[分享]：抗震设计需要掌握的原则--广东省建筑设计研究院 张元坤

bamboo1937

抗震设计需要掌握的原则
——学习《建筑抗震设计规范》GB5001—2001有关条文的体会
广东省建筑设计研究院  张元坤

3．4．3条 平面或竖向不规则的建筑结构，其计算模型有特别要求，计算工作量大，计算难度提高；而且，虽然计算手段增多了，但并不能保证其计算结果“准确”，造成结构安全度难以控制。因此，设计中（特别是建筑设计）应尽量避免采用不规则的设计方案，尤其不应采用严重不规则的设计方案，除非该方案的使用功能特殊需要或建筑效果是唯一最好的。
3．4．5条 设置防震缝是解决体型复杂、平面立面特别不规则的建筑结构由于变形复杂而避免碰撞的一种好方法。但对于高层，尤其是超高层建筑宜选用合理的建筑结构方案而不设防震缝，同时采用合适的计算方法和有效的措施，以消除不设防震缝带来的不利影响；此外，要注意由于设置了防震缝而形成结构高宽比超限问题。防震缝同时又能兼作温度缝，对于超长建筑则是比较理想的选择。
3．5．3条 “结构在两个主轴方向的动力特性宜相近”，体现在具体设计中，一是注意建筑平面的长宽比不宜过大，二是对于矩形平面，在剪力墙的布置、柱截面bh的摆向以及楼层结构布置中，应采取增强结构横向（短方向）刚度的设计方法而不是其相反，否则将本已有差距的两主轴动力特性进一步扩大，对结构的杭震不利。
3．7．3抗震设计不是结构专业人员应该或能够全部包办的，其它专业人员也应有抗震设计的意识、责任和能力。
3．8．1条 一般的建筑物通常都是采用抗震方法（设置抗震构件、抗震墙）和防震措施（如设置防震缝）来预防地震灾害的，隔震和减震仅适用于特殊要求和高烈度抗震结构。
3．9．3条 由于强调“强剪弱弯”故需改变传统的做法——箍筋只用Ⅰ级钢，现在提倡用Ⅱ、Ⅲ级钢箍；砼强度越高，其脆性越大，抗裂性能越低，所以对砼强度等级的采用是有所限制的，不是越高越好，正确的设计方法是恰当、适用就行。在附录B中可体会到，采用高强砼时，有关构件剪力、轴压比、柱墙箍筋特征值都比普通砼要求严。
6．1．1条 “部分框支抗震结构”指首层或底部两层框支抗震墙结构，意即不包括高位转换层框支结构，换句话说，即高位转换层结构的最大高度从严控制。
6．1．2条 部分框支抗震墙结构的框支层框架，不管设防烈度高低也不管房屋高度如何，其抗震等级最低为二级，不存在三级，意即其结构计算及构造措施要求都较严。
6．1．4条 与旧规范不同的是，出现“抗撞墙”的新概念，什么情况下需设置抗撞墙，如何合理设置，规范中都有明确规定。
6．1．8条 框架—剪力墙结构中的抗震墙连梁刚度要求大，而在抗震墙结构和部分框支抗震墙结构中的抗震墙连梁的刚度要求小，两种结构处理方法截然不同。
6．1．14条 地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，从楼板厚度、砼强度等级、板的配筋率、楼层的侧面刚度等都有具体要求。此外，从规范条文说明中看到，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下室层数不宜少于两层，这意味着对高层建筑来说，地下室层数或总深层不仅由地基基础埋深决定，还必须考虑上述因素。
6．2．6条 角柱在结构中是最重要的构件之一，其受力复杂，故在其受弯受剪配筋上都要给予加强。
6．2．12条 部分框支抗震墙结构属于复杂结构之一，故规范附录E1对框支层楼板厚度、砼强度等级、楼板的配筋率等都有特别要求，设计时务必给予满足。
6．3．2条 扁梁楼盖的抗震性能并不优于传统梁板结构，因此扁梁楼盖不宜用于一级框架结构，即扁梁楼盖的应用是有一定限制的。只有当客观条件受到限制，比如房屋总高与层数关系、层高与净高关系等，才考虑采用扁梁楼盖。
6．3．4条 框架梁面筋不再使用“贯通筋”名词，但从条文叙述上看，实际上还需有贯通筋，此方面的条文原则新旧规范没有根本区别。
6．3．6条 对柱抗剪线刚度的要求不再是其结构尺寸简单比例的“短柱”概念，而是用内力形式—剪跨比λ＝MC／VCH0≥2来衡量。
6．3．7条 柱的轴压比可以通过加强复合箍筋和加芯柱的办法给予提高，轴压比最高可达1.05，即使是一级的框剪或筒体—框架结构的框架柱，其轴压比可达0.9，这对于缩小柱截面很有现实意义。
6．3．11条 柱箍筋加密区的体积配箍率与柱的轴压比，砼强度等级和箍筋钢筋种类有并，ρV≥λVfc／fyv，不像旧规范简单的箍筋体积比的计算方法。
6．4．6条 抗震墙端部和洞口两侧的边缘构件根据抗震等级和轴压比分为“约束边缘构件”和构造边缘构件“，两者的配筋范围和配筋量都有不同的规定，尤其约束边缘构件的箍筋配置决定于砼强度等级和箍筋钢筋种类，具体设计时颇为繁琐。边缘构件的形式除规范中列出的典型截面外，由于建筑平面开门洞的关系，会产生许多异型截面，设计时也颇费周折。
6．5．1条 框架—抗震墙结构中的抗震墙的周边要设置梁（暗梁）和端柱，这条在设计中容易忽略，应特别注意。
6．6．4条 房屋的屋盖和地下一层的顶板宜采用梁板结构而不宜采用无梁楼（屋）盖。
6．6．5条  板柱—抗震墙结构的抗震墙承受结构的全部地震作用，另析柱部分承受20%的地震作用，即整体结构承受的地震作用等于或大于120%。
6．7．1条 核心筒与框架之间的楼盖不宜采用板柱体系；加强层的采用有所限制，而不是一遇到侧向刚度太弱就设加强层。
6．7．3条 内筒角部应有翼缘，因此内筒角部开门洞应有所限制，不能随心所欲，否则将作为筒体的整体作用。
6．7．4条 筒体楼层的结构布置有特别要求，角部不宜布置放谢性楼层梁，也不宜支承在洞口连梁上，后者尤其要避免。
6．7．6条 筒体转换层在附录E.2有特别要求：不宜采用二次转换、厚板转换层有限制、转换层楼盖不应有大洞口、转换层的采用有限制。

