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注册结构工程师专业考试专题精讲.多高层混凝土结构

时间:2023-10-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:钢筋混凝土房屋结构应根据抗震等级采取相应的抗震措施。抗震等级的高低,体现了对结构抗震性能要求的严格程度。为此将结构和构件的抗震要求分成不同层次的“抗震措施等级”。现将“抗震措施等级”和“延性水平”的对应关系列于表1.2.3。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。上述规范规定表明抗震等级受①设防类别、②地震烈度、③结构类型和④房屋高度这四个因素的影响。

注册结构工程师专业考试专题精讲.多高层混凝土结构

(一)“抗震等级”体现了对结构的延性要求

建筑抗震设计规范》第6.1.2条的条文说明指出:

6.1.2 钢筋混凝土房屋的抗震等级是重要的设计参数。

抗震等级的划分,体现了对不同抗震设防类别、不同结构类型、不同烈度、同一烈度但不同高度的钢筋混凝土房屋结构延性要求的不同,以及同一种构件在不同结构类型中的延性要求的不同。

钢筋混凝土房屋结构应根据抗震等级采取相应的抗震措施。这里,抗震措施包括抗震计算时的内力调整措施和各种抗震构造措施。

(二)“抗震措施等级”与“抗震构造措施等级”

《混凝土结构设计规范》第11.1.3条的条文说明指出:

11.1.3 抗震措施是在按多遇地震作用进行构件截面承载力设计的基础上保证抗震结构在所在地可能出现的最强地震地面运动下具有足够的整体延性和塑性耗能能力,保持对重力荷载的承载能力,维持结构不发生严重损毁或倒塌的基本措施。其中主要包括两类措施。一类是宏观限制或控制条件和对重要构件在考虑多遇地震作用的组合内力设计值时进行调整增大;另一类则是保证各类构件基本延性和塑性耗能能力的各类抗震构造措施(其中也包括对柱和墙肢的轴压比上限控制条件)。由于对不同抗震条件下各类结构构件的抗震措施要求不同,故用“抗震等级”对其进行分级。抗震等级按抗震措施从强到弱分为一、二、三、四级。

高层建筑混凝土结构技术规程》的条文说明指出:

3.9.3、3.9.4 抗震设计的钢筋混凝土高层建筑结构,根据设防烈度、结构类型、房屋高度区分为不同的抗震等级,采用相应的计算和构造措施。抗震等级的高低,体现了对结构抗震性能要求的严格程度。

《规范》采用两种措施来控制结构的延性水平。

(1)计算措施

即通过采用不同大小的内力调整系数η,使重要构件在多遇地震作用计算时的内力设计值得到不同程度的增大,从而使结构和构件达到不同层次的延性水平。为此将结构和构件的抗震要求分成不同层次的“抗震措施等级”。现将“抗震措施等级”和“延性水平”的对应关系列于表1.2.3。

表1.2.3 抗震措施等级的划分

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(2)构造措施

即采用各种不同的具体构造规定来使结构和构件达到不同层次的延性水平,相应地将结构和构件的抗震要求分成不同层次的“抗震构造措施等级”。现将“抗震构造措施等级”和“延性水平”的对应关系列于表1.2.4。

表1.2.4 抗震构造措施等级的划分

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《规范》不论是“抗震措施等级”还是“抗震构造措施等级”均分为四等,通称为“抗震等级”,实际上“抗震等级”有两个不同的内涵。在多数情况下“抗震措施等级”和“抗震构造措施等级”是一致的,但亦有不一致的场合。

(三)现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级

1.试题回顾

【试题1.2.2】 框架结构的抗震等级(2004年)

某现浇钢筋混凝土框架结构多层商场,建于Ⅱ类建筑场地,7度抗震设防区,建筑物总高度为28m,营业面积为12000m2。试问,下列对该建筑物抗震等级的判定,其中何项正确?

