抗震规范

抗震规范（精选九篇）

抗震规范 篇1

抗震理论正在不断研究中发展, 世界各国都在不断更新自己的行业规范, 美国是世界上最发达的国家, 对结构抗震研究早, 由于地理位置、理论发展等的不同, 不同国家的规范都存在着一定的差异性, 为了更好地完善我国的桥梁抗震理论, 参考和借鉴美国的抗震设计理念是很有必要的。本文在多方面对美国AASHTO《公路桥梁标准规范》[1]与我国的《公路桥梁抗震设计细则[2]》 (JTG/T802-01—2008) 进行了对比研究。

2 设计地震参数比较

2.1 地震区划

美国AASHTO规范采用地震动参数区划的方式, 一般桥梁采用50a超越概率10%, 重现期为475 的地震动区划图。而对于场地位于断层附近、预计会发生持续时间较长的地震、重要桥梁需考虑更长的重现期等3 种情况, 例外进行专项研究[3]。

我国《公路桥梁抗震设计细则》采用设防烈度的表达方式, 用地震加速度的最大值来对应烈度。设防烈度与地震加速度的关系见表1。

注:g为重力加速度

2.2 阻尼比

阻尼比是影响地震设计反应谱的一个重要参数, 阻尼越大对受到地震作用的结构越有利, 阻尼比修正系数越大, 结构抗震设计相对保守[3]。

美国AASHTO采用阻尼比为0.05 标准阻尼比的弹性地震影响系数, 当阻尼比相差较大时, 规范对阻尼比的修正没有给出特定的公式, 仅给出一部分阻尼比所对应的修正系数 (见表1) , 对其他数值则采用线插法求得[4]。

我国《公路桥梁抗震设计细则》5.2.4 规定, 阻尼调整系数, 除有专门规定外, 结构的阻尼比 ξ 应取值0.05。当结构的阻尼比按有关规定取值不等于0.05 时, 阻尼调整系数Cd应按下式取值:

由上对比可知, 中美规范都采用了标准值为0.05 的阻尼比, 并对偏差较大的阻尼比进行了修正。对于阻尼比的修正系数, 虽然表达式不同, 但是修正系数变化规律大致相同。

2.3 抗震设计的地震作用组合方式

中美两国抗震规范都分别考虑了纵向和横向两个方向的水平地震作用, 组合方式为:

式中, L为纵向分析结果的绝对值;T为横向分析结果的绝对值。

我国《公路桥梁抗震设计细则》对于基本烈度为9 度以上的大跨度悬臂梁桥, 还考虑了竖向地震荷载和水平地震荷载的不利组合。

3 计算模式比较

桥梁抗震规范大多数采用弹性反应谱的方法计算结构的弹性地震力, 通过采用折减系数对弹性地震力进行修正, 反映出结构的弹塑性地震反应。

美国AASHTO规范按照结构和构件的不同, 确定了地震反应修正系数。根据结构类型的地震周期对地震反应修正系数进行折减, 对于刚性结构地震反应, 修正系数取1, 对于其他结构, 地震反应修正系数随周期的增大而增大, 折减系数越小, 当周期比达到定值时, 延性取定值。

我国《公路桥梁抗震设计细则》采用综合影响系数来对弹性地震力进行折减。反应结构弹塑性、结构阻尼及几何非线性等因素的影响, 规范按照桥梁和墩、台类型、桥梁计算高度对应了相应的综合影响系数取值。

4 减震、隔震设计

我国《公路桥梁抗震设计细则》第10 章主要讲述了桥梁减隔震设计原则, 但讲述的一般规定、减隔震装置、分析方法与验算等内容相对而言比较笼统。

美国AASHTO规范明确对于减隔震采用的分析方法为:等效静力法、单模态分析、多模态分析、非线性动力时程分析。对于阻尼比小于30%的减隔震系统采用前三种分析方法;阻尼比大于30%的减隔震系统必须采用非线性动力时程分析方法。

美国规范中, 减震桥梁伸缩缝的宽度与减隔震支座的位移和有效刚度有关, 减隔震桥梁伸缩缝的宽度为:

式中, L为伸缩缝宽度, mm;di为减隔震支座的位移;Tef为减隔震支座的有效刚度。

5 结语

1) 我国仅采用烈度来代表地震的加速度存在一定的局限性, 因为大量地震资料表明, 同一烈度的地震加速度存在很大的离散型, 而美国使用的地震动参数区划的方式值得借鉴。

2) 关于阻尼比的选取, 中国与美国相似, 而抗震设计中的组合方式, 我国还考虑的竖向地震作用的不利组合, 在理论上更为精细。

3) 我国规范规定的综合影响系数没有反应出随周期及位移延性系数的变化规律, 建议借鉴其他规范的规定, 通过一个反应结构延性及周期变化的表达式来表示地震力折减系数。

4) 减隔震设计方面, 我国规范较为笼统, 而美国对于地震分析方法、等效刚度计算、减震构造等方面都值得我们借鉴和学习。

摘要：通过对美国AASHTO桥梁抗震规范与我国公路桥梁抗震规范的研究, 在桥梁抗震设计地震参数、计算模式、减震隔震设计等方面进行了对比, 分析了两国规范的异同, 对我国规范中考虑不足的方面提供了一些建议, 为我国规范的完善提供参考。

关键词：中美,桥梁抗震,规范对比

参考文献

[1]AASHTO公路桥梁标准规范[S].

[2]JTG/T802-01《公路桥梁抗震设计细则》[S].

[3]吕吉应.国内外隔震桥梁规范对比研究[D].北京:北京交通大学, 2011.

