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中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A文章編號：

1 建筑結構抗震概念設計的含義

建筑結構的抗震概念設計是指在進行結構抗震設計時，根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，從概念上，特別是從結構總體上考慮抗震的工程決策，即正確地解決總體方案、材料使用和細部構造，以達到合理抗震設計的目的。

2 結構抗震概念設計的重要性

2.1概念設計是解決地震不確定性的好方法

地震給人類社會帶來的破壞是不可抗拒的，人類只能被動防御。然而我們對地震破壞機理還不十分清楚,對地震的破壞現象也只是停留在感性認識階段,建筑物抗震計算的原理只是一種近似方法，卻不能代表建筑本身在地震中的真實反應。概念設計的思想不妨是個解決這個問題的好方法。據報道北京國家大劇院由安德魯做概念設計，所有的結構設計、施工圖設計都是由北京市建筑設計院完成，安德魯只是提供了一個設計概念，竟然得了總造價的11%(達數億元)，可見概念設計的重要性。在計算機輔助設計軟件日益傻瓜化的今天，一個普遍存在的狀況是設計人員越來越多地依賴計算軟件，忽略概念設計，缺乏對計算結果的合理分析、判斷，對復雜結構很容易產生設計缺陷，造成結構安全隱患。地震是一種隨機振動，有著難以把握的復雜性和不確定性，要準確地預測建筑物遭遇地震的特性和參數，尚難以做到。在建筑抗震理論未達到科學嚴密的今天，單靠計算很難使建筑具備良好的抗震能力。因此，結構工程師必須重視建筑總體抗震能力的概念設計。

2.2概念設計是工程師進行結構設計創新的原則和方法

概念設計是展現先進設計思想的關鍵，一個結構工程師的主要任務就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結構總體方案的設計，并能有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系。一般認為，概念設計做得好的結構工程師，隨著他的不懈追求，其結構概念將隨年齡與實踐的增長而越來越豐富，設計成果也越來越創新、完善。遺憾的是，社會分工的細化，使得部分結構工程師只會依賴規范、設計手冊、計算機程序做習慣性傳統設計，缺乏創新，更不愿（或不敢）創新，有的甚至拒絕對新技術、新工藝的采納（害怕承擔創新的責任）。部分工程師在一體化計算機結構程序設計全面應用的今天，對計算機結果明顯不合理、甚至錯誤不能及時發現。隨著年齡的增長，導致他們在學校學的那些孤立的概念被逐漸忘卻，更談不上設計成果的不斷創新。

2.3計算理論與實際受力的差別使得概念設計成為結構抗震的重要途徑

概念設計的重要，主要是因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性，比如對混凝土結構設計，內力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設計卻是基于塑性理論的極限狀態設計方法，這一矛盾使設計結果與結構的實際受力狀態差之甚遠，為了彌補這類計算理論的缺陷，或者實現對實際存在的大量無法計算的結構構件的設計，都需要優秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的目的。同時計算機計算結果的高精度特點，往往給結構設計人員帶來對結構工作性能的誤解，結構工程師只有加強結構概念的培養，才能比較客觀、真實地理解結構的工作性能。

2.4概念設計在初步設計中的重要性

概念設計之所以重要，還在于在方案設計階段，初步設計過程是不能借助于計算機來實現的。這就需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念，選擇效果最好、造價最低的結構方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結構概念，深入、深刻了解各類結構的性能，并能有意識地、靈活地運用它們。概念設計在設計人員中提得比較多，但往往被人們片面地理解，認為其主要是用于一些大的原則，如確定結構方案、結構布置等。其實在設計中任何地方都離不開科學的概念作指導。計算機技術的迅猛發展，為結構設計提供了快速、準確的設計計算工具，但不可迷信電腦，應做電腦的主人。而人的設計，就是概念設計。有很多設計存在諸多缺陷，主要原因就是在總體方案和構造措施上未采用正確的構思，即未進行概念設計所致。

3 抗震概念設計的基本內容

3.1建筑設計應重視建筑結構的規則性。

建筑結構的規則性對抗震能力重要影響的認識始自若干現代建筑在地震中的表現。最為典型的例子是1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震。馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為十五層高的中央銀行大廈，另一幢為18層高的美洲銀行大廈。當地地震烈度估計為8度。一幢破壞嚴重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復使用。研究發現破壞較輕的建筑平、立、剖均較規則、對稱；結構側向剛度、材料強度和質量的分布也較均勻、連續，而另一棟建筑則恰恰相反，導致產生嚴重扭轉、抗剪不足等而破壞嚴重。

3.2合理選擇建筑的結構體系。

抗震結構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題，結構方案的選取是否合理，對安全性和經濟性起決定性作用。

3.2.1結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。要求結構體系受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實際表現相符合。

3.2.2應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。抗震設計的一個重要原則是結構應有必要的贅余度和內力重分配的功能。諸多震后實例均印證了它的重要性，設計時要引起足夠重視。

3.2.3結構體系應具備必要的承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。足夠的承載力和變形能力是需要同時滿足的。有較高的承載能力而缺少較大變形能力，如不加約束的砌體結構，很容易引起脆性破壞而倒塌。必要的承載能力和良好的變形能力的結合便是結構在地震作用下具有的耗能能力。

3.3提高結構構件的延性。

結構的變形能力取決于組成結構的構件及其連接的延性水平。規范對各類結構采取的抗震措施，基本上是提高各類結構構件的延性水平。這些抗震措施如：采用水平向（圈梁）和豎向（構造柱、芯柱）混凝土構件，加強對砌體結構的約束，或采用配筋砌體；使砌體在發生裂縫后不致坍塌和散落，地震時不致喪失對重力荷載的承載能力；避免混凝土結構的脆性破壞（包括混凝土壓碎、構件剪切破壞、鋼筋同混凝土粘結破壞）先于鋼筋的屈服；避免鋼結構構件的整體和局部失穩，保證節點焊接部位（焊縫和母材）在地震時不致開裂等等。

3.4抗震設計要注重非結構構件的設計。

非結構構件包括建筑非結構構件和建筑附屬機電設備，自身及其與結構主體的連接，應進行抗震設計。結合相關震后資料，啟示如下：（1）附著于樓、屋面結構上的非結構構件，應與主體結構有可靠的連接或錨固，避免地震時倒塌傷人或砸壞重要設備；（2）圍護墻和隔墻應考慮對結構抗震的不利影響，避免不合理設置而導致主體結構的破壞；（3）幕墻、裝飾貼面與主體結構應有可靠連接，避免地震時脫落傷人；（4）安裝在建筑上的附屬機械、電氣設備系統的支座和連接應符合地震時使用功能的要求，且不應導致相關部件損壞。

4 結語

汶川大地震后，國家對《建筑抗震設計規范》重新進行了修定，并于2010年12月1日正式實施。不難看出新的規范對于抗震概念設計提出了更高的要求。概念設計是解決計算近似性的有效途徑，因此必須加強結構設計人員對抗震概念設計重要性的認識，使之成為廣大設計人員在工程設計中自覺遵守的原則。只有時刻把握這個原則才能更加科學、嚴謹的為建筑抗震把好關，才能從根本上提高建筑抗震性能。

參考文獻：

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底部框架抗震墻砌體這種結構形式早期多出現在我國的城市建設中，由于使用功能的需要，臨街的建筑在底部設置商店、餐廳、車庫或銀行等，而上部各層為住宅、辦公室等。這種類型的結構是城市舊城改造和避免商業過分集中的較好型式，具有比多層鋼筋混凝土框架結構造價低和便于施工等優點，性價比較高。

底層框架抗震墻砌體的震害特點

未經抗震設防的底層框架抗震墻砌體，其底層的縱橫墻數量較少且平面布置不對稱，而上部砌體則縱橫墻的間距較密，上部砌體的側移剛度比底層大得多，在強烈地震作用下，由于底層的抗側力剛度和極限承載能力相對于第二層薄弱，結構將在底層率先屈服、進入彈塑 性狀態，井將產生變形集中的現象。底層的率先破壞將危及整個房屋的安全。

我國近十幾年來的強烈地震震害表明，這類房屋的地震震害較為普遍，未經抗震設防的 這類房屋的震害特點是：

1.震害多數發生在底層，表現為“上輕下重”；

2.底層的震害規律是：底層的墻體比框架柱重，框架柱又比梁重；

3.房屋上部幾層的破壞狀況與多層磚房砌體相類似，但破壞的程度比房屋的底層輕得多。

1底層框架抗震墻砌體抗震設計的基本要求

底層框架抗震墻砌體的底層框架抗震墻和上部砌體部分均具有一定的抗震能力，但這兩部分不同承重和抗側力體系之間的抗震性能是有差異的，而且其過渡樓層的受力也比較復雜。底部框架抗震墻砌體具有上剛下柔，上重下輕的特點，房屋的震害程度與房屋的平面布置和上下墻體的相對位置，以及上下層的層間側移剛度比等密切相關。

1.1“強柱弱梁”原則

底部框架抗震墻砌體框架設計遵循的一個基本原則就是：“強柱弱梁”、“強節點弱構件”原則。目的是使框架結構在強烈地震作用下，塑性鉸先出現在梁端，后出現在柱端。如果框架的任一柱端先出現塑性鉸，可能會引起同一層其它柱端相繼出現塑性鉸，房屋因此而倒塌。但是底層框架梁因為要承擔豎向荷載引起的較大彎矩，截面較大，因而在截面抗彎強度的計算上滿足“強柱弱梁”的要求很困難，所以在構造上特別是箍筋的配置上應盡量實現“強柱弱梁”的設計原則。

1.2 結構平面設計講究均勻性、整體性

建筑平面布置應簡潔、規則、對稱，并盡可能減少上部砌體單元形式。上部砌體縱橫墻均勻對稱布置，沿平面內宜對齊，同一軸線的窗間墻寬度宜均勻。盡可能的將抗震墻對稱分散布置，使縱橫向抗震墻相連，縱向抗震墻應布置在外縱軸線，增強抗傾覆能力，避免出現低矮抗震墻（高寬比小于1），使層間剛度比使得結構的剛度中心與質量中心重合，減少地震作用下結構產生的扭轉效應。

1.3 結構立面的均勻性、連續性

底部框架抗震墻砌體結構的顯著特點就是“上重下輕”。上部磚房各層建筑功能保持一致，墻體豎向應對稱連續。對于出屋面的樓梯間，水箱間由于剛度突變，地震時容易引起鞭稍效應，所以要盡可能地降低層高。只有建筑設計做到豎向規則連續才能保證豎向強度和剛度的均勻性，避免上部砌體出現薄弱層，減少應力集中和變形集中。

