項系數取1.0。因此,高層建筑結構的位移、變形驗算,原那么上應考慮不同作用效應的標準組合。實際設計時,對側向位移的驗算,往往僅考慮風荷載或水平地震淡淡作用,是一種簡化處理方法。主要原因是,重力荷載作用下結構側向位移相對很小;60m以下的結構,風與地震作用下的側向位移不要求同時組合;60m以上的抗震設計結構,僅考慮20%的風荷載位移參與水平地震位移組合,影響不大。對于計算層間位移角接近限值的情況,應按規定考慮可能的組合效應。34.短柱是剪跨比不大于2還是高寬比不大于4的柱?《混凝土高規》第條為何同時規定了上述兩種要求?按《混凝土高規》規定,短柱是指剪跨比λ≤2的柱。剪跨比可按《混凝土高規》〔-4〕式計算,其彎矩和剪力值不做強柱弱梁和強剪弱彎的調整。如果柱的反彎點在柱高中部時,λ≤2和高寬比≤4是近似等效的。∵∴如果λ≤2,那么≤4《混凝土高規》第條中對填充墻引起的短柱情況,采用柱高寬比不大于4的要求是近似的規定,主要是為了方便操作。35.《混凝土高規》表注3中,對剪跨比小于1.5的柱,軸壓比應專門研究并采取特殊構造措施,如何應用?該表注4、5的措施可否算作“特殊構造措施”?如果遇到剪跨比小于1.5的柱,宜首先調整結構布置,改善其受力性能。當無法調整結構設計時,軸壓比限值應專門研究,一般情況下可比表中數值降低0.1采用。表6.4.2注4、5中加強篐筋和縱向鋼筋的做法,是比擬有效的提高框架柱延性的構造措施之一,因此可用于剪跨比小于1.5的框架柱設計。36.剪力墻底部加強部位的高度是否包含地下室剪力墻底部加強部位的高度應按《混凝土高規》第條的規定計算,計算起點一般是室外地坪。地下一層一般可按加強部位設計,其邊緣構件設計可與地上一層相同〔即地上一層的邊緣構件向下延伸一層〕。假設地下室多于一層,地下2層以下一般可按構造邊緣構件要求設計;特殊情況〔如地下室周邊約束條件較差〕需另行考慮。37.《混凝土高規》第條短肢剪力墻較多的剪力墻結構如何界定《混凝土高規》第條中所說的“短肢剪力墻較多的剪力墻結構”主要是指結構平面中部為剪力墻構成的薄壁筒體〔常用作樓梯間、電梯間等〕、其余部位根本為短肢剪力墻的一種結構布置形式,近幾年來在非抗震地區以及6度、7度抗震設防地區的住宅建筑中逐漸被應用。要提出更具體的量化判斷指標是困難的,一般情況下,短肢剪力墻較多的剪力墻結構中,短肢剪力墻承受的傾覆力矩可占結構總傾覆力矩的40%~50%。因此,一般剪力墻結構中,如果存在少量的短肢剪力墻,那么不必要遵守7.1.2條的規定。實際上,《混凝土高規》第7.2.5條對剪力墻結構中的獨立小墻肢另有專門規定。設計中,對于短肢剪力墻較多的剪力墻結構,結構布置上宜使兩個主要受力方向的剛度和承載力相差不多。條第4款軸壓比要求應按第3款提高后的抗震等級確定。條主要是針對抗震設計而言的。38.剪力墻截面高度與厚度之比在3~5時應遵守哪些規定設計剪力墻截面高度與厚度之比為3~5時,其軸壓比應符合《混凝土高規》第條的規定;其縱向鋼筋的構造配筋率可按第7.1.2條第6款的規定設計,配筋方式可根據實際情況和設計習慣按框架柱或剪力墻設計;其篐筋可按剪力墻約束邊緣構件或構造邊緣構件的要求設計。39.第條剪力墻約束邊緣構件篐筋體積配篐率計算時可否計入拉筋和水平分布鋼筋?圖7.2.16中約束邊緣構件的陰影區外,篐筋間距可否不一致?約束邊緣構件篐筋配置,對照《混凝土高規》圖,區分陰影區和非陰影區兩局部。在陰影區內應有封閉篐筋,可局部采用拉筋,拉筋可計入體積配篐率計算〔如同框架柱中的拉筋〕;在非陰影區內,可采用篐筋和拉筋相結合的方式,也可完全采用拉筋,拉筋計入體積配篐率計算。當剪力墻水平分布鋼筋在約束邊緣構件內確有可靠錨固時,才可與其它封閉篐筋、拉筋一起作為約束篐筋計算。對約束邊緣構件,無論《混凝土高規》圖的陰影區或非陰影區,其篐筋沿豎向的間距,特一級和一級時不應大于100mm,二級時不應大于150mm,要求是相同的。40.按《混凝土高規》第條的條文說明,剪力墻約束邊緣構件篐筋的配篐特征值可隨剪力墻軸壓比的大小有所不同,如何執行?當剪力墻軸壓比不大于《抗震標準》表6.4.6規定的數值時,可否僅按構造邊緣構件設計?剪力墻約束邊緣構件的延性,除與混凝土和配筋特性〔尤其是篐筋配篐率特征值和篐筋形式〕有關外,還與邊緣構件的形狀和承受的軸向壓力大小〔即軸壓比〕有關。《混凝土高規》第條的條文說明,反映的就是剪力墻軸壓比的影響。