抗震规范 篇2

1.前言，第1行第3个字，正确的说法应该为“本规范系依据”，缺少个“系”字。

2.第28页，倒数第8行，正确的说法应该为“...之1款规定的建筑及砌体房屋”。

3.第38页，倒数第9行，（5.2.3-6公式）耦联系数的正确表达应该是ρjk（k为小写）。

4.第39页，5.2.5公式楼层剪力符号中的下标e应该为大写E。

5.第56页，6.2.5-1公式中应该是除以柱的净高，原来写的是乘以净高。

6.第57页，6.2.7的第1条中，应该是“其值可采用1.2，剪力相应调整”，缺少个逗号。

7.63页倒数第三行(6.3.7-2-2），最后缺字应为“箍筋直径不应小于8mm。”

8.第68页，表6.4.5-3中应该是“一级（7、8度）”

9.第68页，表6.4.5-3下的注释1最后那句应该为“...查表；端柱 有集中荷载时，配筋构造按柱要求；”。

10.第106页，图8.3.4-1中详图A中应该是r=35，详图B中应该是hw≈6。

11.第176页，吉林省中的长春（南关，...）。

12.第178页，宁波（北仑）。

13.第180页，山东省的临朐。

14.182页湖北武汉的“江厦”应为“江夏”

15.第184页，深圳（龙岗）。

16.第186页，成都（..，龙泉驿）。

17.第189页第三组：凤县3抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为010g，应为0.10g印刷错误

18.第199页，公式D.1.4-1中应该为“1.1”，原来写的是“0.1”。

19.第219页，H1.7的第5条，应该是“高度之比不大于4时”。

20.第252页，最后一段中，应为“徐正忠”。

浅谈新规范桥梁抗震计算 篇3

关键词：高架桥,新规范,抗震计算,注意事项

1 概述

大量的震害现象分析表明:高架桥桥梁震害主要产生于下部结构和支撑连接处, 即使是上部结构破坏的情况, 也往往是由于下部结构的破坏或大变形引起的。

1.1 地震过程中导致高架桥破坏的主要原因

(1) 由于桥梁墩柱不具备足够的延性能力发生弯曲破坏或由于抗剪不足产生剪切破坏;

(2) 由于支座等连接构件不能承受上、下结构间的相对位移, 发生支撑连接失效, 导致梁体坠毁;

(3) 由于桥梁基础失效导致桥梁破坏。

1.2 根据抗震设防原则和能力设计原则

(1) 在多遇地震作用下, 需要验算结构的强度, 要求结构保持弹性;

(2) 在设计地震的作用下, 需要检算支撑连接条件, 保持结构整体工作;

(3) 在罕遇地震作用下, 需要验算延性构件的延性, 以保证充分发挥其延性能力, 而脆性构件和不希望发生塑性变形的构件采用能力设计的方法设计。

通过这种抗震设计方法, 可以最大限度的避免桥梁结构发生脆性破坏 (如墩柱的剪切破坏、桥墩盖梁的破坏) , 而充分发挥延性构件的延性能力, 耗散地震能量。

2 工程实例

本例为庄河至盖州高速公路上狼洞沟高架桥。本计算模型选取其中二联4-40+3-40mT梁, 路基宽度13m。墩柱身高20～45m不等, 薄壁墩, 其中4-40m高墩采用4.0 (宽) ×2.3 (高) m, 其余墩采用4.0 (宽) ×2.0 (高) m, 下部采用2根2.2m桩基。4-40m采用墩梁固结, 3-40m桥墩采用活动盆式支座。该桥揭露的地层主要为填筑土、粉质粘土、砾砂、角砾、卵石、碎石、花岗岩、辉绿岩等。地震动峰值加速度为0.15g。

3 抗震计算

3.1 计算采用Midas空间程序计算

3.2 建模要点

依据空间梁格-杆系理论, 采用Midas/Civil 2006软件进行计算分析, 对结构模型进行加速度反应谱和时程分析计算, 模态组合采用SRSS法。

全桥考虑土-下部结构-上部结构的共同协同工作抵抗纵、横桥向地震作用。真实模拟桩基础, 利用土弹簧模拟桩-土相互作用;根据《公路桥梁抗震设计细则》的6.3.7条, 计算支座刚度。

E2作用下采用反应谱及非线性时程分析, 在固结墩墩底、墩顶设置塑性铰, 在设立支座的墩墩底设置塑性铰。

3.3 地震作用

根据《公路桥梁抗震设计细则》的3.1条, 本桥抗震设防类别为B类。

设防目标:E1地震作用下, 一般不受损坏或不需修复可继续使用;E2地震作用下, 应保证不致倒塌或产生严重结构损伤, 经临时加固后可维持应急交通使用。

桥址所在地抗震设防烈度为Ⅶ度, 场地类型为Ⅱ类, 根据《抗震细则》的9.3.6条规定, 混凝土梁桥、拱桥的阻尼比不宜大于0.05, 因此在这里取阻尼比为0.05。

注:TH-线性或非线性时程计算方法;SM-单振型反应谱或功率谱方法;MN-多振型反应谱或功率谱方法。

按抗震规范6.1.3, 本桥为非规则桥梁, 抗震规范表6.1.4:本桥E1作用采用MM分析计算方法;E2作用采用MM分析计算方法和非线性时程分析方法比较。

3.4 反应谱分析

抗震分析采用多振型反应谱法 (图2、图3) , 水平设计加速度反应谱S由下式 (规范5.2.1) 确定:

$\text{S}=\{\begin{array}{l}\text{S}{}_{\max }(5.5\text{Τ}+0.45)\text{Τ}<0.1\text{s}\\ \text{S}{}_{\max }0.1\text{s}\le \text{Τ}\le \text{Τ}{}_{\text{g}}\\ \text{S}{}_{\max }(\text{Τ}{}_{\text{g}}/\text{Τ})\text{Τ}>\text{Τ}{}_{\text{g}}\\ \text{S}{}_{\max }=2.25\text{C}{}_{\text{i}}\text{C}{}_{\text{s}}\text{C}{}_{\text{d}}\text{A}\end{array}$

