构件的抗震设计

注:括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。

表5-4　特征周期值　　　　　s

建筑结构地震影响系数曲线(图5-1)的阻尼调整和形状参数应符合表5-5的规定。

图5-1　地震影响系数曲线

α—地震影响系数;αmax—地震影响系数最大值;
η1—直线下降段的下降斜率调整系数;γ—衰减指数;
Tg—特征周期;η2—阻尼调整系数;T—结构自振周期

表5-5　地震影响系数曲线的阻尼调整和形状参数

(4)结构的截面抗震验算，应符合下列规定。

①6度时的建筑(不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外)，以及生土房屋和木结构房屋等，应符合有关的抗震措施要求，但应允许不进行截面抗震验算。

②6度时不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外)，应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。

注:采用隔震设计的建筑结构，其抗震验算应符合有关规定。

(5)多层钢筋混凝土和钢结构房屋的顶部附加地震作用系数见表5-6。

表5-6　顶部附加地震作用系数

注:T1为结构基本自振周期。

(6)振型分解反应谱法计算水平地震作用标准值见表5-7。

表5-7　振型分解反应谱法计算水平地震作用标准值

(7)竖向地震作用计算如下。

①9度时的高层建筑，其竖向地震作用标准值应按下列公式确定(图5-2);楼层的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配，并宜乘以增大系数1.5。

式中　FEvk——结构总竖向地震作用标准值;

　　　Fvi——质点i的竖向地震作用标准值;

　　　αvmax——竖向地震影响系数的最大值，可取水平地震影响系数最大值的65%;

　　　Geq——结构等效总重力荷载，可取其重力荷载代表值的75%。

图5-2　结构竖向地震作用计算简图

②跨度、长度小于《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)第5.1.2条第5款规定且规则的平板型网架屋盖和跨度大于24 m的屋架、屋盖横梁及托架的竖向地震作用标准值，宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积;竖向地震作用系数可按表5-8采用。

表5-8　竖向地震作用系数

注:括号中数值用于设计基本地震加速度为0.30g的地区。

(8)截面抗震验算如下。

①结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算:

S=γGSGE+γEhSEhk+γEvSEvk+ψwγwSwk　　　　　　(5-14)

式中　S——结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值等;

　　　γG——重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.0;

　　　γEh、γEv——水平、竖向地震作用分项系数，应按表5-9采用;

　　　γw——风荷载分项系数，应采用1.4;

　　　SGE——重力荷载代表值的效应，可按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)第5.1.3条采用，但有吊车时，尚应包括悬吊物重力标准值的效应;

　　　SEhk——水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数;

　　　SEvk——竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数;

　　　Swk——风荷载标准值的效应;

　　　ψw——风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的建筑应采用0.20。

注:《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)一般略去表示水平方向的下标。

表5-9　地震作用分项系数

②结构构件的截面抗震验算，应采用下列设计表达式:

S≤R/γRE　　　　　　(5-15)

式中　γRE——承载力抗震调整系数，除另有规定外，应按表5-10采用;

　　　R——结构构件承载力设计值。

表5-10　承载力抗震调整系数

③当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数均应采用1.0。

(9)抗震变形验算如下。

①表5-11所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求:

Δue≤［θe］h　　　　　　 (5-16)

式中　Δue——多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移;(计算时，除以弯曲变形为主的高层建筑外，可不扣除结构整体弯曲变形;应计入扭转变形，各作用分项系数均应采用1.0;钢筋混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度)

　　　［θe］——弹性层间位移角限值，宜按表5-11采用;

　　　h——计算楼层层高。

表5-11　弹性层间位移角限值

②结构薄弱层(部位)弹塑性层间位移的简化计算，宜符合下列要求。

结构薄弱层(部位)的位置可按下列情况确定:

a．楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，可取底层;

b．楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，可取该系数最小的楼层(部位)和相对较小的楼层，一般不超过2～3处;

c．单层厂房，可取上柱。

弹塑性层间位移可按下列公式计算:

Δup=ηpΔue　　　　　　(5-17)

或

式中　Δup——弹塑性层间位移;