當剪力墻軸壓比等于或接近《混凝土高規》表7.2.16的限值時,篐筋配篐特征值取0.2〔特一級為0.24〕;當剪力墻軸壓比小于《抗震標準》表6.4.6條的限值時,篐筋配篐特征值可取0.1;其他情況,篐筋配篐特征值可按軸壓比大小在0.1和0.2〔特一級為0.24〕之間內插取值?!痘炷粮咭帯返跅l的規定比《抗震標準》嚴,除了高層建筑結構的重要性相對較高外,主要考慮到一般高層建筑中,剪力墻的軸壓比小于《抗震標準》表6.4.6條規定的情況不多。對于這種情況,仍應按《混凝土高規》第7.2.15條的規定進行邊緣構件設計,但約束邊緣構件的篐筋配篐特征值可取0.1,并且篐筋直徑不小于8mm、篐筋間距不大于100mm〔特一級和一級〕或150mm〔二級〕,約束邊緣構件陰影范圍內的縱向鋼筋最低配置要求同第7.2.16條第2款的要求。對于多層建筑,剪力墻邊緣構件的設計可僅符合《抗震標準》的要求。41.《混凝土高規》第條第3款中,“篐筋的無支長度不應大于300mm”,何謂“無支長度”?首先應明確,構造邊緣構件中無支長度的要求對約束邊緣構件也是適用的。篐筋的無支長度是同一水平面內兩個相鄰約束點之間的篐筋長度,因此,一般應有與之垂直方向的篐筋或拉筋約束。在剪力墻邊緣構件中,篐筋無支長度不大于300mm的要求是容易滿足的。42.連梁受彎縱向鋼筋構造配筋率如何取用連梁受彎縱向鋼筋構造配筋率的取值問題,因為相關研究工作不充分,因此在《混凝土高規》中暫且沒有反映。文獻從“強剪弱彎”的角度對此進行了討論,對非抗震設計的連梁可取0.2%,對抗震設計的連梁建議按表4采用??拐鹪O計時連梁縱向鋼筋構造配筋率連梁跨高比β縱向鋼筋構造配筋率〔%〕連梁跨高比β縱向鋼筋構造配筋率〔%〕β≤1.0<β≤0.5<β≤β43.要否限制剪力墻分布鋼筋和邊緣構件內縱向鋼筋的最大配筋率約束邊緣構件和構造邊緣構件陰影區〔分布見《混凝土高規》圖和7.2.17〕內縱向鋼筋的最大配筋率,因為尚沒有充分的研究成果,在相關標準中沒有明確規定,目前可參考《混凝土高規》第6.4.4條第3款關于框架柱的規定,以保證鋼筋混凝土構件的根本性能。當縱向鋼筋直徑較大、配筋率較高時,約束篐筋的配置應與之相配套。剪力墻豎向分布鋼筋一般按構造要求配置,配筋率不會太大。剪力墻水平分布鋼筋最大配筋率雖然無明確規定,但根據《混凝土高規》第條第6款的受剪截面限制條件和第7.2.11~7.2.12條的截面受剪承載力計算公式,可以推算出水平分布鋼筋的最大值,因此其最大配筋率實際上是有限制的。另外,《混凝土高規》第條對剪力墻分布鋼筋的最大直徑也做了限制。44.框架-剪力墻結構在樓層標高處,剪力墻內是否必須設置框架梁或暗梁按照《混凝土高規》第第4款的精神,框架應與剪力墻形成完整的抗側力體系。因此,與剪力墻平面重合的框架梁宜通過剪力墻,或在剪力墻內設置暗框架梁;與框架平面不重合的剪力墻內不是必須設置暗框架梁,可根據實際情況具體確定。45.第條框架-核心筒外周為何要求設置邊框架梁?當核心筒以外有兩周框架柱時,外部框架與核心筒之間的中部框架柱是否也必須設置框架梁?第條的規定,主要是為了防止出現《混凝土高規》第8章所述的板柱-剪力墻結構,增加結構的整體剛度尤其是抗扭剛度,盡量防止純板柱節點,提高節點的抗剪、抗沖切性能。該條是強制性條文,必須嚴格執行。對核心筒外圍有兩圈框架柱的框架-核心筒結構,如果內圈框架柱設計上以承受豎向荷載為主,那么允許部設置框架梁;否那么也應符合第條的要求。46.框支梁是否包括梁上托柱的梁?托墻和托柱的梁設計上有何不同?習慣上,框支梁一般指局部框支剪力墻結構中支承上部不落地剪力墻的梁,是有了“框支剪力墻結構”,才有了框支梁?!痘炷粮咭帯返跅l所說的轉換構件中,包括轉換梁,轉換梁具有更確切的含義,包含了上部托柱和托墻的梁,因此,傳統意義上的框支梁僅是轉換梁中的一種。單從《混凝土高規》第條中提到的“梁上托柱”的規定,只能上說明在這里提到的兩個各別規定上,“梁上托柱”的梁和傳統的“框支梁”均有要求。實際上,從《混凝土高規》第10.2節的許多規定上,已經明顯區分了這兩種梁所構成的轉換層結構的不同要求,如第10.2.2條關于轉換層設置位置的要求、10.2.5條關于提高抗震等級的要求、條第2款關于縱向鋼筋和腰筋的要求、第10.2.9條第2款和第4款的要求等。托柱的梁一般受力也是比擬大的,有時受力上成為空腹垳架的下弦,設計中應特別注意。因此,采用框支梁的某些構造要求是必要的,這在《混凝土高規》第10.2節已有反映。47.