3.5 时程方程分析

E2时程分析选取了3组地震时程波, 其中以1952, Taft Lincoln School, 69 Deg (主要周期0.30s) 计算结果最大。所以图4只给出Taft时程分析结果。

3.6 地震作用分析结果

3.6.1 E1地震作用分析结果 (表2)

3.6.2 E2地震作用分析结果

(1) 墩柱有效抗弯刚度计算

在进行桥梁抗震分析时, E1地震作用下, 常规桥梁的所有构件抗弯刚度均按毛截面计算;E2地震作用下, 延性构件的有效截面抗弯刚度应按下式计算, 但其他构件抗弯刚度仍按毛截面计算。

$\text{E}{}_{\text{c}}\times \text{Ι}{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}=\frac{\text{Μ}{}_{\text{y}}}{\text{φ}{}_{\text{y}}}$

式中:Ec—桥墩的弹性模量 (kN/m2) ;

Ieff—桥墩有效截面抗弯惯性矩 (m4) ;

My—屈服弯矩 (kN·m) ;

φy—等效屈服曲率 (1/m) 。

通过弹塑性分析采用madis程序计算截面屈服弯矩My。

(2) E2地震作用计算结果 (见表3、表4)

通过时程和反应谱分析结果对比, 结果相差在20%以内, 所以认为所选时程曲线符合规范要求。

3.6.3 E2地震作用下能力保护构件计算

根据规范6.8.1条, 在E2地震作用下, 结构未进入塑性工作范围, 桥梁墩柱的剪力设计值、桥梁基础和盖梁的内力设计值直接用E2的计算结果。

由于篇幅有限, 桥墩、桩强度、裂缝验算及E2地震作用下墩柱塑性转动能力验算从略。

3.7 结论

本桥通过验算E1及E2地震作用, 结果均满足抗震要求。

4 抗震计算注意事项

(1) 正常建立结构模型, 对于非规则桥梁, 应至少建立2联计算, 邻联结构和边界条件的影响可以采用桥台模拟。

(2) 基础模拟

①用承台底六个自由度的弹簧刚度模拟桩土相互作用, 竖向刚度、顺桥向和横桥向的抗推刚度、绕竖轴的抗转动刚度和绕两个水平轴的抗转动刚度。

②真实模拟桩基础。利用土弹簧准确模拟土对桩的水平侧向力及竖向摩阻力。一般可以用表征土界质弹性的“M”法。

(3) 将桥面铺装等恒载转化为质量。

(4) 横桥向分析的时候, 应考虑汽车质量的影响, 汽车质量可以按照50%考虑。

(5) 支座采用一般连接, 固定支座输入三向约束刚度, 其他输入双向约束刚度, 按照公路桥梁抗震设计细则6.3.7条计算即可。

(6) 横向分析时, 特征值分析中振型数量应填多点, 以保证在计算方向上获得90%以上的有效质量。

(7) 时程分析时, 所选取的地震波应不小于3组, 主要考虑:频谱特性、有效峰值、持续时间。

5 结束语

随着社会经济的高速发展, 城市防灾问题尤为突出, 桥梁的毁坏使现代化的城市交通网络中断, 造成巨大的经济损失。因此, 在工程设计中如何更加全面、准确的考虑地震对桥梁造成的影响, 采取正确的抗震计算方法以及采取有效的构造措施, 尽可能减少地震所造成的损失, 是桥梁设计者的重要工作内容。然而, 由于地震的复杂性及其不可预测性, 现阶段国内外有关抗震设计的内容有待于进一步探索和完善。我们相信, 通过不断的实践与理论相结合, 不断总结经验教训, 每一个桥梁设计者都能在抗震设计时, 采取有效的措施, 减轻地震给人民和社会带来的危害。

参考文献

[1]范立础.高架桥梁抗震设计[M].人民交通出版社, 2001.

抗震规范 篇4

高明亮

为贯彻落实上级要求，进一步树好抗震救灾部队良好形象。我连利用业余时间编写了抗震救灾部队军人日常行为规范“九个三”顺口溜，全连官兵将其讲在经常、记在心中、落实在行动上，“九个三”顺口溜通俗易懂，便于记忆。受到了官兵和人民群众的一致好评。

抗震救灾部队日常行为规范“九个三”

抓养成，树形象，“九个三”记心中。

树三相 站如松，坐如钟，走直线，拐直角，队列行进调整好 剪三长 军人仪容要整洁，剪指甲、剃胡须、理发必须坚持好 纠三手 行为举止要端正，不袖手、不叉手、背手现象更不要 响三声 带队口令响，行进口号亮，集会歌声更响亮

紧三带 常服衬衣紧领带，一字蝴蝶系鞋带，时刻系好裤腰带 系三扣 军人形象很关键，系衣扣、紧裤扣、时刻扣紧风领扣 治三乱 垃圾不乱倒，杂物不乱丢，有痰做到不乱吐

用三语 进村入户要注意，打扰别人对不起，受人帮助说谢谢，“请”“到”“是”“好”莫忘记

行三礼 遇见首长举手礼，队列行进注目礼，遇到群众问候礼

建筑抗震概念设计与设计规范的研究 篇5

一、抗震概念设计主要内容

建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想, 进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程, 是一种基于震害经验建立的抗震基本设计原则和思想。在设计时把握好能量输入、房屋形状、结构体系、刚度分布、构件延性等几个方面, 从根本上消除结构中的抗震薄弱环节再辅以必要的计算和构造措施提高建筑物抗震性能和足够的抗震可靠度。人们在总结历次大地震灾害经验中认识到:一个合理的抗震设计, 在很大程度上取决于良好的“概念设计”。抗震概念设计主要有如下几点。

