建筑抗震設計的基本準則范文
時間:2023-12-20 17:32:25
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篇1
關鍵詞:中國地震動參數區劃圖;抗震設防標準;建筑結構設計;建筑工程造價
引言
我國是世界上遭受地震災害最為嚴重的國家之一。20世紀以來,我國因地震死亡人數近60萬,占世界因地震死亡人數的一半,世界上兩次死亡人數超過20萬的大地震均發生在我國,幾乎所有的省、自治區、直轄市在歷史上均遭受過6級以上地震的襲擊[1]。隨著經濟和社會迅速發展,為保障經濟社會和諧穩定和可持續發展,對地震安全提出了更高、更迫切的要求。國家強制性標準GB18306-2015《中國地震動參數區劃圖》即第五代地震區劃圖,于2016年6月1日正式實施。
1新版《中國地震動參數區劃圖》的意義
地震區劃圖是依據當地可能的地震危險程度對國土進行區域劃分,是一般建設工程的抗震設防要求和編制社會經濟發展、國土利用規劃、防災減災規劃和環境保護規劃等相關規劃的依據[2]。新版地震區劃圖堅持以人為本,充分考慮公民在地震中的生命安全問題,將建筑物抗倒塌作為編圖的基本準則,為全面提高我國建設工程抗震設防能力提供了法律保障和科學依據,是政府部門依法履行公共安全和社會治理行政職能的重要支撐。相較于第四代地震區劃圖,新版地震區劃圖有三大變化:(1)設防區域全覆蓋;(2)明確了四級地震作用(常遇地震動、基本地震動、罕遇地震動和極罕遇地震動)及相應地震動參數的調整關系;(3)給出了除港澳臺地區以外的全國城鎮Ⅱ類場地的基本地震動參數。為實現防震減災2020年奮斗目標和全面防御戰略的實施奠定了基礎,為從制度上改變我國部分地區不設防的現狀做好了技術儲備。
2陜西區域抗震設防標準變化
新版地震區劃圖規定的設防標準有所提高。根據第四代地震區劃圖標準,陜西省有104個縣(市、區)處于抗震設防烈度6度以上的區域,占全省國土面積的91.7%,其中7度及7度以上的高烈度區有58個縣(市、區),占全省國土面積的32.3%,只有榆林榆陽區、橫山縣大部分區域和神木、佳縣、米脂、子洲、寶塔區、子長、安塞少部分區域處于6度以下,占國土面積的8.3%。2016年6月1日起實施的新版地震區劃圖,規定的我省的抗震設防標準總體有所提高,其中,地震烈度8度和7度以上的高烈度區,包括90個縣768個鄉鎮,涉及國土面積7.46萬平方公里,占全省面積的37.3%,區域人口2585.5萬人,占全省人口的68.2%,GDP達9065億元,占全省GDP的49.9%。6度區包括57個縣,652個鄉鎮街道,面積13.12萬平方公里,占全省面積的62.7%??傮w來看,陜西有以下三點主要變化:(1)取消了陜北地區1.71萬平方公里的不設防區域,涉及榆林榆陽區、橫山縣大部分區域和神木、佳縣、米脂、子洲、寶塔區、子長、安塞少部分區域,占國土面積的8.3%,這些區域均應按地震基本烈度6度進行抗震設防。(2)全省7度區范圍有所擴大。咸陽(彬縣、長武)、延安(宜川、黃龍)、漢中(略陽)、榆林(定邊)、安康(寧陜、旬陽、白河)、商洛(丹鳳、商南)6市共13個縣區部分鄉鎮街道從6度(0.05g)提高到7度(0.10g)。(3)全省8度(0.20g)及以上地區范圍進一步擴大。在新版地震區劃圖中,全省抗震設防烈度8度的縣區由原來的14個增加到42個。所增加的縣區集中在關中地區,包括西安(長安、高陵、戶縣、藍田、周至)、咸陽(秦都、渭城、興平)、楊凌(楊陵區)、寶雞(渭濱、金臺、陳倉)3市共10個縣區的全部鄉鎮街道從7度提高到8度。咸陽(三原、涇陽、武功、禮泉、乾縣)、寶雞(鳳翔、岐山、扶風、眉縣、千陽、鳳縣)、渭南(合陽、富平、澄城、蒲城)、漢中(略陽)5市共18個縣區部分鄉鎮、街道從7度提高到8度。(其中乾縣部分鄉鎮街道由原7度0.10g提高到8度0.20g,其余均為原7度半地區)
3建筑工程設計影響分析
3.1對原抗震設防烈度小于6度地區的影響
榆林市榆陽區、橫山縣、靖邊縣均屬于抗震設防烈度小于6度[3],但在實際的工程設計中,這些地區雖然不進行抗震計算,但均按6度設防考慮其抗震構造措施。因此本次新修訂地震區劃圖后,對于原抗震設防烈度小于6度地區的工程設計,僅僅是在結構計算時要進行抗震計算,因此對于工程設計的影響相對較小。
3.2對原設防地區的影響
如前文所述,本次新版《中國地震動參數區劃圖》對于陜西大多數地區而言,抗震設防烈度均有不同程度提高?,F以長安區某建筑單體的結構設計為例進行說明。工程條件:建筑高度:28m;結構類型:框架結構;建筑用途:酒店;場地類別:Ⅱ類;抗震設防分類:丙類;結構安全等級:二級?!陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規程》(JGJ-2010)6.2.2:“抗震設計時,一、二、三級框架結構的底層柱底截面的彎矩設計值,應分別采用考慮地震作用組合的彎矩值與增大系數1.7、1.5、1.3的乘積?!钡鹊取I媳碇行屡f兩版規范對于工程設計的影響,可分為兩部分:一是地震加速度增大,抗震設防烈度提高,導致結構計算結果的增大;二是設防烈度的提高,根據《建筑抗震設計規范》表6.1.2,可能會使得建筑的抗震等級提高,由此相應的抗震措施也均有所提高。