2 抗震墻砌體的抗震設計

2.1 底層框架抗震墻的設計

目前，底層框架抗震墻砌體的底層設計歸納起來存在以下三方面的問題：

底層為大商場等有大空間使用要求時，底層抗震墻（一般為磚墻）設置得很少，其底層的側移剛度比縱橫墻較多的第二層小得多。這種結構由于其地震傾覆力矩主要由鋼筋砼框架柱承擔，使得底層鋼筋砼框架柱的承載能力大為降低，底層成為較薄弱的樓層；在強烈地震作用下底層成為彈塑性變形和破壞集中的樓層，危及整個房屋的安全。要解決以上問題，首先，建筑平面布置時，應考慮在適當部位布置一些墻體。其次，采用鋼筋砼抗震墻來代替砌體抗震墻，一片相同厚度、高度和長度砼墻的抗側剛度是砌體墻的好幾倍，既可減少墻面數又能保證底層的側移剛度。

底層沿縱向分成幾個較大空間，一些設計方案把分隔橫墻設計成為帶構造柱、圈梁的砌體，使得底層的橫向與縱向均不能形成完整的框架抗震墻體系。在地震作用下這些分隔墻因側移剛度大而先開裂，又因其承載能力和變形能力較鋼筋永框架差而破壞嚴重，并且過早的退出工作，產生彈塑性內力重分布，導致底層框架抗震墻部分破壞嚴重。因此，結構布置時必須將底層布置成縱橫向框架抗震墻體系，避免以上問題的產生。

2.2 過渡層的設計

抗震墻砌體的二層稱為過渡層。此層擔負著傳遞上部的地震剪力和上部各層地震力對底層樓蓋的傾覆力矩引起樓層轉角對第二層層間位移的增大，因而此層受力復雜，也顯得非常重要。對于底部框架抗震墻砌體，當底層按抗震規范要求設置一定數量的抗震墻后，房屋底部的側向剛度和水平承載力有較大提高；此時如果忽略過渡層墻體的側向剛度和水平承載力的降低，可能使房屋的過渡層成為薄弱層；由于過渡層磚砌體的變形能力較底層相對較差，因而將降低這種房屋的抗震性能。為避免上述情況發生，應加強過渡層墻體的抗震構造措施。二層構造柱配筋較上部同一位置構造柱配筋加大一級，二層構造柱下端箍筋適當加密，構造柱縱向鋼筋錨入底層框架柱、梁內40d；除按抗震規范設置構造柱外，應根據房屋層數、設防烈度適當增設構造柱，尤其是在底層有抗震墻的位置，以改善整個結構傳遞水平力的性能；另在房屋四周外墻，在縱橫墻交接處均宜設構造柱，以增加上部砌體結構與底部鋼筋砼框架抗震墻結構的連接和整體性，避免由于房屋上部及底部材質不同，結構的自振頻率不完全一致，在地震作用下因上、下部連接不強而在二層樓面處形成脫接。

3 底部框架結構抗震設計中應注意的問題

3.1 注重概念設計

選擇對抗震有利的建筑場地，簡化建筑體型，講究規則對稱，質量和剛度變化均勻，抗震結構體系合理、明確等是確保抗震設計合理的基本設計內容。同時抗震設計應滿足“小震”不壞“，中震”可修和“大震”不倒的設防目標。《建筑抗震設計規范》（GBJ50011-2001）的第7.1.8條規定，底部應沿縱橫兩方向均勻對稱布置框架-抗震墻體系，并重點強調底部抗震墻應是雙向、對稱布置并縱橫抗震墻相連。由于底部框架墻結構中的剪力墻屬低矮墻，其抗剪剛度相對較大，如果布置的墻肢較長、平面形式復雜，很容易出現局部剛度過大，受力過于集中的現象，甚至經常出現只布置極少的剪力墻就滿足上下層抗側剛度比限值的情況。如果不作處理，則會造成建筑的剛度中心對質量中心的偏心距較大，地震力作用下會對結構產生扭轉效應。

底部框墻結構的柱網不宜過大，一般控制在7.5m左右，并且框架梁上懸墻數目不應超過一道。首先從使用功能上，底框結構大多為商住樓，該跨度對應上部可分割為兩開間，無論上部為住宅樓，還是辦公樓，開間尺寸都必須以滿足砌體結構所能實現的功能。

3.2 嚴格控制側移剛度比

現行抗震規范對底層框架砌體第二層與底層的側移剛度比不僅會影響地震作用下的層間彈性位移，而且對層間極限剪力系數分布、薄弱樓層的位置和薄弱樓層的彈塑性變形集中都有很大影響。因此應嚴格的限制側移剛度比，設計中并對此作控制性驗算。這是因為該比值分析結果表明，當>2時，在強烈地震作用下會造成薄弱的底層彈塑性變形集中，彈性位移增大，會加速底層的破壞；但當

3.3 結構體系要合理

底部框架砌體的底層或底部兩層均應設置縱橫向的雙向框架體系，因為底部的地震剪力按各抗側力構件的剛度分配，在這些結構混用的體系中，砌體比框架的抗側力剛度大得多，在地震作用下，磚墻先開裂破壞，而磚墻的變形能力較框架要差得多，這樣會形成磚墻構件先退出工作，導致加重半框架或部分框架的破壞。

結論

底部框架抗震墻砌體上部和底部抗震性能差異較大，由于其結構形式特殊，設計不合理將導致地震時的嚴重破壞。設計房屋的平面規則對稱、控制底層和過度層的剛度比，合理布置底部框架抗震墻磚房的結構體系等，能使底部框架抗震墻磚房具有較大的抗震能力和良好的抗震性能。

參考文獻 ：

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Abstract: The bottom frame-aseismic wall masonry buildings is formed by the framework-aseismic wall and the upper masonry structure, which is a kind of special form of masonry structure of our country. Due to advantages of low cost, convenient installation and high cost performance, it is widely used in small-medium cities. However, there exists the unsatisfactory aseismic performance. Toimprove such aseismatic performance of building, meet the requirements for seismic resistance is a problem to be solved. According to the perfect investigation and simulation test of bottom-aseismic wall masonry buildings, the paper analyses the earthquake features, and from conceptual design, discusses the processes and measures to improve the vibration resistance. Theauthor puts that the bottom should apply the whole frame aseismic wall structure system and should set reasonable seismic wall arrangement, and choose appropriate up-down lateral stiffness ratio, and briefly explains the key points of the design calculation. All of the paper offers reference.

Keywords: the lateral stiffness ratio; the matching of seismic performance; low aseismic wall; complete framework-seismic wall system

中圖分類號：TU352.1+1 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

底部框架—抗震墻砌體房屋是多層砌體房屋的一種特殊形式。是由底部一二層框架—抗震墻結構和上部砌體結構組成的復合結構。是適合我國目前經濟發展的中國式的建筑結構。這種結構的特點是由上下兩部分不同的結構體系和不同材料組成上剛下柔的豎向不規則結構，是不利于抗震的。歷次震害表明這種結構的震害是比較嚴重的。

隨著理論分析，模型試驗研究一級實際工作經驗的積累總結，對這一類建筑抗震設計水平獲得了進一步的提高。在房屋的設計中應重點解決結構體系。易損部位、薄弱層和過渡層、抗震能力匹配性等問題。做出增加房屋整體抗震能力合理設計，確保此類結構的抗震安全性能。以使這類房屋的抗震設計滿足“小震”不壞，“中震”可修和“大震”不倒的抗震設防目標。

一,底部框架—抗震墻砌體房屋結構設計應滿足抗震概念設計的要求，其內容有：

1，結構體系和結構布置

底部框架—抗震墻砌體房屋的結構布置要符合不規則結構概念設計要求，盡可能減小其不規則性，房屋體型宜簡單對稱。由于使用要求不可避免出現上部砌體凸凹不規則的情況時，應在局部凸凹部位的墻下設置框架柱，使主要上部砌體抗震墻下均設有落地框架柱。盡可能減小豎向抗測力構件不連續和平面結構體系復雜造成的不利影響。當建筑平面復雜，存在嚴重凸凹不規則時，可設抗震縫，降結構體系分為相對規則的幾個結構單元。底層框架—抗震墻砌體房屋上部砌體抗震墻宜與底部框架梁或抗震墻除個別墻段外均應上下對齊或基本對齊。以利于荷載傳遞。盡量減小由次梁的二次轉換。

2，底部框架—抗震墻砌體房屋底部應設置完整的框架—抗震體系。即在底部或底部兩層均應沿縱橫兩個方向設置一定數量的抗震墻。使底部形成具有兩邊防線的雙向的框架抗震墻體系，使個方向的抗震力接近，以利于提高底部整體的抗震能力。

3，抗震墻的布置是此類房屋結構抗震設計的重點。抗震墻的布置應使底部框架—抗震墻房屋，底部具有適宜的剛度承載力和變形能力。其布置原則是“均勻對稱，分散周邊，縱橫相連，上下連續。”均勻對稱，使上下結構的質量中心和剛度中心盡量重合以降低結構的扭轉效應。而分散周邊設置抗震墻不僅可以使結構受力均勻，較大的提高結構的抗扭能力。而上下連續：底部框架抗震墻與上部砌體抗震墻平面對齊或基本對齊又減少了抗震力的傳力途徑，減少局部破壞。

4，抗震墻的合理數量。應該使上下兩部分的剛度比合理取值控制在一定的范圍內。即上下層結構側向的剛度和承載力的匹配性，是防止底部框架—抗震墻多層砌體房屋發生嚴重破壞的重要措施。底層框架—抗震墻多層砌體房屋的第二層與底層的剛度比不僅對地震作用下層間位移有影響，而且對層間極限剪力系數分布，薄弱層的位置和薄弱樓層在彈塑性變化的集中也有著重大影響。控制上下二層的剛度比，就是為了使底層框架—抗震墻砌體房屋的彈性位移反應較為均勻，以減小在劇烈地震作用下彈塑變形的集中。從而提高房屋整體的抗震能力。

抗震規范規定：底部框架—抗震墻砌體房屋縱橫兩個方向，第二層計入構柱影響的側向剛度與底層側向剛度的比值。6，7度時不應超過2.5（K2/K1

5，底部鋼筋砼抗震墻的高寬比及低矮抗震墻的設計：

控制好底部鋼筋砼抗震墻適宜的高寬比，即可以滿足對底部框架—抗震墻側向剛度不過大的要求，有要保證抗震墻的足夠承載力和變形能力，是抗震墻設計的重要措施。

底部框架—抗震墻砌體房屋底部的抗震墻往往是低矮抗震墻，高寬比小于1.0，低矮鋼筋砼抗震墻是以受剪為主，其破壞形態為脆性的剪切破壞，應予以改進。研究結果表明，對較長的抗震墻，放入板式鋼筋砼板的開豎縫的鋼筋砼抗震墻的性能明顯優越整體鋼筋砼低矮抗震墻。這種開豎縫抗震墻具有彈性剛度大，后期剛度較為穩定的特點。達到最大荷載后，其承載力沒有明顯降低，而其變形能力和耗能能力有較大提高，達到改善抗震性的目的。所以在底層框架—抗震墻砌體房屋，底層宜采用帶邊框的開豎縫鋼筋砼抗震墻。將較長的抗震墻用豎縫分割若干個由暗柱和邊框梁組成墻段。其墻段的高寬比控制在1.5左右為宜。這樣很好解決底部與上部抗震性能匹配問題，從而提高房屋的整體抗震性能。

