[分享]揭开地震背后，你不了解的抗震设计详情……

时间: 2020-07-29 11:08 阅读: 次大中小

小伙伴们的朋友圈里，这两天肯定被地震的消息轰炸了吧

中国地震台网正式测定：09月10日22时41分在山东济宁市兖州市（北纬35.59度，东经116.85度）发生3.6级地震，震源深度18千米。

中国地震台网正式测定：09月08日12时49分在墨西哥沿岸近海（北纬15.05度，西经93.90度）发生8.2级地震，震源深度20千米。

小编在中国地震台网仔细查了一下，自9月1日到9月12日，记录的地震共35次。

其中6级以上地震5次。（下图中的红色条目）

抗震概念设计方面：

1、合理选择结构体系。

对于钢筋混凝土结构，一般纯框架结构抗震能力较差，适用最大高度有限，但空间可划分性强及有效使用率高；剪力墙结构和筒体结构具有良好的空间整体性，整体刚度大且适用最大高度高，历次地震中震害都较小，但空间可划分性及使用率低；框架-剪力墙结构介于框架和剪力墙之间。考虑适用最大高度及住宅分隔墙多的特点，高烈度地区超高层住宅建筑结构体系一般选择剪力墙结构或框架-剪力墙结构。

标准层剪力墙结构布置图

2、平面布置力求简单、规则及对称。

对于住宅建筑应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位，避免在凹角和端部设置楼电梯间；避免楼电梯间偏置，以免产生扭转的影响。震害表明，简单、对称的建筑在地震时较不容易破坏，对称结构容易估计其地震时的反应，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。

3、竖向体型尽量避免外挑，内收也尽量平缓均匀过渡，避免产生变形集中。

4、限制过大高宽比。

高烈度地区超高层建筑高宽比一般为5~7，超过时应考虑高烈度下因高阶振型产生的顶部楼层剪力“鞭梢效应”和底部墙肢拉应力，设计时应采取对应措施加强。

结构计算分析方面：

1、多遇地震弹性分析。

超高层建筑需采用两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算，并采用弹性时程分析法进行补充验算；分析时采用振型分解反应谱法计算地震作用，并考虑了偶然偏心、重力二阶效应（P-△效应）及双向地震作用。

2、设防及罕遇地震构件承载力分析。

根据相应的抗震性能目标，对结构构件分别进行正截面及斜截面的设防和罕遇地震的弹性及不屈服验算。必要时还需对底部竖向构件进行设防地震双向水平地震的抗拉验算。

一层组合墙肢偏心受拉简图

3、罕遇地震动力或静力弹塑性时程分析。

罕遇地震动力弹塑性分析是根据双向输入的地震波计算地震反应后抗震“能力”，通过抗震“能力”与地震目标性能“需求”的比较来判断结构是否满足抗震性能目标要求。罕遇地震静力弹塑性分析是利用反应谱换算的代表抗震需求的需求谱和体现结构自身性能的能力谱得到结构对应的需求位移，然后在施加竖向荷载同时，将表征地震作用的一组水平静力荷载单调递增的作用在原结构模型上进行静力推覆分析，达到需求位移时停止荷载递增。最后在荷载终止状态对结构进行抗震性能评估，判断是否满足相应功能要求。

静力弹塑性分析验算图

技术措施主要方面：

1、在设计上实现多道设防。

如框架结构采用强弱梁设计，梁屈服后柱仍能保持稳定，框架-剪力墙结构设计成连梁首先屈服，然后是墙肢，框架作为第三道防线，剪力墙结构通过构造措施保证连梁先屈服，并通过空间整体性形成高次超静定等。

2、合理设置防震缝。

一般情况下宜通过加强构造措施、设置后浇带等方法尽量不设缝、少设缝。必须设缝时必须保证有足够的宽度。

3、节点的承载力和刚度要与构件的承载力与刚度相适应。

节点的承载力应大于构件的承载力。要从构造上采取措施防止反复荷载作用下承载力和刚度过早退化。

4、保证结构有足够刚度，限制顶点和层间位移。

在小震时，应防止过大位移使结构开烈、影响正常使用、中震时，应保证结构不到于严重破坏，可以修复；在强震下，结构不应发生倒塌，也不能因为位移过大而使主体结构失去稳定或基础转动过大而倾覆。

5、构件设计应采取有效措施防止脆性破坏，保证构件有足够的延性。

脆性破坏指剪切、锚固和压碎等突然而无事先警告的破坏形式。设计时应保证抗剪承载力大于抗弯承载力，按“强剪弱弯”的方针进行配筋。为提高构件的抗剪和抗压能力，加强约束箍筋是有效措施。

