淺談關(guān)于九度區(qū)乙類框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計

摘要：本工程為幼兒園，位于新疆烏恰縣縣城，由于建筑位于九度抗震設(shè)防地區(qū)，且為乙類工程，結(jié)構(gòu)形式受使用功能的限制而采用純框架結(jié)構(gòu)體系，這為結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來較大困難，故根據(jù)該工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡要介紹九度區(qū)乙類框架結(jié)構(gòu)設(shè)計思路及在設(shè)計過程中所遇到的問題和解決辦法。

關(guān)鍵詞：九度抗震設(shè)防；乙類工程；純框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)延性設(shè)計

1、工程概況

本工程為新疆烏恰縣第二雙語幼兒園，平面呈“凹”形分布，對稱布置，左右兩側(cè)為兩層，中間為三層，兩層與三層間設(shè)伸縮縫，將本工程分為五段?？拐鹪O(shè)防烈度為9度，設(shè)計基本地震加速度值不小于0.40g，建筑場地類別為Ⅱ類，由于在方案階段，甲方要求盡量采用純框架結(jié)構(gòu)，考慮到其功能性的靈活布置，本工程沒有設(shè)置剪力墻。下面以其中一段為例，對本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路進行詳細介紹。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的確定

由于本工程在與甲方溝通時，由于對方要求盡量不要加剪力墻，為了滿足對方的要求，我們將衛(wèi)生間均設(shè)置在兩端，以便于在計算時如果無法滿足計算時，可以在端頭增設(shè)一榀框架。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》GB50223-2008中規(guī)定，幼兒園屬于乙類工程，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010中第6.1.2的要求，本工程最大高度為12m，可以采用框架結(jié)構(gòu)。依據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》第3.0.2條的要求，即：乙類工程應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強其抗震措施；但抗震設(shè)防烈度為9度時應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施。本工程框架抗震等級應(yīng)為特一級或比一級更有效的抗震措施。因此，在確定框架抗震等級時，考慮到如果整體按特一級考慮可能會有些浪費，因此，在計算時，框架梁按一級框架進行計算，框架柱縱筋按一級框架計算，配筋時按計算結(jié)構(gòu)超配10%，而框架柱箍筋則是按特一級進行計算配筋，以此達到比一級更有效地抗震措施。

3、結(jié)構(gòu)平面布置及整體計算分析

由于本工程處于九度區(qū)，在抗震計算時，層間位移角比較難算夠，通常需要增大柱截面或梁截面，同時加強邊跨剛度。初次估算時，2軸和9軸未設(shè)框架柱，同時梁截面高度大概為跨度的1/12左右，計算結(jié)果位移角普遍偏小，大概在1/460左右，由于框架柱截面已經(jīng)取的比較大了，考慮到兩端均為衛(wèi)生間，所以在2軸和9軸增設(shè)框架柱，以加強端部剛度，同時，增加整體框架梁的截面高度，因為框架梁的截面高度對整體結(jié)構(gòu)剛度的貢獻也是比較明顯的。當然，也不能將框架梁的截面放的太大，否則，就會造成強梁弱柱的現(xiàn)象，這也違背了延性設(shè)計的理念，梁截面高度基本偏向于跨度的1/10～1/11即可，尤其是y方向的框架梁。通過調(diào)整后，結(jié)構(gòu)計算結(jié)果有較大的改善，x方向最大層間位移角為1/633，y方向最大層間位移角為1/577，x和y方向最大層間位移與平均層間位移的比值均控制在1.2以內(nèi)。周期計算結(jié)果詳見下表：

考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的振動周期（秒）、X，Y 方向的平動系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù)

地震作用最大的方向 = -89.568（度）

由此可見以上措施對真題結(jié)構(gòu)的調(diào)整是有非常明顯的效果的。

4、結(jié)構(gòu)延性設(shè)計的考慮

本工程在延性設(shè)計上主要表現(xiàn)為“強柱弱梁”、“強剪弱彎”“強節(jié)點，強錨固”。在框架的抗震等級上，我將本工程分為2個階段考慮，首先將框架結(jié)構(gòu)定義為一級框架進行計算，并以此為模板成圖；而后將框架定義為特一級，進行重新計算，來對框架柱的箍筋及節(jié)點核心區(qū)箍筋復(fù)合，實行包絡(luò)配筋?？蚣苤匆患壙蚣艿挠嬎憬Y(jié)果放大10%，由于九度區(qū)的純框架結(jié)構(gòu)計算配筋本身就很大，如果按放大10%考慮，其放大量可以說不算??；對框架梁的配筋則是按一級框架的計算結(jié)果進行配筋，不刻意放大，基本控制在計算結(jié)果的1～1.05倍之間。而對于框架結(jié)構(gòu)的基本抗震構(gòu)造措施，如梁、柱配筋要求，柱軸壓比的要求等等均可參照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010第6.3節(jié)，在這里就不在重復(fù)了。

5、結(jié)語

本工程雖然只有3層，但是由于設(shè)防烈度為九度，且工程抗震設(shè)防類別為乙類，雖然說甲方在方案設(shè)計時就要求了采用框架結(jié)果，但實際上，在初期嘗試加過剪力墻，緊在端頭加墻，由于墻體太少，承受的地震力太大而出現(xiàn)抗剪不足，增加墻體，就可能會影響使用功能，因此最終放棄了此想法。當然，在模型的調(diào)整過程中，如何讓結(jié)構(gòu)布置的更加合理，也是有一些難度的。

參考文獻：

[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010.中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》GB50223-2008.中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010.中國建筑工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：

沈鵬，本科學歷，2010年開始從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，現(xiàn)為新疆大學建筑設(shè)計研究院設(shè)計三所結(jié)構(gòu)設(shè)計初級工程師。