(A)一级 (B)二级 (C)三级 (D)四级

【试题1.2.3】 框架结构的抗震等级(2005年)

某县级市抗震设防烈度为7度,由于医疗设施条件不足,拟建设二级医院项目,其门诊部采用现浇钢筋混凝土框架结构,建筑高度为24m,建筑场地类别为Ⅱ类,设计使用年限为50年。试问,该建筑应按以下何项抗震等级采取抗震措施?

(A)一级 (B)二级 (C)三级 (D)四级

【试题1.2.4】 框架结构的抗震等级(2006年)

某11层办公楼采用现浇钢筋混凝土框架结构,竖向刚度比较均匀,如图1.2.37所示;其抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15g,设计地震分组为第二组,丙类建筑,Ⅰ类场地。试问,确定该结构需采取何种抗震构造措施所用的抗震等级,应为下列何项?

(A)一级 (B)二级 (C)三级 (D)四级

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图 1.2.37

a)立面示意图 b)平面示意图

【试题1.2.5】 框架结构的抗震等级(2006年)

某大型影剧院,采用现浇钢筋混凝土框架结构,房屋高度为25m。建筑场地类别为Ⅱ类,抗震设防烈度为7度,设计使用年限为50年。试问,该影剧院应按下列何项抗震等级采取抗震措施?

(A)一级 (B)二级 (C)三级 (D)四级

【试题1.2.6】 剪力墙结构的抗震等级(2009年)

某12层现浇钢筋混凝土剪力墙结构住宅楼,各层结构平面布置如图1.2.38所示,质量和刚度沿竖向分布均匀。房屋高度为34.0m,首层层高为3.2m,其他各层层高均为2.8m。该房屋为丙类建筑,抗震设防烈度为7度,其设计基本地震加速度为0.15g,建于Ⅲ类建筑场地,设计地震分组为第一组。该房屋剪力墙抗震设计时,试问,下列何项符合相关规范、规程的要求?

(A)符合与三级抗震等级相应的计算和构造措施要求

(B)符合与二级抗震等级相应的计算和构造措施要求

(C)符合与二级抗震等级相应的计算要求和与三级抗震等级相应的构造措施要求

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图 1.2.38

(D)符合与三级抗震等级相应的计算要求和与二级抗震等级相应的构造措施要求

【试题1.2.7】 框架结构的抗震等级(2010年)

云南省大理市某中学拟建一6层教学楼,采用钢筋混凝土框架结构,平面及竖向均规则。各层层高均为3.4m,首层室内外地面高差为0.45m,建筑场地类别为Ⅱ类。

下列关于对该教学楼抗震设计的要求,其中何项正确?

(A)按9度计算地震作用,按一级框架采取抗震措施

(B)按9度计算地震作用,按二级框架采取抗震措施

(C)按8度计算地震作用,按一级框架采取抗震措施

(D)按8度计算地震作用,按二级框架采取抗震措施

2.规范规定

(1)《建筑抗震设计规范》规定

《建筑抗震设计规范》第6.1.2条指出:

6.1.2 钢筋混凝土房屋应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。

上述规范规定表明抗震等级受①设防类别、②地震烈度、③结构类型和④房屋高度这四个因素的影响。

①设防类别。对于不同使用性质的建筑物,地震破坏造成的后果的严重性是不一样的。因此,建筑物的延性要求应根据其重要性和破坏后果的严重性而采用不同的水平。

②地震烈度。地震作用越大,结构的抗震要求应越高。不同烈度下的地震作用与其他荷载效应组合中所起的作用不同。在结构构件设计时,一般是按最低要求确定的。所以,在不同的地震烈度下,结构的实际抗震潜力会有很大差异。故而地震烈度愈高,结构延性要求也应愈高。

③结构类型。不同抗侧力构件组成的结构,其抗震能力取决于主要抗侧力构件。一个结构中的主、次要抗侧力构件的延性要求应有所区别。如框架结构中的框架延性要求应高于框架-抗震墙结构中的框架,框支层框架延性要求更高;框架-抗震墙结构中的抗震墙延性要求应高于抗震墙结构中的抗震墙。