二，底部抗震墻砌體房屋設計的計算要點。其內容如下：

1，地震作用計算及地震作用效應的調整。

對于平立面布置規則，質量和剛度在平立面的分布比較規則的結構可采用底部剪力法。對于立面布置不規則宜采用振型分解反應譜法，對于平面不規則的宜采用考慮水平地震作用扭轉影響的振型分解反應譜法。當采用陣型反應譜法應取足夠的振型數。

為了減小底部的薄弱程度，根據概念設計的要求，“抗震規范”規定,底部框架—抗震墻砌體房屋底層橫向與縱向地震剪力設計值均應乘以增大系數。其值根據上下層側移剛度比在1.2~1.5范圍內選用。其比值越大增加越多。可采用線托值法進行計算。第三層與第二層的剛度比大者應取大值。

2，底部框架—抗震墻部分地震剪力的分配

水平地震剪力要根據對應的框架—抗震墻結構中各構件的側向剛度比例，并考慮塑性內力重分布來分配，使其符合多邊設防的設計原則。抗震墻作為第一邊防線，底部橫向和縱向地震剪力設計值應全部由該方向的抗震墻承擔。地震剪力按各抗震墻段的側向剛度比例來分配。

在地震作用下，底部抗震墻開裂后，將產生塑性內力重分布。底部框架作為第二邊防線，承擔的地震剪力設計值，可按底部框架和抗震墻有效側移剛度比例進行分配。

有效側向剛度的取值：框架的側向剛度不折減，鋼筋砼抗震墻側向剛度可乘以折減系數0.30，磚砌體可乘以折減系數0.20 。底部框架承擔的地震剪力設計值，可按下式計算：

Vj=KjV/(∑Vj+0.30∑Kcwj+0.20∑Kbwj)

式中： Vj——第j榀框架承擔的地震剪力

Kj——第j榀框架的彈性側向剛度

V——底部總地震剪力

Kdwj——第j榀鋼筋砼抗震墻彈性側向剛度

Kbwj——第j榀普通砼抗震墻彈性側向剛度

3，底部地震傾覆力矩的計算及分組

在建筑抗震設計規范中，對多層砌體一般不考慮地震傾覆力矩對墻體受剪的影響。而是按不同的基本烈度的抗震設防控制房屋的高寬比。在而對于底部框架—抗震墻砌體房屋，其底部和上部是由兩種不同的而承重和抗側力體系組成。應考慮傾覆力矩對底部框架—抗震墻結構構件的影響。

作用于底部框架—抗震墻砌體房屋的過渡層及以上各樓層的水平地震作用。對底層或底部兩層引起傾覆力矩，將使底部抗震墻產生附加彎矩，并使底層框架柱產生附加軸力。在確定底部框架—抗震墻的地震作用效應時，應計入地震傾覆力矩對底部抗震墻產生的附加彎矩，相對底部框架產生的附加軸力影響。

在底層框架—抗震墻砌體房屋中，作用與整個房屋底層的地震傾覆力矩設計值，按下式計算：

M1=Reh∑Fi（Hi-H1）

式中：M1=作用房屋底層總的地震傾覆力矩。

Fi=第i樓層質點的水平地震作用的標準值。

Hi=第i樓層質點的計算高度。

當底部為二層框架—抗震墻砌體房屋中，作用與整個房屋第二層地震的傾覆力矩：

M2=Reh∑Fi（Hi-H2）

式中: M2——作用于房屋第二層總的地震傾覆力矩。

考慮實際計算的可操作性，現行的《抗震規范》規定，可將地震傾覆力矩在底部框架和抗震墻之間。按它們的側喜愛那個剛度比例進行分配。

4，底部框架托墻梁的計算

底部框架托墻梁的受力狀態是非常復雜的，大量的空間有限元分析表明底部框架—抗震墻砌體房屋第一層的框架托墻梁和底部兩層的框架—抗震墻砌體房屋第二層框架托墻梁承擔豎向荷載的特點和規律是相同的。在不考慮上部砌體開裂的前提下，且上部墻體墻未開洞時，對于其下部框架托墻梁的墻梁作用最為明顯的。

在靜力計算時，框架托墻梁及其上部的砌體墻可做為墻梁進行計算。在抗震設計時，大震時，托墻梁上砌體嚴重開裂，若拉結不良則會出平面倒塌，震害十分嚴重。托墻梁與非抗震的墻梁受力狀態有所差異，當按靜力方法考慮有框架柱落地的托梁與上部砌體的組合作用時，需要根據其開裂程度調整計算參數。

作為簡化計算，偏于安全。在托墻梁上部各層墻體不開洞和跨中1/3范圍內開一個洞的情況也可以采用折減荷載的方法。

托墻梁彎矩的計算：由重力荷載代表值產生的彎矩，托墻梁上部樓層四層以下全部計入組合。四層以上可有所折減，取不少于四層的數值計入組合。

托墻梁的剪力計算：由重力荷載代表值產生的剪力不折減。此時對于框架柱的軸力，應對應于上部豎向荷載，對于鋼筋砼抗震墻連接的托墻梁，應按框架—抗震墻的連梁計算其內力。

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中圖分類號：TU文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0337-02

1 高架電氣防震裝置研究的意義

強烈的地震給世界各國人民造成了巨大的災害，地震中大量建筑物的破壞與倒塌，是造成地震災害的直接原因，結構的抗震設計是結構工程領域的重要課題。在震害調查分析中發現，建筑物即使按照傳統的抗震設計方法進行設計也有倒塌的現象，因此為了保證重要建筑的安全，結構工程師們轉向對新的抗震設計方法即結構控制的研究。通過在結構上設置控制機構，由控制機構和結構共同控制抵御地震動等動力荷載，使結構的動力反應減小，從而有效地減輕地震災害。同時隨著國家經濟的發展，變電站工程建筑形式要求越來越復雜-平面上不規則，立面上也不規則，而且需要在樓板上豎向布置電纜，對結構局部剛度有所削弱，同時需要較大的內部空間，水平剛度較小。在地震作用下，這些結構將發生較大的扭轉，加重這些建筑的破壞，因此制約著結構建筑形式的多樣化發展，對變電站工程中建筑的扭轉響應控制迫在眉睫。

電力系統是生命線工程的重要組成部分。在地震中，電力系統一旦發生破壞，可能造成震區及周邊地區的大面積停電，嚴重影響救災及震后的重建工作。高壓電氣設備在地震時是應該首要保護的，而其中尤以高架電氣設備最為重要，相比其他電氣設備，高架電氣設備由于位置較高，動力響應較大，容易破壞，一旦震壞則更難修復及更換，也是震后難以通電運行的關鍵所在。而現在對于電氣設備的抗震在實際設計時考慮的較少，主要是由于設計人員認為電氣設備生產廠家已經考慮了設備的抗震，故在設計時未考慮設備的抗震。從歷次震害調查發現，高架電氣設備沒有像設計人員想象的那么安全，很多高架電氣設備遭到嚴重的破壞，因此對于高架電氣設備抗震研究迫在眉睫。

2 新型高架電氣隔震裝置

對于高架電氣設備的隔震不但要使隔震層的水平剛度小，最重要的是隔震裝置要能抵抗大震下的產生的傾覆力矩，然而普通的橡膠隔震裝置不能抵抗大震下在隔震層產生的傾覆力矩，因此普通的橡膠隔震裝置不適合應用于高架電氣設備的隔震控制，必須開發新的隔震裝置對其進行隔震。由高架電氣設備對隔震裝置的力學性能要求可知，隔震裝置必須能夠承受大震下電氣設備對其產生的拉力，而且必須水平向的剛度較小。裝置在水平向的剛度較小，而豎向的剛度較大，能夠提供較大的拉力。裝置的鋼材主要采用Q235鋼材，以保證水平向剛度較小，而且該裝置材料造價較低，材料可以就地取材，因此比較容易實現。

3 330KV電壓互感器隔震設計

3.1 工程概況

該項目來源于某高烈度地區的新建330kV變電站工程，根據《建筑抗震設防分類標準》和《建筑抗震設計規范》 (GB50011-2001)，設防烈度8度(0.309)。場地類別II類，設計分組第一組，場地特征周期取 Tg=0.35秒，不考慮近場影響。設計目標減小電氣設備的水平向地震加速度及設備頂點與底面的相對位移。隔震支座設置在支架頂部，將330KV電壓互感器與支架隔開，以達到隔離地震能量、減小電壓互感器水平地震作用的目的。330KV電壓互感器隔震設計如圖1所示：

圖1 互感器隔震設計圖

3.2 材料屬性

對于上部結構330KV電壓互感器由瓷套組成，下部支架由鋼材組成，各材料的屬性表1所示：

3.3 隔震裝置剛度確定

采用有限元分析軟件SAP200建立隔震裝置的有限元模型，通過計算分析小震下隔震層x向Y向水平剛度1.61×106N/m，大震下隔震層裝置的部分屈服，故考慮剛度的退化，取小震時剛度的0.2倍。

3.4 計算分析與構造措施

利用時程分析法，對該結構選用三條實際地震記錄和一組人工模擬加速度時程曲線，分別選取El-Centro波、Kobe波、波、Taft和所擬合的人工模擬地震波(蘭州波)。對該工程進行了分析，加速度峰值取為:多遇110.0cm/s2，罕遇510.0 cm/s2，對結構分別進行不隔震、隔震小震、隔震大震情況下計算。

（1）結構基本周期：

（2）隔震支座最大壓力：

考慮豎向地震作用，取構件重力荷載代表值的20%，隔震支座的壓力設計值由1.2×永久荷載標準值+0.2×構件重力荷載代表值求得。計算結果表明，隔震支座最大壓力設計值小于隔震裝置豎向承載壓力。

（3）隔震效率：定義隔震效率為=隔震后設備頂點最大加速度/隔震前設備頂點最大加速度，計算結果見表3

（4）罕遇地震時隔震支座驗算：

①隔震層在罕遇地震作用下隔震層水平剪力標準值平均為8.9lKN，設計值11.58KN。小于4個M18螺栓的剪力承載力設計值。

②隔震支座在罕遇地震作用下隔震層的彎矩標準值平均為25.03KN.m，螺栓的拉力設計值為25.73KN，小于螺栓容許拉力值。

③隔震裝置A構件的拉力設計值為25.73KN，小于豎向容許拉力值為。

④隔震支座在罕遇地震作用下平均最大位移為2.89cm。

（5）隔震支座以上結構設計：

隔震層以上結構應采取不阻礙隔震層在罕遇地震下發生較大變形的措施。上部結構及隔震層部件應與周圍固定物脫開，與水平方向固定物的脫開距離。

（6）隔震支座以下支架結構設計：

隔震層以下結構的強度、剛度、穩定性對上部結構安全至關重要，應務必使該部分結構具有較大的安全儲備。根據抗震規范GB500II-2001要求，隔震層以下結構的地震作用和抗震驗算，應按罕遇地震作用下內力組合進行驗算。水平剪力Vi為11.58KN、軸力N為ZI.87KN，彎矩為上部結構在罕遇地震作用下產生的彎矩+Vi H，H為支架柱高。

參考文獻

［1］周錫元，閻維明，楊潤林.建筑結構的減震、減振和振動控制.建筑結構學報，2002，23(2):2-12.