1. 建筑的体型力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀。

2. 抗震结构体系, 应符合以下要求。

(1) 具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

(2) 具有多道抗震防线, 避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

(3) 应具备必要的强度、良好的变形能力和耗能能力。

(4) 具有合理的刚度和强度分布, 避免因局部削弱或突变形成薄弱部位, 产生过大的应力集中或塑性变形集中。对可能出现的薄弱部位, 应采取措施提高抗震能力。

3. 抗震结构的各类构件应具有必要的强度和变形能力 (或延性) 。

4. 抗震结构的各类构件之间应具有可靠的连接。

5. 抗震结构的支撑系统应能保证地震时结构稳定。

6. 非结构构件 (围护墙、隔墙、填充墙) 要合理设置。

二、建筑抗震设计规范

1.1990年1月开始施行的《建筑抗震设计规范》GBJ11-89 (以下简称89规范) 中列出了工程设计中必须遵守的规定, 来保证“概念设计”在实际工程中的实现。

概念设计在实际工程设计中提高结构抗震能力方面发挥了重要作用。概念设计就是以工程概念为依据从有利于提高结构抗震力的概念上, 用符合工程客观规律和本质的方法, 对所设计的对象作宏观的控制。

2.1990年以来, 结构工程师将概念设计应用于实际工程中取得了很好的效果。同时随着建筑业的发展, 建筑的体型、功能的日新月异的变化与要求, 我们发现89抗震规范中规定的概念设计内容不够全面。

3.2002年1月实施的GBJ50011-2002《建筑抗震设计规范》对概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定, 尤其是增加了“不规则建筑结构的概念设计”, 使得概念设计在工程中的应用更具体更明确地落到实处, 切实提高了结构的抗震能力。“概念设计”愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。

传统的抗震设计是依靠结构构件延性来耗散地震能量, 但任何事都有它的两面性。当结构遭遇地震时结构构件在利用它的延性和自身变形来耗散地震能量的同时构件本身也因过量变形而遭到破坏。新的抗震概念是把结构负担重力之荷载功能与耗散能量的功能分开, 让结构主要承担重力竖向荷载, 而地震能量由安装到结构上的特殊耗能装置来吸收, 这样既能减少结构的侧移又能保护构件免于破坏。基础隔震可以将上部结构的地震作用数值控制在某一限度内可以减少震害, 但其理论、材料和元件有待于开发和完善。

4.2008年“5.12”汶川大地震, 其震害经验表明, 严格按照2001规范进行设计、施工和使用的建筑, 在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下, 可以达到在预估的罕遇地震下保障生命安全的抗震设防目标。2010年12月实施的GBJ50011-2010《建筑抗震设计规范》 (以下简称新抗震规范) 对2001规范进行全面修订, 增加了抗震性能化设计的原则性规定。

三、对抗震设计合理化的建议

参照震后的建筑毁坏程度和笔者在震区的结构设计经验, 对合理的抗震设计进行总结, 主要包括抗震概念设计、结构抗震计算和抗震构造措施3个方面。下面按照新抗震规范的内容归纳为以下几点。

1. 选择对建筑抗震有利的场地, 宜避开对建筑抗震不利的地段, 不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。

对于不利地段, 结构工程师应提出避开要求, 当无法避开时, 应采取有效措施, 这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因, 诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂。

建筑的平立面布置应符合概念设计的要求, 不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整, 并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。借鉴国际的通行做法, 参考外国规范, 使我们的设计更加完善合理。

3. 结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。

采用哪一种结构材料, 什么样的结构体系, 经技术经济条件比较综合确定。同时力求结构的延性好、强度与重力比值大、匀质性好、正交各向同性, 尽量降低房屋重心, 充分发挥材料的强度, 并提出了结构两个主轴方向的动力特性 (周期和振型) 相近的抗震概念。

4. 尽可能设置多道抗震防线。

地震有一定的持续时间, 而且可能多次往复作用, 根据地震后倒塌的建筑物的分析, 我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏, 而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系, 使其形成多道防线, 是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构, 框架就成为唯一的抗侧力构件, 那么采用“强柱弱梁”型延性框架, 在水平地震作用下, 梁的屈服先于柱的屈服, 就可以做到利用梁的变形消耗地震能量, 使框架柱退居到第二道防线的位置。

5. 具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。

提高结构的抗侧移刚度, 往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时, 具有很强的抗倒塌能力, 最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件都具有较高的延性, 然而实际工程中很难做到。

有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆作的延性是比较经济有效的办法。例如上刚下柔的框支墙结构, 应重点提高转换层以下的各层的构件延性。对于框架和框架筒体, 应优先提高柱的延性。在工程设计中另一种提高结构延性的办法是结构承载力无明显降低的前提下, 控制构件的破坏形态, 减小受压构件的轴压比 (同时还应注意适当降低剪压比) , 提高柱的延性。

6. 确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠, 符合下列要求。

(1) 构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力, 当构件屈服、刚度退化时, 节点应保持承载力和刚度不变。

(2) 预埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。

(3) 装配式的连接应保证结构的整体性, 各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。

(4) 结构应具有连续性, 注重施工质量, 避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。

抗震规范 篇6

《建筑机电工程抗震设计规范》 (GB50981-2014) 共分8章, 内容包括总则、术语、符号、抗震设计基本要求、给水排水、暖通空调、燃气、电气、管道、支架等内容。主要适用于新建、改建和扩建的民用建筑建筑机电工程的抗震设计。

