高层建筑结构设计
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57.建筑结构抗震等级是如何确定的?

抗震设计的钢筋混凝土高层建筑结构,根据抗震设防分类烈度、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。比一级有更高要求时则提升至特一级,其计算和构造措施比一级更严格。

(1)在框架—剪力墙结构中,由于剪力墙部分刚度远大于框架部分的刚度,因此对框架部分的抗震能力要求比纯框架结构可以适当降低。

抗震设计的框架结构,应根据在规定水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值,确定相应的设计方法和抗震等级。

框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时,按剪力墙结构进行设计,其中框架部分应按框架—剪力墙结构的框架进行设计。

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10%但不大于50%时,按框架—剪力墙结构进行设计。

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%但不大于80%时,按框架—剪力墙结构进行设计,其中框架部分的抗震等级宜按框架结构规定。

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80%时,按框架—剪力墙结构进行设计,其中框架部分的抗震等级宜按框架结构规定。

(2)在结构受力性质与变形方面,框架—核心筒结构与框架—剪力墙结构基本上是一致的,尽管框架—核心筒结构由于剪力墙组成筒体而大大提高了抗侧力能力,但周边稀柱框架较弱,设计上的处理与框架—剪力墙结构仍是基本相同的。由于框架—核心筒结构的房屋高度一般较高(大于60m),其抗震等级不再划分高度,统一取用了较高的规定;房屋高度不超过60m的框架—核心筒结构,总体上更接近框架—剪力墙结构,因此其抗震等级应允许按框架—剪力墙结构采用。

基于上述的考虑,A级高度的高层建筑结构,应按表3-14确定其抗震等级。甲类建筑9度设防时,应采取比9度设防更有效的措施;乙类建筑9度设防时,抗震等级提升至特一级。B级高度的高层建筑,其抗震等级应有更严格的要求,可按表3-15采用。

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:当本地区的抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求;当本地区的设防烈度为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。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:应符合本地区抗震设防烈度的要求。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。

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,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。

4)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。

5)抗震设计时,与主楼连为整体的裙楼的抗震等级,除应按裙房本身确定外,相关范围不应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶部上、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)甲、乙类建筑应提高一度按表3-14、表3-15确定抗震等级(内力调整和构造措施)时,或建筑场地为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,如果房屋高度超过提高一度后对应的房屋最大适用高度,则应采取比对应抗震等级更为有效的抗震构造措施。

这里需注意:表3-14、表3-15中所指的“框支框架”是指转换构件(如框支梁)以及其下面的框架柱和框架梁,不包括不直接支承转换构件的框架。如考虑结构变形的连续性,在水平方向上与框支框架直接相连的非框支框架的抗震构造设计可适当加强,加强的范围可不少于相连的一个跨度。

表3-14 A级高度的高层建筑结构抗震等级

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。

表3-15 B级高度的高层建筑结构抗震等级

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框支剪力墙结构的规定采用。