篇（5）

城市的功能性和服務性的基礎是電力能源，隨著城市規模和城市用電設備的不斷增加，使得城市對變電站的需求不斷變化，為了確保城市的持續穩定運行，需要科學的對城市變電站進行建設。而一次設計是城市變電站的重要內容，需要科學的對線路和一次設備進行選擇，充分發揮城市變電站的功能。但是在實際的城市變電站一次設計中，需要科學的對變電站的重要內容進行控制，發揮城市變電站的功能，促使城市的功能可以得到有效的發揮，實現城市的持續健康發展。

1 城市變電站一次設計的相關概述

1.1 城市變電站的重要性

城市變電站是完成城市電力轉換和電力配置的重要組成部分，是城市功能性和服務性實現的關鍵部分。而且，隨著城市規模和城市用電設備的不斷增多，城市的電氣設備對供電電壓和供電質量具有更高的要求。為了進一步提高城市變電站的安全系數和安全質量，需要進一步對城市變電站的一次設計進行控制，科學的對互感器、母線、一次設備等進行設計，發揮城市變電站的功能性和可靠性，規避安全隱患，提高城市的功能性和服務質量，推動城市的持續健康發展。

1.2 城市變電站一次設計的基本內容

城市變電站在實際的一次設計中，需要科學的對主接線、變壓器、高壓配電器等進行選擇和布置，發揮一次設備和線路的功能。在實際的城市變電站一次設計中，需要嚴格的遵循國家的相關設計標準，確保設計質量。并滿足城市用戶的基本需求，使得變電站的功能更加靈活、實用，促使變電站可以為城市的建設和城市的發展提供電力基礎，推動城市的持續健康發展。

2 主接線設計與主變壓器選擇問題

主接線和變壓器是變電站的重要一次設計部分，也是城市變電站一次設計中的重要問題之一。為此，需要科學的對主接線設計和主變壓器進行選型，確保一次設計質量，規避安全隱患，發揮城市變電站的功能，推動城市發展。

2.1 電氣主接線設計問題

現階段，城市電氣主接線設計，通常采用復雜的設計形式，而這種復雜的形式，可以使得城市變電站的運行質量和運行可靠性得到提升。但是受到復雜的電氣主接線設計，使得變電站的維護和管理較為困難。尤其是維護過程中，受到主接線復雜設計的影響，使得主接線的故障檢測和故障分析較為困難，影響主接線的維護質量。此外，復雜設計還會導致影響變電站的占地面積增加，維護成本和建設成本增加。

針對電氣主接線的復雜設計，需要科學的展開電氣主接線的優化設計，結合電氣設備的特點、負荷的性質、電壓等級等因素，選擇經濟效益最優、設計最為簡單的主接線方式。城市變電站的主接線，針對220kV變電站可以采用雙母線分段接線、橋線的方式。110kV變電站可以采用線路-變壓器-主接線的形式，35kV變電站可以采用單母線分段接線的形式。優化的主接線方式，可以使得線路的復雜情況得到有效的緩解，使得主接線成本可以有效的降低、提高維護效率、減少占地面積。

2.2 主變壓的選擇問題

主變壓器是變電站的重要部分，是影響變電站的功能性和可靠性的關鍵因素，這也就使得主變壓器的選擇問題成為城市變電站一次設計的主要問題之一。在一些城市變電站的一次設計時，沒有嚴格的對城市主變壓器的總容量、占地面積等內容進行分析，沒有結合城市的不同季節和時間段的用電情況，導致城市變電站的主變壓器選擇不夠合理，導致空載損耗、負載損耗使用發生，甚至不能滿足城市的實際用電需求，制約城市的持續健康發展。

針對城市變電站主變壓的實際情況，需要科學的對主變壓器進行選擇，主變壓器的選擇，需要結合城市的用電高峰情況與城市的供電情況，從而科學的對變壓器的總容量等內容進行選擇。，此外，還需要選擇高阻抗的變壓器，限制電路的短路水平，從而達到節電的目的，城市主變壓器的設計時，需要在一臺變壓器出現故障時，另一臺可以為主變壓器負擔70%負荷，促使城市變電站可以始終處于穩定的運行狀態，規避停電的風險。

3 高壓配電裝置的布置方式和結構抗震設計問題

針對高壓配電裝置的布置方式和結構抗震設計問題進行分析，并促使其可以得到優化設計，促使城市變電站的一次設計質量得到有效的提升。

3.1 配電裝置的布置方式問題

一些城市變電站中，由于布置不夠合理，使得布置線路的占地面積較大，導致后期的維護和檢修的難度增加，導致成本較高，影響后期的配電裝置使用。為此，需要科學的對配電裝置的布置方式進行選擇，選擇施工難度適中，后期養護和使用成本低的布置方式，并結合城市變電站的輸電負荷等內容，對中型布置、高型布置和半高型布置的方式進行選擇，提高配電裝置的布線質量。

3.2 抗震結構設計問題

抗震結構設計時變電站一次設計中的重要問題，如果變電站的抗震等級不能達到標準，會導致城市變電站的質量受到地震的影響，導致安全隱患。為此，在實際的城市變電站一次設計中，需要嚴格的控制抗震設計，促使變電站的抗震等級可以得到有效的提升。

4 斷路器與直流系統的設計問題

斷路器與直流系統同樣是城市變電站中值得注意的問題，如果斷路器的設計不夠合理，使得變電站的保護功能不能得到有效的發揮，導致安全隱患的發生。而直流系統的設計問題，如果不能得到有效的控制，會導致電力損失和安全隱患。為此，針對斷路器需要控制斷路器本身導電性和使用壽命等進行選擇，促使變電站的斷路器設計質量可以得到保障。直流系統可以采用單母線分段接線的方式，并合理的對絕緣監測裝置等進行安裝，確保直流系統的穩定可靠。

5 結束語

城市變電站是城市的重要組成部分，是影響城市功能和城市穩定的關鍵。為此，需要科學的對城市變電站進行設計，針對城市變電站一次設計的相關問題分析和解讀，積極推動城市變電站的設計質量和設計水平得到提升，充分發揮城市變電站的功能，積極推動城市的持續健康發展。

參考文獻

[1]任志毅.城市110kV變電站電氣一次設計的分析[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2013，11：304-305.

篇（6）

中圖分類號:F407.9文獻標識碼:A

地震災害具有突發性,至今可預報性很低,給人類社會造成的損失嚴重是各類自然災害中最嚴重的災害之一。隨著建筑結構抗震相關理論的不斷發展,結構抗震設計思路也經歷了一系列的變化。設計思路經歷了從彈性到非線性,從基于經驗到基于非線性理論,從單純保證結構承載能力的“抗”到允許結構屈服,并賦予結構一定的非彈性變形能力的“耗”的一系列轉變。由于地震作用的隨機性、復雜性、藕聯性,每次地震所產生的波形各異,因而其對建筑物的作用各不相同,所產生的破壞程度也千差萬別。因此,在進行結構的抗震設計時要綜合考慮多方面因素,而切實做好抗震概念設計又顯得尤為重要。

一、抗震概念設計的含義

建筑結構的抗震概念設計是指在進行結構抗震設計時,根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,從概念上,特別是從結構總體上考慮抗震的工程決策,即正確地解決總體方案、材料使用和細部構造,以達到合理抗震設計的目的。

二、抗震概念設計的基本內容

1、建筑設計應重視建筑結構的規則性。建筑結構的規則性對抗震能力重要影響的認識始自若干現代建筑在地震中的表現。最為典型的例子是1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震。馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑,一幢為十五層高的中央銀行大廈,另一幢為18層高的美洲銀行大廈。當地地震烈度估計為8度。一幢破壞嚴重,震后拆除;另一幢輕微損壞,稍加修理便恢復使用。研究發現破壞較輕的建筑平、立、剖均較規則、對稱;結構側向剛度、材料強度和質量的分布也較均勻、連續,而另一棟建筑則恰恰相反,導致產生嚴重扭轉、抗剪不足等而破壞嚴重。

2、合理選擇建筑的結構體系。抗震結構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題,結構方案的選取是否合理,對安全性和經濟性起決定性作用。

(1)結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。要求結構體系受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實際表現相符合。

(2)應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。抗震設計的一個重要原則是結構應有必要的贅余度和內力重分配的功能。諸多震后實例均印證了它的重要性,設計時要引起足夠重視。

(3)結構體系應具備必要的承載能力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力。足夠的承載力和變形能力是需要同時滿足的。有較高的承載能力而缺少較大變形能力,如不加約束的砌體結構,很容易引起脆性破壞而倒塌。必要的承載能力和良好的變形能力的結合便是結構在地震作用下具有的耗能能力。

3、提高結構構件的延性。結構的變形能力取決于組成結構的構件及其連接的延性水平。規范對各類結構采取的抗震措施,基本上是提高各類結構構件的延性水平。這些抗震措施如:采用水平向(圈梁)和豎向(構造柱、芯柱)混凝土構件,加強對砌體結構的約束,或采用配筋砌體;使砌體在發生裂縫后不致坍塌和散落,地震時不致喪失對重力荷載的承載能力;避免混凝土結構的脆性破壞(包括混凝土壓碎、構件剪切破壞、鋼筋同混凝土粘結破壞)先于鋼筋的屈服;避免鋼結構構件的整體和局部失穩,保證節點焊接部位(焊縫和母材)在地震時不致開裂等等。

4、抗震設計要注重非結構構件的設計。非結構構件包括建筑非結構構件和建筑附屬機電設備,自身及其與結構主體的連接,應進行抗震設計。結合相關震后資料,啟示如下:(1)附著于樓、屋面結構上的非結構構件,應與主體結構有可靠的連接或錨固,避免地震時倒塌傷人或砸壞重要設備;(2)圍護墻和隔墻應考慮對結構抗震的不利影響,避免不合理設置而導致主體結構的破壞;(3)幕墻、裝飾貼面與主體結構應有可靠連接,避免地震時脫落傷人;(4)安裝在建筑上的附屬機械、電氣設備系統的支座和連接應符合地震時使用功能的要求,且不應導致相關部件損壞。