该规范施行后, 将有效避免地震导致建筑机电系统受损而产生的次生性灾害, 可减少地震带来的人员伤亡及财产损失。

规范1.0.4强制性条文要求:“抗震设防烈度为6度及6度以上地区的建筑机电工程必须进行抗震设计”, 为了方便规范施行, 为国内建筑机电工程抗震技术提供技术研究、方案评估、机电抗震系统实验及产品研发测试。中国建筑学会建筑给水排水研究分会将筹备成立全国建筑机电工程抗震技术研发中心, 中心实验室由规范的参编单位深圳市置华机电设备有限公司负责运营管理。然而, 由于建筑机电工程抗震设计安装节点众多, 在设计过程中, 节点布置和工程量统计将占用设计人员大量的时间和精力, 给设计单位带来很大负担, 这直接影响到规范的有效执行。针对这个情况, 有规范参编单位结合自身项目工程的实践经验, 研发了基于Auto CAD设计系统的“置华建筑机电工程抗震设计初设软件”, 现已面向所有设计及相关单位免费推出使用。机电抗震在北美和日本早有要求, 实践表明, 机电抗震技术的应用对减少地震损害、保护人民生命财产具有重要意义。

抗震规范 篇7

关键词：规定水平力,框架柱节点域,位移角

0 引言

随着GB 50011-2010建筑抗震设计规范的逐步使用，以及设计软件PKPM与之对应的改版，诸如“规定水平力”“多层结构偶然偏心的使用”等一些新概念不断成为结构工程师关注的重点。以下通过一个工程实例，简单介绍新版《抗规》对框架结构的影响。

1 工程概况

本工程为一L形的五层框架结构，带一层地下室。所在地区设防烈度为8度，地震分组为第一组，特征周期为0.45 s，抗震等级为二级。框架梁、柱混凝土采用C35。设计时，由于建筑使用功能的要求，尽可能不设置防震缝。计算采用新版PKPM软件，计算模型见图1。

2 规范中“规定水平力”的引入

2.1“规定水平力”引入背景

根据2010版抗震规范，楼层位移比不再采用根据CQC法直接得到的节点最大位移与平均位移比值计算，而是根据规定水平力下的位移计算。CQC方法存在的问题:将结构各个振型的响应在概率的基础上采用完全二次方开方的组合方式得到总的结构响应，每一点都是最大值，可能出现两端位移大，中间位移小，所以CQC方法计算的结构位移比可能偏小，不能真实地反映结构的扭转不规则。依据《抗规》3.4.3条:“在规定水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)，不大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。此处用“规定水平力”来计算扭转位移比，可避免有时CQC计算的最大位移出现在楼盖边缘的中部而不在角部，而且对无限刚楼板，分块无限刚楼盖和弹性楼盖均可采用相同的计算方法处理。

2.2“规定水平力”计算方法及注意要点

“规定水平力”是《抗规》2010版提出的一种新的计算地震力的方法，主要用于计算倾覆力矩和扭转位移比。《抗规》3.4.3条的条文解释中，“规定水平力”有明确的定义，该水平力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力，并考虑偶然偏心。如何换算规定水平力，高规3.4.5条文说明:水平作用力的换算原则:每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值。具体换算方法如下:SATWE软件在WZQ.OUT文件中输出的各楼层基底剪力计算结果中，其中一栏为Vx(分塔剪重比)，用第N层的Vx值减去其上一层Vx值，所得即为该层的“规定水平力”。

由于“规定水平力”在《抗规》2010版中的引入，且其条文解释中明确规定需要考虑偶然偏心的影响，所以在今后的设计工作中，无论高层还是多层，在建模过程中只要用到“规定水平力”的时候，均需考虑偶然偏心。《抗规》2010版有两处提到“规定水平力”，上述3.4.3条为一处，另一处为6.1.3条，设置少量抗震墙的框架结构在规定的水平力的作用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同。从规范条文中，我们发现，在《抗规》2008版中，多层结构计算规范没有需要考虑偶然偏心影响的条文，而《抗规》2010版中偶然偏心的影响会经常需要考虑，这是新规范使用后的不同之处。

3 实际算例的问题及解决方案

3.1 遇到的问题

在模型建立过程中，由于本工程属于平面不规则的结构，扭转也较大，设计中，考虑到层数较低，柱距为8 m也不大，柱截面初步设定为550×550，计算结果为:

1)地下室部分柱轴压比超限，柱超限的轴压比值为0.75～0.82，大于0.75的限值较多;

2)X方向最大层间位移角:1/484(地上第2层)，Y方向最大层间位移角:1/495(地上第1层);

3)一层和二层框架柱节点域抗剪超限;

4)Y方向偶然偏心作用下最大层间位移与平均层间位移的比值为1.24。

3.2 解决方案

比较新旧《抗规》，《抗规》2008版二级框架的轴压比限值为0.8，《抗规》2010版二级框架的轴压比限值为0.75，因此造成估算柱截面相差较大。第1,2项相差限值较多，考虑通过加大柱截面来调整。地下室、一层、二层柱截面改为650×650。计算结果:轴压比全部满足要求。X方向最大层间位移角:1/576，满足要求;Y方向最大层间位移角为1/492，出现于第三层，及第四自然层，找出最不利位移比所在位置，见图2。对模型进行微调，由于位移角距限值1/550所差较多，把(1)轴上原截面为550×550的框架柱改为550×650，并适当增加该轴上梁的高度，由600 mm高改至700 mm高。此时Y方向最大层间位移角为1/538，仍然稍有不足，X方向最大层间位移角基本不变。接下来，调整(2)轴上框架柱，为减少框架柱的类型，该柱截面也改为550×650，梁高未做改变。在本次调整时，考虑到建筑物角柱和边柱的刚度对整体刚度的贡献较大，而中部柱贡献较小，以此将一、二层中部框架柱仍调整回550×550，计算结果为Y方向最大层间位移角达到1/574，满足要求;X方向最大层间位移角达到1/583，较原位移角稍有减小，更合理。