結構中僅個別樓層有錯層構件,或錯層摟板標高差不超過對應位置的梁截面高度時,是否算《混凝土高規》的錯層結構?關于錯層結構的定義,目前沒有一致的意見,主要因為實際結構中錯層的類型太多、太復雜。樓板相錯高度不超過梁截面高度時,可不作為錯層結構;至于住宅中個別位置樓板躍層等錯層情況,比擬復雜,應根據實際情況個別判斷。但是,即便不作為《混凝土高規》的錯層結構〔主要是最大適用高度限制上〕,在一些關鍵部位仍應采取必要的加強措施,例如錯層部位的框架柱和剪力墻宜符合《混凝土高規》第和10.4.5條的要求。48.《混凝土高規》附錄E.0.2條中,兩種剛度比控制不容易統一,特別是當底層層高較大時,如果樓層側向剛度比滿足“不應小于相鄰上部樓層側向剛度的60%”時,等效側向剛度那么下部還大于上部,很難接近1,如何解決?高層建筑中,關于結構側向剛度有多種不同的含義,因此,剛度比計算結果不相同是可能的?!痘炷粮咭帯犯戒汦.0.2條規定的等效側向剛度比是反映整個轉換層以下結構〔多于一層〕與上部相同〔或相近〕高度剪力墻結構的剛度關系;一、二層轉換層時要求轉換層下層與上層樓層側向剛度〔V/△u〕之比不小于0.5,三層及三層以上時不小于0.6,反映的是轉換層上、下層之間的側向剛度關系。二者定義和算法不同,需同時滿足??拐鹪O計時,等效側向剛度比不大于1.3即可,假設小于1.0,一般情況下更有利于結構抗震。規程中的“宜接近于1”,主要指不要大于1太多。49.A級高度乙類建筑,8度設防,轉換層位置設在3層,按《混凝土高規》第條規定其抗震措施應提高一度采用,單在表4.8.2中無法查到抗震等級;按《混凝土高規》第10.2.5條規定,其框支層、剪力墻底部加強部位的抗震等級尚宜按規程表4.8.2的規定提高一級采用。如何確定其抗震等級?對該工程,《混凝土高規》表中沒有9度時的抗震等級規定,因此作為帶轉換層的乙類建筑,其抗震等級不能直接查取,應具體研究確定。按《混凝土高規》第10.2.5條規定,局部框支剪力墻結構的轉換層在第3層時,其抗震等級尚應按表4.8.2的規定提高一級采用,一級提高到特一級,已經為特一級的可不再提高。根據標準精神,建議該工程框支柱和底部加強部位的剪力墻的抗震等級取特一級,并適當提高抗震構造措施;上部剪力墻抗震等級取一級。50.轉換層以下落地剪力墻往往帶端柱〔邊框柱〕,要否按第條將框支梁或框架梁在墻內拉通或設暗梁?落地墻端柱是否按獨立框支柱要求設計?按《混凝土高規》第條規定,此種情況的框架梁或框支梁應在與之重合的墻內拉通,或至少設置暗梁。當落地剪力墻的端柱同時承托轉換構件時,其在剪力墻平面內的有關內力調整可不按框支柱的規定執行,但有關構造要求應符合框支柱的規定。51.第條厚板總配筋率不宜小于0.6%,如何在板底面和頂面分配?如果是構造配筋,那么板頂面和底面每個方向的最小構造配筋率可分別取0.3%?!?.0〔框支結構在地下室〕如何執行《混凝土高規》?當結構的嵌固部位在±0.0時,地下一層的框支柱和轉換構件仍應執行《混凝土高規》的有關規定;地下一層以下的框支柱的軸壓比可按普通框架柱的要求設計,但其截面、混凝土強度等級和配筋設計結果不宜小于其上面對應的柱。53.當框支層同時含有框支柱和框架柱時,如何執行《混凝土高規》第條的框架剪力調整要求?首先應按第條框架-剪力墻結構的要求進行地震剪力調整,然后再按第10.2.7條的規定復核框支柱的剪力要求。54.《混凝土高規》第條、10.4.4條、10.5.5條均有抗震等級提高一級的要求,柱軸壓比限值按提高前還是提高后的抗震等級確定?這三條均屬于復雜結構關鍵部位的要求,因此,驗算柱軸壓比限值時,應按提高后的抗震等級確定。55.地下室連為整體、地上分為假設干獨立結構時,是否必須執行《混凝土高規》10.6節的規定?這種情況,一般不屬于《混凝土高規》10.6節規定的多塔樓結構,因此不必執行《混凝土高規》10.6節的有關規定,但地下室頂板設計應符合《混凝土高規》第條的相關規定。56.第條“鋼筋間距不應小于150mm,宜為200~300mm”,鋼筋間距取100~150mm是否允許?《混凝土高規》第條的規定,主要考慮到高層建筑的筏形根底的板厚一般較厚,配筋直徑較大,為便于混凝土施工和保證混凝土質量而作出的。對于鋼筋直徑較小的情況,在不阻礙施工和保證混凝土質量的前提下,鋼筋間距小于150mm是允許的,但一般不小于100mm。這種情況,將局部修訂或規程的下一版修訂中加以考慮。