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摘要:山地建筑结构在高烈度地震区的设计,《山地建筑结构设计规程》(征求意见稿)规定了相应的计算要求。结构整体抗倾覆与抗滑移计算在山地建筑设计中非常重要。
关键词:山地建筑;整体抗倾覆计算;抗滑移计算;设计
Theapplicationofmountainbuildingstructureinhighintensityearthquakezoneengineering
QinDongHuXiaoyunShenShengdaLiuJian
(Shenzhenqianhengarchitecturaldesignco.LTD,Shenzhen518000)
Abstract:DesignSpecificationforbuildingstructureontheslope(Draft)hasstipulatedthecorrespondingcalculationrequirementsaboutthedesignofmountainbuildingstructureinthehighintensityseismicarea.Thecalculationoftheoverallantioverturningandantislipofthestructureisveryimportantinthedesignofmountainbuildings.
Keywords:mountainbuilding;calculationofoverallantioverturning;calculationofantislip;design
1工程概况
该工程位于云南省大理市,结构设计基准期为50年,基本风压为0.65kN/m2,计算舒适度时用0.45kN/m2(10年一遇)。本工程建筑场地类别为Ⅱ类,抗震设防列度为8度,场地特征周期为0.45s,基本地震加速度为0.20g,抗震设防类别为丙类,设计地震分组为第三组。
4、大部分异形柱砼节点域剪压比超限。
由于建筑场地地形、地貌的特点,本工程大部分楼栋(均为3~4层的别墅类建筑)建于挖方区域,形成的最高处边坡有9m高(分3m+6m两个台阶),边坡土以全风化粉砂质泥岩为主。经成本核算,如果大范围做边坡支护结构,其成本造价高昂,经研究对比,决定在建筑长度范围内利用建筑结构兼做挡土墙。但是《山地建筑结构设计规程》(征求意见稿)3.1.10条规定:山地建筑结构不宜兼作挡土墙。
当主体结构兼作挡土墙时,应考虑主体结构与岩土体的共同作用及其地震效应。
本文以该实际工程为例,同时以《山地建筑结构设计规程》(征求意见稿)为设计依据,从结构体系选形、计算分析等方面提出一些设计工作中碰到的问题及部分解决方法,以供类似工程参考。
2结构体系选形
根据建筑平面功能要求,可供选择的结构体系有框架结构、异形柱框架剪力墙结构、剪力墙结构(部分短肢剪力墙)。
所研究建筑在《山地建筑结构设计规程》中属于掉层结构。
建筑剖面图
在高烈度地区,异形柱框架剪力墙结构与框架结构的层间位移角如果满足规范要求,则竖向构件截面较大,不经济且影响建筑功能。建筑结构兼做挡土墙存在抗倾覆与抗滑移的问题,结构自重对这两种效应起有利作用,方案二剪力墙结构体系能兼顾上述问题,故作为实施方案。
计算结果表明,由于挡土墙构件布置的偏置对结构带来的扭转效应明显。参考《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.5条注与《重庆市住宅建筑结构设计规程》5.2.5条的相关规定,扭转效应偏大的楼层扭转位移比可以放宽到1.6。结合本栋建筑的特点,挡土墙的主要作用是挡土,但也起到抵抗地震的作用,经与当地审图机构沟通,适当减弱挡土墙在地震作用下抗侧力的作用,完善细化其挡土作用的计算。计算模型按考虑与不考虑挡土墙分别计算,采用两者包络配筋设计。
结合地形、地貌情况,同时依据《建筑抗震设计规范》第4.1.8条与《山地建筑结构设计规程》4.2.2条,综合计算确定该场地的水平地震影响系数最大值的增大系数为1.2,以此考虑山地对地震作用可能产生的放大作用。
3计算分析
建筑结构兼做挡土墙,结构整体抗倾覆与抗滑移的问题突显,参考《山地建筑结构设计规程》(征求意见稿)第5.1.7条与《建筑地基基础设计规范》6.7.3条、6.7.5条的相关规定,对抗倾覆与抗滑移进行验算。
结构整体抗滑移、抗倾覆稳定性验算示意图
1)填土作用下主动土压力:
Ea=ψaγkah2l/2+ψaqkahl
2)填土作用下倾覆力矩:
Ma=ψaγkah3l/6+ψaqkah2l/2
3)风荷载与地震作用下的水平力(Fw与FE)与倾覆力矩(Mw与ME)按SATWE计算结果采用。
4)结构的抗倾覆力矩(MR)按SATWE计算结果采用。结构整体抗水平力(FR)由桩基础提供。
5)结构整体抗滑移稳定性验算:
填土荷载与风荷载组合下:
FR/FS=FR/(Ea+Fw)≥1.3
填土荷载与地震作用组合下:
FR/FS=1.25FR/(Ea+FE)≥1.3
6)结构整体抗倾覆稳定性验算:
填土荷载与风荷载组合下:
MR/MS=MR/(Ma+Mw)≥1.6
填土荷载与地震作用组合下:
MR/MS=MR/(Ma+ME)≥1.6
述计算满足规范要求。
本工程的抗滑移承载力主要由人工挖孔桩的水平承载力提供,各桩之间通过地梁连为整体,共同承担水平荷载。
4结束语
本文以实际工程为例,对高烈度地震区山地建筑结构的相关设计问题进行研究,目前《山地建筑结构设计规程》(征求意见稿)还没有正式执行,征求意见稿中提出了一些新的判别结构规则性的思路还需要实际工程进一步验证,本文限于篇幅,将另做研究论证。
参考文献
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[2]GB50009-2012建筑结构荷载规范[s].北京:建筑工业出版社,2012.
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[5]《山地建筑结构设计规程》(征求意见稿)[s].
[6]DBJ50/T-243-2016重庆市住宅建筑结构设计规程[s].重庆.