chentool

有新旧规范对比的文章吗？

liuxl

有较多问题请教，可以的话请复信liuxl1011@sina.com

sjt

问题的关键是：概念设计、构造措施

jstzzhf

能多说一点多层方面的么？

tangkai418

新规范学习心得（该贴为转述其他论坛贴）

1、新规范修改背景及指导原则
工程界关于结构可靠度的大讨论：
基于概率极限状态的设计方法是否适用？
结构设计安全度是否需要大幅度提高？
最后结论：
可适当提高结构的设计安全度与国际主流规范靠近
2、设计可靠度调整
风、雪标准值重现期30年→50年（荷载增加10%）（荷条文说明6.1.2和7.1.2）
楼面活荷标准值由1.5→2.0kN/m2（大幅度提高板的用钢量）（荷4.1.1）
增加恒载为主的效应组合（增加恒载分项系数1.35的组合，相对1.2，内力增加10%）（荷3.2.5）
风荷地面粗糙度由3类→4类（原C类分为C和D类，ABC类风荷载增加，D类比89规范的C类减小）（荷7.2.2）
不上人屋面活荷载由0.7→0 .5kN/m2（荷4.3.1）
取消高层建筑风载可提高10%的规定
3、抗力方面
调整了材料
混凝土材料分项系数由1.35→1.4（混条文说明4.1.3）
Ⅱ级钢强度设计值fy由310→300N/mm2(混4.2.3)（增加用钢量）
砌体材料性能分项系数由1.5→1.6(砌4.1.5)
放弃混凝土的弯曲抗压强度fcm,统一采用轴心抗压强度设计值fc，强度降低10%（混条文说明4.1.3）。
取消恒载为主的柱安全等级提高的规定（混条文说明4.1.3）
4、承载力计算方面
正截面承载力计算
原规范混凝土构件的平截面假定和钢筋应力应变关系正确，fc代替fcm和增加高强混凝土有关规定（增加了佷多调整系数）（混条文说明4 .1.3）。
斜截面承载力计算
混凝土受剪承载力采用抗拉强度ft，代替原抗压强度fc（混条文说明7.5.1）。
5、剪力墙柱的构造要求
5.1柱截面纵向钢筋最小配筋率的加强（抗6.3.8）
新规范
类别 抗震等级
一 二 三 四
中柱和边柱 1.0 0.8 0.7 0.6
角柱、框支柱 1.2 1.0 0.9 0.8
旧规范
类别 抗震等级
一 二 三 四
中柱和边柱 0.8 0.7 0.6 0.5
角柱、框支柱 1.0 0.9 0.8 0.7