《建筑抗震設計標準GB50011》答疑中國建筑科學研究院王亞勇戴國瑩編1管理問題1.1執行GB50011-2001抗震標準時,假設發現某些條款與以前頌布的國家標準或行業標準規定不一致時如何解決?根據標準化法,當國家標準與行業標準對同一事物的規定不一致時,應按國家標準執行。當不同的國家標準之間的規定不一致時,應按最新頌布的國家標準執行。1.2GB50011標準附錄A中某些地區的設計根本地震加速度與89標準中抗震設防烈度所對應的加速度值不同,實際使用時應如何操作?依據國家質量技術監督局GB50011年2月2日發布的國家標準《中國地震動參數區劃圖》〔GB18306-GB50011〕自GB50011年8月1日起實施,對于設計根本地震加速度與原來相比有所變化的地區,那么自GB50011年8月1日起應按變化后的加速度值進行抗震設防。1.3已按89標準進行設計,因種種原因目前尚未施工的工程,施工前是否應按GB50011標準重新修改設計圖紙然后施工?按建設部2002年8月12日建標[2002]212號文件“建設部關于貫徹執行建筑勘察設計及施工質量驗收標準假設干問題的通”要求,新標準實施日期前的在施工程,執行新版標準有困難時,可按照舊標準執行。新版標準實施日期至2003年1月1日前的在施工程,原那么上應按照新標準執行,而按照舊標準設計的在施工程,可按照舊標準繼續執行。對2003年1月1日前已簽訂施工合同而尚未開工的工程,應當按照新版標準修改設計前方可施工。凡在2003年1月1日后簽訂勘察、設計、施工合同的工程,必須按照新版標準執行。1.4設計基準期和設計使用年限有何差異,在設計文件中應如何表述?按國家標準《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068-2001總那么的有關規定,我國的建筑結構、結構構件及地基根底的設計標準、規程所采用的設計基準期為50年。同時,根據建筑物的使用要求何重要性,設計使用年限分別采用5年、25年、50年和100年。所謂設計基準期,是為確定可變作用及與時間有關的材料性能取值而選用的時間參數,它不等同于設計使用年限。建筑結構設計所考慮的荷載統計參數,都是按設計基準期為50年確定的,如設計時所采用其他設計基準期,那么必須另行確定在該基準期內最大荷載的概率分布及相應的統計參數。所謂設計使用年限,是借鑒了國際標準ISO2394:1998提出的,又稱為服役期、效勞期等。設計使用年限是設計時選定的一個時期,在這一給定的時期內,房屋建筑只需進行正常的維護而不需進行大修就能按預期目的使用,完成預定的功能。設計使用年限是《建筑工程質量管理條例》對房屋建筑的地基根底工程和主體結構工程規定的最低保修期限“合理使用年限”的具體化。結構在規定的設計使用年限內應具有足夠的可靠度,滿足平安性、適用性和耐久性的要求。結構可靠度是對結構可靠性的定量描述,即結構在規定的時間內,在規定的條件下,完成預定功能的概率??梢?,設計基準期是一個基準參數,它確實定不僅涉及可變作用〔荷載〕,還涉及材料性能,是在對大量實測數據進行統計的根底上提出來的,一般情況下不能隨意更改。例如我國標準所采用的設計地震動參數〔包括反映譜和地震最大加速度〕的基準期為50年,如果要求采用基準期為100年的設計地震動參數,那么不但要對地震動的概率分布進行專門研究,還要對建筑材料乃至設備的性能參數進行專門的統計研究。對于普通房屋和構筑物,在設計文件的總說明中應明確結構〔含根底〕的設計使用年限為50年;紀念性建筑和特別重要的建筑結構應為100年。設計文件中,不需要給出設計基準期。1.5對于設計使用年限為100年及以上的丙類建筑,抗震設防烈度和設計根本地震加速度、抗震措施和抗震構造措施應如何確定?首先要明確建筑壽命、設計使用年限和設計基準期的含義。建筑壽命指投入使用的總時間,即從建造開始直到建筑毀壞和喪失使用功能的全部時間。設計使用年限指設計規定的結構和結構構件不需進行大修即可按其預定目的使用的年限,即房屋建筑在正常設計、正常施工、正常使用和一般維護下所應到達的使用年限。當房屋建筑到達設計使用年限后,經過鑒定和維修,仍可繼續使用。因此,設計使用年限不同于建筑壽命。同一幢房屋建筑中,不同局部的設計使用年限可以不同,例如,外保溫墻體、給排水管道、室內外裝修、電氣管道、結構和地基根底,可以又不同的設計使用年限。設計基準期是指為確定可變作用及與時間有關的材料性能取值而選用的時間參數,它不同于建筑結構的設計使用年限,也不等同于建筑壽命。我國建筑設計標準所采用的設計基準期為50年,即設計時所考慮荷載、作用、材料強度等的統計參數均是按此基準期確定的。