13.4 建筑附属机电设备支架的基本抗震措施
条文说明
本规范仅规定对附属机电设备支架的基本要求。并参照美国UBC规范的规定,给出了可不作抗震设防要求的一些小型设备和小直径的管道。
建筑附属机电设备的种类繁多,参照美国UBC97规范,要求自重超过1.8kN(400磅)或自振周期大于0.1s时,要进行抗震计算。计算自振周期时,一般采用单质点模型。对于支承条件复杂的机电设备,其计算模型应符合相关设备标准的要求。
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本规范仅规定对附属机电设备支架的基本要求。并参照美国UBC规范的规定,给出了可不作抗震设防要求的一些小型设备和小直径的管道。
建筑附属机电设备的种类繁多,参照美国UBC97规范,要求自重超过1.8kN(400磅)或自振周期大于0.1s时,要进行抗震计算。计算自振周期时,一般采用单质点模型。对于支承条件复杂的机电设备,其计算模型应符合相关设备标准的要求。
13.4.1 附属于建筑的电梯、照明和应急电源系统、烟火监测和消防系统。采暖和空气调节系统、通信系统、公用天线等与建筑结构的连接构件和部件的抗震措施,应根据设防烈度、建筑使用功能、房屋高度、结构类型和变形特征、附属设备所处的位置和运转要求等经综合分析后确定。
13.4.2 下列附属机电设备的支架可不考虑抗震设防要求:
1 重力不超过1.8kN的设备。
2 内径小于25mm的燃气管道和内径小于60mm的电气配管。
3 矩形截面面积小于0.38m2和圆形直径小于0.70m的风管。
4 吊杆计算长度不超过300mm的吊杆悬挂管道。
13.4.3 建筑附属机电设备不应设置在可能导致其使用功能发生障碍等二次灾害的部位;对于有隔振装置的设备,应注意其强烈振动对连接件的影响,并防止设备和建筑结构发生谐振现象。
建筑附属机电设备的支架应具有足够的刚度和强度;其与建筑结构应有可靠的连接和锚固,应使设备在遭遇设防烈度地震影响后能迅速恢复运转。
13.4.4 管道、电缆、通风管和设备的洞口设置,应减少对主要承重结构构件的削弱;洞口边缘应有补强措。 管道和设备与建筑结构的连接,应能允许二者间有一定的相对变位。
13.4.5 建筑附属机电设备的基座或连接件应能将设备承受的地震作用全部传递到建筑结构上。建筑结构中,用以固定建筑附属机电设备预埋件、锚固件的部位,应采取加强措施,以承受附属机电设备传给主体结构的地震作用。
13.4.6 建筑内的高位水箱应与所在的结构构件可靠连接;且应计及水箱及所含水重对建筑结构产生的地震作用效应。
13. 4.7 在设防地震下需要连续工作的附属设备,宜设置在建筑结构地震反应较小的部位;相关部位的结构构件应采取相应的加强措施。
本章主要适用于地下车库、过街通道、地下变电站和地下空间综合体等单建式地下建筑。不包括地下铁道、城市公路隧道等。
14.1.1 本章是新增加的,主要规定地下建筑不同于地面建筑的抗震设计要求。
地下建筑种类较多,有的抗震能力强,有的使用要求高,有的服务于人流、车流,有的服务于物资储藏,抗震设防应有不同的要求。本章的适用范围为单建式地下建筑,且不包括地下铁道和城市公路隧道,因为地下铁道和城市公路隧道等属于交通运输类工程。
高层建筑的地下室(包括设置防震缝与主楼对应范围分开的地下室)属于附建式地下建筑,其性能要求通常与地面建筑一致,可按本规范有关章节所提出的要求设计。
随着城市建设的快速发展,单建式地下建筑的规模正在增大,类型正在增多,其抗震能力和抗震设防要求也有差异,需要在工程设计中进一步研究,逐步解决。
地下建筑宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。当处于软弱土、液化土或断层破碎带等不利地段时,应分析其对结构抗震稳定性的影响,采取相应措施。
14.1.2 建设场地的地形、地质条件对地下建筑结构的抗震性能均有直接或间接的影响。选择在密实、均匀、稳定的地基上建造,有利于结构在经受地震作用时保持稳定。
地下建筑的建筑布置应力求简单、对称、规则、平顺;横剖面的形状和构造不宜沿纵向突变。
地下建筑的结构体系应根据使用要求、场地工程地质条件和施工方法等确定,并应具有良好的整体性,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
丙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级,6、7度时不应低于四级,8、9度时不宜低于三级。乙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级,6、7度时不宜低于三级,8、9度时不宜低于二级。
14.1.3、14.1.4 对称、规则并具有良好的整体性,及结构的侧向刚度宜自下而上逐渐减小等是抗震结构建筑布置的常见要求。地下建筑与地面建筑的区别是,地下建筑结构尤应力求体型简单,纵向、横向外形平顺,剖面形状、构件组成和尺寸不沿纵向经常变化,使其抗震能力提高。
关于钢筋混凝土结构的地下建筑的抗震等级,其要求略高于高层建筑的地下室,这是由于:
①高层建筑地下室,在楼房倒塌后一般即弃之不用,单建式地下建筑则在附近房屋倒塌后仍常有继续服役的必要,其使用功能的重要性常高于高层建筑地下室;
②地下结构一般不宜带缝工作,尤其是在地下水位较高的场合,其整体性要求高于地面建筑;
③地下空间通常是不可再生的资源,损坏后一般不能推倒重来,需原地修复,而难度较大。
本条的具体规定主要针对乙类、丙类设防的地下建筑,其他设防类别,除有具体规定外,可按本规范相关规定提高或降低。