④房屋高度。在一定条件下房屋越高,地震反应越大。随着层数的增加,所需变形的要求也会提高,延性要求就越高,因此其抗震要求应越高。

1)丙类建筑的抗震等级

《建筑抗震设计规范》第6.1.2条表6.1.2列出了“现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级”:

6.1.2 钢筋混凝土房屋应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。

表6.1.2 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级

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注:1.建筑场地为Ⅰ类时,除6度外应允许按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施,但相应的计算要求不应降低。

《建筑抗震设计规范》第6.1.2条明确规定:“丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定”。相应表6.1.2的内容仅考虑了地震烈度、结构类型和房屋高度三个因素,不再出现“设防类别”这一个因素。这表明,表6.1.2的“设防类别”定位是“丙类”,故其他“设防类别”应用时要调整。《建筑抗震设计规范》第6.1.2条的条文说明指出:“乙类建筑应提高一度查表6.1.2确定其抗震等级”。

《建筑抗震设计规范》表6.1.2注1指出:“建筑场地为Ⅰ类时,除6度外应允许按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施”。这表明表6.1.2的“场地类别”定位是“Ⅱ类”。

抗震设防类别为甲、乙、丁类,场地类别为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的抗震等级不能直接应用表6.1.2,应对“设防烈度”进行调整后再查表6.1.2。

2)其他类别建筑的抗震等级

抗震设防类别为甲、乙、丁类,场地类别为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的建筑应按相应的抗震设防标准,找出调整后的设防烈度。比照丙类建筑的规定确定相应的抗震等级。

建筑工程抗震设防分类标准》第3.0.3条规定了抗震设防类别为甲、乙、丁类时设防烈度的调整。

《建筑工程抗震设防分类标准》规定:

3.0.3 各抗震设防类别建筑的抗震设防标准,应符合下列要求:

1 标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。

2 重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施,但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

3 特殊设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。

4 适度设防类,允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施,但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

注:对于划为重点设防类而规模很小的工业建筑,当改用抗震性能较好的材料且符合抗震设计规范对结构体系的要求时,允许按标准设防类设防。

《建筑抗震设计规范》第3.3.2条、第3.3.3条规定了场地类别为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ时设防烈度的调整。

3.3.2 建筑场地为Ⅰ类时,对甲、乙类的建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施;对丙类的建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施,但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。

3.3.3 建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,除本规范另有规定外,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各抗震设防类别建筑的要求采取抗震构造措施。

现将调整的规律总结如下。

考虑“抗震措施等级”时设防烈度的调整见表1.2.5。

表1.2.5 确定“抗震措施等级”时采用的设防烈度

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注:7-表示比7度适当降低的要求,8-表示比8度适当降低的要求;9-表示比9度适当降低的要求,9+表示比9度更高的要求。

考虑“抗震构造措施”时设防烈度的调整见表1.2.6。

表1.2.6 确定“抗震构造措施等级”时采用的设防烈度

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注:9+表示比9度更高的要求。

3)大跨度框架的抗震等级

应注意框架是否为大跨度框架。“大跨度框架”的定义在《建筑抗震设计规范》表6.1.2的注中有规定,现摘录如下。

3 大跨度框架指跨度不小于18m的框架;

框架结构中的大跨度框架的抗震等级与普通框架有不同,相关内容见《建筑抗震设计规范》表6.1.2。

【例1.2.1】 大跨度框架的抗震等级

条件:某四层现浇钢筋混凝土框架结构,各层结构计算高度均为6mm,平面布置如图1.2.39(Z)所示,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15g,设计地震分组为第二组,建筑场地类别为Ⅱ类,抗震设防类别为重点设防类。

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图 1.2.39(Z)

求:抗震措施所用的抗震等级。

答案:根据《分类标准》,重点设防类的抗震措施应提高一度即按8度设防,本工程框架梁的跨度为18m,属大跨度框架。

按《抗规》表6.1.2,查表得大跨度框架抗震等级为一级。

(2)《高层建筑混凝土结构技术规程》规定

1)考虑设防类别的设防烈度调整

3.9.1 各抗震设防类别的高层建筑结构,其抗震措施应符合下列要求:

1 甲类、乙类建筑:应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施,但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;当建筑场地为Ⅰ类时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。

2 丙类建筑:应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施;当建筑场地为Ⅰ类时;除6度外,应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施。

2)考虑场地类别的设防烈度调整

3.9.2 当建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各类建筑的要求采取抗震构造措施。

3)A级高度的抗震等级

3.9.3 抗震设计时,高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据抗震设防分类、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。A级高度丙类建筑钢筋混凝土结构的抗震等级应按表3.9.3确定。当本地区的设防烈度为9度时,A级高度乙类建筑的抗震等级应按特一级采用,甲类建筑应采取更有效的抗震措施。

注:本规程“特一级和一、二、三、四级”即“抗震等级为特一级和一、二、三、四级”的简称。

表3.9.3 A级高度的高层建筑结构抗震等级

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注:1.接近或等于高度分界时,应结合房屋不规则程度及场地、地基条件适当确定抗震等级;

2.底部带转换层的筒体结构,其转换框架的抗震等级应按表中部分框支剪力墙结构的规定采用;

3.当框架-核心筒结构的高度不超过60m时,其抗震等级应允许按框架-剪力墙结构采用。

4)B级高度的抗震等级

3.9.4 抗震设计时,B级高度丙类建筑钢筋混凝土结构的抗震等级应按表3.9.4确定。

表3.9.4 B级高度的高层建筑结构抗震等级

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注:底部带转换层的筒体结构,其转换框架和底部加强部位筒体的抗震等级应按表中部分框支剪力墙结构的规定采用。

3.算例

【例1.2.2】 框架结构的抗震等级

条件:已知某框架结构为丙类建筑,总高H=33m,所处地区为Ⅱ类场地,抗震设防烈度为7度。

要求:确定抗震措施所采用的抗震等级。

答案:查《建筑抗震设计规范》表6.1.2得:此框架抗震措施所采用的抗震等级为二级。

【例1.2.3】 框架-剪力墙结构的抗震等级

条件:某18层钢筋混凝土框架-剪力墙结构,房屋高度为58m,7度设防,丙类建筑,Ⅱ类场地。

要求:确定该框架、剪力墙的抗震等级。

答案:查《建筑抗震设计规范》表6.1.2得此框架的抗震等级为三级,剪力墙的抗震等级为二级。

【例1.2.4】 框架结构的抗震等级

条件:已知某框架结构为乙类建筑,总高度H=23m,所处地区为Ⅲ类场地,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15g

要求:确定采用的抗震等级。

答案:(1)根据《建筑抗震设计规范》第3.3.3条,因场地为Ⅲ类,设计基本地震加速度为0.15g,应按设防烈度8度(0.20g)考虑抗震构造措施所采用的抗震等级。

(2)根据《建筑工程抗震设防分类标准》第3.0.3条第2款的规定,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施,属于提高了再提高的情况。对于多重提高的幅度应根据工程具体情况,合理确定。考虑双重调整的特殊情况,宜综合确定调整的幅度,对7度(0.15g)可按7.5+1=8.5确定,即采取比8度更高的抗震构造措施,表述为8+,但不一定是9度。

(3)查《建筑抗震设计规范》表6.1.2得此框架抗震措施的抗震等级为二级,抗震构造措施的抗震等级为一级。

(四)抗震墙对抗震等级的影响

1.试题回顾

【试题1.2.8】 框架-剪力墙结构的抗震等级(1999年)

13层办公楼,框架-剪力墙结构,总高为34m,当设防烈度为8度时,其剪力墙承受地震倾覆力矩占总值的45%。该结构的抗震等级应为下列何项?