5.2柱箍筋加密区箍筋间距和直径的要求（抗6.3.8）
引入“柱根”概念，三、四级抗震底层柱箍筋加密区最大间距100mm，四级抗震底层柱箍筋最小直径8mm。
二级框架柱的箍筋直径不小于10mm且箍筋肢距不大于200mm时，除柱根外最大间距应允许采用150mm；三级框架柱的截面尺寸不大于400mm时，箍筋最小直径应允许采用6mm；四级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8mm。
框支柱和剪跨比不大于2的柱，箍筋间距不应大于100mm。
5.3边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25%，考虑藕联边柱不需放大（抗6. 3.9）。
5.4柱箍筋加密范围的变化（抗6.3.10）
底层柱、柱根不小于柱净高的1/3。
剪跨比不大于2的柱取全高。
一级及二级框架的角柱，取全高。
5.5柱箍筋加密区的最小体积配箍明显增加（抗6.3.12）
应符合下列要求：
ρν≥λνfc/fyν
式中ρν 柱配筋加密区的体积配箍率，一级不应小于0.8%，二级不应小于0.6%，三、四级不应小于0.4%；计算复合箍的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；框支柱不应小于1 .5%，最小配箍率特征值提高0.02；剪跨比小于等于2时，不应小于1.2%，9度时不应小于1.5%；
fc 混凝土轴心抗压强度设计值；强度等级低于C35时应按C35计算；
fyν 箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过360N/mm2时，应取360N/mm2计算；λν 最小配箍率特征值，宜按下表采用。
5.6一级和二级抗震墙，底部加强部位在重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比，一级（9度）时不宜超过0.4，一级（8度）时不宜超过0.5，二级不宜超过0 .6，轴压比的计算方法与柱不同（抗6.4.5）。
6、梁的构造要求（混10.2.16）
当梁的截面尺寸较大时，有可能在梁侧面产生垂直于梁轴线的收缩裂缝。原规范梁高大于700mm加腰筋，新规范梁腹板高度(梁高减去板厚) ≥450mm加腰筋，每侧腰筋面积≥0.1%x梁宽x梁腹板高度，间距不宜大于200mm。
7、建筑抗震设计规范
7.1设计地震分组（抗5.1.4）
将原规范的设计近远震改为设计地震分组，水平地震影响系数最大值有更详细的规定，增加7.5和8.5度，水平地震影响系数最大值对应下表中带括号的值。
建筑结构的地震影响系数应根据场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值应按表1采用；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表2 采用，计算8、9度罕遇地震作用时，特征周期应增加0．05s。
8、混凝土结构设计规范
8.1取消混凝土的弯曲抗压强度fcm，以α1fc代替，α1当混凝土等级不超过C50时为1.0，C80时为0.94，其间按线性插值，fcm>α1fc，计算配筋将增大（混条文说明4 .1.3）。
8.2 (混4.1.4)混凝土强度设计值有改变,同时增加了C65、C70、C75和C80的强度设计值和弹性模量，取消弯曲抗压强度fcm,在如下计算有内容修改：S S/SSW空间分析、砖混计算、楼板计算、次梁计算、裂缝挠度验算、独立基础计算、桩基础计算、弹性地基梁计算、筏板基础计算、柱双偏压验算。