4建筑工程造價的影響分析
抗震設防標準決定了建筑物的抗震能力水平,并進而影響建筑物在地震中的損失大小,而抗震設防標準也直接影響著建筑物的初始造價。
4.1理論研究
在《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001)制定時,相關的單位就進行了關于最優抗震設防烈度的探討,在實施后,相關從事防災減災專業研究的人員依然對最優抗震設防烈度繼續進行研究和論證。高小旺等[4]對河南省洛陽市(6度設防)、鄭州市(7度設防)和新鄉市(8度設防)以及四川省成都市(7度設防)四百多棟建筑工程造價進行調查分析,其結果表明:對于鋼筋混凝土框架結構的建筑,7度較6度土建成本增加約3%;8度較7度土建成本增加約4.8%。李樹楨等[5]在1998年,就設防烈度與投資比發出咨詢函96份,收到43件,進行統計,其結果表明:對于鋼筋混凝土建筑,7度較6度土建成本增加約3.9%;8度較7度土建成本增加約3.8%。周雍年等[6]研究表明:“一般說來,按7、8、9度設防后,工程造價將分別增加3%~5%、7%~10%和15%~20%?!?/p>
4.2、市場調查
通過對國內一線地產公司的經濟技術控制指標的搜集,針對各基礎條件基本一致,僅抗震設防烈度情況下,不同的控制指標進行對比,分析其含鋼量及混凝土用量的增加值。分析恒大地產集團含鋼量控制指標在設防烈度不同的條件下的差值,大致可總結見表5:兩個地產公司,因其產品所在區域及定位有所不同,數值上略有差異,但經濟技術控制指標的總體變化規律,基本一致。小結:通過市場調研,分析經濟技術控制指標,設防烈度對建筑造價的影響大概是一致的:(1)建筑高度越高,受設防烈度變化的影響越大;(2)7度區與8度區的建造成本的差值較7度區與6度區的建造成本的差值要大。
4.3、工程實例的假定計算
建立設防烈度與工程造價之間的一一對應關系是非常困難的,結構的初始造價實際上是與具體的設計方案有直接關系的,給定同一設防烈度,可以設計出多個滿足要求的不同方案,因而其造價也不同[7]。并且影響工程造價的因素十分龐雜,不僅僅是建筑方案,還有結構形式、場地類別、地區的差異性、材料價格、人工價格等等。現以某實際工程為例,結合表3、表5,取平均值,進行假定計算。以收集到的西安地區部分工程實際造價結果為計算基礎:(1)建筑總高度為32米的會所,層高4.8米,建筑面積3301平米,?。涸O防烈度由6度提升至7度:含鋼量每平米增加3.5kg,混凝土每平米增加0.02m3;設防烈度由7度提升至8度:含鋼量每平米增加3.5kg,混凝土每平米增加0.04m3。經計算,結果如表6所示:(2)西安大興東路某住宅項目,框架剪力墻結構,地下2層,地上29層,總建筑面積23481m2,設防烈度由6度提升至7度:含鋼量每平米增加3.5kg,混凝土每平米增加0.02m3;設防烈度由7度提升至8度:含鋼量每平米增加5kg,混凝土每平米增加0.04m3。經計算,結果如表7所示:(3)渭南市某博物館項目,框架結構,結構高度14.5m,建筑面積:3420.2m2,設防烈度:8度。設防烈度由6度提升至7度:含鋼量每平米增加3.5kg,混凝土每平米增加0.02m3;設防烈度由7度提升至8度:含鋼量每平米增加5kg,混凝土每平米增加0.04m3。經計算,結果如表8所示:假定計算結果與前文所述論文研究成果基本一致,但考慮到所引用論文研究結果大多是基于原《建筑抗震設計規范》,2000年之后《建筑抗震設計規范》經過幾次修訂,相較舊版規范要求更加嚴格和細致,另外建材價格、人工成本、所參考地產集團對于經濟指標控制的嚴苛性以及本次所參考實際工程的特殊性(層高較高),因此實際的一般建設工程中因設防烈度的提高而導致土建成本的增加比例應該比表中數值更高一些。
5結語
(1)抗震設防烈度的提高,設計基本地震加速度的增大,可能會導致建筑抗震等級的提高,會使得結構計算結果增大,并且相應的抗震措施也均有所提高;(2)建筑高度越高,受設防烈度變化的影響越大;(3)7度區與8度區的建造成本的差值較7度區與6度區的建造成本的差值要大;(4)設防烈度由6度提高至7度,土建成本增加比例約為3~4%,設防烈度由7度提高至8度,土建成本增加比例約為4%~5%。
參考文獻:
[1]GB18306-2001《中國地震動參數區劃圖》宣貫教材.北京:中國標準出版社.2001
[2]羅開海,劉培.新一代地震區劃圖調整統計及抗震規范局部修訂簡介[J].城市與減災.2016,5:43
[3]建筑抗震設計規范:GB50011-2010[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.
[4]高小旺,等.工程抗震設防標準若干問題的探討[J].土木工程學報.1997,12:52-59
[5]李樹楨,李冀龍.房屋建筑的震害矩陣計算與設防投資比確定[J].自然災害學報.1998,11:106-114
[6]周雍平,張曉志,謝禮立.工程抗震設防標準的效益分析[J].地震工程與工程振動.2002,2:14-20