(A)框架一级,剪力墙一级 (B)框架二级,剪力墙一级(www.xing528.com)

(C)框架二级,剪力墙三级 (D)框架三级,剪力墙二级

【试题1.2.9】 板柱-剪力墙结构的抗震等级(2006年)

某钢筋混凝土结构高层建筑,如图1.2.40所示,地上7层;地下室顶层可作为上部结构的嵌固端。屋顶板及地下室顶板采用梁板结构,第2~7层楼板沿外围周边均设框架梁,内部为无梁楼板结构;建筑物内的2个方筒处设剪力墙,方筒内楼板开大洞处均设边梁。该建筑物抗震设防烈度为7度,丙类建筑,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.1g,Ⅰ类场地。

试问,当对该建筑的柱及剪力墙采取抗震构造措施时,其抗震等级应取下列何项组合?

(A)柱为三级;剪力墙为三级

(B)柱为三级;剪力墙为二级

(C)柱为二级;剪力墙为二级

(D)外围柱为四级,内部柱为三级;剪力墙为二级

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图 1.2.40

【试题1.2.10】 框-剪结构抗震等级(2008年)

某12层现浇钢筋混凝土框架-剪力墙民用办公楼,如图1.2.41所示,质量和刚度沿竖向分布均匀,房屋高度为48m,丙类建筑,抗震设防烈度为7度,Ⅱ类建筑场地,设计地震分组为第一组,混凝土强度等级为C40。在基本振型地震作用下,为方便计算,假定结构总地震倾覆力矩为7.4×105kN·m,剪力墙部分承受的地震倾覆力矩Mw=3.4×105kN·m。

试问,该建筑的框架和剪力墙的抗震等级,应为下列何项?

(A)框架二级,剪力墙二级(B)框架二级,剪力墙三级

(C)框架三级,剪力墙二级(D)框架三级,剪力墙三级

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图 1.2.41

a)平面图 b)剖面图

2.规范规定

框架和抗震墙组成的结构的抗震等级应按下列规定考虑。

《建筑抗震设计规范》规定:

6.1.3 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定,尚应符合下列要求:

1 设置少量抗震墙的框架结构,在规定的水平力作用下,底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其框架的抗震等级应按框架结构确定,抗震墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同。

注:底层指计算嵌固端所在的层。

《建筑抗震设计规范》第6.1.3条的条文说明规定:

6.1.3(条文说明)

1 关于框架和抗震墙组成的结构的抗震等级。设计中有三种情况:其一,个别或少量框架,此时结构属于抗震墙体系的范畴,其抗震墙的抗震等级,仍按抗震墙结构确定。

其二,当框架-抗震墙结构有足够的抗震墙时(在规定的水平力作用下,其抗震墙底部承受的地震倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的50%),其框架部分是次要抗侧力构件,按表6.1.2框架-抗震墙结构中的框架确定抗震等级。

其三,墙体很少,(在规定的水平力作用下,底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时)仍属于框架结构范畴,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定。

《混凝土结构设计规范》规定:

11.1.4 确定钢筋混凝土房屋结构构件的抗震等级时,尚应符合下列要求:

1 对框架-剪力墙结构,在规定的水平地震力作用下,框架底部所承担的倾覆力矩大于结构底部总倾覆力矩的50%时,其框架的抗震等级应按框架结构确定。

关于“在规定的水平地震力作用下,框架底部所承担的倾覆力矩”的理解,《混凝土结构设计规范》第11.1.4条的条文说明作出了说明。现引用于下:

11.1.4(条文说明) 本条给出了在选用抗震等级时,除表11.1.3外应满足的要求。其中第1款中的“结构底部的总倾覆力矩”一般是指在多遇地震作用下通过振型组合求得楼层地震剪力并换算出各楼层水平力后,用该水平力求得的底部总倾覆力矩。

3.算例

【例1.2.5】 框架-剪力墙结构的抗震等级(框架部分承受的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩的50%)。

条件:一幢高60m钢筋混凝土框架-剪力墙结构,6度抗震设防、Ⅳ类场地、乙类建筑。在基本振型地震作用下,框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%。

