6度区抗震设计

一、抗规GB50011-2010(2016版)

项目场地等效剪切波速226m/s，按上表，场地类别应为D类。

11.4.4场地系数和大震谱

美国荷载标准表12.2-1规定：混凝土框架包括高延性框架(5.SMF)、中等延性框架(6.IMF)和低延性框架(7.OMF);钢结构框架包括高延性框架(1.SMF)、中等延性框架(3.IMF)和低延性框架(4.OMF)。

由表12.2-1可知，低延性框架的R为3，即地震力按设防地震1/3取值。柱抗震计算超强系数?? 0 取 3.0。

由表12.2-1可知，中等延性框架的R为5，即地震力按设防地震1/5取值。柱抗震计算超强系数 ?? 0 取3.0。

梁端加密区箍筋间距不大于300mm。

柱端加密区箍筋间距不大于150mm。

由表12.2-1可知，高延性框架的R为8，即地震力按设防地震1/8取值。柱抗震计算超强系数 ?? 0 取3.0。

梁端加密区箍筋间距不大于150mm。

强柱弱梁计算，式(18.7.3.2)中，??????为梁抗弯能力，??????为柱抗弯能力。柱的抗弯能力应超过梁的抗弯能力20%。

柱端加密区箍筋间距不大于150mm。

综上，美标将砼框架分为低延性框架(OMF)、中等延性框架(IMF)、高延性框架(SMF)：

由表12.2-1可知，低延性框架的R为3.5，即地震力按设防地震1/3.5取值。柱抗震计算超强系数 ?? 0 取3.0。

梁柱截面板件宽厚比按非抗震，相当于17钢标的S4级。

由表12.2-1可知，中等延性框架的R为4.5，即地震力按设防地震1/4.5取值。柱抗震计算超强系数?? 0 取3.0。梁柱截面板件宽厚比应满足D1对于中等延性的要求，对于工字形梁翼缘的此值为11(取 ????=1.1），相当于 )，相当于17钢标S2截面。

梁柱连接应能适应1/50层间位移角的变形能力。

由表12.2-1可知，高延性框架的R为8，即地震力按设防地震1/8取值。柱抗震计算超强系数 ?? 0 取3.0。梁柱截面板件宽厚比应满足D1对于高延性的要求，对于工字形梁翼缘的此值为9(取 ???? =1.1） ，相当于17钢标S1截面。

梁柱连接应能适应1/25层间位移角的变形能力。

强柱弱梁要求：

梁柱节点域要求：

综上，美标将钢框架分为低延性框架(OMF)、中等延性框架(IMF)、高延性框架(SMF)：

规范比较是一个系统工程，但仅为说明概念性问题时，可以采用简化方法。下面以水平地震影响系数为基准对中美规范抗震设计进行比较，没有进一步考虑反应谱曲线形状、结构周期影响，荷载分项系数等。考虑到6度区烈度低，这种近似对说明本文的问题应是能够满足的。

美标设计烈度取2/3大震，反应谱最大值为SDS=2/3SMS=2/3×0.4=0.267，混凝土低延性框架、中等延性框架、高延性框架对应的设计谱最大值(相当于抗规的水平地震影响系数最大值)分别为0.267/3=0.09、0.267/5=0.05、0.267/8=0.03;钢低延性框架、中等延性框架、高延性框架对应的设计谱最大值分别为0.267/3.5=0.08、0.267/4.5=0.06、0.267/8=0.03。抗规6度的地震影响系数大震、中震、小震分别为0.28、0.12、0.04。

抗规小震地震影响系数为0.04，比美标的高延性框架的0.03略高，其延性要求与美标高延性框架相当;抗规中震不屈服地震影响系数是小震的两倍，为0.08，与美标的低延性框架的0.09(混凝土)和0.08(钢结构)基本相当;抗规大震地震影响系数为0.28，与美标设计烈度的0.267基本一致。

据此，我们下面以抗规小震等同于美标高延性框架，中震不屈服等同于美标低延性框架，大震弹塑性时程等同于美标设计地震，应用中美规范对该项目的抗震设计进行比较研究。

按抗规设计，地震或风作用下结构的层间位移角都很小，相对于风载，地震不控制。

以小震设计配筋，按性能目标进行中震验算，结果为：

框架柱纵筋满足中震不屈服，箍筋满足中震弹性。

框架梁纵筋按小震设计，箍筋满足中震不屈服。

综上，该结构基本达到中震不屈服水准。

层间位移角：1/109，满足1/50限值要求。

框架柱：中度损伤，砼受压区，????=0.2，??/????=0.2; 框架梁：

中度损伤，受拉钢筋， ，基本相当于IO阶段。

结构在大震下基本处于弹性状态，满足大震不屈服要求。

4.对比分析

按前面分析，抗规小震设计满足了中震不屈服验算，就达到了美标低延性框架的要求，即对于该混凝土框架，即可设计成抗规等同于美标的高延性框架，也可以设计成美标的低延性框架。设计成后者的好处是在不增加梁柱纵筋和箍筋的情况下，可不采用梁柱端箍筋加密等一系列抗震构造措施，而只需按非抗震进行构造即可达到本项目的抗震目的。

5.小结

1）混凝土框架，美标可采用低延性、中等延性、高延性三种框架进行设计，抗规采用相当于美标的高延性框架进行设计;

2）高烈度区，应用高延性-低承载力设计理念，宜采用高延性框架进 行抗震设计;低烈度区，应用低延性-高承载力设计理念，宜采用低延性框架进行抗震设计;

3）抗规仅采用延性框架进行抗震设计，在低烈度区可能会造成构造措施的过度采用;

4）本项目位于6度区，Ⅱ类场地，大震弹塑性时程分析表明结构基本处于弹性状态，可按弹性设计，而不必采用抗震构造措施。

(二)钢框架

0.抗规性能目标

1. 抗规小震设计

   层间位移角：地震，1/907;风，1/401;均满足1/300限值要求。
   按抗规设计，地震或风作用下结构的层间位移角都很小，相对于风载，地震不控制。

   
   

2. 抗规中震设计
   按性能目标进行中震验算，结果为：
   框架柱中震不屈服。
   框架梁中震大部分不屈服，个别杆件轻微损坏。
   综上，该结构基本达到中震不屈服水准。
3. 抗规大震弹塑性时程分析