[分享]为什么钢筋搭接长度要2.4米？浅谈花莲地震调查结果

NO.1  事件回顾及调查结果

北京时间2018年02月06日午夜23时50分42.6秒于台湾花莲县近海发生里氏规模ML6.0之地震，花莲市、宜兰南澳皆观测到7级震度。

云门翠堤大楼在地震发生8秒后就溃散性破坏，让“漂亮生活”旅店员工及投宿旅客14人毫无逃生机会。

花莲地检部门指出，云门翠堤大楼依专业计算，钢筋搭接长度应为2.4米，但从一楼倒塌处取证却只有1米，长度明显不足，地震受力后钢筋分离。

云门翠堤大楼震前震后对比图

NO.2  为什么搭接长度要2.4m？

参考台湾地区现行《混凝土结构设计规范》（本节公式未注明均来自此规范），钢筋的伸展长度的概念是基于钢筋在其埋置长度內所能发展的平均握裹应力而得。采用简易估算法计算钢筋搭接长度的基本流程为：

假定云门翠堤大楼底层柱钢筋ASTM规格号数为#10，对应直径32.3mm（假设允许搭接），钢筋搭接长度为：

计算结果为2.213m，与花莲地检部位披露结果2.5m基本一致。虽无确定的设计信息，上述结果只能做为参考，但可以明显看出，现场倒塌处取证只有1米，长度明显不足。

若采用大陆规范，根据图集《16G101-1 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》，钢筋直径仍取为32.3mm（假设允许搭接），混凝土强度等级采用C40，钢筋采用HRB400，一级抗震，钢筋搭接面积百分率小于50%，则搭接长度为52d，约为1679.6mm，即1.68m。

NO.3  两岸钢筋混凝土材料强度指标异同

混凝土强度等级——材料抗拉抗压强度指标

钢筋强度相关规定的主要区别

NO.4 两岸抗震设计规范的一些异同

设计总原则

两岸抗震规范均采用“三水准”的设计原则 ,但两种规范对地震水平的划分标准有所不同。台湾规范划分的“小震” 回归期为 30 年 , 而大陆规范相应的回归期为 50 年 。由于台湾发生“小震”的平均水平比大陆更频繁 , 为避免“小震”后建筑物的使用功能受到影响与可能带来的修复问题 ,30 年的回归期更符合台湾的抗震设防要求 。

设计反应谱

大陆规范给出了两种设计反应谱曲线 , 即多遇地震与罕遇地震的水平地震影响系数曲线 。由多遇地震影响系数曲线求解的地震力用于结构的弹性设计与位移验算 ;由罕遇地震影响系数曲线求解的地震力用于求解结构弹塑性位移 。计算地震力时考虑恒荷载与 0. 5 倍的活荷载。

台湾规范给出了两种设计反应谱 , 即设计地震 ( 中震)与最大考量地震 ( 大震) 下的水平地震影响系数 , 它们都用于求解结构弹性设计地震力 。台湾规范通过考虑结构延性 , 对由上述反应谱计算得到的弹性地震力进行折减 。台湾规范一般只计算恒荷载 ,仅少数情况考虑活荷载参与计算 。

结构位移验算

大陆规范需要验算多遇地震下结构的弹性位移 , 用于保证非结构构件不损坏 ;罕遇地震下结构弹塑性位移 ,用于保证结构不至倒塌 。虽然大陆规范在计算设计地震 力时未考虑结构的延性 ,但通过结构位移验算加以保证 。认为结构满足“小震不坏”与“大震不倒”时 “, 中震可修”自然满足 。对于不同结构 ,层间位移角的限值不同 。

台湾规范在确定设计地震力时已经考虑了结构延性 ,三水准的地震力分别对应“小震 不坏”,“中震可修”, 大震不倒”, 取最大的设计地震力求解结构位移涵盖了三水准的设计准则 。对所有结构 , 层间位移角限值均为 1/ 200 。

构件抗力验算

首先 ,两种规范的地震作用组合方式不同 。台湾规范地震作用与风荷载不同时考虑 ,大陆规范视情况而定 。

其次，两种规范截面验算公式不同 。大陆规范考虑地震的偶发性与地震作用的折减 ,抗力分项系数不大于1.0  ,且处于分母位置 ,相当于放大了构件的承载力 。而台湾规范验算构件抗力时 ,考虑地震作用与不考虑地震作用采用相同的抗力分项系数 ,对截面抗力进行折减 。 最后 ,计算构件抗力设计值时所采用的材料强度代表值不同 。

参考资料：

1.台湾《混凝土结构设计规范》

2.《两岸建筑抗震设计规范比较》，同济大学，郭小康等

3.《台湾建筑物耐震设计规范及解说》