要求:确定该框架、剪力墙的抗震等级。

答案:(1)根据《建筑工程抗震设防分类标准》第3.0.3条第2款的规定,应按设防烈度7度考虑抗震措施所采用的抗震等级。

(2)根据《建筑抗震设计规范》第6.1.3条的规定,框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%,框架部分已成为框架剪力墙结构中的最主要抗侧力构件,应与框架结构同等对待。

(3)查《建筑抗震设计规范》表6.1.2得:此框架的抗震等级为二级,剪力墙的抗震等级为二级。

(五)裙房的抗震等级

1.试题回顾

【试题1.2.11】 裙房的抗震等级(2005年)

某大底盘单塔楼钢筋混凝土高层建筑,裙房与主楼连为整体,如图1.2.42所示;本地区抗设防烈度为7度,建筑场地为Ⅱ类。

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图 1.2.42

假定该房屋为乙类建筑,主体结构为框架-核心筒结构,试问,裙房框架结构用于抗力计算的抗震等级,应为下列何项所示?

(A)一级 (B)二级 (C)三级 (D)四级

【试题1.2.12】 裙房的抗震等级(2009年)

某大城市郊区一高层建筑,地上28层,地下2层,地面以上高度为90m,屋面有小塔架,平面外形为正六边形(可忽略扭转影响),如图1.2.43所示。该工程为丙类建筑,抗震设防烈度为7度(0.15g)。Ⅲ类建筑场地,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构。

假定该建筑物下部有面积3000m。2层办公用裙房,裙房采用钢筋混凝土框架结构,并与主体连为整体。

试问,裙房框架的抗震构造措施等级宜为下列何项所示?

(A)一级 (B)二级 (C)三级 (D)四级

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图 1.2.43

a)建筑平面示意图 b)建筑立面示意图

【试题1.2.13】 裙房的抗震措施等级和抗震构造措施等级(2011年一级)

某大底盘单塔楼高层建筑,主楼为钢筋混凝土框架-核心筒,裙房为混凝土框架-剪力墙结构,主楼与裙楼连为整体,如图1.2.44所示。抗震设防烈度7度,建筑抗震设防类别为丙类,设计基本地震加速度为0.15g,场地Ⅲ类,采用桩筏形基础。

裙房一榀横向框架距主楼18m,某一顶层中柱上、下端截面组合弯矩设计值分别为320kN·m,350kN·m(同为顺时针方向);剪力计算值为125kN,柱断面为500mm×500mm,Hn-5.2m,λ>2,混凝土强度等级C40。在不采用有利于提高轴压比限值的构造措施的条件下,试问,该柱截面设计时,轴压比限值[μN]及剪力设计值(kN)应取下列何组数值才能满足规范的要求?

提示:按《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010作答;V=ηvcMbc+Mtc)/Hn

(A)0.90;125 (B)0.75;170 (C)0.85;155 (D)0.75;155

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图 1.2.44(Z)

2.规范规定

《建筑抗震设计规范》规定与条文说明:

6.1.3 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定,尚应符合下列要求:

2 裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定抗震等级外,相关范围不应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶板对应的相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时,应按裙房本身确定抗震等级。

6.1.3(条文说明)

2 关于裙房的抗震等级。裙房与主楼相连,主楼结构在裙房顶板对应的上下各一层受刚度与承载力突变影响较大,抗震构造措施需要适当加强。裙房与主楼之间设防震缝,在大震作用下可能发生碰撞,该部位也需要采取加强措施。

裙房与主楼相连的相关范围,一般可从主楼周边外延3跨且不小于20m,相关范围以外的区域可按裙房自身的结构类型确定其抗震等级。裙房偏置时,其端部有较大扭转效应,也需要加强。

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图6.1.3 裙房的抗震等级

3.算例

【例1.2.6】 裙房的抗震等级

条件:某大底盘单塔楼高层建筑,主楼为钢筋混凝土框架-核心筒,高度88m,属乙类建筑。与主楼连为整体的裙房为混凝土框架结构,裙房从主楼周边外延3跨且不大于20m,高度22m。本地区抗震设防烈度为7度,建筑场地为Ⅱ类。

