抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的若干問(wèn)題

抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的若干問(wèn)題第1頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗震設(shè)計(jì)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分,越來(lái)越受到工程師們的關(guān)注。地震造成房屋的損壞,其直接原因可以分為以下二種：1.地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯(cuò)位等地面變形和地震引起的砂土液化、軟土震陷等地基失效對(duì)其上部建筑物的直接危害。2.建筑物在地面運(yùn)動(dòng)的激發(fā)下而產(chǎn)生劇烈震動(dòng)的過(guò)程中,因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、過(guò)大變形、連接破壞,構(gòu)件失穩(wěn)或整體傾硬而破壞。因此,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)從上述兩個(gè)方面保證結(jié)構(gòu)的安全。下面,我們結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的若干間題進(jìn)行討論：第2頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、場(chǎng)地問(wèn)題1．場(chǎng)地選擇應(yīng)避開(kāi)危險(xiǎn)地段抗震規(guī)范規(guī)定,場(chǎng)地地質(zhì)勘察,除應(yīng)按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行外,尚應(yīng)根據(jù)需要?jiǎng)澐譃閷?duì)建筑有利、不利和危險(xiǎn)地段。提供建筑的場(chǎng)地類(lèi)別及巖土的地質(zhì)穩(wěn)定性如滑坡、崩塌等評(píng)價(jià),規(guī)范進(jìn)一步要求宜選擇有利地段、避開(kāi)不利地段,當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類(lèi)建筑。對(duì)于不利地段所采取的措施,規(guī)范除了對(duì)液化土提出較明確的處理方法外,對(duì)于不均勻地基,由于分布面廣,情況復(fù)雜,現(xiàn)有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足,只能作原則規(guī)定,即“應(yīng)詳細(xì)查明地質(zhì)、地貌、地形條件、并依據(jù)具體情況采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?。因?如果條件允許,應(yīng)盡可能避開(kāi),因?yàn)榇祟?lèi)地基大多是屬部局性的。第3頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、場(chǎng)地類(lèi)別判定場(chǎng)地類(lèi)別判定是決定設(shè)計(jì)地震作用的主要依據(jù)之一,判斷的正確與否決定了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否經(jīng)濟(jì)與安全。抗震規(guī)范規(guī)定場(chǎng)地類(lèi)別的判定,是依據(jù)土層平均剪切波速及場(chǎng)地夜蓋層厚度綜合評(píng)定,土層平均剪切波速是取地面下15米且不深于場(chǎng)地搜蓋層范圍內(nèi)各土層剪切波速,按土層厚度的加權(quán)平均值,由于部分鉆探單位對(duì)于規(guī)范理解的差異,出現(xiàn)下列三類(lèi)常見(jiàn)間題：①依據(jù)全部土層剪切波速按厚度加權(quán)平均值判定場(chǎng)地類(lèi)別,由于通常情況下場(chǎng)地覆蓋層底部土層的剪切波速都較大,因此,按此方法判定的場(chǎng)地類(lèi)別的結(jié)果,通常是將Ⅲ類(lèi)場(chǎng)地判為Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地,給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)安全隱患。第4頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②依據(jù)地面15內(nèi)各土層的剪切波速平均值簡(jiǎn)單平均判定場(chǎng)地類(lèi)別某工程場(chǎng)地淤泥厚約10米,在地面下15米范圍內(nèi)含有一層性質(zhì)較好的粘土層,由于鉆探單位依據(jù)地面下15米范圍內(nèi)土層剪切波速簡(jiǎn)單平均值,導(dǎo)致計(jì)算出的土層剪切波速平均值大于140M/S,并由此判斷該場(chǎng)為Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地,而依據(jù)加權(quán)平均計(jì)算的VSM小于140M/S,應(yīng)判定為Ⅲ類(lèi)場(chǎng)地,同樣給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成安全隱患。