三、結束語

“5.12”汶川大地震后,國家對《建筑抗震設計規范》重新進行了修定,不難看出新的規范對于抗震概念設計提出了更高的要求。一幢抗震性能優良的建筑除了進行必要的結構計算之外,概念設計更為重要。作為結構工程師來說,必須使這一理念貫穿于結構設計的整個過程當中,既要嚴格把握好設計的大原則,又要全面考慮諸多因素,最終才能保證設計的科學性和嚴謹性,為社會創造更多精品工程。

(作者單位:河北能源工程設計有限公司)

主要參考文獻:

篇（7）

[關鍵詞]抗震設計、不規則、單跨框架、樓梯間。

0. 前言

變配電所是石油化工項目中的重要建筑物，對其抗震設計應予以重視。《石油化工建（構）筑物抗震設防分類標準》（GB 50453-2008）[1]將其劃分為乙類建筑，即“地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的建（構）筑物和可能發生較嚴重的次生災害的建構筑物”。

1. 工程概況

1.1. 結構形式及安全等級

本工程為福建中景石化園區新建化工項目公用工程中的35kV變配電所，為現澆鋼筋混凝土結構，無地下室，地上三層，室內外高差為300mm，室外地面到主要屋面板板頂的高度為15.500m。

設計使用年限為50年，結構安全等級為二級。

1.2. 地震作用參數

抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第三組，場地類別為Ⅱ類[2]，特征周期為0.45s。

2. 建筑形體不規則性

2.

2.1. 不規則性的判定

建筑功能劃分及空間布置詳見圖1（圖中的剪力墻及抗震縫為結構專業要求增設）。

2.1.1. 平面規則性判斷

建筑平面典型尺寸見圖1，對照《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）[3]（簡稱《高規》）圖3.4.3，本工程主要平面尺寸為（不設縫時）：

長度方向尺寸：L=67m，b=7m； 寬度方向尺寸：B=13m，Bmax=21m，l=8m。平面尺寸及突出部位尺寸的比值為：L/B=5.1>4（長寬比偏大），l/Bmax=0.38>0.35（凸出部分比例過大），l/b=1.14>1（凸出部分長寬比較大）。參照《高規》3.4.3條條文說明：“平面過于狹長的建筑物在地震時由于兩端地震波輸入有位相差而容易產生不規則振動，產生較大的震害 [3]” ；“平面有較長的外伸時，外伸段容易產生局部振動而引發凹角處應力集中和破壞[3]”。

根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）[4]（簡稱《抗規》）3.4.3條規定及其條文說明，l/Bmax=0.38>0.30，判定結構屬于“平面凹凸不規則”類型。

通過PKPM系列軟件的SATWE程序計算，可以發現，不設縫時，結構的扭轉效應非常明顯。例如：在X向規定水平力作用下（考慮偶然偏心），水平最大位移比為1.41；在Y向規定水平力作用下（考慮偶然偏心），最大層間位移比達到1.75。因此，結構屬于典型“平面扭轉不規則類型”[4]。

不設縫時，結構在9軸處會存在錯層，錯層高度（2100mm）超過結構梁高，且錯層面積較大超過該層樓板總面積的30%，依據《抗規》3.4.3條條文說明，判定結構屬于“樓板局部不連續”[4]。

綜上所述，不設縫時，結構存在三種平面不規則類型，即：凹凸不規則、扭轉不規則、樓板局部不連續，而且扭轉效應非常明顯。

2.1.2. 豎向規則性判斷

經SATWE程序計算，不設縫時，結構無豎向不規則情況出現。.

2.2. 結構布置方案的確定

根據《抗規》3.4.1條條文說明的解釋，當結構存在三種不規則類型時，應判定結構屬于“特別不規則”[4]類型，說明結構布置（從抗震設計角度來說）很不合理。這種情況很大程度上是建筑方案先天存在的，而建筑空間很多方面又受到電氣專業（主項專業）技術要求的約束和局限，調整余地不大。這種情況下，只能通過調整結構布置，盡量改善不規則程度。

2.2.1. 結構布置一次調整

首先嘗試在9軸位置設置一道抗震縫，將原結構從基礎頂面至屋面完全分開，變為兩個獨立的單體，以解決錯層問題（該抗震縫同時也將整個建筑的兩大功能區分開，即變配電區域和輔助辦公區域）。但SATWE程序試算表明：分開后的兩個單體仍存在結構不規則問題。

1） 變配電區域：

長寬比偏大L/B=48/13=3.69，接近于4。

扭轉位移比仍然偏大。例如：Y最大層間位移比達到1.89。

2） 輔助辦公區域：

平面凹凸不規則。

平面扭轉不規則。在X—偶然偏心地震作用下，平面凸出部分的邊榀角部位置的層

間位移最大，為結構層間位移平均值的1.22倍。

二層層高為5800mm，而三層為4000mm，導致二層的側移剛度（考慮了樓梯剛

度）小于三層側移剛度的70%，按《抗規》規定，判定結構為沿豎向的側向剛度不規則，二層為軟弱層。

2.2.2. 結構方案二次調整

1） 變配電區域修改

經分析，位移比太大主要因為結構長寬比偏大，結構平面為沿X方向的細長形狀，并有平面局部突出。為此，結構在5軸位置再設置一道抗震縫，將變配電區域分為兩部分。調整后，各部分位移比均明顯減小。

2） 輔助辦公區域修改

通過減小三層柱截面（從而減小三層側移剛度）后，二層的側移剛度超過了三層側移剛度的70%，二層不再是軟弱層。對于平面凹凸不規則和扭轉不規則的問題，只能調整結構內力并加強抗震構造措施。

綜上所述，上部結構方案在兩次修改后，有效減小了結構的扭轉不規則程度，解決了錯層問題，結構不再是特別不規則。最終結構分為三個獨立的單體，即“塔1”、“塔2”、“塔3”（見圖1）。

3. 單跨框架問題

“塔1”及“塔2”的頂層在Y向均為單跨框架結構，且跨度較大，達到13m。這一方面造成頂層層間“抗側剛度較小，更嚴重的是該層的結構超靜定次數少，一旦柱子出現塑性鉸（在強震作用下不可避免），出現連續倒塌的可能性很大，在汶川地震、臺灣集集地震等歷次地震中均有許多震害實例。”[5] 《抗規》第6.1.5條明確規定：“甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應采用單跨框架結構”。考慮到“塔1”、“塔2”為乙類建筑，地震時使用功能不能中斷，依據《抗規》第6.1.5條、6.1.3條及條文說明，并參考《高規》6.1.2條條文說明，分別在“塔1”和“塔2”的四角增加剪力墻（保證結構抗扭剛度的合理分布），剪力墻的截面尺寸和數量以使得底層框架部分所承擔的地震傾覆力矩不超過50%作為控制指標，這樣結構就成為具有兩道抗震防線框架—剪力墻抗側力體系，抗震性能明顯增強。

4. 現澆樓梯對框架結構抗震設計的影響

塔3為框架結構，角部設一樓梯間，一層至二層樓梯為雙跑，二層至三層樓梯為四跑，

梯板平面沿Y向布置。由于樓梯與框架整澆，抗震設計時應考慮樓梯對框架結構抗震設計的影響。

4.1. 規范規定

《抗規》第6.1.15條規定：“對于框架結構，樓梯間的布置不應導致結構平面特別不規則；樓梯構件與主體結構整澆時，應計入樓梯構件對地震作用及其效應的影響，應進行樓梯構件的抗震承載力驗算；宜采取構造措施，減少樓梯構件對主體結構剛度的影響”。相應條文說明解釋為：“對于框架結構，樓梯構件與主體結構整澆時，梯板起到斜支撐的作用，對結構剛度、承載力、規則性的影響比較大，應參與抗震計算；當采取措施，如梯板滑動支承于平臺板，樓梯構件對結構剛度的影響較小，是否參與整體抗震計算差別不大。對于樓梯間設置剛度足夠大的抗震墻的結構，樓梯構件對結構剛度的影響較小，也可不參與整體抗震計算。”

《高規》第6.1.4條規定：“樓梯間的布置應盡量減小其造成的結構平面不規則；宜采用現澆鋼筋混凝土樓梯，樓梯結構應有足夠的抗倒塌能力；宜采取措施減小樓梯對主體結構的影響；當鋼筋混凝土樓梯與主體結構整體連接時，應考慮樓梯對地震作用及其效應的影響，并應對樓梯構件進行抗震承載力驗算。”相應條文說明解釋為：“抗震設計時，樓梯間為主要疏散通道，其結構應有足夠的抗倒塌能力，樓梯應作為結構構件進行設計。框架結構中樓梯構件的組合內力設計值應包括與地震作用效應的組合，樓梯梁、柱的抗震等級應與框架結構本身相同。框架結構中，鋼筋混凝土樓梯自身的剛度對結構地震作用和地震反應有著較大的影響，若樓梯布置不當會造成結構平面不規則，抗震設計時應盡量避免出現這種情況。震害調查中發現框架結構的樓梯梯板破壞嚴重，被拉斷的情況非常普遍，因此應進行抗震設計，并加強構造措施，宜采用雙排配筋。”

4.2. PKPM不同建模方式結果對比

對于樓梯間的考慮，目前在用PKPM的PMCAD程序建模時有兩種不同的建模方式：

第一種建模方式：在模型中不布置樓梯。“這種方式將樓梯作為主體結構的附屬構件，對樓梯結構進行簡化計算。在PMCAD中將樓梯間的樓板厚度定義為零，僅僅將樓梯的豎向荷載傳遞到框架梁、柱或墻上，并未將樓梯的構件作為結構的一部分參與整體計算。而在樓梯構件設計中不考慮地震作用。梯板、梯柱、梯梁僅按各自的豎向荷載進行設計，而樓梯的抗震性能僅通過梯柱的箍筋加密等構造措施來保證”[6]。

第二種建模方式：在模型中布置樓梯。PMCAD可以在四邊形房間中進行多種樓梯的布置。程序將樓梯梯板和休息平臺分別轉換成斜向及水平向的扁梁，用梁單元模擬；梯柱用斜桿單元來模擬，斜桿單元與柱單元具有相同的自由度，但布置更為靈活。[6][7]樓梯間的荷載需人工將面荷載轉換成線荷載，然后按梁間荷載輸入。

4.3. 兩種模型計算結果比較

以下結合本工程，對上述兩種建模方式的計算結果進行對比，來粗略考察樓梯對框架結構抗震設計的影響，主要包括對整體結構影響（如層間位移（角）、樓層作用力、各層側移剛度、結構自振周期）、對框架結構構件內力影響（如框架梁、框架柱）及對樓梯構件內力影響（如梯梁、梯柱、梯板）。