要求:裙房框架结构用于抗震措施的抗震等级。

答案:(1)由《建筑工程抗震设防分类标准》3.0.3条:乙类建筑,7度,Ⅱ类场地,按8度考虑抗震等级。

(2)查表《建筑抗震设计规范》6.1.2:主楼,8度,框筒结构H=88m,抗震等级为一级;裙房,8度,框架结构H=22m,抗震等级为二级。

(3)由《建筑抗震设计规范》6.1.3条,“裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定抗震等级外,相关范围不应低于主楼的抗震等级”;本题的裙房位于相关范围内、故裙房抗震等级不应低于主楼抗震等级。故裙房抗震等级为一级。

【例1.2.7】 裙房的抗震措施等级和抗震构造措施等级(2011年一级)

某大底盘单塔楼高层建筑,主楼为钢筋混凝土框架-核心筒,裙房为混凝土框架-剪力墙结构,主楼与裙楼连为整体,见图1.2.44。抗震设防烈度7度,建筑抗震设防类别为丙类,设计基本地震加速度为0.15g,场地Ⅲ类,采用桩筏形基础。

裙房一榀横向框架距主楼18m,某一顶层中柱上、下端截面组合弯矩设计值分别为320kN·m,350kN·m(同为顺时针方向);剪力计算值为125kN,柱断面为500mm×500mm,Hn=5.2m,λ>2,混凝土强度等级C40。在不采用有利于提高轴压比限值的构造措施的条件下。试问,该柱截面设计时,轴压比限值[μN]及剪力设计值(kN)应取下列何组数值才能满足规范的要求?

提示:按《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010作答;V=ηvcMbc+Mtc)/Hn

(A)0.90;125 (B)0.75;170 (C)0.85;155 (D)0.75;155

答案(D)

根据《抗规》第3.3.3条,抗震构造措施按8度(0.2g)要求确定。

根据第6.1.3条第2款,框架抗震等级除按本身确定外不低于主楼抗震等级。

根据第6.1.2条,框架本身抗震等级为三级,主楼框架抗震等级为一级,该柱在主楼的相关范围内其抗震等级取一级。

根据第6.3.6条,[μN]≤0.75

柱内力调整仍按7度抗震要求。

根据第6.1.2条,框架本身抗震等级为四级,主楼框架抗震等级为二级,该柱在主楼的相关范围内其抗震等级取二级。

根据第6.2.5条:

V=1.2×(320+350)kN/5.2=155kN>125kN

(六)地下室的抗震等级

1.试题回顾

【试题1.2.14】 地下室的抗震等级(2003年)

有一座10层办公楼,如图1.2.45所示。无库房,结构总高为34.7m,现浇混凝土框架结构,建于8度地震区,设计地震分组为第一组,Ⅱ类场地,框架的抗震等级为一级,二层箱形地下室,可作为上部结构的嵌固端。

该建筑物地下室抗震设计时,试问下列何项选择是完全正确的?

①地下一层虽有很多剪力墙,抗震等级仍按一级。

②地下二层抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。

③地下二层抗震等级不能低于二级。

(A)①③ (B)①② (C)② (D)②③

【试题1.2.15】 地下室的抗震等级(2009年)

某大城市郊区一高层建筑,地上28层,地下2层,地面以上高度为90m,屋面有小塔架,平面外形为正六边形(可忽略扭转影响),如图1.2.46所示。该工程为丙类建筑,抗震设防烈度为7度(0.15g),Ⅲ类建筑场地,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构。

假定本工程地下一层地板(地下二层顶板)作为上部结构的嵌固部位。试问,地下室结构一、二层采用的抗震等级应为下列何组所示?

