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【摘要】:以实际工程中，抗震设防类别设定为乙类建筑的工程为例，浅谈特殊建筑在地震时使用功能不能中断的要求下，结构及相关设计的特殊性，并论述为达到该设计目标，所采用的结构设计思路及措施，以供同行参考。
【关键词】:抗震设防类别;乙类建筑;性能水准;框架-剪力墙
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：
0.前言
房屋建筑结构设计人员经常接触到的普通建筑，自1989年《建筑抗震设计规范》GBJ11－1989发布以来，均应达到“多遇地震不坏，设防烈度地震可修和罕遇地震不倒”的设防目标，上述设防目標可保障:房屋建筑在遭遇设防烈度地震影响时不致有灾难性后果，在遭遇罕遇地震影响时不致倒塌———实现生命安全的目标。
相对于上述普通建筑，本文想要讨论的是某些特殊要求的建筑，其设防目标要求高于一般的普通建筑，根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223－2008中的相关条文规定，该建筑的抗震设防等级为“重点设防类”(简称乙类建筑)，包括地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。
1.项目概述
某建筑总高度42m，所在城市的抗震设防烈度7度，地震加速度0.10g，地震分组第三组，结构形式为钢筋混凝土的框架－剪力墙结构，地下2层，地上8层。地上部分1～3层为裙房，主要功能为办公室、大会议厅、多功能厅、密集资料库等，层高4.8～6.0m;4～8层为L型塔楼，主要功能为标准客房，层高3.9m。隔墙采用砖砌体材料，有较大面积玻璃幕墙，顶层与外部较大体量的装饰性钢构架相连。房屋要求在地震时使用功能不能中断。
2.项目结构抗震性能目标的分析
2.1性能目标的简述
建筑抗震性能目标按照《建筑抗震设计规范》提出的“三个水准”为抗震设防基本目标。具体来说即为:
(1)当遭受低于本地区设防烈度7度的多遇地震(地震重现期50年)影响时，结构在地震后基本完好，一般不需要修理即可继续使用，人们不会因结构损伤造成伤害，可以安全出入和使用。
(2)当遭受本地区设防烈度7度的地震(地震重现期475年)影响时，结构在地震后基本完好，仅个别构件轻微裂缝，一般不需要修理或稍加修理即可继续使用，人们不会因结构损伤造成伤害，可以安全出入和使用。
(3)当遭受高于本地区设防烈度7度的罕遇地震(地震重现期1600年)影响时，结构在地震下发生明显损坏，多数构件中等损坏，进入屈服，有明显的裂缝，部分构件严重损坏，但整个结构不致于倒塌，也不发生局部倒塌，人员会受到伤害，但不危及生命安全。
2.2建筑抗震性能化设计
因为本项目的使用功能要求，按《抗规》3.10.3条第2款，选定了高于(一)中所描述的抗震设防基本目标，对设防目标，提出了更高的要求。按照建筑抗震性能设计的要求，分以下几个方面进行抗震性能设计。
2.2.1承载力性能设计
《抗规》附录表M.1.1－1结构构件实现抗震性能要求的承载力参考指标示例
本建筑设计时，建筑结构主体选用性能3进行设计，重要部位(如:裙房顶层和塔楼首层的竖向构件)选用性能2进行设计。
2.2.2变形性能设计
《抗规》附录表M.1.1－2结构构件实现抗震性能要求的层间位移参考指标示例
本建筑设计时，结构形式为框架－剪力墙结构的普通建筑，其弹性层间位移角限值［θe］为1/800，最终控制该建筑在小震下的变形＜1/1400，中震下的变形＜1/400，大震下的变形＜1/200。
3.设计方法及措施
本建筑设计时严格按照《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定和要求，以及上述关于性能设计的要求，进行结构构件承载力验算和结构弹性变形验算，采取了以下措施。