對于設計使用年限為100年及以上的丙類建筑,結構設計時應另行確定在其設計基準期內的活荷載、雪荷載、風荷載、地震等荷載和作用的取值,確定結構的可靠度指標以及確定鋼筋保護層厚度等構件的有關參數的取值。GB50011-2001標準采用的三水準設防思想,即多遇地震、根本烈度地震和罕遇地震,通常也稱為“小震”、“中震”、“大震”,在設計使用年限為50年時,相應的超越概率分別為63%,10%和2-3%,也可以用地震重現期或回歸期T來表示。給定重現期T的地震烈度也就是T年一遇的地震烈度,三水準對應的重現期分別為50年、475年和1975年。GB50011-2001標準以“中震”烈度(地震根本烈度)I為根底,在平均意義上,將“小震”定義為I-1.55度,“大震”定義為I+1度。實際上,“小震”、“中震”與“大震”的烈度差異是因地而異的,這樣定義的烈度差異是一種人為的、便于工程應用的約定。如果仍按上述定義,對于不同的根本地震烈度區,重現期為X的設防烈度可以表示為:(1)式中,系數a、b、c可查表1確定:不同烈度時公式〔1〕的系數值表1系數abc烈度789又式〔10〕和表1可以算出不同設計使用年限的抗震設防烈度,如表2所示:不同設計使用年限的抗震設防烈度表2使用年限1510152050100150200烈度789按新的《中國地震動參數區劃圖A1》,與抗震設防烈度相對應的根本地震加速度〔單為:g〕可以表示為:〔2〕按式〔2〕可以計算出表2中不同設計使用年限的抗震設防烈度所對應的根本地震加速度。當設計使用年限為100年時,7、8、9烈度區所采用的多遇地震〔小震〕、設防烈度地震〔中震〕和罕遇地震〔大震〕對應的加速度峰值示于表3中。設計使用年限100年的地震加速度峰值〔cm/〕表3設防烈度7度8度9度多遇地震4998189設防烈度地震140280540罕遇地震308560837抗震設防區內的超限高層建筑工程應如何上報審查,審查的主要規定和內容有哪些?根據2002年9月1日起執行的建設部令第111號《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》〔原建設部令第59號《超限高層建筑工程抗震設防管理暫行規定》同時廢止〕的要求,超限高層建筑工程是指超出國家現行標準、規程所規定的適用高度和適用結構類型的高層建筑工程、體系特別不規那么的高層建筑工程、以及有關標準、規程規定應當進行抗震專項審查的高層建筑工程。在抗震設防區內進行超限高層建筑工程的建設時,建設單位應當在初步設計階段向工程所在地的省、自治區、直轄市人民政府建設行政主管部門提出專項審查申請報告,并按有關要求提供申報材料。建設行政主管部門在接到申報材料起25日內,組織專家委員會提出書面專項審查意見,并將審查結果通知建設單位。專項審查的主要內容包括:建筑的抗震設防分類、抗震設防烈度〔或設計地震動參數〕、場地抗震性能評價、地基和根底的設計方案、建筑結構的抗震概念設計、結構總體計算和關鍵部位計算的工程判斷、薄弱部位的抗震措施、使用的計算程序、由于超限所進行的專項試驗研究成果以及所采取的比標準規定更強的技術措施等。超限高層建筑工程的施工圖設計文件審查應當由經國務院建設行政主管部門認定的具有超限高層建筑工程審查資格的施工圖設計文件審查機構承當。近年來在我國新疆伽師、巴楚和云南大姚等地發生強烈地震,從地震時的房屋震害情況看,對抗震設防及抗震設計工作有什么值得借鑒之處?從新疆伽師、巴楚和云南大姚等地的震害調查中,有以下幾點值得在實際工程的抗震設計和抗震設防工作中借鑒:嚴格執行工程建設強制性標準,搞好新建工程的抗震設防;對原有的未經抗震設防的工程進行抗震加固,可有效減輕地震災害的影響;建筑工程質量對建筑抗震防災效果有重大影響,特別是對學校、醫院、劇院、辦公樓等公關建筑結構,混凝土強度、砌體砂漿強度、配筋、節點、墻體拉結等應加強質量保證;村鎮建設中的抗震防災工作應高度重視,農村自建住宅的綜合抗震能力應加強;采取各種簡單的措施,如:木屋架與柱子采用鈀釘連接,土坯墻與木構架之間用鐵絲、木板拉結,生土房屋采用毛石或磚砌根底、混凝土圈梁等均被證明是行之有效的;重視建筑抗震設計,防止采用嚴重不規那么的設計,例如:建筑物平面縱、橫向剛度相差過大、砌體結構采用托墻梁造成上部懸墻、多層房屋底部空曠豎向剛度突變、梁與板共同作用形成強梁弱柱等,使房屋在地震時遭受嚴重破壞甚至倒塌。