分析框架柱节点域抗剪超限的问题，在框架梁柱节点核心区组合的剪力设计值计算公式中，《抗规》2010版的剪力增大系数二级取1.35，《抗规》2008版的剪力增大系数二级取1.2，剪力设计值增大1/8;框架梁宽度为300 mm，而且梁、柱偏心较大(为考虑梁、柱偏心影响，模型中框架梁偏心按实际输入，未简化)，对节点区域的约束不是很好。根据节点核心区组合剪力设计值的公式:Vj≤1/γRE(0.3ηjfcbjhj)，由于楼层净高的要求，梁的高度不能改变，增加两侧梁的宽度，由原来的300 mm改为400 mm。梁柱节点核心区抗剪大部分满足要求，因少量节点域抗剪超限而提高混凝土标号显然不是一个合理的解决方法，因此通过提高ηj(正交梁的约束影响系数)是唯一办法。改变梁的偏心，使梁柱中线重合，改变四侧梁的截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2，并使正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4。这样，ηj可由原来的1.0提高至1.5，框架柱节点域抗剪超限的问题得到圆满的解决。节点区域的约束由于梁的偏心造成节点区域的约束较差，还可以采用水平加腋的方法，这样梁对柱节点区域的约束有很大改善，但是此种方式在软件中一直没有得到体现，只能手工复核计算，因此加大梁截面的宽度或高度，提高混凝土标号是一个相对方便实用的方法。

关于框架结构薄弱层的验算，《抗规》2010版软件中取消了用户对层刚度计算方法的选择，软件自动计算“剪切刚度”与“地震剪力与地震层间位移的比”的两种层刚度，并按照规范规定，用后者进行薄弱层的判断。新规范中薄弱层的地震力放大系数也由1.15提高到1.25。经计算本工程无薄弱层。

通过这个工程可以看出，本工程仅为5层，总高约18 m。如上所述的与地震力有关的参数已难以算过，而且随着新规范的实施，加强了对框架结构的要求，提高了强柱弱梁、强压弱弯的调整系数，对框架的轴压比控制更加严格，提高了框架柱的最小配筋率等，以及整体计算中梁刚度放大系数，薄弱层放大系数等的调整，都使得纯框架的结构模型调整更加困难。即使调整通过的框架，框架柱、梁的截面也偏大，含钢量较高。如果本工程高度再加高一层，在抗震等级不变的条件下，以上参数调整难度就更大，而且即使某些控制指标符合规范要求，在结构受力上也是不合理、不经济的。在高烈度地区高层建筑不宜采用纯框架结构。因此，新抗规明确提出了设置少量抗震墙的框架结构。根据《抗规》6.1.3条，设置少量抗震墙的框架结构，在规定水平力的作用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%时，框架结构的抗震等级应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同。根据《抗规》6.2.13条，设置少量抗震墙的框架结构，其框架部分的地震剪力值，宜采用框架结构模型和框架—抗震墙模型二者计算结果的较大值。

4 结语

本文结合工程实例，介绍了新《抗规》2010版“规定水平力”的引入，在考虑偶然偏心的影响下，能较好的反映结构的扭转不规则性。所以在今后的设计工作中，无论高层还是多层，在建模过程中只有用到“规定水平力”的时候，均需考虑偶然偏心。这是新规范使用后的不同之处。此外，在《抗规》2010推广使用后，层数较低，或地震力较小时，宜采用纯框架结构;否则，使用规范推荐的设置少量抗震墙的框架结构更为经济合理。

参考文献

[1]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[2]赵兵.规定水平力的概念和软件应用[J].PKPM新天地,2011(2):37-39.

抗震规范 篇8

规范提出的结构整体稳定要求包括结构抗滑移稳定性,结构抗倾覆稳定性以及结构的二阶稳定性。其中,结构的抗滑移稳定性主要靠规范有关基础埋置深度的规定来保证,而对结构的抗倾覆和二阶稳定性则应按规范进行验算。

ASCE 7规范12.8.5条明确指出,应根据计算所得的水平地震作用,进行水平地震作用下结构的抗倾覆验算。结构的二阶稳定性,则通过稳定系数θ不超过θmax的验算来保证。有关的详细内容可参看ASCE 7规范12.8节。

2 水平地震作用下的结构侧移验算

水平地震作用下结构的侧移验算是抗震设计的重要内容。美国规范中结构抗震侧移验算的大致过程如下:首先,进行弹性设计地震力作用下的结构弹性分析,求得与弹性设计地震力对应的结构弹性侧移。然后,将计算得到的结构弹性侧移乘以侧移放大系数(deflection amplification factor)Cd,再除以结构重要性系数I,并将结果作为结构在设防地震水准下的弹塑性侧移。最后,验算此弹塑性侧移是否满足规范给出的侧移限值。有关结构侧移计算的详细内容可参看ASCE 7规范12.8.6条,结构侧移限值的规定可参看ASCE 7规范12.12节。

值得注意的是,将结构弹性侧移转换为设防地震水准下结构的弹塑性侧移时除以了结构重要性系数I。在计算结构弹性侧移时,所采用的弹性设计地震力中曾乘以了结构重要性系数I。因此,结构弹性侧移计算结果中也就包含了结构重要性系数的影响。而在根据结构弹性侧移计算结构的弹塑性侧移的过程中又将此系数I除去了,这就是说,结构弹塑性侧移的最终计算结果中不再包含结构重要性系数的影响,即结构弹塑性侧移与结构重要性系数I无关,或者说,与结构的物业类别无关。

但规范给出的结构弹塑性侧移限值却又根据结构的物业类别而有所不同。就一般的钢筋混凝土结构而言,低物业类别等级(Ⅰ类或Ⅱ类)的结构的层间侧移限值为0.020H,中等物业类别等级(Ⅲ类)的结构的层间侧移限值为0.015H,高物业类别等级(Ⅳ类)的结构的层间侧移限值为0.010H(H为层高)。