(1)主体结构承载力计算时，采用7度(0.10g)第三组下的多遇地震作用，进行计算配筋。抗震措施选用时，结构抗震等级提高一度，钢筋混凝土框架剪力墙结构，框架部分抗震等级二级，剪力墙部分抗震等级一级。
(2)重要结构部位承载力计算时，采用7度(0.10g)第三组下的设防地震作用，［水平地震影响系数最大值αmax=0.224，约为7度(0.10g)时多遇地震αmax=0.08的2.8倍，约小于8度(0.30g)时多遇地震的max=0.24］。
(3)主体结构变形控制计算时，采用7度(0.10g)第三组下的多遇地震作用，(水平地震影响系数最大值αmax=0.08)，控制最大层间位移角要远小于1/800的弹性变形极限，为建筑物内人员在地震时提供最大舒适度，并保证砌体填充墙的安全以及电梯运行的安全性。
(4)主体结构变形控制计算时，采用7度(0.10g)第三组下的设防地震作用，(水平地震影响系数最大值αmax=0.224)，控制弹性最大层间位移角＜1/400。
(5)主体结构变形控制计算时，采用7度(0.10g)第三组下的罕遇地震作用，(水平地震影响系数最大值αmax=0.50)，控制弹性最大层间位移角＜1/200。
(6)抗震构造措施选用时，结构抗震等级提高一度，钢筋混凝土框架剪力墙结构，框架部分抗震等级二级，剪力墙部分抗震等级一级。
(7)砌体填充墙设计时，按抗震等级提高一度(8度)选用。墙体拉接筋通长设置，采用较严格的构造柱布置措施。
(8)采取的其他结构加强措施。
1)在建筑周边适当增加剪力墙的设置，减小结构的平动及扭转位移。
2)竖向刚度变化处(地下室顶板和裙房屋面)加强梁板截面及配筋，提高关键部位的强度和延性。塔楼平面L型转角处，加强楼板截面及配筋。
3)增加竖向刚度突变处上下楼层的剪力墙配筋，提高薄弱部位的第一道防线抗侧力构件的强度和延性。
4)加大底部加强区墙体边缘构件的配筋，并从严控制剪力墙的轴压比，提高结构整体的抗震延性。
5)提高女儿墙等屋顶附属物的牢固性。
(9)其余相关专业采取的加强措施。因为该建筑在地震时使用功能不中断，仅仅只是结构专业提供更为可靠的房屋结构抗震性能是远远不够的，还需要各专业均在设计时考虑到地震工况下的特殊设计，从以下几个方面保证其功能不中断的设计目标:
1)建筑引入的供电线路，应为两路独立的外线，并具备楼内应急电源。
2)建筑装饰结构的幕墙体系，应具备更高的强度和适应结构主体变形的能力。
3)建筑装饰结构的外墙饰面材料，应尽量采用新型轻质板材，避免采用自重较大且脱落易伤人的石材，加强饰面连接件的强度及适应结构主体变形的能力;脱落容易伤人的饰面材料避免布置于主要疏散通道进出口上方，最大限度保证高烈度地震下的人员安全。
4)顶棚连接件、附属构件如标志及广告牌等的连接件应具备更高的强度和适应结构主体变形的能力。
5)进出建筑物的管道应采取措施适应结构主体变形的能力。
6)电梯应具备地震时就近平层，具有备用电源等特殊功能，其支撑结构、导轨、支架、轿箱导向构件具备更高的可靠性。
7)避免采用悬挂式灯具。
8)较高的柜体应采用措施固定于墙面。
4.结语
综上所述，一个乙类建筑设计之初，首先需要明确其有别于普通建筑的性能水准目标，根据性能水准目标，确定承载力设计时选用的地震力，确定不同地震作用下对房屋整体变形能力的控制指标，在此基础上才能明确建筑选用的结构形式和极限高度。同时，项目投资方和设计人员也必须明确这样一个观点，所有安全性、可靠性的提高，都是基于很大幅度地提高经济投入的前提下的，性能目标越高，其经济性越低，不能盲目的提高控制指标的要求，盲目的追求更高的性能水准。需要设计人员在满足功能目标的前提下，通过更准确的控制，实现可靠性与经济性的平衡。
【参考文献】:
【1】GB50223－2008，建筑工程抗震设防分类标准【S】．
【2】GB50011－2010，建筑抗震设计规范【S】.