8.3（混4.2.3）新三级钢HPB235、HRB335、HRB400（RRB400），HRB400为非预应力主导钢筋，采用I和II级钢时，按新规范设计用钢量将增加1 0-20%，采用III级钢可适当降低用钢量和造价。原Ⅱ级钢强度设计值310变为300N/mm2,Ⅲ级钢强度设计值340变为360 N/mm2。
8.4（混7.1.2）修改了混凝土受压的应力与应变曲线。 （混7.1.4）修改了混凝土相对界限受压区高度ξb公式 (混7.1.5) 修改了纵向钢筋应力公式,影响空间分析和柱的双向偏压验算。
8.5（混7.3.1）正截面受压承载力公式:N≤0.9φ(fcA+fy′As′ ，原规范无0.9系数。
8.6（混7.3.14）给出了划分多个有限元的矩形柱双向偏心受压验算公式(见附录F)，柱配筋面积可能减少。
8.7（混7.5.4）斜截面受剪承载力验算梁的箍筋公式: 抗拉强度ft代替原规范抗压强度fc，1.5系数变为1.25。
8.8(混7.7.4)矩形柱的阶形基础冲切承载力公式 把原规范公式中的系数0.6提高到0.7,公式可靠性指标所有降低。引入?h,考虑截面高度尺寸效应对受冲切承载力的不利影响。
8.9（混8.1.2）裂缝宽度公式中系数有变化。
8.10（混9.2.1）混凝土保护层厚度有变化,梁板墙柱保护层厚与混凝土强度有关,增加了基 础保护层厚度的规定。
8.11（混11.1.7）纵向受拉钢筋的抗震锚固长度
一、 二级抗震等级：laE=1.15la
三级抗震等级：laE =1.05 la
四级抗震等级：laE = la
8.12（混9.5.1）受弯构件单侧最小配筋率：max（0.2,45 ft/fy）,原0.15改为0.2,板钢筋将有大幅度提高。
8.13（混9.5.2）卧置于地基上的混凝土板，板中受拉钢筋的最小配筋率可适当降低，但不应小于0.15%。
8.14（混10.1.7）板边支座钢筋面积不宜小于板跨中相应方向底筋面积的三分之一。
8.15（混10.2.5）梁内受扭纵向钢筋公式有变化。
8.16（混10.2.6）梁端简支时,在支座的配筋面积不少于跨中底筋的1/4。
8.17（混10.2.10）梁箍筋的配筋率ρsv≥0.24ft/fyv,此公式有变化。
8.18（混10.3.1）圆柱纵筋根数不宜少于8根,且不应少于6根。
8.19（混10.4.5）顶层框架梁端上部纵筋As≤0.35 ?c fc bb ho /fy
梁上部和柱外侧钢筋配筋率过高时，将引起顶层端节点核心区混凝土的斜压破坏。
8.20（混10.7.1）l0/h<5.0的梁按深受弯构件设计,原规范没有此短梁定义,深梁与一般梁
之间过渡状态。
8.21（混11.3.6）框架梁的最小配筋率可能与ft/fy比值有关。
8.22（混11.3.9）梁全长箍筋的最小配筋率公式中ft代替fc。

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谢谢，收下了，不过好像是转贴。

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6．6．5条 板柱—抗震墙结构的抗震墙承受结构的全部地震作用，另析柱部分承受20%的地震作用，即整体结构承受的地震作用等于或大于120%。
对此说法我持不同看法：抗震墙承担100%的地震作用是第一道防线。而柱子必须能承担20%是考虑万一墙破坏或出现较大塑性区以后，柱子应有一定的承载能力而不至于立即倒塌，是第二道防线。对抗震墙与柱的要求是两个不同阶段的要求，因此不能累加，也不能说整体结构能承受120%的地震作用。否则，按原文作者的话来理解，板柱—抗震墙结构的安全度忌不是要高于其它结构形式？