位于岩石中的地下建筑,其出入口通道两侧的边坡和洞口仰坡,应依据地形、地质条件选用合理的口部结构类型,提高其抗震稳定性。
14.1.5 岩石地下建筑的口部结构往往是抗震能力薄弱的部位,洞口的地形、地质条件则对口部结构的抗震稳定性有直接的影响,故应特别注意洞口位置和口部结构类型的选择的合理性。
按本章要求采取抗震措施的下列地下建筑,可不进行地震作用计算:
1 7度Ⅰ、Ⅱ类场地的丙类地下建筑。
2 8度(0.20g)Ⅰ、Ⅱ类场地时,不超过二层、体型规则的中小跨度丙类地下建筑。
地下建筑的抗震计算模型,应根据结构实际情况确定并符合下列要求:
1 应能较准确地反映周围挡土结构和内部各构件的实际受力状况;与周围挡土结构分离的内部结构,可采用与地上建筑同样的计算模型。
2 周围地层分布均匀、规则且具有对称轴的纵向较长的地下建筑,结构分析可选择平面应变分析模型并采用反应位移法或等效水平地震加速度法、等效侧力法计算。
3 长宽比和高宽比均小于3及本条第2款以外的地下建筑,宜采用空间结构分析计算模型并采用土层-结构时程分析法计算。
14.2.2 本条规定地下建筑抗震计算的模型和相应的计算方法。
1 地下建筑结构抗震计算模型的最大特点是,除了结构自身受力、传力途径的模拟外,还需要正确模拟周围土层的影响。
长条形地下结构按横截面的平面应变问题进行抗震计算的方法,一般适用于离端部或接头的距离达1.5倍结构跨度以上的地下建筑结构。端部和接头部位等的结构受力变形情况较复杂,进行抗震计算时原则上应按空间结构模型进行分析。
结构形式、土层和荷载分布的规则性对结构的地震反应都有影响,差异较大时地下结构的地震反应也将有明显的空间效应。此时,即使是外形相仿的长条形结构,也宜按空间结构模型进行抗震计算和分析。
2 对地下建筑结构,反应位移法、等效水平地震加速度法或等效侧力法,作为简便方法,仅适用于平面应变问题的地震反应分析;其余情况,需要采用具有普遍适用性的时程分析法。
3 反应位移法。采用反应位移法计算时,将土层动力反应位移的最大值作为强制位移施加于结构上,然后按静力原理计算内力。土层动力反应位移的最大值可通过输入地震波的动力有限元计算确定。
以长条形地下结构为例,其横截面的等效侧向荷载为由两侧土层变形形成的侧向力p(z)、结构自重产生的惯性力及结构与周围土层间的剪切力τ三者的总和(图30)。地下结构本身的惯性力,可取结构的质量乘以最大加速度,并施加在结构重心上。
式中,τ为地下结构顶板上表面与土层接触处的剪切力;G为土层的动剪变模量,可采用结构周围地层中应变水平为10-4量级的地层的剪切刚度,其值约为初始值的70%~80%;H为顶板以上土层的厚度,Sv为基底上的速度反应谱,可由地面加速度反应谱得到;Ts为顶板以上土层的固有周期;p(z)为土层变形形成的侧向力,u(z)为距地表深度z处的地震土层变形;zb为地下结构底面距地表面的深度;kh为地震时单位面积的水平向土层弹簧系数,可采用不包含地下结构的土层有限元网格,在地下结构处施加单位水平力然后求出对应的水平变形得到。
4 等效水平地震加速度法。此法将地下结构的地震反应简化为沿垂直向线性分布的等效水平地震加速度的作用效应,计算采用的数值方法常为有限元法;等效侧力法将地下结构的地震反应简化为作用在节点上的等效水平地震惯性力的作用效应,从而可采用结构力学方法计算结构的动内力。两种方法都较简单,尤其是等效侧力法。但二者需分别得出等效水平地震加速度荷载系数和等效侧力系数等的取值,普遍适用性较差。
5 时程分析法。根据软土地区的研究成果,平面应变问题时程分析法网格划分时,侧向边界宜取至离相邻结构边墙至少3倍结构宽度处,底部边界取至基岩表面,或经时程分析试算结果趋于稳定的深度处,上部边界取至地表。计算的边界条件,侧向边界可采用自由场边界,底部边界离结构底面较远时可取为可输入地震加速度时程的固定边界,地表为自由变形边界。
采用空间结构模型计算时,在横截面上的计算范围和边界条件可与平面应变问题的计算相同,纵向边界可取为离结构端部距离为2倍结构横断面面积当量宽度处的横剖面,边界条件均宜为自由场边界。
地下建筑抗震计算的设计参数,应符合下列要求:
1 地震作用的方向应符合下列规定:
1)按平面应变模型分析的地下结构,可仅计算横向的水平地震作用;
2)不规则的地下结构,宜同时计算结构横向和纵向的水平地震作用;
3)地下空间综合体等体型复杂的地下结构,8、9度时尚宜计及竖向地震作用。
2 地震作用的取值,应随地下的深度比地面相应减少:基岩处的地震作用可取地面的一半,地面至基岩的不同深度处可按插入法确定;地表、土层界面和基岩面较平坦时,也可采用一维波动法确定;土层界面、基岩面或地表起伏较大时,宜采用二维或三维有限元法确定。
3 结构的重力荷载代表值应取结构、构件自重和水、土压力的标准值及各可变荷载的组合值之和。
4 采用土层-结构时程分析法或等效水平地震加速度法时,土、岩石的动力特性参数可由试验确定。
14.2.3 本条规定地下结构抗震计算的主要设计参数:
1 地下结构的地震作用方向与地面建筑的区别。首先是对于长条形地下结构,作用方向与其纵轴方向斜交的水平地震作用,可分解为横断面上和沿纵轴方向作用的水平地震作用,二者强度均将降低,一般不可能单独起控制作用。因而对其按平面应变问题分析时,一般可仅考虑沿结构横向的水平地震作用;对地下空间综合体等体型复杂的地下建筑结构,宜同时计算结构横向和纵向的水平地震作用。其次是对竖向地震作用的要求,体型复杂的地下空间结构或地基地质条件复杂的长条形地下结构,都易产生不均匀沉降并导致结构裂损,因而即使设防烈度为7度,必要时也需考虑竖向地震作用效应的综合作用。