【关键词】:抗震设防类别;乙类建筑;性能水准;框架-剪力墙
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：
0.前言
房屋建筑结构设计人员经常接触到的普通建筑，自1989年《建筑抗震设计规范》GBJ11－1989发布以来，均应达到“多遇地震不坏，设防烈度地震可修和罕遇地震不倒”的设防目标，上述设防目標可保障:房屋建筑在遭遇设防烈度地震影响时不致有灾难性后果，在遭遇罕遇地震影响时不致倒塌———实现生命安全的目标。
相对于上述普通建筑，本文想要讨论的是某些特殊要求的建筑，其设防目标要求高于一般的普通建筑，根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223－2008中的相关条文规定，该建筑的抗震设防等级为“重点设防类”(简称乙类建筑)，包括地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。
1.项目概述
某建筑总高度42m，所在城市的抗震设防烈度7度，地震加速度0.10g，地震分组第三组，结构形式为钢筋混凝土的框架－剪力墙结构，地下2层，地上8层。地上部分1～3层为裙房，主要功能为办公室、大会议厅、多功能厅、密集资料库等，层高4.8～6.0m;4～8层为L型塔楼，主要功能为标准客房，层高3.9m。隔墙采用砖砌体材料，有较大面积玻璃幕墙，顶层与外部较大体量的装饰性钢构架相连。房屋要求在地震时使用功能不能中断。
2.项目结构抗震性能目标的分析
2.1性能目标的简述
建筑抗震性能目标按照《建筑抗震设计规范》提出的“三个水准”为抗震设防基本目标。具体来说即为:
(1)当遭受低于本地区设防烈度7度的多遇地震(地震重现期50年)影响时，结构在地震后基本完好，一般不需要修理即可继续使用，人们不会因结构损伤造成伤害，可以安全出入和使用。
(2)当遭受本地区设防烈度7度的地震(地震重现期475年)影响时，结构在地震后基本完好，仅个别构件轻微裂缝，一般不需要修理或稍加修理即可继续使用，人们不会因结构损伤造成伤害，可以安全出入和使用。
(3)当遭受高于本地区设防烈度7度的罕遇地震(地震重现期1600年)影响时，结构在地震下发生明显损坏，多数构件中等损坏，进入屈服，有明显的裂缝，部分构件严重损坏，但整个结构不致于倒塌，也不发生局部倒塌，人员会受到伤害，但不危及生命安全。
2.2建筑抗震性能化设计
因为本项目的使用功能要求，按《抗规》3.10.3条第2款，选定了高于(一)中所描述的抗震设防基本目标，对设防目标，提出了更高的要求。按照建筑抗震性能设计的要求，分以下几个方面进行抗震性能设计。
2.2.1承载力性能设计
《抗规》附录表M.1.1－1结构构件实现抗震性能要求的承载力参考指标示例
本建筑设计时，建筑结构主体选用性能3进行设计，重要部位(如:裙房顶层和塔楼首层的竖向构件)选用性能2进行设计。
2.2.2变形性能设计
《抗规》附录表M.1.1－2结构构件实现抗震性能要求的层间位移参考指标示例
本建筑设计时，结构形式为框架－剪力墙结构的普通建筑，其弹性层间位移角限值［θe］为1/800，最终控制该建筑在小震下的变形＜1/1400，中震下的变形＜1/400，大震下的变形＜1/200。
3.设计方法及措施
本建筑设计时严格按照《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定和要求，以及上述关于性能设计的要求，进行结构构件承载力验算和结构弹性变形验算，采取了以下措施。
(1)主体结构承载力计算时，采用7度(0.10g)第三组下的多遇地震作用，进行计算配筋。抗震措施选用时，结构抗震等级提高一度，钢筋混凝土框架剪力墙结构，框架部分抗震等级二级，剪力墙部分抗震等级一级。