6、保证地基基础的承载力、刚度和有足够的抗滑移、抗转动能力，使整个高层建筑成为一个稳定的体系，防止产生过大的差异沉降和倾覆。

7、抗侧构件要合理有效利用。

高烈度超限高层结构一般受地震作用控制，增加刚度的同时带来结构自重的增加，进而引起地震作用的增大。因此应尽量将抗侧构件布置于结构有效部位如建筑周边等，避免在建筑中部布置刚度较小的抗侧构件。

（敲黑板）下面来看看具体案例

知名地产太原幸福里（一期）项目抗震设计

（以9、11号楼为例）

9号、11号地上共40层，为纯住宅，层高3.10m，结构总高度126.30m。主楼结构形式为剪力墙结构、商业部分采用框架结构，基础采用混凝土灌注桩（后压浆）。

1、超限界定

根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（建质[2010]109号）和《山西省抗震设防超限高层建筑的工程界定规定》（晋建质[2011]221号），以9和11号楼为例，结构超限判断如下：

2、结构设计特点及难点

1）本项目属于高烈度地区B级高度含扭转位移比、局部错层、高宽比等三项不规则的超限工程。

2）超限设计时针对在结构的规则性、高宽比、抗震性能目标选择、墙肢受拉、桩基性能设计等方面做了专项研究，并提出了相对应的解决措施。

3）施工图设计针对以上措施逐一落实并在抗震构造方面如连梁交叉斜筋设置、约束边缘构件设置范围、过渡层范围等方面做了特殊规定。

4）基础采用后注浆钻孔灌注桩加平板式筏基，并对桩基做了性能设计。

3、结构计算与抗震性能分析

结构分析设计软件

抗震加强措施

针对项目结构不规则特点，对塔楼结构体系进行了抗震措施加强，具体措施如下：

针对B级高度的采取的加强措施

1）通过剪力墙布置调整，减小偏心，控制结构扭转效应，纯住宅部位位移比不大于1.20，全楼位移比不大于1.40；

2）根据结构特性调整混凝土强度及剪力墙厚度，严控结构不出现薄弱层和刚度突变；

3）采用高强混凝土，控制轴压比，对底部加强部位的剪力墙轴压比控制在0.45以内；

4）底部加强部位高度取墙肢高度的1/10，加强部位以上设置2层过渡层，提高过渡层边缘构件箍筋（后续施工图设计考虑）。

5）控制小震下基底不出现零应力区；

6）底部楼层受力较大连梁内设置交差斜筋，提高连梁的耗能能力。

楼盖采取的加强措施

电梯、楼梯等开洞区域周边楼板楼板加厚至120mm，配筋双层双向拉通；

工程现场照片

济南知名地产万象城项目抗震设计

项目位于济南市东部新城CBD的核心位置，包括知名地产大厦（269.05米）、SOHO办公楼（183米）及万象城商业（41.2米）三栋单体建筑。根据结构抗震特点，三个单体均进行了抗震性能设计，以确保结构的抗震安全性。

知名地产大厦：

为重点设防类建筑，主要抗震难点为高度超限。结构总高度为269.05m，为超B级高度高层建筑，地震反应大；底部设置入口大堂和商业挑空，导致结构板不连续；39层空中大堂两层通高，楼板缺失。

设计采用了适宜超高层的框架-核心筒结构体系。为增加结构延性，在底部加强部位设置了构造型钢，上部超短柱设置了芯柱。

并进行了罕遇地震下的动力弹塑性时程分析。

SOHO办公：

属高度超限的抗震超限建筑。结构总高度为183.3m，为B级高度高层建筑，地震反应大。同时存在扭转不规则和侧向刚度不规则两项抗震不规则项。

设计采用钢筋混凝土框架-核心筒结构，核心筒采用钢筋混凝土剪力墙，框架柱采用型钢混凝土柱，控制注尺寸，并根据轴压比计算，上部楼层依次减小含钢率。

并进行了罕遇地震下的动力弹塑性时程分析。

万象城：

属于体型复杂、平面不规则的建筑，为重点设防类建筑，抗震超限建筑。主要的抗震不利为：平面开洞较多，每层均设有多个大跨度中庭，结构板不连续；部分楼层设有停车夹层，导致结构刚度不均匀；步行街连廊多为大跨连接且连接宽度较小，连接部位较薄弱；较多部位存在大跨度、大悬挑、连廊、转换、斜柱等。

针对结构抗震特点，首先在结构体系上采用了具有二道抗震防线的框架-剪力墙结构，剪力墙足间距及框架部分承受的地震倾覆力矩和地震剪力均满足相应指标，从而使结构形成双重抗侧力体系。抗震性能目标采用C级，进行了小震、中震和大震下的反应谱分析、弹性动力时程分析及弹塑性分析等计算措施保抗震安全性，并着重对开洞楼板进行了罕遇地震分析和舒适度分析。