可以看出,在美国规范的结构侧移验算中,在计算结构弹塑性侧移的环节,首先剔除了结构重要性系数,即不考虑不同物业类别的差异,各种物业类别的结构均是基于同样的标准得到未做差异化调整的最终侧移计算值。而对不同物业类别结构侧移控制的区别则是体现在结构侧移的限值中。美国规范的这种处理方式简单且概念明晰。

总体来看,美国规范仅给出了弹塑性侧移限值,即仅针对设防地震水准进行了结构的弹塑性侧移验算,而并无针对弹性设计地震力作用下的弹性侧移限值和验算要求。也就是说,美国规范的结构侧移验算只做一个水准的控制,这是与我国规范的一个重要不同之处。

除了水平地震作用下层间侧移验算以外,与结构侧移相关的另一个问题是对考虑偶然偏心影响的结构楼层最大侧移与该楼层平均侧移的比值(位移比)的控制。在这个问题上,美国规范的处理方式也与我国现行规范有所不同。我国规范对此问题的规定是,位移比不宜超过1.2,不应超过1.5(一般结构)或1.4(重要或复杂结构)。而美国规范则是将位移比的控制与结构不规则特性的界定和控制联系在一起。具体而言,ASCE 7规范将位移比超过1.2的结构界定为一般扭转不规则,将位移比超过1.4的结构界定为极度扭转不规则。并且,规范也有条件的允许结构极度扭转不规则。

3 结构抗震截面设计和验算

1)地震作用效应。

a.水平地震作用效应(Eh和Emh)。ASCE 7规范规定,一般结构构件的水平地震作用效应Eh按下式确定:

Eh=ρQE。

其中,QE为结构弹性设计的水平地震作用经结构计算分析得到的结构构件地震作用效应(轴力、剪力、弯矩);ρ为结构延性系数(rendundancy factor),根据对结构抗震性能的要求,其取值为1.0或1.3,详见ASCE 7规范12.3.4条。

结构延性系数ρ实际上是一个设计地震效应调整系数。在某些情况下,按规范设计出的结构实际上达不到与其R取值相适应的延性水准。对于此类结构,规范即通过将设计地震作用效应乘以1.3的结构延性系数,来提高结构的屈服水准,以适应结构这种不够的延性水准,从而来保证结构具有真正足够的总体抗震性能。若结合地震力的计算公式,则这种将地震效应乘以延性系数的做法,实际上也可以看作是对在计算地震力时采用的R值进行了折减,即提高了设计地震力。

另外,ASCE 7规范规定,对于某些特殊的结构构件,其水平地震作用效应需考虑超强的影响。考虑超强的水平地震作用效应Emh按下式确定:Emh=Ω0QE。其中,Ω0为超强系数(overstrength factor)。ASCE 7规范指出,某些情况下,即使是对结构进行了很好的抗震构造设计,其中的某些构件仍可能在地震作用下的非弹性反应中表现出安全度不够。对此类构件,规范就提高其设计地震效应,使其具备足够的屈服强度,保证在设防地震作用下该构件也只在弹性状态下工作。上式中的超强系数Ω0即为规范对这种情况采用的设计地震效应提高系数,其取值详见ASCE 7规范12.2节。规范认为由此得到的Emh基本上就是这类构件在地震作用下保持弹性状态可能承受的最大地震效应。

因此,仅对极少数需在设防地震作用下保持弹性工作的构件,规范明确提出需要考虑超强的情况下,才需要按Emh考虑水平地震作用效应。绝大多数情况下,结构构件的水平地震效应都是按Eh考虑。

b.竖向地震作用效应(Ev)。首先需要说明的是,美国规范规定,仅当加速度参数SDS值不大于0.125时(只有结构抗震设计类别为最低的A类时才可能满足),以及当按下面的组合式(2)计算地基反力时,可不考虑竖向地震作用。也就是说,对绝大多数的情况,规范都要求考虑竖向地震作用。但同时,考虑竖向地震影响的计算却很简单。这可以从下面的结构构件竖向地震作用效应Ev的计算公式看出:Ev=0.2SDSD。其中,D为恒载作用效应。

有关地震作用效应的具体规范规定可参看ASCE 7规范12.4节。

2)有地震参与的荷载效应组合。

对钢筋混凝土结构,美国ACI 318规范采用强度设计法(荷载及抗力系数法)。相应的,钢筋混凝土结构的设计荷载组合也采用与此强度设计法对应的荷载组合公式。其有地震参与的荷载效应组合公式为:

1.2D+1.0E+L+0.2S (1)

0.9D+1.0E+1.6H (2)

其中,D为恒载作用效应;E为地震作用效应;L为活载作用效应;S为雪荷载作用效应;H为侧向水压力或土压力作用效应。

对于不需要考虑超强的情况,当按式(1)组合时,E=Eh+Ev;当按式(2)组合时,E=Eh-Ev。对于需要考虑超强的情况,则将上述两个荷载组合公式中的地震作用效应E代换为超强地震作用效应Em。当按式(1)组合时,Em=Emh+Ev;当按式(2)组合时,Em=Emh-Ev。

此外,对于除人员聚集的公共建筑以外,且活荷载不大于4.8 kN/m2的情况下,式(1)中活荷载的分项系数可取为0.5。另外,值得注意的是,组合公式中地震效应的分项系数均为1.0,这与我国规范有地震参与的组合中地震效应的分项系数是不同的。

有关地震参与荷载组合的具体规定可参看ASCE 7规范2.3节、12.4节以及ACI 318规范9.2节。

3)构件截面验算和设计。

根据上述内容得到了结构构件有地震参与的组合效应后,对钢筋混凝土结构,便可按照ACI 318规范的要求进行构件的截面设计和验算。其过程和方法与非地震效应组合下的构件设计相同,一般的构件截面设计和验算方法可参看ACI 318规范。