2 地面以下地震作用的大小。地面下设计基本地震加速度值随深度逐渐减小是公认的,但取值各国有不同的规定;一般在基岩面取地表的1/2,基岩至地表按深度线性内插。我国《水工建筑物抗震设计规范》DL 5073第9.1.2条规定地表为基岩面时,基岩面下50m及其以下部位的设计地震加速度代表值可取为地表规定值的1/2,不足50m处可按深度由线性插值确定。对于进行地震安全性评价的场地,则可根据具体情况按一维或多维的模型进行分析后确定其减小的规律。
3 地下结构的重力荷载代表值。地下建筑结构静力设计时,水、土压力是主要荷载,故在确定地下建筑结构的重力荷载的代表值时,应包含水、土压力的标准值。
4 土层的计算参数。软土的动力特性采用Davidenkov模型表述时,动剪变模量G、阻尼比λ与动剪应变γd之间满足关系式:
式中,ρ为质量密度,cs为剪切波速,σ′v为有效上覆压力,γ′i为第i层土的有效重度,hi为第i层土的厚度,α2、α3为经验常数,可由当地试验数据拟合分析确定。
地下建筑的抗震验算,除应符合本规范第5章的要求外,尚应符合下列规定:
1 应进行多遇地震作用下截面承载力和构件变形的抗震验算。
2 对于不规则的地下建筑以及地下变电站和地下空间综合体等,尚应进行罕遇地震作用下的抗震变形验算。计算可采用本规范第5.5节的简化方法,混凝土结构弹塑性层间位移角限值[θp]宜取1/250。
3 液化地基中的地下建筑,应验算液化时的抗浮稳定性。
液化土层对地下连续墙和抗拔桩等的摩阻力,宜根据实测的标准贯入锤击数与临界标准贯入锤击数的比值确定其液化折减系数。
14.2.4 地下建筑不同于地面建筑的抗震验算内容如下:
1 一般应进行多遇地震下承载力和变形的验算。
2 考虑地下建筑修复的难度较大,将罕遇地震作用下混凝土结构弹塑性层间位移角的限值取为[θp]=1/250。由于多遇地震作用下按结构弹性状态计算得到的结果可能不满足罕遇地震作用下的弹塑性变形要求,建议进行设防地震下构件承载力和结构变形验算,使其在设防地震下可安全使用,在罕遇地震下能满足抗震变形验算的要求。
3 在有可能液化的地基中建造地下建筑结构时,应注意检验其抗浮稳定性,并在必要时采取措施加固地基,以防地震时结构周围的场地液化。鉴于经采取措施加固后地基的动力特性将有变化,本条要求根据实测标准贯入锤击数与临界锤击数的比值确定液化折减系数,并进而计算地下连续墙和抗拔桩等的摩阻力。
钢筋混凝土地下建筑的抗震构造,应符合下列要求:
1 宜采用现浇结构。需要设置部分装配式构件时,应使其与周围构件有可靠的连接。
2 地下钢筋混凝土框架结构构件的最小尺寸应不低于同类地面结构构件的规定。
3 中柱的纵向钢筋最小总配筋率,应比本规范6.3.7-1的规定增加0.2%。中柱与梁或顶板、中间楼板及底板连接处的箍筋应加密,其范围和构造与地面框架结构的柱相同。
14.3.1 地下钢筋混凝土框架结构构件的尺寸常大于同类地面结构的构件,但因使用功能不同的框架结构要求不一致,因而本条仅提构件最小尺寸应至少符合同类地面建筑结构构件的规定,而未对其规定具体尺寸。
地下钢筋混凝土结构按抗震等级提出的构造要求,第3款为根据“强柱弱梁”的设计概念适当加强框架柱的措施。
此次局部修订进行文字调整,以明确最小总配筋率取值规定。
地下建筑的顶板、底板和楼板,应符合下列要求:
1 宜采用梁板结构。当采用板柱-抗震墙结构时,无柱帽的平板应在柱上板带中设构造暗梁,其构造措施按本规范第6.6.4条第1款的规定采用。
2 对地下连续墙的复合墙体,顶板、底板及各层楼板的负弯矩钢筋至少应有50%锚入地下连续墙,锚入长度按受力计算确定;正弯矩钢筋需锚入内衬,并均不小于规定的锚固长度。
3 楼板开孔时,孔洞宽度应不大于该层楼板宽度的30%;洞口的布置宜使结构质量和刚度的分布仍较均匀、对称,避免局部突变。孔洞周围应设置满足构造要求的边梁或暗梁。
14.3.2 本条规定比地上板柱结构有所加强,旨在便于协调安全受力和方便施工的需要。为加快施工进度,减少基坑暴露时间,地下建筑结构的底板、顶板和楼板常采用无梁肋结构,由此使底板、顶板和楼板等的受力体系不再是板梁体系,故在必要时宜通过在柱上板带中设置暗梁对其加强。
为加强楼盖结构的整体性,提出第2款为加强周边墙体与楼板的连接构造的措施。
水平地震作用下,地下建筑侧墙、顶板和楼板开孔都将影响结构体系的抗震承载能力,故有必要适当限制开孔面积,并辅以必要的措施加强孔口周围的构件。
此次局部修订进行文字调整,明确暗梁的设置范围。
地下建筑周围土体和地基存在液化土层时,应采取下列措施:
1 对液化土层采取注浆加固和换土等消除或减轻液化影响的措施。
2 进行地下结构液化上浮验算,必要时采取增设抗拔桩、配置压重等相应的抗浮措施。
3 存在液化土薄夹层,或施工中深度大于20m的地下连续墙围护结构遇到液化土层时,可不做地基抗液化处理,但其承载力及抗浮稳定性验算应计入土层液化引起的土压力增加及摩阻力降低等因素的影响。
14.3.3 根据单建式地下建筑结构的特点,提出遇到液化地基时可采用的处理技术和要求。
对周围土体和地基中存在的液化土层,注浆加固和换土等技术措施可有效地消除或减轻液化危害。
对液化土层未采取措施时,应考虑其上浮的可能性,验算方法及要求见本章第14.2节,必要时应采取抗浮措施。
地基中包含薄的液化土夹层时,以加强地下结构而不是加固地基为好。当基坑开挖中采用深度大于20m的地下连续墙作为围护结构时,坑内土体将因受到地下连续墙的挟持包围而形成较好的场地条件,地震时一般不可能液化。这两种情况,周围土体都存在液化土,在承载力及抗浮稳定性验算中,仍应计入周围土层液化引起的土压力增加和摩阻力降低等因素的影响。
地下建筑穿越地震时岸坡可能滑动的古河道或可能发生明显不均匀沉陷的软土地带时,应采取更换软弱土或设置桩基础等措施。