(A)地下一层二级、地下二层三级 (B)地下一层一级、地下二层三级

(C)地下一层一级、地下二层二级 (D)地下一层一级、地下二层一级

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图 1.2.45

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图 1.2.46

a)建筑平面示意图 b)建筑立面示意图

【试题1.2.16】 裙楼地下室的抗震等级(2010年)

某建筑的主楼为钢筋混凝土框架-剪力墙结构,地上高度为55m,地下1层;其裙楼部分为钢筋混凝土框架结构,地上高度为15m,地下1层。裙楼与主楼整体相连(包括地下室),地下室顶板为上部结构的嵌固部位。主楼和裙楼均为丙类建筑,所在地区抗震设防烈度为7度,I类场地。主楼结构在基本振型地震作用下,框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%。试问,裙楼地下一层框架的抗震等级为下列何项时,满足规范、规程关于框架抗震等级的最低要求?

(A)一级 (B)二级 (C)三级 (D)四级

2.相关规范规定

《建筑抗震设计规范》规定与条文说明:

6.1.3 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定,尚应符合下列要求:

3 当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。

6.1.3(条文说明)

3 关于地下室的抗震等级。带地下室的多层和高层建筑,当地下室结构的刚度和受剪承载力比上部楼层相对较大时(参见第6.1.14条),地下室顶板可视作嵌固部位,在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层,同时将影响到地下一层。地面以下地震响应逐渐减小,规定地下一层的抗震等级不能降低;而地下一层以下不要求计算地震作用,规定其抗震构造措施的抗震等级可逐层降低。

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图6.1.3 地下室的抗震等级

《高层建筑混凝土结构技术规程》规定与条文说明:

3.9.5 抗震设计的高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级;地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。

3.9.5、3.9.6(条文说明) 这两条是关于地下室及裙楼抗震等级的规定,是对本规程第3.9.3条、3.9.4条的补充。

带地下室的高层建筑,当地下室顶板可视做结构的嵌固部位时,地震作用下结构的屈服部位将发生在地上楼层,同时将影响到地下一层;地面以下结构的地震响应逐渐减小。因此,规定地下一层的抗震等级不能降低,而地下一层以下不要求计算地震作用,其抗震构造措施的抗震等级可逐层降低。第3.9.5条中“相关范围”一般指主楼周边外延1~2跨的地下室范围。

3.算例

【例1.2.8】 地下室的抗震等级

条件:有一座结构总高32m的10层现浇混凝土框架结构,建于8度地震区,Ⅱ类场地,框架的抗震等级为一级,2层箱形地下室,可作为上部结构的嵌固端。

要求:地下1层、地下2层抗震构造措施的抗震等级。

答案:根据《建筑抗震设计规范》第6.1.3条的规定:

(1)地下1层的结构的抗震等级应按上部结构采用,地下1层抗震等级仍采用一级。

(2)地下2层可采用二级抗震构造措施。

【例1.2.9】 裙房地下室的抗震等级

条件:一幢高65m的钢筋混凝土框架-剪力墙结构,6度抗震设防、Ⅳ类场地、乙类建筑。设有与该主楼连为整体的裙房,裙房为钢筋混凝土框架结构,从主楼周边外延3跨且不大于20m,高15m。裙房下设有地下车库和设备用房。

要求:裙房地下一层结构的抗震等级。

答案:(1)根据《建筑工程抗震设防分类标准》3.0.3条的规定,应按设防烈度7度考虑抗震措施所采用的抗震等级。

(2)查《建筑抗震设计规范》表6.1.2:主楼,7度,框架H=65m,抗震等级为二级。

查《建筑抗震设计规范》表6.1.2:裙房,7度,框架结构H=15m,抗震等级为四级。本题的裙房位于相关范围内、根据《建筑抗震设计规范》6.1.3条,位于相关范围内裙房抗震等级不低于主楼抗震等级。裙房抗震等级为二级。

(3)根据《建筑抗震设计规范》6.1.3条的规定,地下一层的结构的抗震等级应按上部结构采用。综合以上考虑,裙房地下一层结构的抗震等级取为二级。

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