　　　Δuy——层间屈服位移;

　　　μ——楼层延性系数;

　　　Δue——罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移;

　　　ηp——弹塑性层间位移增大系数，当薄弱层(部位)的屈服强度系数不小于相邻层(部位)该系数平均值的0.8时可按表5-12采用，当不大于该平均值的0.5时可按表内相应数值的1.5倍采用，其他情况可采用内插法取值;

　　　ξy——楼层屈服强度系数。

表5-12　弹塑性层间位移增大系数

③结构薄弱层(部位)弹塑性层间位移应符合下式要求:

Δup≤［θp］h　　　　　　 (5-19)

式中　［θp］——弹塑性层间位移角限值，可按表5-13采用;(对钢筋混凝土框架结构，当轴压比小于0.40时，可提高10%;当柱子全高的箍筋构造比《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)第6.3.9条规定的体积配箍率大30%时，可提高20%，但累计不超过25%)

　　　h——薄弱层楼层高度或单层厂房上柱高度。

表5-13　弹塑性层间位移角限值

5.2　构件的抗震设计

(1)房屋建筑混凝土结构构件的抗震设计，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5-14确定。

表5-14　混凝土结构的抗震等级

续表

注:1．建筑场地为I类时，除6度设防烈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;
2．接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级;
3．大跨度框架指跨度不小于18 m的框架;
4．表中框架结构不包括异形柱框架;
5．房屋高度不大于60 m的框架－核心筒结构按框架－剪力墙结构的要求设计时，应按表中框架－剪力墙结构确定抗震等级。

(2)框架梁的钢筋配置应符合下列规定。

①纵向受拉钢筋的配筋率不应小于表5-15规定的数值。

表5-15　框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋百分率　　　　　%

②框架梁梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面面积的比值，除按计算确定外，一级抗震等级不应小于0.5，二、三级抗震等级不应小于0.3。

③梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和箍筋最小直径，应按表5-16采用;当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径应增大2 mm。

表5-16　框架梁梁端箍筋加密区的构造要求

续表

注:箍筋直径大于12 mm、数量不少于4肢且肢距不大于150 mm时，一、二级的最大间距应允许适当放宽，但不得大于150 mm。

(3)框架柱和框支柱的钢筋配置，应符合下列要求。

①框架柱和框支柱中全部纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于表5-17规定的数值，同时，每一侧的配筋百分率不应小于0.2;对Ⅳ类场地上较高的高层建筑，最小配筋百分率应按表中数值增加0.1采用。

表5-17　柱全部纵向受力钢筋最小配筋百分率　　　　　%

注:1．表中括号内数值用于框架结构的柱;
2．采用335 MPa级、400 MPa级纵向受力钢筋时，应分别按表中数值增加0.1和0.05采用;
3．当混凝土强度等级为C60以上时，应按表中数值增加0.1采用。

②框架柱和框支柱上、下两端箍筋应加密，加密区的箍筋最大间距和箍筋最小直径应符合表5-18的规定。

表5-18　柱端箍筋加密区的构造要求

注:柱根系指底层柱下端的箍筋加密区范围。

③框支柱和剪跨比不大于2的框架柱应在柱全高范围内加密箍筋，且箍筋间距应符合表5-18中一级抗震等级的要求。

④一级抗震等级框架柱的箍筋直径大于12 mm且箍筋肢距不大于150 mm及二级抗震等级框架柱的直径不小于10 mm且箍筋肢距不大于200 mm时，除底层柱下端外，箍筋间距应允许采用150 mm;四级抗震等级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8 mm。

(4)一、二、三、四级抗震等级的各类结构的框架柱、框支柱，其轴压比不宜大于表5-19规定的限值。对Ⅳ类场地上较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。