14.3.4 当地下建筑不可避免地必须通过滑坡和地质条件剧烈变化的地段时,本条给出了减轻地下建筑结构地震作用效应的构造措施。
位于岩石中的地下建筑,应采取下列抗震措施:
1 口部通道和未经注浆加固处理的断层破碎带区段采用复合式支护结构时,内衬结构应采用钢筋混凝土衬砌,不得采用素混凝土衬砌。
2 采用离壁式衬砌时,内衬结构应在拱墙相交处设置水平撑抵紧围岩。
3 采用钻爆法施工时,初期支护和围岩地层间应密实回填。
干砌块石回填时应注浆加强。
14.3.5 汶川地震中公路隧道的震害调查表明,当断层破碎带的复合式支护采用素混凝土内衬时,地震下内衬结构严重裂损并大量坍塌,而采用钢筋混凝土内衬结构的隧道口部地段,复合式支护的内衬结构仅出现裂缝。因此,要求在断层破碎带中采用钢筋混凝土内衬结构。
B.0.1 高强混凝土结构所采用的混凝土强度等级应符合本规范第3.9.3条的规定;其抗震设计,除应符合普通混凝土结构抗震设计要求外,尚应符合本附录的规定。
B.0.2 结构构件截面剪力设计值的限值中含有混凝土轴心抗压强度设计值(fc)的项应乘以混凝土强度影响系数(βc)。其值,混凝土强度等级为C50时取1.0,C80时取0.8,介于C50和C80之间时取其内插值。
结构构件受压区高度计算和承载力验算时,公式中含有混凝土轴心抗压强度设计值(fc)的项也应按国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定乘以相应的混凝土强度影响系数。
B.0.3 高强混凝土框架的抗震构造措施,应符合下列要求:
1 梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于3%(HRB335级钢筋)和2.6%(HRB400级钢筋)。梁端箍筋加密区的箍筋最小直径应比普通混凝土梁箍筋的最小直径增大2mm。
2 柱的轴压比限值宜按下列规定采用:不超过C60混凝土的柱可与普通混凝土柱相同,C65~C70混凝土的柱宜比普通混凝土柱减小0.05,C75~C80混凝土的柱宜比普通混凝土柱减小0.1。
3 当混凝土强度等级大于C60时,柱纵向钢筋的最小总配筋率应比普通混凝土柱增大0.1%。
4 柱加密区的最小配箍特征值宜按下列规定采用;混凝土强度等级高于C60时,箍筋宜采用复合箍、复合螺旋箍或连续复合矩形螺旋箍。
1)轴压比不大于0.6时,宜比普通混凝土柱大0.02;
2)轴压比大于0.6时,宜比普通混凝土柱大0.03。
B.0.4 当抗震墙的混凝土强度等级大于C60时,应经过专门研究,采取加强措施。
C.0.1 本附录适用于6、7、8度时先张法和后张有粘结预应力混凝土结构的抗震设计,9度时应进行专门研究。 无粘结预应力混凝土结构的抗震设计,应采取措施防止罕遇地震下结构构件塑性铰区以外有效预加力松弛,并符合专门的规定。
C.0.2 抗震设计的预应力混凝土结构,应采取措施使其具有良好的变形和消耗地震能量的能力,达到延性结构的基本要求;应避免构件剪切破坏先于弯曲破坏、节点先于被连接构件破坏、预应力筋的锚固粘结先于构件破坏。
C.0.3 抗震设计时,后张预应力框架、门架、转换层的转换大梁,宜采用有粘结预应力筋。承重结构的受拉杆件和抗震等级为一级的框架,不得采用无粘结预应力筋。
C.0.4 抗震设计时,预应力混凝土结构的抗震等级及相应的地震组合内力调整,应按本规范第6章对钢筋混凝土结构的要求执行。
C.0.5 预应力混凝土结构的混凝土强度等级,框架和转换层的转换构件不宜低于C40,其他抗侧力的预应力混凝土构件,不应低于C30。
C.0.6 预应力混凝土结构的抗震计算,除应符合本规范第5章的规定外,尚应符合下列规定:
1 预应力混凝土结构自身的阻尼比可采用0.03,并可按钢筋混凝土结构部分和预应力混凝土结构部分在整个结构总变形能所占的比例折算为等效阻尼比。
2 预应力混凝土结构构件截面抗震验算时,本规范第5.4.1条地震作用效应基本组合中,应增加预应力作用效应项,其分项系数,一般情况应采用1.0,当预应力作用效应对构件承载力不利时,应采用1.2。
3 预应力筋穿过框架节点核芯区时,节点核芯区的截面抗震验算,应计入总有效预加力以及预应力孔道削弱核芯区有效验算宽度的影响。
C.0.7 预应力混凝土结构的抗震构造,除下列规定外,应符合本规范第6章对钢筋混凝土结构的要求:
1 抗侧力的预应力混凝土构件,应采用预应力筋和非预应力筋混合配筋方式。二者的比例应依据抗震等级按有关规定控制,其预应力强度比不宜大于0.75。
2 预应力混凝土框架梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率、底面和顶面非预应力钢筋配筋量的比值,应按预应力强度比相应换算后符合钢筋混凝土框架梁的要求。
3 预应力混凝土框架柱可采用非对称配筋方式;其轴压比计算,应计入预应力筋的总有效预加力形成的轴向压力设计值,并符合钢筋混凝土结构中对应框架柱的要求;箍筋宜全高加密。
4 板柱-抗震墙结构中,在柱截面范围内通过板底连续钢筋的要求,应计入预应力钢筋截面面积。
C.0.8 后张预应力筋的锚具不宜设置在梁柱节点核芯区。预应力筋-锚具组装件的锚固性能,应符合专门的规定。
D.1.1 一、二、三级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值,应按下列公式确定:
D.2.1 扁梁框架的梁宽大于柱宽时,梁柱节点应符合本段的规定。
D.2.2 扁梁框架的梁柱节点核芯区应根据梁纵筋在柱宽范围内、外的截面面积比例,对柱宽以内和柱宽以外的范围分别验算受剪承载力。