(2)重要结构部位承载力计算时，采用7度(0.10g)第三组下的设防地震作用，［水平地震影响系数最大值αmax=0.224，约为7度(0.10g)时多遇地震αmax=0.08的2.8倍，约小于8度(0.30g)时多遇地震的max=0.24］。
(3)主体结构变形控制计算时，采用7度(0.10g)第三组下的多遇地震作用，(水平地震影响系数最大值αmax=0.08)，控制最大层间位移角要远小于1/800的弹性变形极限，为建筑物内人员在地震时提供最大舒适度，并保证砌体填充墙的安全以及电梯运行的安全性。
(4)主体结构变形控制计算时，采用7度(0.10g)第三组下的设防地震作用，(水平地震影响系数最大值αmax=0.224)，控制弹性最大层间位移角＜1/400。
(5)主体结构变形控制计算时，采用7度(0.10g)第三组下的罕遇地震作用，(水平地震影响系数最大值αmax=0.50)，控制弹性最大层间位移角＜1/200。
(6)抗震构造措施选用时，结构抗震等级提高一度，钢筋混凝土框架剪力墙结构，框架部分抗震等级二级，剪力墙部分抗震等级一级。
(7)砌体填充墙设计时，按抗震等级提高一度(8度)选用。墙体拉接筋通长设置，采用较严格的构造柱布置措施。
(8)采取的其他结构加强措施。
1)在建筑周边适当增加剪力墙的设置，减小结构的平动及扭转位移。
2)竖向刚度变化处(地下室顶板和裙房屋面)加强梁板截面及配筋，提高关键部位的强度和延性。塔楼平面L型转角处，加强楼板截面及配筋。
3)增加竖向刚度突变处上下楼层的剪力墙配筋，提高薄弱部位的第一道防线抗侧力构件的强度和延性。
4)加大底部加强区墙体边缘构件的配筋，并从严控制剪力墙的轴压比，提高结构整体的抗震延性。
5)提高女儿墙等屋顶附属物的牢固性。
(9)其余相关专业采取的加强措施。因为该建筑在地震时使用功能不中断，仅仅只是结构专业提供更为可靠的房屋结构抗震性能是远远不够的，还需要各专业均在设计时考虑到地震工况下的特殊设计，从以下几个方面保证其功能不中断的设计目标:
1)建筑引入的供电线路，应为两路独立的外线，并具备楼内应急电源。
2)建筑装饰结构的幕墙体系，应具备更高的强度和适应结构主体变形的能力。
3)建筑装饰结构的外墙饰面材料，应尽量采用新型轻质板材，避免采用自重较大且脱落易伤人的石材，加强饰面连接件的强度及适应结构主体变形的能力;脱落容易伤人的饰面材料避免布置于主要疏散通道进出口上方，最大限度保证高烈度地震下的人员安全。
4)顶棚连接件、附属构件如标志及广告牌等的连接件应具备更高的强度和适应结构主体变形的能力。
5)进出建筑物的管道应采取措施适应结构主体变形的能力。
6)电梯应具备地震时就近平层，具有备用电源等特殊功能，其支撑结构、导轨、支架、轿箱导向构件具备更高的可靠性。
7)避免采用悬挂式灯具。
8)较高的柜体应采用措施固定于墙面。
4.结语
综上所述，一个乙类建筑设计之初，首先需要明确其有别于普通建筑的性能水准目标，根据性能水准目标，确定承载力设计时选用的地震力，确定不同地震作用下对房屋整体变形能力的控制指标，在此基础上才能明确建筑选用的结构形式和极限高度。同时，项目投资方和设计人员也必须明确这样一个观点，所有安全性、可靠性的提高，都是基于很大幅度地提高经济投入的前提下的，性能目标越高，其经济性越低，不能盲目的提高控制指标的要求，盲目的追求更高的性能水准。需要设计人员在满足功能目标的前提下，通过更准确的控制，实现可靠性与经济性的平衡。
【参考文献】:
【1】GB50223－2008，建筑工程抗震设防分类标准【S】．
【2】GB50011－2010，建筑抗震设计规范【S】.