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建筑结构:一定要按“中震”设计吗?

    发布时间:2021-09-08   来源:筑招建筑人才网   浏览次数:392  
标签: 建筑工程

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《建设工程抗震管理条例》(以下简称《条例》)于2021年5月12日国务院常务会议通过,自2021年9月1日起施行,为进一步推广采用减震隔震技术,加强建设工程抗震管理提供了法律依据。


《条例》第十六条规定:“位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、幼儿园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场所、广播电视等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术,保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。”


《条例》列举的建筑在《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)(以下简称《分类标准》)中属重点设防类建筑(以下称乙类建筑),“指地震时不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑”。


《条例》明确“正常使用要求”是“设防地震”,明显不同于《分类标准》,那么《条例》的要求是高还是低,规范设计方法是否还能用,是否应该按“中震”设计,等等,这无疑提出了一个新的课题。


关于“设防地震时能够满足正常使用要求”


设计方法的一点思考


Q:《条例》要求是高还是低?


A:《建筑抗震设计规范》(GB50011)(以下简称《抗规》)的设防目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,针对乙类建筑,设计上只是提高一度加强其构造措施,提高其延性性能。因此,乙类建筑理论上仍是“中震可修”,未达到《条例》的要求。


Q:震害有什么启示?


A:2010年至2021年,中国大陆发生5级以上地震192次,其中6级以上地震26次,总的来说造成的损失不大。当设防烈度与地震烈度相当或略小于地震烈度时,震中区记录到的地震加速度普遍大于设防烈度加速度数倍。震害表明按规范“小震”设计的建筑达到了抗震设防目标的要求,有的超过设防目标要求。当设防烈度与地震烈度相当时,框架结构、框架剪力墙结构和剪力墙结构能够保持完好,但非结构构件可能产生损坏或破坏;减震隔震建筑建筑性能表现优越,尤其是隔震建筑的仪器设备也得到很好保护,出现的隔墙问题主要是施工或设计不合理产生的;砖混结构出现普遍出现墙体开裂,结构出现可修复损坏。


从震害看,按现行规范设计的乙类建筑,在设防烈度地震下,总体上达到《分类标准》的要求。要满足《条例》的要求,混凝土结构和钢结构需要解决砌体隔墙的损坏问题;砖混结构需要进一步提高墙体承载力;隔震结构能够达到《条例》的要求;消能减震结构需解决砌体隔墙的损坏问题。


Q:如何按现行规范设计?


A:根据实际震害,要满足《条例》的要求,各种类型的结构需区别对待。砖混结构需大幅提高墙体承载力,可按“中震”地震作用进行承载力验算。混凝土结构和钢结构仍按“小震”进行抗震设计,但应控制“中震”时结构变形以满足非结构构件“不坏”的要求,采用普通砌块隔墙时,需要提高结构刚度,并考虑砌块隔墙的刚度,计算结构变形,将楼层位移角控制在弹性限值内,更加合理的方法是采用柔性连接的砌块隔墙或变形能力大的隔墙。仪器设备等应按“中震”楼面谱进行验算。不应采用活动吊顶。


Q:为什么推荐采用减震隔震技术?


A:隔震技术通过延长结构周期,增加隔震层阻尼,有效降低结构的地震反应,较抗震建筑,地震力可以降低5~6倍。同时,隔震建筑在地震中的结构变形和加速度也大幅降低,对建筑的非结构构件和仪器设备起到有效的保护作用。芦山和漾濞两次大地震中,按现行《抗规》设计的医院和学校隔震建筑有极优良的表现,达到《条例》设防烈度地震正常使用要求,因此隔震技术应该是首选。


消能减震是通过安装在建筑中的消能器,吸收和消耗地震能量,达到降低结构地震反应的抗震技术。研究表明,采取消能减震技术可以有效降低结构构件承担的地震力,减小结构变形,这对设防烈度地震下结构构件和非结构构件的保护是极其有利的。消能减震对降低结构地震加速度反应的效果一般,因此建筑中对加速度敏感的医疗、通信等仪器设器,还应采取其它保护措施,如设备隔振等。


同时,国内震害也发现减震隔震建筑在施工、设计和产品质量上还存在一些问题,需进一步改进和提高,《条例》在这方面也做了相关规定。


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薛彦涛


研究员,享受国务院政府特殊津贴


博士生导师


现任中国建筑学会结构分会常务理事、中国建筑学会抗震防灾分会理事。


《消能减震加固技术规程》主编、《建筑抗震设计规范》编制组成员、《建筑隔震建筑设计标准》编制组成员。


主持和参与科技部八五科技攻关项目“中高层建筑耗能减震的研究”、十一五项目“大型及重要建筑抗震计算理论与试验技术研究”和 “建筑抗震前沿理论与技术研究”、十二五“高烈度区高层建筑消能减震技术研究”、十三五“工业化建筑消能减震全装配框架结构体系研究”。


主持研发金属消能减震器,获多项发明专利,产品在中国人民革命军事博物馆、北京轨道交通指挥大厦、海南椰风酒店、301医院等工程中大量应用。负责完成成都凯德风尚小区高层住宅隔震设计、三河高层住宅隔震设计咨询、山西忻州市中小学校舍隔震加固设计咨询工作。在既有建筑的鉴定与加固改造工作方面进行了大量的研究与工程应用工作,主持或参加了全国政协礼堂、北京火车站、北京饭店西楼、北京大学仿古建筑群、301医院病房楼等建筑的抗震鉴定与加固工作。


获国家科技进步二等奖3项,北京市科技进步奖1项、住建部华夏建设科学技术一等奖2项、二等奖等3项。发表论文80余篇。



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