D.2.3 核芯区验算方法除应符合一般框架梁柱节点的要求外,尚应符合下列要求:
1 按本规范式(D.1.3)验算核芯区剪力限值时,核芯区有效宽度可取梁宽与柱宽之和的平均值;
2 四边有梁的约束影响系数,验算柱宽范围内核芯区的受剪承载力时可取1.5;验算柱宽范围以外核芯区的受剪承载力时宜取1.0;
3 验算核芯区受剪承载力时,在柱宽范围内的核芯区,轴向力的取值可与一般梁柱节点相同;柱宽以外的核芯区,可不考虑轴力对受剪承载力的有利作用;
4 锚入柱内的梁上部钢筋宜大于其全部截面面积的60%。
D.3.1 梁中线与柱中线重合时,圆柱框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值应符合下列要求:
E.1.1 框支层应采用现浇楼板,厚度不宜小于180mm,混凝土强度等级不宜低于C30,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不应小于0.25%。
E.1.2 部分框支抗震墙结构的框支层楼板剪力设计值,应符合下列要求:
E.1.4 框支层楼板的边缘和较大洞口周边应设置边梁,其宽度不宜小于板厚的2倍,纵向钢筋配筋率不应小于1%,钢筋接头宜采用机械连接或焊接,楼板的钢筋应锚固在边梁内。
E.1.5 对建筑平面较长或不规则及各抗震墙内力相差较大的框支层,必要时可采用简化方法验算楼板平面内的受弯、受剪承载力。
《建筑抗震设计标准》GB/T50011-2010(2024年版)
E.2.1 转换层上下的结构质量中心宜接近重合(不包括裙房),转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。
E.2.2 转换层上部的竖向抗侧力构件(墙、柱)宜直接落在转换层的主结构上。
E.2.3 厚板转换层结构不宜用于7度及7度以上的高层建筑。
E.2.4 转换层楼盖不应有大洞口,在平面内宜接近刚性。
E.2.5 转换层楼盖与筒体、抗震墙应有可靠的连接,转换层楼板的抗震验算和构造宜符合本附录第E.1节对框支层楼板的有关规定。
E.2.6 8度时转换层结构应考虑竖向地震作用。
E.2.7 9度时不应采用转换层结构。
本附录适用的配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的最大高度应符合表F.1.1—1的规定,且房屋总高度与总宽度的比值不宜超过表F.1.1—2的规定。
注:1 房屋高度超过表内高度时,应进行专门研究和论证,采取有效的加强措施;
2 某层或几层开间大于6.0m以上的房间建筑面积占相应层建筑面积40%以上时,表中数据相应减少6m;
3 房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶部分)。
F.1.1 国内外有关试验研究结果表明,配筋混凝土小砌块抗震墙的最小分布钢筋仅为混凝土抗震墙的一半,但承载力明显高于普通砌体,而竖向和水平灰缝使其具有较大的耗能能力,结构的设计计算方法与钢筋混凝土抗震墙结构基本相似。从安全、经济诸方面综合考虑,对于满灌的配筋混凝土小砌块抗震墙房屋,本附录所适用高度可比2001规范适当增加,同时补充了7度(0.15g)、8度(0.30g)和9度的有关规定。当横墙较少时,类似多层砌体房屋,也要求其适用高度有所降低。
当经过专门研究,有可靠技术依据,采取必要的加强措施,按住房和城乡建设部的有关规定进行专项审查,房屋高度可以适当增加。
配筋混凝土小砌块房屋高宽比限制在一定范围内时,有利于房屋的稳定性,减少房屋发生整体弯曲破坏的可能性。配筋砌块砌体抗震墙抗拉相对不利,限制房屋高宽比,可使墙肢在多遇地震下不致出现小偏心受拉状况,本次修订对6度时的高宽比限制适当加严。根据试验研究和计算分析,当房屋的平面布置和竖向布置不规则时,会增大房屋的地震反应,应适当减小房屋高宽比以保证在地震作用下结构不会发生整体弯曲破坏。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋应根据抗震设防类别、烈度和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级宜按表F.1.2确定。
F.1.2 配筋小砌块砌体抗震墙房屋的抗震等级是确定其抗震措施的重要设计参数,依据抗震设防分类、烈度和房屋高度等划分抗震等级。本次修订,参照现浇钢筋混凝土房屋以24m为界划分抗震等级的规定,对2001规范的规定作了调整,并增加了9度的有关规定。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋应避免采用本规范第3.4节规定的不规则建筑结构方案,并应符合下列要求:
1 平面形状宜简单、规则,凹凸不宜过大;竖向布置宜规则、均匀,避免过大的外挑和内收。
2 纵横向抗震墙宜拉通对直;每个独立墙段长度不宜大于8m,且不宜小于墙厚的5倍;墙段的总高度与墙段长度之比不宜小于2;门洞口宜上下对齐,成列布置。
3 采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖时,抗震横墙的最大间距,应符合表F.1.3的要求。
4 房屋需要设置防震缝时,其最小宽度应符合下列要求:
当房屋高度不超过24m时,可采用100mm;当超过24m时,6度、7度、8度和9度相应每增加6m、5m、4m和3m,宜加宽20mm。
F.1.3 根据本规范第3.4节的规则性要求,提出配筋混凝土小砌块房屋平面和竖向布置简单、规则、抗震墙拉通对直的要求,从结构体型的设计上保证房屋具有较好的抗震性能。