1） 對整體結構影響

對比結果詳見表1～表6。可以看出，計入樓梯影響后：結構自振周期（僅給出前3個）減小；框架結構各層X、Y兩個方向的側移剛度均增大，一、二層增大非常明顯且兩個方向增幅接近，三層增大很有限且Y向增幅相對更大些；一、二層平均層間位移雙向均減小，三層平均層間位移雙向均增大；各層地震反應力及層間剪力雙向均增大，Y向更為明顯。

2） 對框架結構構件內力影響

對比結果詳見表7～表14（限于篇幅，僅給出柱1、柱2、梁1、梁2幾個位置的

對比情況），可以發現，計入樓梯影響后：

對于樓梯間處框架梁柱（柱1、梁1）：框架柱軸力（正號為拉力）、剪力、彎矩均有明顯增大，且一、二層增幅尤為顯著，三層變化相對較小；框架柱剪力、彎矩變化與地震力方向存在明顯不對應的情況，反映了結構存在明顯扭轉效應；框架梁內出現較大的軸力，梁端彎矩有一定的變化，且梁端彎矩的方向可能改變（梁的方位與地震方向垂直時）。

對于遠離樓梯間的框架梁柱（柱2、梁2）：框架柱一、二層軸力無明顯變化，三層軸力明顯增大；一、二層剪力有增有減，增幅不大，三層剪力可能有較大增幅，且Y向更明顯；一、三層柱彎矩Mx在X向地震工況下增幅非常顯著（直接導致了柱子截面Y向邊長增大，配筋增加明顯），分析其原因，應是由于柱子位于結構平面的邊榀，且該榀屬于L型結構平面的短邊，考慮樓梯剛度影響后，結構剛度中心向樓梯間方向大幅移動，導致遠離樓梯間的邊榀框架存在很大扭轉效應。框架梁內沒有出現軸力，梁端彎矩可能有一定的變化，且某些情況下（梁的方位與地震方向垂直時）梁端彎矩的方向發生了改變。

3） 對樓梯構件內力影響

限于篇幅，直接給出對比結果：在地震作用工況下，梯板內可能出現較大的拉力，梯柱內可能出現拉力，且雙向受彎；梯梁受力復雜，軸力、彎矩、剪力、扭矩均存在。

5. 全文總結

1） 變配電室建筑由于功能的多樣性和特殊性，建筑形體往往很不規則，抗震設計時應

注意對不規則類型的判斷，調整結構布置，盡量減少不規則程度，擇優選擇規則的形體，使得結構抗側力體系布置合理、傳力明確、性能可靠，并應特別重視抗震概念設計，“不規則的建筑應按規定采取加強措施，特別不規則的建筑應進行研究和論證，采取特別的加強措施，嚴重不規則的建筑不應采用”[4]。

2） 電氣專業常要求配電室房間內部做成大空間（房間內不允許有柱），造成單跨框

架結構。這種結構超靜定次數少，在強震作用下容易出現連續倒塌，抗震設計時應引起重視，應首先根據具體情況進行判斷，必要時應采取可靠的加強措施。通過增加一定數量的剪力墻，使結構變為框架—剪力墻體系是一種可行的思路。

3） 樓梯與框架結構整澆時，梯板起到斜支撐的作用，對整體結構剛度、承載力、規

則性的影響比較大，應參與抗震計算。在地震作用工況下，框架結構構件內力可能會發生很大的變化；樓梯的梯板內可能出現較大的拉力，梯柱內可能出現拉力，且雙向受彎，梯梁受力復雜，軸力、彎矩、剪力、扭矩均存在。抗震設計時應充分考慮樓梯的影響，合理確定構件內力，加強抗震構造措施。

4） 通過采用梯板滑動支承于平臺板從而忽略樓梯構件對結構剛度的影響的做法，建

議在進行可靠論證、搜集試驗數據、積累足夠工程經驗后再決定是否采用。

參考文獻

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[2] 化工部福州地質工程勘察院.中景石化項目35kV變電站工程巖土工程勘察報告[R]，2013.

[3] JGJ 3-2010高層建筑混凝土結構技術規程[S]，北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4] GB 50011-2010建筑抗震設計規范[S]，北京：中國建筑工業出版社，2010.

篇（8）

Abstract: The number of nuclear power plants is the use of a seat or the heat generated by power reactors to generate electricity power facilities, including nuclear grade equipment identification techniques is to verify whether the device meets the design specifications core. In 1998, the state issued a "Code for seismic design of nuclear power plants" in the environmental accreditation, shall be approved by our own test rig equipped with thermal aging, irradiation aging laboratories, laboratory and mechanical vibration aging aging laboratories.

Keywords: nuclear equipment, identification standards, test methods and procedures

中圖分類號：TK-9 文獻標識碼：A 文章編號：

我國核級設備鑒定工作的發展概況

為切實貫徹和落實國家積極發展核電建設的方針，同時強調了要積極實現核電站的自主設計、設備的國產化能力，關鍵是核級設備的質量問題，我國自己應經具備了熱老化試驗臺、輻照老化實驗室、振動老化實驗室以及機械老化實驗室。另外，還建立了LOCA事故鑒定試驗室，分別可以對核級設備進行LOCA前和LOCA后的鑒定分析。它是保證核電站安全穩定運行的必要條件。

核級設備鑒定的試驗狀況

（一）遵循的標準法規

首先需要進行鑒定的設備為安全相關的能動的機械設備（抗震類別為1I）；1E級的電氣儀控設備，這些設備能夠確保核電站中反應堆冷卻劑系統壓力邊界的完整性；反應堆能夠安全停堆；防止事故后產生的放射性后果。

1.抗震鑒定試驗法規

GB13625—92也即《核電廠安全系統電氣設備抗震鑒定》；HAF-J0053《核設備抗震鑒定試驗指南》；IEEE-344《核電站1E級電氣設備抗震鑒定導則》。

2.環境鑒定試驗標準

GB12727—91《核電廠安全系統電氣物項的質量鑒定》；RCC—E法國1E級電氣設備設計標準；以及IEEE的相關標準等。目前，我國抗震鑒定試驗設備包括：閥門、泵、風機、儀控電機柜、儀表變送器、核級開關、1E級溫度計、電源、儀表管閥件等。

（二）鑒定試驗室的狀況

1.抗震試驗臺

我國振動試驗臺共有七臺。具體分布為，見表1。

2.熱老化實驗室

中國核動力院小型振動臺和北京強度環境研究所振動臺，其中具體介紹一

下北京北京強度環境研究所振動臺的性能參數，如表2所示。

3.LOCA事故試驗裝置

LOCA試驗室根據壓水堆核電站建造規范，針對反應堆安全殼內具有核安全等級要求的設備和材料，在實驗室條件下，通過模擬核電站反應堆安全殼內反應堆失水事故工況，進行的抗老化功能性鑒定試驗。LOCA事故環境實驗裝置由蒸汽供應系統、蒸汽存儲罐、化學噴淋系統、冷卻水系統、自控和儀表系統組成如圖1所示。

NO.1系統：設計溫度230℃；設計壓力1.3 MPa；小室尺寸Φ1400×2800mm；容積為3.6m3；噴淋溶液PH=9.25，濃度為0.6%NaOH+1.5%H3Bo3；噴淋密度為28.5L/min㎡。

NO.2系統：設計溫度200℃；設計壓力1.0MPa；小室尺寸Φ600×1020mm；容積為0.3m3。

表1. 國內地震模擬振動臺

表2. 北京強度環境研究所振動臺性能參數

圖1. LOCA環境試驗模擬曲線

階段1：樣機在LOCA爐內就位，對LOCA爐進行升溫，是爐內的溫度達到50±10℃，壓力保持在標準的大氣條件容差范圍內。

階段2：在階段1的溫度和壓力下保持至少24h。

階段3：對LOCA爐施加第一個熱沖擊或稱快速拉峰試驗。在30s內使爐內的溫度達到156℃，壓力達到0.56MPa，持續12Min，同時滿足圖1中溫度和壓力的曲線變化。

階段4：將LOCA爐與大氣連通進行自然冷卻，直至爐內溫度達到50±10℃，壓力降到標準的大氣條件容差范圍內。

階段5：在階段4 的溫度和壓力下保持24h。

階段6：對LOCA爐施加第二次熱沖擊。30s內使爐內溫度達到156℃，壓力達到0.56MPa，持續96h，同時滿足圖1中溫度和壓力的曲線變化。

階段7：模擬LOCA事故后的熱工環境，對試驗設備進行性能試驗，即在事故期間熱動力和化學條件下的性能試驗結束后接著進行，使爐內溫度達到100±5℃，壓力達到0.2±0.050MPa，相對濕度大于80%，試驗持續10d。

核級設備鑒定的方法和程序

（一）鑒定方法

設備鑒定是指確保設備經過一定的要求試驗后能夠投入運行并且滿足相對應系統性能，保證系統工作的安全性與持久性的一種實驗方法。

（二）鑒定程序

篇（9）

建筑設計（ArchitecturalDesign）是指在建筑物施工之前，設計者對建造過程中可能會遇到的各種問題，進行預先的全面設想，并提出恰當的解決辦法、方案，以保證工程在保質保量的前提下安全而又順利地完成。設計工作一般可分為方案設計、初步設計及施工圖設計三個階段。本文主要對施工圖設計階段中建筑結構設計、建筑節能設計及建筑電氣設計三方面的設計工作中的常見問題進行分析，并提出相應的應對措施。

一、建筑結構設計

工程中，經常提到一句話：“結構決定性能”。在建筑施工圖設計中亦然，只有對建筑物的結構進行優化合理地選型設計，才能確保建筑物的質量及施工的安全可靠性[2]。

（一）因地制宜，建筑結構設計應適應當地的地質條件

1.抗震性要求

地震是對建筑物破壞程度最大的地質災害之一，嚴重威脅著人們的生命財產安全。《建筑工程抗震設計規范》規定，抗震設防烈度為6度及以上地區的建筑，必須進行抗震設計。為此，建筑結構設計人員在設計時就應考慮建筑物的抗震設防分類和設防標準，以達到抗震設計的要求，從而確保建筑物的質量。

在多層砌體住宅結構中不宜采用無錨固的鋼筋混凝土預制挑檐，應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系。不應采用砌體墻和砼墻混合承重的結構體系。縱橫墻的布置宜均勻對稱、沿平面內宜對齊、沿豎向應上下連續；樓梯間應避免設置在房屋的盡端或轉角處。

對于鋼筋混凝土多層和高層結構建筑物，為了更好的承擔來自平行于抗側力結構平面方向的地震力，框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置。通過控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比，保證抗震墻本身的剛度，采取合理措施來保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接才能更好的維持框剪體系的各抗側力結構形成空間共同工作狀態。對體型復雜結構，通過設置變形縫（伸縮縫、防震縫、沉降縫）使之形成體型規則結構，從而提高建筑物的抗震性能。