4 结构抗震措施

规范有关钢筋混凝土结构抗震措施的规定主要包括抗震内力级差调整措施和抗震构造措施两方面的内容。抗震内力级差的调整措施与我国规范类似,是为保证结构整体弹塑性性能而采取的强柱弱梁、强剪弱弯措施。抗震构造措施则是从材料、截面尺寸、配筋率和细部做法等方面提出设计要求,以此来为各类结构构件提供所需要的延性滞回性能。

有关钢筋混凝土结构抗震措施的详细规定可参看ASCE 7规范14.2节及ACI 318规范第21章。实际设计中,即需根据所选定的结构延性等级(普通或中等或专门结构体系),满足相应的规范抗震措施要求。

5 结语

本文已对以IBC规范为基础的钢筋混凝土结构抗震设计做了完整的介绍。美国规范在国际上有较大的影响力,也在许多地区被广泛的采用。希望本文的介绍能对目前我们钢筋混凝土结构的抗震设计提供有益的参考和帮助。

参考文献

[1]International Code Council,2006 International Building Code,2006.

[2]张川,白绍良,钱觉时.美国房屋建筑混凝土结构规范(ACI 318-05)及条文说明(ACI 318R-05)[M].重庆:重庆大学出版社,2007.

[3]American Society of Civil Engineers.ASCE 7-05,Minimum de-sign loads for buildings and other structures,2006.

[4]American Concrete Institute.Building Code Requirements for Struc-tural Concrete and Commentary,2005.

抗震规范 篇9

《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) (以下简称为《抗规》) 4.1.8 条为强制性条文, 可见其重要性。山区地形、地貌复杂, 开阔地势有限, 建筑经常建造在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段, 在山区进行岩土工程勘察时, 对位于上述不利地段的建筑应计算局部突出地形顶部的水平地震影响系数的放大系数。

目前, 有些勘察单位在上述不利地段进行勘察时未严格执行该条, 主要表现为勘察成果报告中对位于上述不利地段部位的建筑未建议水平地震影响系数的放大系数值, 或不计算直接建议放大系数取值为1.1~1.6, 造成设计单位未考虑局部突出地形在地震时的地震放大作用或考虑不足, 轻则造成地震时房屋开裂、变形, 重则倒塌。

二、条文理解

(一) 条文原文

《抗规》4.1.8:当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时, 除保证其在地震作用下的稳定性外, 尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用, 其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值应根据不利地段的具体情况确定, 在1.1~1.6 范围内采用。

(二) 条文理解

该条明确了两大信息, 其一是在上述不利地段建造丙类及丙类以上建筑时首先应保证场地在地震作用下的稳定性, 其二是估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用, 其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。

关于场地地震稳定性问题, 可以从两个方面进行评价, 一是定性评价, 即从场地区域地质构造、水文地质条件、地貌、地形、地层岩性等方面结合现场踏勘情况进行地震稳定性的定性评价;定量评价宜在工程设计的基础上进行, 评价前收集详细的工程设计资料, 选取有代表性的断面来进行, 具体可参照 《建筑边坡工程技术规范》 (GB50330-2013) 第5 章相关条文进行评价, 本文不再阐述。

关于地震动参数的放大作用, 该条明确了需要考虑地震放大作用的情况, 如条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上的建筑时需考虑地震放大作用。并明确了取值范围:应根据不利地段的具体情况确定, 在1.1-1.6 范围内采用。

关于放大系数的计算, 在《抗规》4.1.8条中有规定, 计算公式如下:

λ=1+ζα式中:λ为局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数;

ζ 为附加调整系数, 与建筑场地离突出台地边缘的距离L1与相对高差H的比值有关。当L1/H<2.5 时, ζ=1.0;当2.5≤L1/H<5 时, ζ=0.6;当L1/H≥5 时, ζ=0.3。L、L1均应按距离场地的最近点考虑。

α 为局部突出地形地震动参数的增大幅度, 按下表采用。

本条规定对各种地形, 包括山包、山梁、悬案、陡坡都可以应用。

三、工程实例

(一) 工程概况

某钟楼工程位于山顶, 边坡高度33.5m, 边坡坡面水平投影长度38.3m, 拟建钟楼离边坡顶边缘的距离为3.2m, 边坡为岩质边坡, 地形平面及典型断面见图1、图2。

(二) 局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数计算

根据《抗规》4.1.8 条, 本工程需计算局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数。选取典型计算断面 (见图2) , 由图可知:L=38.3m, L1=3.2m, H=33.5m, 则L1/H=0.1<2.5, 取 ζ=1.0;H/L=0.87, 边坡为岩质边坡, 坡高H=33.5m, 查表4.1.8, α 取0.3。λ=1+ζα=1+1×0.3=1.3。

(三) 放大系数计算注意事项

1.正确理解条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等概念。2.当拟建建筑多方位邻斜坡时, 应分别计算各方位的放大系数值, 选取其中最大值作为建议值。3.选取典型计算断面, 合理确定L、L1、H等参数。4.山区建设场地平整经常涉及挖填方, 此时, 宜根据竖向设计来确定计算断面及其参数。

四、结论

本文通过对《抗规》4.1.8 条的理解和分析, 并通过实例讲解了局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数的计算方法。明确了计算的关键在于准确掌握基本概念、合理选取断面及地形参数;当建筑多方位邻斜坡时, 应分别计算各方位的放大系数值, 选取其中最大值作为建议值;涉及场平设计的场地, 宜根据竖向设计来确定计算断面及其参数。

摘要：《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) 4.1.8条为强制性条文, 在工程实践中必须严格执行, 为了在实际勘察工作中更好地执行该条, 结合工程实例浅谈对该条的理解和应用, 供同行参考和借鉴。

关键词：建筑抗震,不利地段,地震动参数,放大系数

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.建筑抗震设计规范 (GB50011-2010) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.