本次修订,对墙肢长度提出了具体的要求。考虑到抗震墙结构应具有延性,高宽比大于2的延性抗震墙,可避免脆性的剪切破坏,要求墙段的长度(即墙段截面高度)不宜大于8m。当墙很长时,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的超静定次数较高的联肢墙,洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁(其跨高比宜大于6)。由于配筋小砌块砌体抗震墙的竖向钢筋设置在砌块孔洞内(距墙端约100mm),墙肢长度很短时很难充分发挥作用,因此设计时墙肢长度也不宜过短。
楼、屋盖平面内的变形,将影响楼层水平地震作用在各抗侧力构件之间的分配,为了保证配筋小砌块砌体抗震墙结构房屋的整体性,楼、屋盖宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖,横墙间距也不应过大,使楼盖具备传递地震力给横墙所需的水平刚度。
根据试验研究结果,由于配筋小砌块砌体抗震墙存在水平灰缝和垂直灰缝,其结构整体刚度小于钢筋混凝土抗震墙,因此防震缝的宽度要大于钢筋混凝土抗震墙房屋。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的层高应符合下列要求:
1 底部加强部位的层高,一、二级不宜大于3.2m,三、四级不应大于3.9m。
2 其他部位的层高,一、二级不应大于3.9m,三、四级不应大于4.8m。
注:底部加强部位指不小于房屋高度的1/6且不小于底部二层的高度范围,房屋总高度小于21m时取一层。
F.1.4 本条是新增条文。试验研究表明,抗震墙的高度对抗震墙出平面偏心受压强度和变形有直接关系,控制层高主要是为了保证抗震墙出平面的强度、刚度和稳定性。由于小砌块墙体的厚度是190mm,当房屋的层高为3.2m~4.8m时,与现浇钢筋混凝土抗震墙的要求基本相当。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的短肢墙应符合下列要求:
1 不应采用全部为短肢墙的配筋小砌块抗震墙结构,应形成短肢抗震墙与一般抗震墙共同抵抗水平地震作用的抗震墙结构。9度时不宜采用短肢墙。
2 在规定的水平力作用下,一般抗震墙承受的底部地震倾覆力矩不应小于结构总倾覆力矩的50%,且短肢抗震墙截面面积与同层抗震墙总截面面积比例,两个主轴方向均不宜大于20%。
3 短肢墙宜设置翼墙;不应在一字形短肢墙平面外布置与之单侧相交的楼、屋面梁。
4 短肢墙的抗震等级应比表F.1.2的规定提高一级采用;已为一级时,配筋应按9度的要求提高。
注:短肢抗震墙指墙肢截面高度与宽度之比为5~8的抗震墙,一般抗震墙指墙肢截面高度与宽度之比大于8的抗震墙。“L”形、“T”形、“+”形等多肢墙截面的长短肢性质应由较长一肢确定。
F.1.5 本条是新增条文,对配筋小砌块砌体抗震墙房屋中的短肢墙布置作了规定。虽然短肢抗震墙有利于建筑布置,能扩大使用空间,减轻结构自重,但是其抗震性能较差,因此在整个结构中应设置足够数量的一般抗震墙,形成以一般抗震墙为主、短肢抗震墙与一般抗震墙相结合共同抵抗水平力的结构体系,保证房屋的抗震能力。本条参照有关规定,对短肢抗震墙截面面积与同一层内所有抗震墙截面面积的比例作了规定。
一字形短肢抗震墙的延性及平面外稳定均相对较差,因此规定不宜布置单侧楼、屋面梁与之平面外垂直或斜交,同时要求短肢抗震墙应尽可能设置翼缘,保证短肢抗震墙具有适当的抗震能力。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋抗震计算时,应按本节规定调整地震作用效应;6度时可不进行截面抗震验算,但应按本附录的有关要求采取抗震构造措施。配筋混凝土小砌块抗震墙房屋应进行多遇地震作用下的抗震变形验算,其楼层内最大的弹性层间位移角,底层不宜超过1/1200,其他楼层不宜超过1/800。
F.2.1 本条是新增条文。配筋小砌块砌体抗震墙存在水平灰缝和垂直灰缝,在地震作用下具有较好的耗能能力,而且灌孔砌体的强度和弹性模量也要低于相对应的混凝土,其变形比普通钢筋混凝土抗震墙大。根据同济大学、哈尔滨工业大学、湖南大学等有关单位的试验研究结果,综合参考了钢筋混凝土抗震墙弹性层间位移角限值,规定了配筋小砌块砌体抗震墙结构在多遇地震作用下的弹性层间位移角限值为1/800,底层承受的剪力最大且主要是剪切变形,其弹性层间位移角限值要求相对较高,取1/1200。
F.2.2 配筋混凝土小砌块抗震墙承载力计算时,底部加强部位截面的组合剪力设计值应按下列规定调整:
F.2.5 在多遇地震作用组合下,配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的墙肢不应出现小偏心受拉。大偏心受拉配筋混凝土小型空心砌块抗震墙,其斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
F.2.6 配筋小型空心砌块抗震墙跨高比大于2.5的连梁宜采用钢筋混凝土连梁,其截面组合的剪力设计值和斜截面受剪承载力,应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010对连梁的有关规定。
F.2.7 抗震墙采用配筋混凝土小型空心砌块砌体连梁时,应符合下列要求:
1 连梁的截面应满足下式的要求:
F.2.2~F.2.7 配筋小砌块砌体抗震墙房屋的抗震计算分析,包括内力调整和截面应力计算方法,大多参照钢筋混凝土结构的有关规定,并针对配筋小砌块砌体结构的特点做了修改。