③對(duì)于平均剪切波速位于臨界值的情況,宜結(jié)合場(chǎng)地地脈動(dòng)測(cè)試的結(jié)果,綜合進(jìn)行判斷某工程平均剪切波速為146M/S,覆蓋層厚約47米,判定為Ⅱ類(lèi),實(shí)際上,由于測(cè)點(diǎn)選擇及測(cè)量上的誤差,計(jì)算的平均剪切波速誤差可能超出6M/S,參照地脈動(dòng)測(cè)試結(jié)果,該場(chǎng)地地脈動(dòng)周期約0.39S,由此可判斷其卓越周期遠(yuǎn)大于0.4S,因此,該場(chǎng)地判定為Ⅲ類(lèi)場(chǎng)地較為合適。第5頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)地震是一種隨機(jī)運(yùn)動(dòng),有著難以把握的復(fù)雜性和不確定性,要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建筑物所遭遇的地震的特性和參數(shù),一時(shí)難以做到。在結(jié)構(gòu)分析方面,由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用,非彈性性質(zhì),材料時(shí)效,阻尼變化,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料性能及其提供的強(qiáng)度儲(chǔ)備,連接構(gòu)造等多種因素,存在著不準(zhǔn)確性,在建筑抗震理論遠(yuǎn)未達(dá)到科學(xué)嚴(yán)密程度的今天,單靠計(jì)算很難使建筑具有良好的抗震性能因此,著眼于建筑總體抗震能力的概念設(shè)計(jì),愈來(lái)愈受到國(guó)內(nèi)外工程界的普遍重視。實(shí)踐證明,在設(shè)計(jì)一開(kāi)始就把握好的房屋體形,結(jié)構(gòu)體系,剛度分布,構(gòu)造延性,多道防線(xiàn),能量耗散等幾個(gè)重要方面,從根本上消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié),再輔以必要的計(jì)算和構(gòu)造措施,才有可能使設(shè)計(jì)出的建筑具有良好的抗震性能和足夠的可靠度。第6頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月概念設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)包括：1.有利的房屋體形,包括平面要簡(jiǎn)單,立面變化要均勻,房屋高度要合適,不大的房屋高寬比,足夠的基礎(chǔ)埋深等概念。2.合理的結(jié)構(gòu)布置,包括結(jié)構(gòu)平面剛度應(yīng)力求均勻?qū)ΨQ(chēng),豎向要等強(qiáng)即各樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)大致相等（樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)是樓層實(shí)際受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值與結(jié)構(gòu)彈性地震反應(yīng)樓層剪力的比值）。3.應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的變形。4.適宜的結(jié)構(gòu)剛度,既不太剛,也不太柔。5.盡量減輕房屋的自重,因地震作用直接與房屋質(zhì)量有關(guān),減輕自重,能有效地減少地震作用。6.確保結(jié)構(gòu)的整體性,如構(gòu)件間的可靠造接,現(xiàn)澆混凝土施工縫的處理等。第7頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、結(jié)構(gòu)計(jì)算1、常用計(jì)算程序目前常用的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序大致可分為以下四類(lèi)：①平面框架結(jié)構(gòu)②平面框架（壁式柜架）空間協(xié)同③空間薄壁桿系④空間墻板單元平面框架結(jié)構(gòu)系截取結(jié)構(gòu)的一片進(jìn)行計(jì)算,僅適用于較為規(guī)則的框架結(jié)構(gòu),在7度區(qū)以上使用時(shí),應(yīng)按雙向地展作用進(jìn)行計(jì)算在審查過(guò)程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)采用此類(lèi)程序計(jì)算時(shí),設(shè)計(jì)人員只進(jìn)行單向地展作用計(jì)算,另外一向按連系梁進(jìn)行計(jì)算及配筋,另外,也發(fā)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜的空間框架強(qiáng)行分片計(jì)算的不合理現(xiàn)象。