2適用范圍2.1GB50011標準中為何無煙囪、水塔等構筑物的抗震設計內容?本次建筑抗震標準的修訂,已不包括煙囪、水塔等構筑物的抗震設計內容,此局部內容歸入修訂的《構筑物抗震設計標準》GB50191。GB50011標準中為何沒有包括鋼筋混凝土異型柱結構、短肢剪力墻、混凝土-鋼混合結構等結構體系?對于異型柱結構,目前工程界有各種不同的看法。對于小開間住宅建筑,由于室內柱子隱蔽,可方便使用,在有些地區很受歡送。但從平安的角度,那么普遍認為由于柱子和框架節點受力復雜、鋼筋錨固及施工質量難以保證,異型柱結構屬于抗震不利的結構體系。對其研究和震害經驗均不深入,因此GB50011標準不將其納入。目前國內有些地區做了試驗研究,編寫和批準了地方標準,可以作為當地此類建筑抗震設計的依據,并應由地方標準主編單位和建設中各部門負責。假設采用異型柱結構由無地方標準作為依據者,屬于超標準設計。短肢剪力墻結構原那么上屬于抗震墻結構,應按GB50011標準和《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2002進行設計,符合抗震根本要求和抗震措施要求。試驗研究說明,當短肢剪力墻結構滿足樓層最小水平地震剪力要求并保證抗震構造措施時,短肢剪力墻結構具有良好的抗震性能。但高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構?;炷?鋼混合結構的抗震設計在《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2002中已由規定。國務院于2000年9月25日分布的《建筑工程勘察設計管理條例》第29條規定,建設工程勘察、設計文件中規定采用的新技術、新材料,可能影響建設工程質量和平安,又沒有國家技術標準的,應當由國家認可的檢測機構進行試驗、論證,出具檢測報告,并經國務院有關部門或者省、自治區、直轄市人民政府有關部門組織的建設工程技術專家委員會審定后,方可使用。因此,但凡沒有標準、規程作為依據進行設計的建筑結構,均應照此規定執行。3抗震設計根本要求GB50011標準中,對建筑抗震設防分類的總原那么是什么?為什么乙類建筑不是特別多?在工程建設國際標準《建筑抗震設防分類標準》〔GB50223〕條文說明中指出,我國建筑抗震的三水準設防目標,原那么上能保障房屋建筑在遭遇設防烈度地震影響時,不致有災難性后果,在遭遇罕遇地震影響時不致倒塌;因此,絕大局部的建筑均可劃分為丙類建筑,少數需要提高防倒塌能力的建筑劃為乙類建筑。例如,地震破壞后會產生較大社會影響或造成相當大的經濟損失,包括城市的重要生命線工程和人流密集的大型公關建筑。GB50011標準條規定,建筑場地為Ⅲ、Ⅳ類時,對設計根本地震加速度為和的地區,宜分別按8度和9度采取抗震構造措施。對乙類建筑是否要再提高?按GB50011第條規定,抗震設防的乙類建筑,抗震措施比丙類建筑提高,一般情況提高一度。因此,當丙類建筑按3.3.3條分別按8度和9度采取抗震構造措施時,乙類建筑的抗震構造措施也需分別比8度和9度提高,但不必再提高一度,只需要再適當提高。根本烈度小于6度地區的建筑,假設按照《建筑抗震設防分類標準》〔GB50223〕中有關條文的要求應為乙類,那么該建筑需要進行抗震設計嗎?根據1994年12月1日實施的《建筑工程抗御地震災害管理規定》〔建設部部長令第38號〕中第四十二條的規定“抗震設防地區是指地震烈度為6度及6度以上地區和今后可能發生破壞地震的地區?!币虼?,如果建筑所在地區的地震根本烈度小于6度,通常不需要進行抗震設計。面積較大的商業建筑,如何確定其抗震設防類別?帶大底盤的高層建筑,下部裙房為商場,上部為住宅樓,假設設置抗震縫分成兩個結構單元,可否按每個單元單獨劃分設防類別?實際設計中應注意哪些問題?《建筑抗震設防分類標準》〔GB50223〕第條規定,大型的人流密集的多層商場應劃為乙類。將大型零售商場等商業建筑列為乙類,主要考慮是大量人員集中的場所,地震時傷亡的可能性較大。該條規定參照了《商店建筑設計標準》〔JGJ48-88〕關于商店規模的分級。考慮近年來商場開展情況,當一個區段的建筑面積25000平米或營業面具10000平米以上的商業建筑,人流可達7500人以上〔按每位顧客占用營業面積1.35平米計算〕,應劃為乙類建筑。《建筑抗震設防分類標準》第條第5款還規定,“建筑各單元的重要性有顯著不同時,可根據局部的單元段劃分抗震設防類別。”