在配筋小砌块砌体抗震墙房屋抗震设计计算中,抗震墙底部的荷载作用效应最大,因此应根据计算分析结果,对底部截面的组合剪力设计值采用按不同抗震等级确定剪力放大系数的形式进行调整,以使房屋的最不利截面得到加强。
条文中规定配筋小砌块砌体抗震墙的截面抗剪能力限制条件,是为了规定抗震墙截面尺寸的最小值,或者说是限制了抗震墙截面的最大名义剪应力值。试验研究结果表明,抗震墙的名义剪应力过高,灌孔砌体会在早期出现斜裂缝,水平抗剪钢筋不能充分发挥作用,即使配置很多水平抗剪钢筋,也不能有效地提高抗震墙的抗剪能力。
配筋小砌块砌体抗震墙截面应力控制值,类似于混凝土抗压强度设计值,采用“灌孔小砌块砌体”的抗压强度,它不同于砌体抗压强度,也不同于混凝土抗压强度。
配筋小砌块砌体抗震墙截面受剪承载力由砌体、竖向和水平分布筋三者共同承担,为使水平分布钢筋不致过小,要求水平分布筋应承担一半以上的水平剪力。
配筋小砌块砌体由于受其块型、砌筑方法和配筋方式的影响,不适宜做跨高比较大的的梁构件。而在配筋小砌块砌体抗震墙结构中,连梁是保证房屋整体性的重要构件,为了保证连梁与抗震节点处有弯曲屈服前不会山现剪切破坏和具有适当的刚度和承载能力,对于跨度比大于2.5的连梁宜采用受力性能更好的钢筋混凝土连梁,以确保连梁构件的“强剪弱弯”。对于跨高比小于2.5的连梁(主要指窗下墙部分),新增了允许采用配筋小砌块砌体连梁的规定。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的灌孔混凝土应采用坍落度大、流动性及和易性好,并与砌块结合良好的混凝土,灌孔混凝土的强度等级不应低于Cb20。
F.3.1 灌注混凝土是指由水泥、砂、石等主要原材料配制的大流动性细石混凝土,石子粒径控制在(5~16)mm之间,坍落度控制在(230~250)mm。过高的灌孔混凝土强度与混凝土小砌块块材的强度不匹配,由此组成的灌孔砌体的性能不能充分发挥,而且低强度的灌孔混凝土其和易性也较差,施工质量无法保证。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的抗震墙,应全部用灌孔混凝土灌实。
F.3.2 本条文为新增条文。配筋小砌块砌体抗震墙是一个整体,必须全部灌孔。在配筋小砌块砌体抗震墙结构的房屋中,允许有部分墙体不灌孔,但不灌孔的墙体只能按填充墙对待并后砌。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的横向和竖向分布钢筋应符合表F.3.3—1和F.3.3—2的要求;横向分布钢筋宜双排布置,双排分布钢筋之间拉结筋的间距不应大于400mm,直径不应小于6mm;竖向分布钢筋宜采用单排布置,直径不应大于25mm。
F.3.3 本条根据有关的试验研究结果、配筋小砌块砌体的特点和试点工程的经验,并参照了国内外相应的规范等资料,规定了配筋小砌块砌体抗震墙中配筋的最低构造要求。本次修改把原条文规定改为表格形式,同时对抗震等级为一、二级的配筋要求略有提高,并新增加了9度的配筋率不应小于0.2%的规定。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙在重力荷载代表值作用下的轴压比,应符合下列要求:
1 一般墙体的底部加强部位,一级(9度)不宜大于0.4,一级(8度)不宜大于0.5,二、三级不宜大于0.6;一般部位,均不宜大于0.6。
2 短肢墙体全高范围,一级不宜大于0.50,二、三级不宜大于0.60;对于无翼缘的一字形短肢墙,其轴压比限值应相应降低0.1。
3 各向墙肢截面均为3b<h<5b的独立小墙肢,一级不宜大于0.4,二、三级不宜大于0.5;对于无翼缘的一字形独立小墙肢,其轴压比限值应相应降低0.1。
F.3.4 配筋小砌块砌体抗震墙在重力荷载代表值作用下的轴压比控制是为了保证配筋小砌块砌体在水平荷载作用下的延性和强度的发挥,同时也是为了防止墙片截面过小、配筋率过高,保证抗震墙结构延性。本次修订对一般墙、短肢墙、一字形短肢墙的轴压比限值做了区别对待;由于短肢墙和无翼缘的一字形短肢墙的抗震性能较差,因此其轴压比限值更为严格。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙墙肢端部应设置边缘构件;底部加强部位的轴压比,一级大于0.2和二级大于0.3时,应设置约束边缘构件。构造边缘构件的配筋范围:无翼墙端部为3孔配筋;“L”形转角节点为3孔配筋;“T”形转角节点为4孔配筋;边缘构件范围内应设置水平箍筋,最小配筋应符合表F.3.5的要求。约束边缘构件的范围应沿受力方向比构造边缘构件增加1孔,水平箍筋应相应加强,也可采用混凝土边框柱加强。
F.3.5 在配筋小砌块砌体抗震墙结构中,边缘构件在提高墙体承载力方面和变形能力方面的作用都非常明显,因此参照混凝土抗震墙结构边缘构件设置的要求,结合配筋小砌块砌体抗震墙的特点,规定了边缘构件的配筋要求。
配筋小砌块砌体抗震墙的水平筋放置于砌块横肋的凹槽和灰缝中,直径不小于6mm且不大于8mm比较合适。因此一级的水平筋最小直径为Φ8,二~四级为Φ6,为了适当弥补钢筋直径小的影响,抗震等级为一、二、三级时,应采用不低于HRB335级的热轧钢筋。
本次修订,还增加了一、二级抗震墙的底部加强部位设置约束边缘构件的要求。当房屋高度接近本附录表F.1.1—1的限值时,也可以采用钢筋混凝土边框柱作为约束边缘构件来加强对墙体的约束,边框柱截面沿墙体方向的长度可取400mm。在设计时还应注意,过于强大的边框柱可能会造成墙体与边框柱的受力和变形不协调,使边框柱和配筋小砌块墙体的连接处开裂,影响整片墙体的抗震性能。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙内竖向和横向分布钢筋的搭接长度不应小于48倍钢筋直径,锚固长度不应小于42倍钢筋直径。