2.地基結構

為了避免地基的沉降引起構件的破壞，可以從結構措施、地基和基礎措施等方面為出發點，對其加以控制。諸如：盡量采用結構均勻對稱的平面布置；對立面體形變化加以控制；將結構復雜，各部分變動較大的建筑物細化處理，下分為若干個有序單元；加強基礎和上部結構的剛度；對于同一建筑物，地基應盡可能埋置于同一深度的土層中，并采用相同類型的基礎。對于高層建筑來說。基礎一般采用樁箱基礎或樁筏結合的形式以適應較深埋置深度的需要。基礎箱體的整體剛度應得到保證，同時，群樁布置的形心與下部結構的重心應相互吻合。若土層有較大變動，應盡可能將同一建筑結構下的樁端置于同一土層之中，并應避免下部地基土層可能對其產生的液化影響。對于普通多層建筑，尤其是在土層較軟的地區，一般都需要對地基進行各種處理，以減少建筑物沉降。

（二）結構計算及構造方面的相關要求

1．結構計算中應注意的問題。

底框砌體結構驗算時應注意的問題主要包括：（1）底部剪力法不可濫用，該法適用在剛度較為均勻的多層結構之中，當底層框架混合結構具有薄弱層時，塑性變形集中的影響不可忽略。（2）在底層框架混合結構中，不可簡單地按框架抗震墻法進行剪力分配，應采用比較偏安全的方法：使全部剪力由抗震墻承擔，框架所承擔的剪力做為安全儲備，即第二道防線。（3）在計算剛度時，抗震墻折減至彈性剛度的20％-30％，框架不折減。（4）連續板的計算不可簡單地被單向板計算方法所代替；雙向板查表計算時，材料泊松比的影響不可忽略，否則，將導致計算值偏小。（5）對于電算結果的判斷和應用，應與工程設計的經驗數據進行對比分析，確保其正確性與合理性后再應用。

2．從構造角度看應注意的問題。

嚴格遵守《規范》中的相關規定，控制構件的最大配筋率和最小配筋率。保證不同部位的鋼筋需求得到滿足，鋼筋的選材也應滿足強度要求。當遭遇地震時，建筑結構應具有一定延性，且滿足最小配筋率的要求。選取恰當的通風散熱措施，避免由于屋面溫度波動引起的墻體開裂。墻體和樓板、圈梁與構造柱的拉接必須符合規范要求。

二、建筑節能設計

建筑節能是指在充分保證建筑舒適性的前提下，合理使用能源，提高能源利用效率。在國家大力倡導“低碳化”的大背景下，建筑的節能設計是未來的建筑發展趨勢之一[3]。在建筑設計時應注意以下幾點：

（一）把握當地氣候環境特征，合理選址

充分把握當地自然環境條件。比如：對當地地形、湖泊、綠化等自然條件加以充分的利用，為建筑物內部微氣候創造一個良好的天然條件，盡可能避免對建筑設備的依賴。

（二）優化建筑物形體構造

利用建筑物自身所處的大氣候條件，對建筑物的形體進行合理設計。在建筑物設計時可與利用相關軟件進行輔助設計，比如：Fluent，PHOENICS等模擬軟件，分析建筑物內外空氣的流動狀況。

（三）圍護結構的優化

圍護結構的優化對于建筑節能設計有著重大的意義。據統計，當圍護結構在總投資中占的比例為3%-6%時，可實現節能效果20%-40%。改善圍護結構各個構件的熱工性能，選擇合理的圍護結構組合方法。

此外，還應對相關節能設計標準有所了解，對各種保溫、隔熱材料的性能指標、適用范圍及施工技術要求有所掌握，為建筑節能理念的健全及在現實中的推廣應用打好基礎。

三、建筑電氣設計

（一）防雷擊相關問題

《規范》中對三級防雷標準的定義主要有兩條：一是當年雷擊次數大于或等于0.05時，或是經調查需要防雷處理的建筑物；二是建筑物中最高高度高于周圍建筑物20m以上。實際設計時，為求簡單，設計人員往往直接使用第二條處理。為了保證防雷安全，應通過經驗公式：N=0.024K1.3dTAe，求出雷擊次數確定一個建筑物是否需要進行防雷處理，使設計更有依據性。

（二）消防線路的敷設問題

在實際設計中，對消防線路的保護經常采用穿塑料管處理，并在吊頂中走線。對此，應嚴格遵守《規范》中的相關規定：消防聯動控制、自動滅火控制、通信、應急照明及緊急廣播等線路，應采取穿金屬管保護，并暗敷在非燃燒體結構內，其保護層厚度不應小于3cm。當必須明敷時，應在金屬管上采取防水措施。

（三）樹干式供電干線末端保護問題

篇（10）

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

0.前言

地震是威脅人類安全的主要自然災害之一，根據中國地震局的預測，目前我國大陸已進入了第五個地震活躍期。近幾年來，一些國家和我國部分地區相繼發生了強烈地震，造成很大的損失。地震具有突發性強、破壞性大和比較難預測的特點，目前地震的監測預報還是世界性的難題，很難做出準確的臨震預報，而且即使做到了震前預報，如果工程設施的抗震性能薄弱，也難以避免經濟損失。因此，實施有效的抗震設防仍然是當前防震減災的關鍵性工作，必須繼續執行預防為主、平震結合方針。貫徹執行新修訂的建筑抗震設計規范就是執行這一方針的重要手段。

國內外的地震經驗教訓表明，嚴格執行工程建設強制性標準，搞好新建工程的抗震設計，對原有未經抗震設計工程進行抗震加固等，是減輕地震災害的最直接、有效的途徑和方法。這方面有很多成功的經驗，在我國新疆伽師地區，嚴格按抗震規范設計建造的工程，經歷了近幾年多次地震均未發生損壞；云南麗江地區經過抗震加固的房屋，美國、日本等發達國家，一直把提高工程結構的抗震能力作為最大限度地減輕地震災害的基本手段。許多震害分析表明，雖然人類目前尚無法避免地震的發生，但切實可行的抗震措施使人類可以有效地避免或減輕地震造成的災害。新修訂的《建筑抗震設計規范》GB50010-2010就是將一系列的抗震技術措施以技術標準的形式確定下來，作為結構工程師進行建筑工程抗震設計和抗震防災部門進行抗震設防管理的依據。

1 現行抗震設計規范的主要特點

我國現行《建筑抗震設計規范》GB50010-2010是對近年來我國在建筑物抗震防災領域的研究成果和經驗教訓的基礎上制定的，和GB50011-2001相比在抗震理論和設計方法的主要變化如下：（1）2010規范對抗震設防依據、場地劃分和地基基礎設計的規定做了調整和改進。

（2）2010規范對地震作用和抗震驗算方法做了較為具體的規定，提出了長周期和不同阻尼比的設計反應譜，并對建筑結構分析適用模型作出了較明確的規定，增加了彈性分析和彈塑性分析的要求，當側移附加彎矩大于水平力作用下構件彎矩的110時，應考慮重力二階效應；明確了按樓蓋剛度、扭轉效應等的區別對待劃分平面結構和空間結構分析的要求；對結構分析計算軟件的選擇和對電算結果的分析判斷提出明確要求。

（3）對建筑結構地震作用的取值，從特征周期、最小地震力、偶然偏心和雙向水平地震等四個方面來控制建筑結構地震作用。

（4）增加了結構彈塑性變形驗算的規定，層間變形可采用靜力的彈塑性計算方法，即所謂推覆（push-over）方法予以簡化計算。

（5）提出增加各類建筑結構延性的設計和構造要求。

（6）新增了若干類結構的抗震設計原則，如配筋混凝土小砌塊房屋、鋼筋混凝土筒體結構、高強混凝土和預應力混凝土結構、高層和多層鋼結構等。

（7）規定了隔震結構設計的具體要求和技術措

施。

（8）規定了消能減震結構的具體措施。在建筑結構中設置消能器以吸收和耗散地震能量是實現基于性能要求的抗震設計的一種技術措施。

（9）明確了非結構構件抗震設計的要求。

從以上幾點可以看出，現行新規范GB50010-2010比GB50011-2001在抗震設計理論和計算方法以及抗震構造等方面做了更詳細的規定，并對減震消能設計等均做了規定，使得這些新技術能夠得到有依據的推廣。

2 新抗震規范對抗震設計的影響

目前各國抗震設計規范中普遍采用的是“小震不壞，中震可修，大震不倒”三水準設防的抗震設計方法，是以保證生命安全為單一設防目標。盡管它可以做到在大震時主體結構可以避免倒塌以保證生命的安全，但是對一些現代建筑，內部設備的價值遠遠超出結構自身的價值，且由于建筑物功能的不同重要性，如醫院、核電站等重要建筑，建筑物破壞所導致的直接經濟損失、間接經濟損失以及人員傷亡等方面的損失將是巨大的。因而現代建筑不僅要防止結構倒塌還要考慮控制經濟損失、保證結構使用功能的延續等問題。正是基于這種情況，美國學者率先提出了基于性能的抗震設計概念(performance-based Design)，引起整個地震工程界極大的興趣。基于性能設計的理念在于根據災害荷載的不確定性（發生時間、強度、作用歷時等的變化）以及抗力的不確定性的特點對不同風險度水平的災害荷載作用（地震等），將建筑物設計成滿足不同功能要求，保障建筑物在整個運行期充分發揮功能，方便維護和改建，符合經濟目的。

結構構件在地震作用下的破壞程度與結構的位移響應和構件的變形能力有關，用位移控制結構在地震作用下的性能更為合理。因此在提出基于性能的結構抗震設計概念時，將地震作用下結構位移（變形）反應作為衡量結構性能的重要指標。

基于性能抗震設計制定的設計規范與基于性能進行工程抗震設計的主要區別是：基于性能制定抗震設計規范，確定其目標性能水平時要充分考慮全社會的經濟發展狀況，以及所有可能涉及到的結構形式，建筑物的用途，最后綜合確定規范抗震性能水平，這也是抗震設計必須達到的最低要求，且在實現基于性能抗震設計時，規范必須要做到明確且簡單實用。而基于性能抗震工程為某一工程項目從開始提出，一直到最后包括使用期間維護在內的整個使用壽命的全過程。它包括選擇設計標準，恰當的結構形式和布局，結構細部設計和非結構構件的設計，保證和控制施工質量和長時間的維護，使之在使用期間，在可能遭受的不同水平地震作用下，能達到預先確定的不同性能水平。在這里，結構目標性能水平需要業主根據建筑功能、用途和經濟條件，以及和結構工程師相互討論決定。而結構工程師也應該提供初始造價、維護造價、以及在地震后可能的損壞以及修復費用，使結構在整個生命周期內費用達到最小。