故設置了抗震縫將結構分為假設干獨立單元后,可根據各單元劃分抗震設防類別。對于面積較大的商業建筑,假設設置抗震縫分成假設干各結構單元,那么各單元獨立承當地震作用,彼此之間沒有相互作用,地震發生時兩局部結構同時破壞的概率較小,人流疏散也較容易。因此,當每個單元按面積劃分屬于丙類建筑時,可按丙類建筑進行抗震設防。當商業建筑與其他建筑合建時應分別判斷,并按區段確定其抗震設防類別。對于大底盤高層建筑,當其下部裙房屬于大型零售場的乙類建筑范圍時,一般可將其及與之相鄰的上部高層建筑二層定為加強部位,按乙類進行抗震設計,其余各層可按丙類進行抗震設計。實際設計中應注意,由抗震縫分成的每個結構單元應有單獨的疏散出入口。GB50011標準中條明確了抗震措施和抗震構造措施的概念,如何根據建筑抗震設防分類和場地類別二者的不同,在設計根本地震加速度下確定抗震措施和抗震構造措施?建筑類別不同時,計算時設計根本地震加速度如何取值?根據相應的標準條文規定,一般建筑〔隔震建筑和消能減振部位除外〕在不同的建筑抗震設防分類和場地類別下,當設計根本地震加速度不同時,抗震措施和抗震構造措施分別按不同烈度取值,見表3-1和表3-2。建筑設防類別不同時,計算時設計根本地震加速度取值見表3-3。按建筑類別和場地類別調整后的抗震措施〔烈度〕表3-1建筑類別場地類別設計根本地震加速度〔g〕甲、乙類Ⅰ~Ⅳ788999丙類Ⅰ~Ⅳ677889+丁類Ⅰ~Ⅳ6778-8-9-按建筑類別和場地類別調整后的抗震構造措施〔烈度〕表3-2建筑類別場地類別設計根本地震加速度〔g〕甲、乙類Ⅰ677889Ⅱ788999+Ⅲ、Ⅳ788+99+9+續表建筑類別場地類別設計根本地震加速度〔g〕丙類Ⅰ666778Ⅱ677889Ⅲ、Ⅳ678899丁類Ⅰ666778Ⅱ67-7-8-8-9-Ⅲ、Ⅳ67-78-89-根據建筑類別調整后的計算用設計根本地震加速度〔g〕表3-3建筑類別設計根本地震加速度〔g〕乙、丙、丁類甲類注:1、對較小的乙類建筑,如工礦企業的變電所、空壓站、水泵房、及城市供水水源的泵房,當其結構改用抗震性能較好的結構類型,如鋼筋混凝土結構或鋼結構時,那么可仍按本地區設防烈度的規定采取抗震措施,不需提高。2、8+、9+表示適當提高而不是提高一度,9度時需要專門研究。3、7-、8-、9-表示可以比本地區設防烈度的要求適當降低。例如對于現澆鋼筋混凝土房屋可將局部構造措施按降低一個等級考慮,對于多層砌體結構房屋按減少一至二層〔視具體要求〕在表或7.4.1中查構造柱或芯柱的設置要求。結構的薄弱層、軟弱層、轉換層、框支層的概念是什么?薄弱層:該樓層的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%,可以認為,是從結構強度的角度來判斷;軟弱層:該樓層的側向剛度小于相鄰上一層的70%,或小于其上相鄰三個樓層側向剛度的80%;除頂層外,局部收進的水平尺寸大于相鄰下一層的25%;可以認為,是從結構剛度的角度判斷;轉換層:《高層建筑混凝土結構技術規程》定義,轉換層是轉換結構構件所在的樓層;二轉換構件指:完成上部樓層到下部樓層的結構形式轉變,或上部樓層到下部樓層結構布置改變而設置的結構構件,包括轉換梁、轉換垳架、轉換板等。地震作用下,轉換構件將其上一層的豎向抗側力構件〔柱、抗震墻、抗震支撐等〕的內力由轉換層向下傳遞;框支層:如果一個結構單元的轉換層以上為剪力墻,轉換層以下為框架,那么轉換層以下的樓層為框支層。如何判斷結構是否屬于扭轉不規那么以及不規那么的程度?在剛性樓板假定條件下,當計算小震作用的樓層最大彈性水平位移〔或層間位移〕與該樓層兩端彈性水平位移〔或層間位移〕平均值的比值大于1.2時,判斷為扭轉不規那么;當比值接近1.5時,判斷為特別不規那么;當比值大于1.5時,一般判斷為嚴重不規那么。此時,計算的彈性水平位移〔或層間位移〕為代數值,當位移值小于標準限值的50%時,判斷嚴重扭轉不規那么的比值可以適當放松。一般情況下,計算水平位移〔或層間位移〕時,需要考慮偶然偏心的影響;偏心大小的取值,可根據具體情況確定,不一定取該方向總長度的5%。還需注意,最大值和平均值的計算,均取樓層中間同一軸線兩端的豎向構件計算,不考慮樓板中懸挑的端部。結構自振周期、根本周期與設計特征周期、場地卓越周期之間有何關系?按照行業標準《工程抗震術語標準》〔JGJ/97〕的有關條文,自振周期:結構按某一振型完成一次自由振動所需的時間。根本周期:結構按根本振型〔第一振型〕完成一次自由振動所需的時間。