我国混凝土结构设计规范安全性讨论

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【摘要】文章针对我国目前混凝土结构设计抗震规范做出了必要的分析，指出现有规范的基础内容，并依据此内容与美国相关规范做出了浅要的比对，提出了目前我国抗震安全规范有必要改进的地方，而后针对目前常见的高层建筑做出了常规的抗震建议。

【关键字】混凝土；结构；设计；规范；安全

对于建筑物而言，地震灾害是必须要考虑的一个重要问题，这种地质变化无法通过热河技术手段进行规避，同时破坏力较强，对于建筑的损伤严重。正因如此，在对建筑进行设计的过程中，应当特别注重建筑物的抗震设计，而国家也出台了相应的抗震规范。而建筑设计人员，有必要针对国家有关的设计规范深入了解，才能做出合理的设计。

1我国混凝土结构设计抗震规范简析

结构设计工作中，抗震规范方面的安全度设置水平，直接影响着建筑物的抗震能力，因此也成为了广大工程技术人员关注的首要问题。对于一个规范安全度的衡量，相对科学的方法是从结构本身的抗震失效或可靠概率进行分析，或使用相当安全系数来进行衡量。从可操作性上看，从分项系数设计表达式而得到相当安全系数，是一个相对可以信赖的标志量。

对于目前我国使用的2008年版的抗震安全标准GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》而言，在抗震设防目标和设计步骤方面沿用了之前的GBJ11-89标准，采用三个层级的抗震设防目标，并且在设计步骤上分为两个阶段。

三级的抗震设防目标，明确规定了建筑物的抗震性能。它要求建筑物在遭受低于当地抗震设防烈度的地震时能够有效抵御，在遭受地震之后，可以经由稍微的修复工作甚至无需修复就可以继续投入使用，50a的超越概率约为63.2%；当遭受到相当于当地抗震设防烈度的地质运动时，允许建筑物以一定概率发生损坏，并经过一定维护修理工作后可以继续使用，50a的超越概率在10%左右，重现期为475a；而当建筑物遭受高于当地抗震设防烈度的罕见地质运动时，不允许发生坍塌事件，不允许发生危及生命建筑损害，50a的超越概率则控制在2~3个百分点，重现期为2475~1641a。

而在设计时采用的两阶段，首先是为建筑物设定一个较小烈度的震动，并在该情况下针对截面抗震承载力，以及建筑物各部分的弹性形变进行验算，在这个过程中，需要选取较小烈度震荡情况下的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应， 按分项系数设计表达式进行结构构件的截面抗震承载力验算。如此便可以确保在较小烈度震荡下承载力可靠，同时也能够满足在中等烈度震荡下允许修复的目标。在第二个设计阶段，需要对强烈震荡情况下的弹塑性形变状况数据进行验算，尤其对于有特殊要求的建筑、地震时易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则建筑结构，还应当进行结构薄弱部位的弹塑性变形验算并采取相应的抗震构造措施，确保建筑物在经受较大地质变化的时候能够不致威胁生命。

在上述验算和设计的过程中，采取的抗震设防依据多为GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》中制定的地震基本烈度，在实际的工作中，也会采用与设计基本地震加速度值对应的烈度值，即指50a设计基准期超越概率10% 的地震加速度设计取值。同时，GB50011-2001标准中，了抗震设计反应谱以地震影响系数曲线的形式给出，并规定建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。在该规范中，指出水平地震影响系数选取阻尼比0.05，利用动力系数和地震系数进行确定。

在GB50011-2001规范中，建筑抗震设防的分类和标准方面，直接沿用了GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》中的相关规定，即根绝建筑物本身的重要性划分为特殊、重点、标准和适度设防四类。其殊类建筑要求在6-8度设防区应按设防烈度提高一度计算地震作用和采取抗震构造措施，烈度为9时另作讨论；重点类建筑物则按照设防烈度进行抗震计算，相应提高一度进行考虑；标准类建筑按照设防烈度进行抗震计算即可；而适度设防类的建筑物在计算的时候可以参照标准类进行设计，但在抗震相关工作实施方面可以适当降低要求，当烈度为6度时不应再降低，确保建筑物安全。

在确定了建筑物抗震设防等级之后，还应根据烈度、结构类型和房屋高度确定结构的抗震等级，从而方便采取相应的抗震计算标准以及构造措施。对于前三类建筑物而言制定的结构构件，在求得相应的地址内力组合值以后，还需要按照强柱弱粱、强剪弱弯、强节点、 强底层柱等设计原则对组合值进行调整，才能对截面抗震承载能力展开验算。

以中国目前的抗震规范而言，在实际操作过程中，和国外，如美国等地的规范相比，会发现我国规范抗震承载力的安全度设置水平仍然偏低，尤其是在受弯构件和大偏心受压构件反面尤其明显，通常都能够达到偏低10%左右的水平，这种偏低程度，在建筑物实际的抗震过程中的差别将会十分明显。其他方面，例如偏心受拉构件的相当安全系数等基本与美国标准接近，即便存在偏低水平通常也都在1%左右浮动。虽然如此，鉴于规范的执行范围和建筑物本身的安全性能考虑，还是应当考虑在对规范修订的时候将类似构件抗震承载力的安全度设置水平作适当提高。此外，在我国规范中，对于脆性破坏类构件的承载力安全度设置水平总体上比美国规范的偏低，且这种偏低相对较为严重，通常能够达到20%左右，例如斜截面受剪构件以及小偏心受压构件。针对这种情况，我国的防震规范在修订的时候还可以考虑将此类构建的安全度设定水平作出一定的提升。

2高层建筑抗震结构设计常见问题简析

高层建筑是目前常见的建筑形式，这种竖向悬臂结构的建筑，其垂直负荷主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系，而水平荷载则使结构产生弯矩。针对于高层建筑的这种受力特征，在进行结构设计的时候，应当注意必要的承载能力、刚度和变形能力，对于容易遭受地震侵袭的结构或构件应当仔细推敲并采取有效措施，避免因单个构建而导致整个结构丧失承受重力、风荷载和地震的能力。同时需要注意结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效益具有多道抗震设防，切对于建筑物而言，对于前三个级别的防震建筑，都有必要设置多道抗震防线。

虽然规范已经明确地为设计人员的日常工作划定了一个标准，但是在实际的工作中，还是应当对建筑物将要面临的环境以及其有关的职能作出综合的评价分析，才能设计出适合的建筑结构。

参考文献

[1]赵西安.从汶川地震震害看结构抗震设计的一些问题[J].建筑结构,2008(7)

[2]肖桂清,侯建国.加强建筑工程抗震设防的若干对策和建议[J].武汉大学学报(工学版),2004,37( 4)

[3]GB50011- 2001,建筑抗震设计规范(2008 年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008

[4] GB50010- 2002,混凝土结构设计规范[S].北京.中国建筑工业出版社,2002

作者简介：

王卓，1982-，男，汉族，现任中国人民总后勤部建筑设计研究院结构工程师