3新抗震規范的精髓歸納為以下幾點

3.1 建筑選地

選擇對建筑抗震有利的場地，宜避開對建筑抗震不利的地段，不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。對于不利地段，結構工程師應提出避開要求，當無法避開時，應采取有效措施，這就考慮了地震因場地條件間接引起結構破壞的原因，諸如地基土的不均勻沉陷、地震引起的地表錯動與地裂。

3.2 建筑的平立面布置

建筑的平立面布置應符合概念設計的要求，不應采用嚴重不規則的方案。不規則的建筑，在結構設計時要進行水平地震作用計算和內力調整，并應對薄弱部位采取有效的抗震構造措施。借鑒國際的通行做法，參考外國規范，使我們的設計更加完善合理。

3.3 結構材料選擇與結構體系的確定應符合抗震結構的要求

采用哪一種結構材料，什么樣的結構體系，經技術經濟條件比較綜合確定。同時力求結構的延性好、強度與重力比值大、勻質性好、正交各向同性，盡量降低房屋重心，充分發揮材料的強度，并提出了結構兩個主軸方向的動力特性(周期和振型)相近的抗震概念。

3.4 盡可能設置多道抗震防線

地震有一定的持續時間，而且可能多次往復作用，根據地震后倒塌的建筑物的分析，我們知道地震的往復作用使結構遭到嚴重破壞，而最后倒塌則是結構因破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當處理構件的強弱關系，使其形成多道防線，是增加結構抗震能力的重要措施。例如單一的框架結構，框架就成為唯一的抗側力構件，那么采用“強柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的變形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防線的位置。

3.5 具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性

提高結構的抗側移剛度，往往是以提高工程造價及降低結構延性指標為代價的。要使建筑物在遭受強烈地震時，具有很強的抗倒塌能力，最理想的是使結構中的所有構件及構件中的所有桿件都具有較高的延性，然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結構中的重要構件以及關鍵桿作的延性是比較經濟有效的辦法。例如上剛下柔的框支墻結構，應重點提高轉換層以下的各層的構件延性。對于框架和框架簡體，應優先提高柱的延性。在工程設計中另一種提高結構延性的辦法是結構承載力無明顯降低的前提下，控制構件的破壞形態，減小受壓構件的軸壓比(同時還應注意適當降低剪壓比)，提高柱的延性。

3.6 確保結構的整體性

各構件之間的連接必須可靠，符合下列要求：① 構件節點的承載力不應低于其連接構件的承載力，當構件屈服、剛度退化時，節點應保持承載力和剛度不變。② 預埋件的錨固承載力不應低于連接件的承載力。③ 裝配式的連接應保證結構的整體性，各抗側力構件必須有可靠的措施以確保空問協同工作。④ 結構應具有連續性，注重施工質量，避免施工不當使結構的連續性遭到削弱甚至破壞。

3.7 規范與設計新抗震規范已將設計中常出現的問題做出了具體規定

① 體形復雜的建筑不一概提倡設防震縫。②對規則結構與不規則結構做出了定量的劃分。并用強制性條文對建筑師的建筑設計方案提出了限制。如規范規定，“建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規則的方案”。③ 預應力混凝土的抗側力構件，應配有足夠的非予應力鋼筋。④非結構構件與其結構主體的連接，應進行抗震設計，如幕墻、附屬機械、電氣設備系統支座和連接等需符合地震時對使用功能的要求。⑤ 投資方愿意通過增加投資來提高安全要求的抗震建筑，采用隔震和消能減震設計。⑥ 結構材料的選用應減少材料的脆性，優先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋和規定強度等級范圍內的混凝土。通過執行新抗震規范中的各項規定，來保證抗震概念設計的完成通過遵循抗震概念設計的原則，使建筑物具有可靠的抗震性能。概念設計決定建筑物的抗震性能，如果概念設計不適宜于抗震 那么不管多“精密”的計算也無濟于事。當然，在做好概念設計的基礎上也要認真計算做好定量分析。新抗震規范對于各構件在抗震計算中的作用及各項參數的選取作了詳盡的規定，并且提出了在建筑物內設置地震反應觀測系統的要求，這標志我國建筑工程抗震科學的發展進步。

3.8 鋼筋混凝土結構是常用的結構形式

篇（11）

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：

1 前言

土建結構設計是火力發電廠設計重要的一部分，其他任何專業的設計都離不開土建結構專業，都要以土建結構專業為基礎，甚至土建結構在整個設計中還起到至關重要的作用。這就要求土建結構設計人員要有一定的工作經驗、甚至是現場工作經驗，要有很強的責任心，以及對其他專業、相關設備都有一定的認識和了解，盡可能的避免設計圖紙中常見的問題。本文這種簡述火力發電廠土建結構設計中專業配合問題，以及幾點關于結構設計的體會。

火力發電廠設計是一項很復雜的工作，一般來說包含總圖、機務、

運煤、除灰、脫硫、建筑、結構、給排水、電氣、熱控、暖通、化水等專業。設計在其中起著關鍵的地位，占地指標、煤耗指標、用水指標、廠用電指標等都是十幾個專業幾十名設計人員一起配合、協調、工作的結果。所以說，一座電廠的誕生，是各種技術應用的結果，是各個專業之間協調、配合的結果。任何專業的設計思想想要得到體現，都必須以土建結構專業為基礎。因而土建結構在整個設計過程中起著非常關鍵的作用，有時甚至還起著主導作用。本文著重討論火力發電廠士建結構設計。

2混凝土梁設計

粱的配筋率過大，不易施工。某工程為了控制梁的截面高度，把縱筋配得接近2.5％的極限配筋率，但是在施工時，很難實現設計要求，在梁高受限的情況下，可以考慮加寬梁截面，以減少配筋率，非特殊情況下，一般情況配筋率不要超過1.5％，這樣有助于梁端塑性鉸的形成，有利于抗震設計。根據規程規定，抗震設計框架梁端面混凝土受壓區高度與有效高度的比值，在二、三級時取極限值0．35，可以反算出縱筋的最大配筋率

這樣就計算出了梁縱筋最大配筋率，建議配筋率大于1．6％的粱箍筋采用封閉箍筋，取代135。彎鉤的普通箍筋，防止彎鉤占位，擠走上鋼筋的位置。同時規程規定：梁端截面的底面和頂喵縱向鋼筋配筋量的比值，除按設計計算確定外，一級不應小于0．5，二、三級不應小于0．3的強制性規定。

懸臂梁配筋的簡化手算法：一般來說重懸臂梁高跨比為l／6一l／5，輕懸臂梁為l／8一l／7，根據經驗等效均布線荷載40kN為界，超過此值，認為是重荷載懸臂粱，反之為輕懸臂粱。懸臂梁根部彎矩為控制彎矩

M=qL2／2

懸臂梁構造要求較特殊，對于箍筋，除抗剪計算確定外，其間距都取100mm，因為懸臂梁全跨的任何截面剪力都相等，設計應無加密區與非加密區之分。

3混凝土板設計

1)支座兩側板負筋長度不相等問題：相鄰板跨度相差較大時，經常把中間支座兩側板上的承受負彎矩的鋼筋設計成不等長，即跨度大的負筋長，跨度小的負筋短。其實這樣設計不合理。原因是因為中間支座處得彎矩包絡圖實際不是突變的而是漸變的，若按小跨板短跨長度的l／4設計時有時不能完全包含住小跨板的彎矩包絡圖。按照大跨板短跨的1／4長度設計能完全包含住跨板的彎矩包絡圖。

2)關于板中的溫度、收縮應力尚不易準確計算，規范給出了配置溫度收縮鋼筋的原則和最低數量的規定，必須執行。

3)雙向板板厚一般取板短跨尺寸的1／45一l／40，雙向板在不設次梁分割前最大板的經驗尺寸一般認為是8m*8m，但是8m有些保守，舉實例說明，一個四邊簡支的9m*11m的板，板厚按照l／4l取，僅僅取了220mm厚，板荷載按照q=15．5kN／m2取值，混凝土強度等級為C30，主筋采用HRB400，經計算(按照塑性板設計)，主要受力方向的下部受力鋼筋A1=736mm2(實配HRB400‘p12@100)，主要受力方向的下部受力鋼筋A2=736mm2(實配HRB400‘p12@150)。實例說明按照四邊簡支的支座情況設計的大板，均未發生任何強度和撓度的問題。

4混凝土柱設計

柱軸壓力的計算，同板設計荷載和柱網尺寸有關，當為矩形軸網時，柱的受荷范圍，一般近似取該柱在X、Y方向相鄰跨跨度中心線圍合成的矩形，作為受荷面積。初步估計是可按照地上每層13―15kN／m2，地下每層荷載標準值22kN／m2計算，總層數疊加厚，乘以受荷面積和設計值轉換系數1．26，即可近似確定柱軸壓力。

5 士建結構與設計其他專業之間的配合

5.1、與機類專業的配合

一般來說電廠設計過程中機類專業主要包括：機務、運煤、除灰、脫硫、暖通等，在初步設計階段，機類專業的工程師會根據他們專業的工藝布置和設備型號以及各自專業的規程規范在各自的生產車間提出一個初步的要求。

5.2、與電類專業的配

電類專業包括：電氣和熱控兩個專業．電氣又有幾個專業方向分別是，一次、二次、廠用。與電類專業配合有著和機類專業明顯的區別。

5.3、與水類專業的配合

水類專業在火力發電廠設計中有兩個專業：給排水和化水。

5.4 、與土類專業的配合

土建專業大體就是建筑與結構，有的工業設計院在這個專業之間

甚至沒有分開，這兩個專業在普通的專業與民用建筑設計院已經都有

了一整套的工作流程，在此本文僅描述一下在火力發電廠設計中需要

著重注意的幾點。在初步設計階段的軸網一般就會有一個大體的布置。但是施下圖設計開始后。經過各個專業配合后。若發現原有軸網不合理，應及時提出修改意見．特別是預估跨度不夠時．在不影響使用功能的前提下，盡量按照結構工程師的要求調整，以提高建筑的整體安全性。設計時要設伸縮縫、沉降縫、抗震縫等變形縫，可能會影響到建筑的布局，這時，建筑應該跟土建多協調。合理安排。建筑施工圖中的很多尺寸都與梁，板、柱結構截面有著密切關系。土建在完成計算后應及時提交資料給建筑。以便在建筑的平、立、剖等圖紙當中確定相關尺寸。

6 結束語

在火力發電廠土建設計工作中，一些常規的做法不一定是正確的，提高設計質量，才能設計出安全適用、經濟合理的火力發電廠。因此還是要和專業相互協調、配合，這樣才能更好的為火力發電廠服務。

7 參考文獻

[1]D【5000―2000．火力發電廠設計技術規程[s]．