表5-19　柱轴压比限值

注:1．轴压比指柱地震作用组合的轴向压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值;
2．当混凝土强度等级为C65、C70时，轴压比限值宜按表中数值减小0.05;混凝土强度等级为C75、C80时，轴压比限值宜按表中数值减小0.10;
3．表内限值适用于剪跨比大于2、混凝土强度等级不高于C60的柱;剪跨比不大于2的柱轴压比限值应降低0.05;剪跨比小于1.5的柱，轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施;
4．沿柱全高采用井字复合箍，且箍筋间距不大于100 mm、肢距不大于200 mm、直径不小于12 mm，或沿柱全高采用复合螺旋箍，且螺距不大于100 mm、肢距不大于200 mm、直径不小于12 mm，或沿柱全高采用连续复合矩形螺旋箍，且螺旋净距不大于80 mm、肢距不大于200 mm、直径不小于10 mm时，轴压比限值均可按表中数值增加0.10;
5．当柱截面中部设置由附加纵向钢筋形成的芯柱，且附加纵向钢筋的总截面面积不少于柱截面面积的0.8%时，轴压比限值可按表中数值增加0.05;此项措施与注4的措施同时采用时，轴压比限值可按表中数值增加0.15，但箍筋的配箍特征值λv仍应按轴压比增加0.10的要求确定;
6．调整后的柱轴压比限值不应大于1.05。

(5)柱箍筋加密区箍筋的体积配筋率，应符合下列规定:

式中　ρv——柱箍筋加密区的体积配筋率，按《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010第6.6.3条的规定计算，计算中应扣除重叠部分的箍筋体积;

　　　fyv——箍筋抗拉强度设计值;

　　　fc——混凝土轴心抗压强度设计值，当强度等级低于C35时，按C35取值;

　　　λv——最小配箍特征值，按表5-20采用。

表5-20　柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值λv

续表

注:1．普通箍指单个矩形箍筋或单个圆形箍筋，螺旋箍指单个螺旋箍筋，复合箍指由矩形、多边形、圆形箍筋或拉筋组成的箍筋，复合螺旋箍指由螺旋箍与矩形、多边形、圆形箍筋或拉筋组成的箍筋，连续复合矩形螺旋箍指全部螺旋箍为同一根钢筋加工成的箍筋;
2．在计算复合螺旋箍的体积配筋率时，其中非螺旋箍筋的体积应乘以系数0.8;
3．混凝土强度等级高于C60时，箍筋宜采用复合箍、复合螺旋箍或连续复合矩形螺旋箍，当轴压比不大于0.6时，其加密区的最小配箍特征值宜按表中数值增加0.02，当轴压比大于0.6时，宜按表中数值增加0.03。

(6)箍筋加密区内的箍筋最大间距为100 mm，箍筋的直径应符合表5-21的规定。

表5-21　铰接排架柱箍筋加密区的箍筋最小直径　　　　　mm

注:表中括号内数值用于柱根。

(7)一、二、三级抗震等级的剪力墙，其底部加强部位的墙肢轴压比不宜超过表5-22的限值。

表5-22　剪力墙轴压比限值

注:剪力墙肢轴压比指在重力荷载代表值作用下墙的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。

(8)剪力墙设置构造边缘构件的最大轴压比见表5-23。

表5-23　剪力墙设置构造边缘构件的最大轴压比

(9)约束边缘构件沿墙肢的长度lc及配箍特征值λv宜满足表5-24的要求。

表5-24　约束边缘构件沿墙肢的长度lc及配箍特征值λv

注:①两侧翼墙长度小于其厚度的3倍时，视为无翼墙剪力墙;端柱截面边长小于墙厚的2倍时，视为无端柱剪力墙;
②约束边缘构件沿墙肢长度lc除满足本表的要求外，且不宜小于墙厚和400 mm;当有端柱、翼墙或转角墙时，尚不应小于翼墙厚度或端柱沿墙肢方向截面高度加300 mm;
③hw为剪力墙的墙肢截面高度。

(10)剪力墙端部设置的构造边缘构件(暗柱、端柱、翼墙和转角墙)的范围，应按图5-3确定，构造边缘构件的纵向钢筋除应满足计算要求外，尚应符合表5-25的要求。

图5-3　剪力墙的构造边缘构件

(a)暗柱;(b)端柱;(c)翼墙;(d)转角墙

表5-25　构造边缘构件的构造配筋要求