通常需要考慮兩個主軸方向和扭轉方向的根本周期。設計特征周期:抗震設計用的地震影響系數曲線的下降段起始點所對應的周期值,與地震震級、震中距和場地類別等因素有關。場地卓越周期:根據場地覆蓋層厚度H和土層平均剪切波速,按公式T=4H/計算的周期,表示場地土最主要的振動特征。結構在地震作用下的反響與建筑物的動力特性密切相關,建筑物的自振周期是主要的動力特征,與結構的質量和剛度有關,當自振周期、特別是根本周期小于或等于設計特征周期時,地震影響系數取值為,按標準計算的地震作用最大。國內外的震害經驗說明,當建筑物的自振周期與場地的卓越周期相等或相近時,地震時可能發生共振,建筑物的震害比擬嚴重。研究說明,由于土在地震時的應力-應變關系為非線性的,在同一地點,地震時場地的卓越周期并不是不變的,而將因震級大小、震源機制、震中距離的變化而不同。GB50011標準對結構的根本周期與場地的卓越周期之間的關系不做具體要求,即不要求結構自振周期避開場地卓越周期。事實上,多自由度結構體系具有多個自振周期,不可能完全避開場地卓越周期。3.9結構進行抗震設計時,假設計算出的第一振型為扭轉振型應如何處理?國內外歷次大地震的震害說明,平面不規那么、質量與剛度偏心的結構,在地震時會受到嚴重的破壞。模擬地震振動臺模型試驗結果也說明,扭轉效應會導致結構的嚴重破壞。結構進行抗震設計時,假設計算出的第一振型為扭轉振型,說明結構的抗側力構件布置不盡合理,導致結構樓層的剛心和質心偏移;抗側力構件〔一般是剪力墻〕數量缺乏;或盡管結構平面對稱,但核心筒斷面太小,導致整體抗扭剛度偏小。此時應對結構方案進行調整,減小結構平面布置的不規那么性,防止產生過大的偏心,或加強結構抗扭剛度,必要時可設置防震縫,將不規那么的平面劃分為假設干相對規那么的平面。也可按照GB50011標準的有關要求進行抗震分析,并對受扭構件采取加強延性和抗扭的構造措施。4場地、地基和根底4.1結構抗震設計對工程地質勘察的根本要求有哪些?結構抗震設計所需要的工程地質勘察內容和要求,除應滿足建筑靜力設計的勘察要求外,還應滿足以下根本要求:在場地選擇時,根據場地的地形、地質和地震地質條件劃分對建筑有利、不利和危險地段;2)提供建筑場地類別〔對應高層建筑,要求進行土層剪切波速測試,提供土層等效剪切波速和覆蓋層厚度,依次劃分場地類別;對于層數不超過10層且高度不超過30米的丙類建筑,可案標準提供的經驗方法估計土層剪切波速〕;3)提供巖土地震穩定性〔如發震斷裂、滑坡、崩塌、液化和震陷等〕評價;4)對需要采用時程分析法進行補充計算的建筑結構,尚應根據設計要求提供土層剖面、場地覆蓋層厚度和有關的動力參數,具體的就是提供滿足標準要求的地震波。采用樁基或諸如CFG樁等措施進行地基處理后是否改變場地類別?按照GB50011標準的占地面積。場地在平面和深度方向的尺度與地震波波長相當,比建筑物地基的尺度要大得多。場地類別的劃分時所考慮的主要是地震地質條件對地震動的效應,關系到設計用的地震影響系數特征周期GB50011標準第條第4款“土層中的火山巖硬夾層,應視為剛體,其厚度應從覆蓋層中扣除?!痹撛鯓永斫??標準條第4款所提到的硬夾層,是特指火山巖夾層〔不包括標準第4.1.4條第3款中提到的孤石、透鏡體和其他剪切波速大于500m/s的一般硬土層〕,其剪切波速遠未大于500m/s,且其下層土的剪切波速小于500m/s。這樣的硬夾層不管厚度多少均應從覆蓋層中扣除。如何驗算建筑結構根底的抗震承載力?從理論上說,地基根底在地震作用下的響應計算分析屬于非彈性半空間的動力學范疇,其理論分析、模擬試驗和實物試驗比擬困難。地震震害資料也相當缺乏,我國1962年~1971年數以萬計的房屋震害中,只有43例是地基震害,1976年唐山大地震中7~11度地震烈度區,中軟至軟弱場地的224個震害中,有明顯地基震害的僅7例。由于對根底的抗震性能了解遠不如對上部結構的了解,故根底的抗震設計采用經驗方法。GB50011標準第4章規定建筑天然地基根底抗震驗算采用“擬靜力法”,即假定地震作用如同靜力,然后在這種條件下驗算根底的承載力,壓力的計算采用地震作用效應標準組合,即各分項系數均取1.0的組合。驗算時一般只考慮水平的地震作用,只有個別情況下才計算豎向地震作用。不同結構類型的根底抗震承載力驗算,可按其它標準標準的規定執行。不超過8層且高

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