第8頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平面框架（壁式框架）空間協(xié)同適用于比較規(guī)則的框剪結(jié)構(gòu),對(duì)于較復(fù)雜的筒體及框筒體系,該程序無(wú)法準(zhǔn)確反映其受力特性?？臻g薄壁桿系依據(jù)符拉索夫開(kāi)口薄壁桿件理論編制,實(shí)際使用中存在剛度偏大的間題,同時(shí),對(duì)于肢數(shù)較多的墻體,與該墻體有關(guān)的構(gòu)件的計(jì)算結(jié)果,與該墻體所選用的計(jì)算簡(jiǎn)圖有較大的關(guān)系,實(shí)用上經(jīng)常發(fā)現(xiàn)與墻體關(guān)聯(lián)的構(gòu)件出現(xiàn)結(jié)果異?，F(xiàn)象?？臻g墻板單元計(jì)算程序是新近推出的新一代分析程序,它采用墻板單元模擬剪力墻結(jié)構(gòu),較好地解決了剪力墻的計(jì)算模式問(wèn)題,通過(guò)引進(jìn)了結(jié)構(gòu)概念,使程序具備計(jì)算較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力,但計(jì)算機(jī)的工作量相應(yīng)增加。第9頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、計(jì)算參數(shù)的確定在設(shè)計(jì)審查過(guò)程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于計(jì)算參數(shù)選用不合理而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的差異,列舉如下：①場(chǎng)地類(lèi)別選擇錯(cuò)誤。場(chǎng)地類(lèi)別直接影響結(jié)構(gòu)計(jì)算中的反應(yīng)譜曲線(xiàn),場(chǎng)地類(lèi)別選擇不當(dāng),直接影響計(jì)算的地震力的大小。②計(jì)算周期未予折減。由于考慮到填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度在結(jié)構(gòu)計(jì)算中未予考慮,因此,計(jì)算的結(jié)構(gòu)自振周期較實(shí)際結(jié)構(gòu)周期偏長(zhǎng),如未進(jìn)行周期折減,則計(jì)算的地震力偏小結(jié)構(gòu)偏于不安全。③梁剛度放大。程序輸入梁的斷面通常是矩形斷面,未考慮樓板對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn),因此,應(yīng)通過(guò)對(duì)梁剛度放大,考慮樓板對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響。④對(duì)于局部有搭樓的結(jié)構(gòu),為考慮其鞭梢效應(yīng),應(yīng)選用足夠多的計(jì)算振型數(shù),一般應(yīng)取6個(gè)振型數(shù)以上（非藕連）。第10頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、計(jì)算結(jié)果的選用對(duì)于計(jì)算結(jié)果的判斷,應(yīng)考慮計(jì)算周期是否在合理的范圍內(nèi),以保證結(jié)構(gòu)剛度合適。地震力計(jì)算是否適當(dāng),如地震力力偏小,應(yīng)適當(dāng)放大地震力。另外,還應(yīng)對(duì)變形進(jìn)行復(fù)核,應(yīng)該注意,許多程序提供的位移數(shù)值是結(jié)構(gòu)形心處的數(shù)值,而不是最不利位置的數(shù)值,應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后與規(guī)范限值進(jìn)行比較。第11頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、常見(jiàn)的設(shè)計(jì)失誤1、縫寬不符合要求。部分設(shè)計(jì)人員依然沿襲沉降縫的設(shè)計(jì)方法,而未考慮沉降縫應(yīng)按抗震縫要求設(shè)置。2、不同的基礎(chǔ)方式混用（包括部分設(shè)置地下室部分未設(shè)置地下室）,應(yīng)注意兩部分的地震激勵(lì)存在差別,因此應(yīng)盡量避免采用。3、不同的結(jié)構(gòu)形式混用,如部分采用框架部分采用磚混結(jié)構(gòu),因?yàn)閮煞N形式的地震反應(yīng)是不同的,因此應(yīng)避免混用。4、短柱的判斷。規(guī)范規(guī)定柱凈高與柱長(zhǎng)邊的比值小于4的柱為短柱,應(yīng)采取措施。部分設(shè)計(jì)人員對(duì)柱凈高的理解存在偏差,對(duì)于底層地面以為不是支點(diǎn),因而對(duì)于底層為雜物間的框架結(jié)構(gòu),未能對(duì)底層存在的短柱進(jìn)行處理另外,對(duì)于樓梯間因?qū)娱g平臺(tái)引起的短柱問(wèn)題也未給予充分注意。第12頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、《鋼筋混凝土規(guī)范》規(guī)定柱斷面不大于4