F.3.6 根据配筋小砌块砌体抗震墙的施工特点,墙内的竖向钢筋布置无法绑扎搭接,钢筋的搭接长度应比普通混凝土构件的搭接长度长些。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的横向分布钢筋,沿墙长应连续设置,两端的锚固应符合下列规定:
1 一、二级的抗震墙,横向分布钢筋可绕竖向主筋弯180度弯钩,弯钩端部直段长度不宜小于12倍钢筋直径;横向分布钢筋亦可弯入端部灌孔混凝土中,锚固长度不应小于30倍钢筋直径且不应小于250mm。
2 三、四级的抗震墙,横向分布钢筋可弯入端部灌孔混凝土中,锚固长度不应小于25倍钢筋直径且不应小于200mm。
F.3.7 本条是新增条文,规定了水平分布钢筋的锚固要求。根据国内外有关试验研究成果,砌块砌体抗震墙的水平钢筋,当采用围绕墙端竖向钢筋180°加12d延长段锚固时,施工难度较大,而一般做法可将该水平钢筋末端弯钩锚于灌孔混凝土中,弯入长度不小于200mm,在试验中发现这样的弯折锚固长度已能保证该水平钢筋能达到屈服。因此,考虑不同的抗震等级和施工因素,分别规定相应的锚固长度。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙中,跨高比小于2.5的连梁可采用砌体连梁;其构造应符合下列要求:
1 连梁的上下纵向钢筋锚入墙内的长度,一、二级不应小于1.15倍锚固长度,三级不应小于1.05倍锚固长度,四级不应小于锚固长度;且均不应小于600mm。
2 连梁的箍筋应沿梁全长设置;箍筋直径,一级不小于10mm,二、三、四级不小于8mm;箍筋间距,一级不大于75mm,二级不大于100mm,三级不大于120mm。
3 顶层连梁在伸入墙体的纵向钢筋长度范围内应设置间距不大于200mm的构造箍筋,其直径应与该连梁的箍筋直径相同。
4 自梁顶面下200mm至梁底面上200mm范围内应增设腰筋,其间距不大于200mm;每层腰筋的数量,一级不少于2Φ12,二~四级不少于2Φ10;腰筋伸入墙内的长度不应小于30倍的钢筋直径且不应小于300mm;
5 连梁内不宜开洞,需要开洞时应符合下列要求:
1)在跨中梁高1/3处预埋外径不大于200mm的钢套管;
2)洞口上下的有效高度不应小于1/3梁高,且不应小于200mm;
3)洞口处应配补强钢筋,被洞口削弱的截面应进行受剪承载力验算。
F.3.8 本条是根据国内外试验研究成果和经验、以及配筋砌块砌体连梁的特点而制定的。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的圈梁构造,应符合下列要求:
1 墙体在基础和各楼层标高处均应设置现浇钢筋混凝土圈梁,圈梁的宽度应同墙厚,其截面高度不宜小于200mm。
2 圈梁混凝土抗压强度不应小于相应灌孔小砌块砌体的强度,且不应小于C20。
3 圈梁纵向钢筋直径不应小于墙中横向分布钢筋的直径,且不应小于4Φ12;基础圈梁纵筋不应小于4Φ12;圈梁及基础圈梁箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于200mm;当圈梁高度大于300mm时,应沿圈梁截面高度方向设置腰筋,其间距不应大于200mm,直径不应小于10mm。
4 圈梁底部嵌入墙顶小砌块孔洞内,深度不宜小于30mm;圈梁顶部应是毛面。
F.3.9 本次修订,进一步细化了对圈梁的构造要求。在配筋小砌块砌体抗震墙和楼、屋盖的结合处设置钢筋混凝土圈梁,可进一步增加结构的整体性,同时该圈梁也可作为建筑竖向尺寸调整的手段。钢筋混凝土圈梁作为配筋小砌块砌体抗震墙的一部分,其强度应和灌孔小砌块砌体强度基本一致,相互匹配,其纵筋配筋量不应小于配筋小砌块砌体抗震墙水平筋的数量,其腰筋间距不应大于配筋小砌块砌体抗震墙水平筋间距,并宜适当加密。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的楼、屋盖,高层建筑和9度时应采用现浇钢筋混凝土板,多层建筑宜采用现浇钢筋混凝土板;抗震等级为四级时,也可采用装配整体式钢筋混凝土楼盖。
F.3.10 对于预制板的楼盖,配筋混凝土小型空心砌块砌体抗震墙房屋与其他结构类型房屋一样,均要求楼、屋盖有足够的刚度和整体性。
抗震设防烈度为6~8度且房屋高度超过本规范第6.1.1条规定的钢筋混凝土框架结构最大适用高度时,可采用钢支撑-混凝土框架组成抗侧力体系的结构。
按本节要求进行抗震设计时,其适用的最大高度不宜超过本规范第6.1.1条钢筋混凝土框架结构和框架-抗震墙结构二者最大适用高度的平均值。超过最大适用高度的房屋,应进行专门研究和论证,采取有效的加强措施。
G.1.1 我国的钢支撑-混凝土框架结构,钢支撑承担较大的水平力,但不及抗震墙,其适用高度不宜超过框架结构和框剪结构二者最大适用高度的平均值。
本节的规定,除抗震等级外也可适用于房屋高度在混凝土框架结构最大适用高度内的情况。
钢支撑-混凝土框架结构房屋应根据设防类别、烈度和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级,钢支撑框架部分应比本规范第8.1.3条和第6.1.2条框架结构的规定提高一个等级,钢筋混凝土框架部分仍按本规范第6.1.2条框架结构确定。
G.1.2 由于房屋高度超过本规范第6.1.1条混凝土框架结构的最大适用高度,故参照框剪结构提高抗震等级。
共 4 部