关于广东省标准 DBJ/T15-92-2021《高层建筑混凝土结构技术规程》在房屋建筑结构抗震设计中的实践分析

关于广东省标准 DBJ/T15-92-2021《高层建筑混凝土结构技术规程》在房屋建筑结构抗震设计中的实践分析

区伟源

广州市番禺城市建筑设计院有限公司 广东广州 510000 

摘要: 对于房屋的结构抗震设计，现行的国家标准规范《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》 （以下均称为国家标准规范）是沿用旧苏联体系（多遇地震动参数）抗震设计方式与明显和国家标准规范有所国际主流房屋抗震设计标准（设防烈度地震动参数）的抗震设计方式明显不同，难以形成相互对比，但随着新版广东省标准DBJ/T15-92-2021《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下均称为新版广东省《高规》）的实行，这方面的缺失得以补足。文中以广州市南沙区星河东悦湾4# 116.65米剪力墙结构住宅项目为例，采用盈建科YJK4.0软件进行实践探讨其经济价值，分析现行国标规范与新版广东省《高规》上的经济价值。

关键词：新版广东省《高层建筑混凝土结构技术规程》；房屋抗震设计；抗震设计实践分析

引言

抗震设计作为房屋建筑结构设计中最基本的防御功能，随着近几年来，全球极端灾害频发，其中地震灾害给人类造成了难以计数的灾难尤为明显，例如：2008年汶川大地震和2010年玉树大地震，房屋的抗震设计逐渐变得十分重要。从这些罹难中可以看出，地震灾害已严重地危害国家社会的可持续发展，也给人们带来数以亿计的经济损失。在中国地震台网历史地震目录中记录着，2021年全国各地已发生地震764次，相比2020年的631次，增加133次，年度的地震活动整体水平高于前一年。抗震设计的重要性在房屋结构设计的过程中有所体现，它可以达到在建筑经抗震设防设计后，避免人员的伤亡，避免房屋的地震破坏，减少经济上面的损失的目的。

1. 房屋结构抗震理念设计原则

1.结构布置简化和合理原则

众所周知，房屋拥有简单、规则和对称的结构，自重和结构构件刚度无突变情况的平面以及立面结构布置，没有大开洞，没有高低错层的情况，是有利于房屋的结构抗震。作为一名设计人员，从房屋抗震层面思考，最重要的是将结构形式转变成简明的计算简图和布置合理的地震力作用消散传递路径。因为简化的结构形式可以明确地震作用的导向，简易并明确地地震作用从上部传导到下部甚至到地基的，也有利于设计地震构造加强措施；同时还应考虑到整个结构体系失去其应有的承载力因局部结构或者构件破坏导致。房屋宜避免修建危险或者不利的地质场地上，还要注意房屋基础不宜设置在不同的地基上，因不同地基有着不同动力反应特性，可提高房屋的抗震性能。

2.抵抗性原则

抵抗性，简而言之就是，房屋应该有必要性的结构构件，拥有良好的抗震设计、适当的延性和消散地震能量的能力。房屋的抵抗性结构构件设计主要是通过对房屋的薄弱层进行适当构造措施设计从而提高此层间的抗剪承载力，可避免一些普通自然灾害对其造成持续且永久的破坏；还可以在房屋结构体系内中设置多道抗震防线，避免承重重要部位有意设置某些在设防地震作用下能够屈服构件从而使结构更具备耗散地震能量的能力。

3.规则性原则

为了房屋有良好的结构侧向刚度和平稳的承载力，规则的结构平面布置是必不可少的，而且还需考虑竖向构件提供良好的竖向抗侧力，自上而下逐渐变化的竖向构件截面尺寸可保持均匀性变化的侧向刚度，最终可达到提高不同结构单元间相互协调的目的。结构不规则主要分为结构平面不规则和竖向不规则两部分，房屋设计时理应采用空间计算模型进行计算结构分析从而避免结构不规则性来确保结构的抗震性能。如若出现第一种结构平面不规则，主要思路时为了将不规则结构单元分隔开变成规则结构单元，可设置结构隔震层，也可采用适当防震缝；而出现第二种结构竖向不规则，可在薄弱层或者竖向不连续处，增设抗侧力消能构件（消能支撑或者剪力墙等），还可设置隔震支座。

二、新版广东省《高规》与现行的国标规范抗震设计方式对比

1.现行的国标规范的抗震设计方式

现行的国标主要是采用二阶段设计的方式用于实现抗震设计的三水准设防目标。第一阶段设计，以多遇地震，即“小震”作为地震动参数进行结构构件弹性设计和抗震性能设计，即：承载力验算。按《建筑结构可靠度设计统一标准》的公式:

计算出内力值进行承载力验算，从而达到满足“小震不坏”目标的承载力可靠度。然后通过根据不同结构构件的系数转换公式：

进行内力值放大，再采取适当的抗震构造措施来实现“中震可修”的目标。第二阶段设计为结构构件的弹塑性变形验算，以动力时程分析法为基准，对房屋结构薄弱层部位采取适当的抗震构造措施，实现“大震不倒”的抗震设防要求。

2. 新版广东省《高规》的抗震设计方式

新版广东省《高规》虽也是按三水准设防目标，但它是参照现国际主流抗震理念，以设防烈度地震作用，即：“中震”作为地震动参数直接进行结构构件抗震承载力验算，提出有别与《建筑结构可靠度设计统一标准》的内力计算公式抗震性能化设计的公式：

其中公式中c为地震力折减系数（具体规定详见表1），主要是用于反应房屋结构在设防地震作用和罕遇地震作用下产生结构刚度退化情况，对结构构件的地震作用产生内力进行小幅度折减；η为结构构件的重要性系数，根据不同结构构件对房屋结构抗震性能贡献程度进行调整，例如：根据“强柱弱梁”的抗震设计理念，对结点梁端的受弯承载进行折减或者因竖向构件较为重要进行不折减或者适当增强处理；ξ为安全系数的倒数，可根据其大小间接反应出结构构件在不同性能水准或者性能目标因地震作用的损伤情况。

表1结构抗震性能目标

3.两种抗震设计方式对比

第一，这两种抗震设计虽都以“中震”作为设防目标，但现行国标规范却用多遇地震作用进行结构构件承载力验算，根据各种情况设置了各种内力增大系数，此时结构构件的计算出内力值已经与实际的地震作用效应有所区别。第二，当前的隔震支座（层）与抗侧力消能构件的设计均以设防烈度地震作用，即：“中震”作为地震动参数输入，但现行国标是采用多遇地震作用，即：“小震”作为地震动参数输入，两者反应的地震作用有一定差距，不利于结构隔震支座（层）与抗侧力消能构件抗震设计方式的推广。反面，如果隔震层及以下采用“中震”设计，同时隔震层以上也采用“中震”设计，可以使设计人员对结构整体性及抵抗性构件设计有着更为直观认识，还可以使设计变得更简单、更合理和更安全，这正是新版广东省《高规》的优点。最后，从抗震设计方面看，新版广东省《高规》因遵循 原则的地震作用力表达式、没有根据结构构件类型调整的抗震承载力调整系数 、没有复杂的抗震等级确定规定和与抗震等级相关的各种内力增大系数，更有利于向现今主流国家学习它们抗震设计的经验和方法，也可和他们进行学术交流，探讨有关地震作用对房屋的影响。

三. 新版广东省《高规》在房屋建筑设计中的实践应用价值（以广州市南沙区星河东悦湾4# 116.65米剪力墙结构住宅项目为例）

1.计算模型

星河东悦湾4#住宅项目位于广州市南沙区，结构高度为116.65米，结构形式为剪力墙结构，地震烈度为7度，地震分组为一组，设计基本地震加速度0.1g，场地类别为Ⅲ类，特征周期为0.45s，基本风压为0.6KN/m²，地面粗糙度为B类，拥有两层地下室结构。计算软件为盈建科YJK4.0，结构布置如图1所示。

图1 4#结构布置

2.结果分析

查看结构钢筋含量分析表（表2）统计，仅从经济性方向可看出虽然两个模型的结构布置完全一致，但是新版广东省《高规》梁的钢筋含量比现行国标规范小了13.45%，墙身的钢筋含量也小了10.37%，而边缘构件的钢筋含量足足小了30.23%，可以说新版广东省《高规》在实践运用价值上极具经济性。

表2结构钢筋含量分析表

注：仅统计标准层（共三十六层）的汇总数据。

四、结论

从上面分析可以看出，新版广东省《高规》无论是从抗震概念还是从其经济价值出发，都是具备先进性和经济性的。同时，广东省作为经济大省，用于房屋建设每年投入数以亿计的经济支出。作为个人浅见，我认为新版广东省《高层建筑混凝土结构技术规程》的推行可更方便设计人员清晰地设计出保证房屋抗震作用的构造措施，还可以为国家节省大量财富。

参考文献

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