抗震措施在PKPM 10版软件的实现及工程设计应用

陈 有 康 婧 刘 岩 肖艳玲

(1.华油飞达钻采设备有限公司，沧州 061000;2.中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所，北京 100013)

1 前言

2008年发布的《建筑工程抗震设防分类标准》规定，建筑结构分为四个抗震设防类别，而各设防类别由设防要求不同需分别确定不同的设防烈度及抗震措施。

抗震措施指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。

抗震构造措施含义为，根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。

抗震措施包括抗震构造措施，在具体的结构设计中两者即有联系又有不同。

2 规范对抗震措施的相关要求

2.1 规范对抗震措施及抗震构造措施的不同要求

抗震措施主要体现在各种效应的放大、措施的提高，即《建筑抗震设计规范》中第6.2、7.2、8.2 等节中对于结构构件规定的调整构件的组合内力设计值的相关提高，如强剪弱弯、强柱弱梁、强节点、柱底弯矩放大等。

抗震构造措施则体现在构件尺寸的限制、构件配筋配置时要求、轴压比限值以及抗震墙的设置等方面，《建筑抗震设计规范》中针对各结构体系分别给出不同的结构抗震构造措施详细条文。即《建筑抗震设计规范》第6.3 到6.7 节，7.3 到 7.5 节，8.3到8.5节等章节的规定。

2.2 规范对抗震措施及抗震构造措施的确定及实现方式

(1)抗震措施的确定

《建筑工程抗震设防分类标准》中划分了四类抗震设防标准，并规定不同设防标准的建筑根据抗震设防烈度确定抗震措施。

《建筑工程抗震设防分类标准》第3.0.3条的规定，抗震措施的设置主要由建筑物的设防类别及设防烈度来确定。

由此条文，计算建筑物地震作用时采用的设防烈度与抗震措施采用的烈度有时是不同的。即结构设计时，结构的抗震措施采用的设防烈度，有可能高于或者低于计算地震作用时的设防烈度。此处的抗震措施包括了抗震计算措施和抗震构造措施。

如《建筑工程抗震设防分类标准》中规定，对于重点设防类建筑，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时按本地区抗震设防烈度确定其地震作用;对于适度设防类建筑，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，一般仍按本地区烈度确定地震作用。

针对结构抗震构造措施，《建筑抗震设计规范》第三章规定，抗震构造措施主要由建筑物所在场地类别、设计基本地震加速度及建筑物类别、高度等确定。

《建筑抗震设计规范》第3.3.3条:建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，对设计基本地震加速度为0.15g和0.3g的地区，除本规范另有规定外，宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各类建筑的要求采取抗震的构造措施。

此条文意即，在建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类、设计基本地震加速度为0.15g和0.3g的地区的建筑物，结构的抗震构造措施比按照由地震烈度确定的抗震计算措施提高一度设置，而抗震计算措施仍按原烈度设置。此种情况，抗震构造措施比抗震计算措施要求高。

《建筑抗震设计规范》第3.3.2条:建筑场地为I类时，甲、乙类建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施;丙类建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。

该条规定，对I类场地的丙类建筑采取抗震构造措施时可降低一度，而抗震计算措施不变。此种情况，抗震构造措施比抗震计算措施要求低。

(2)抗震措施的实现方式

《建筑抗震设计规范》第6.1.2条，多高层钢筋混凝土结构应根据烈度、结构类型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。

由此条规定可知，结构设计中抗震计算措施与抗震构造措施是通过建筑物的抗震等级来实现。

即结构选用不同的抗震等级时，对于抗震计算措施采取不同的效应放大系数;对于抗震构造措施采用不同的细部构造要求。

《建筑抗震设计规范》表6.1.2可知，抗震烈度与抗震等级的关系为，当建筑物高度相同时，地震烈度高一度时，抗震等级亦相应的提高一级。即当结构设计时，对于计算地震作用的地震烈度与采用抗震措施烈度不同时，只需修改相应的抗震等级即可实现结构抗震措施的提高或降低。

3 PKPM 10对于规范中抗震措施的实现及设计应用

3.1 抗震措施参数定义

在SATWE软件的参数设置中—地震信息页可以通过设置结构所在地区的地震烈度、场地类别、抗震等级来确定结构的抗震措施(图1)。

图1 SATWE软件的地震信息参数设置窗口

3.2 抗震措施与地震作用计算时采用不同地震烈度时软件实现

《抗震设防分类标准》中，对于有些分类的建筑物，采用抗震措施时与地震作用计算时地震烈度采用不同的数值。

在软件中可通过定义设防烈度来确定地震作用计算采用的烈度值;定义结构的抗震等级来确定结构的抗震措施。规范中，当烈度提高一度时，抗震等级相应提高一级，通过提高抗震等级即可实现规范中针对抗震措施提高一度的要求(图2)。

图2 定义设防烈度窗口

对于结构中不同部位需采取不同抗震措施的可通过单构件抗震等级的定义实现(图3)。

图3 单构件抗震等级定义窗口

3.3 抗震构造措施与抗震计算措施不同时软件的实现

《建筑抗震设计规范》第3.3.2 条与第3.3.3条分别给出了某些情况下，结构的抗震措施需降低或提高一度的的规定，软件中通过设置相应的对话框来实现规范的相应条文。

对于《建筑抗震设计规范》3.3.2条，建筑场地为Ⅰ类时，丙类建筑可按本地区设防烈度降低一度采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度要求采取抗震构造措施，用户可在“抗震构造措施的抗震等级”选项中选择“降低一级”进行设计(图4)。

图4 抗震构造措施的抗震等级选项窗口

选中此项后抗震构造措施的抗震等级相对抗震措施的抗震等级降低一级。抗震措施的抗震等级是四级时，则抗震构造措施的抗震等级不再降低。同时程序在配筋结果文件中，输出抗震措施的抗震等级和抗震构造措施的抗震等级(图5)。

图5 配筋结果中的抗震措施相关内容

图5中，Nfc为构件设计时的抗震措施采用的抗震等级，而Nfc_kzgz为构件设计时抗震构造措施采用的抗震等级。此条件下，构件的抗震构造措施的抗震等级比抗震措施的抗震等级低一级，即相当于按地震烈度低一度设防。

对于《建筑抗震设计规范》第3.3.3条，当结构处于建筑场地是Ⅲ类或Ⅳ类且地震烈度为7度(0.15g)或8度(0.30g)时，可在“抗震构造措施的抗震等级”选项中选择“提高一级”进行工程设计。

用户选中该选项后，程序在构件设计时将抗震构造措施的抗震等级相对抗震措施的抗震等级提高一级，在配筋结果文件中，将同时输出抗震措施的抗震等级和抗震构造措施的抗震等级。抗震措施的抗震等级是0级或5级时，抗震构造措施的抗震等级不作提高。

选择该项后，程序计算输出结果如图6。

图6 配筋结果中抗震构造措施相关内容显示

3.5 对于框支抗震墙结构不同部位采取不同抗震措施的软件实现

《建筑抗震设计规范》表6.1.2及《高层建筑混凝土结构技术规程》报批稿表3.9.3和表3.9.4规定，框支抗震墙结构，抗震墙加强部位与一般部位的抗震等级不同，框支结构底部加强部位剪力墙抗震等级比非加强部位高一级。软件针对此条增设一个对话框来自动实现结构不同部位采用不同的抗震措施的要求，见图7。

图7 结构不同部位采用不同抗震措施的设置窗口

用户勾选此项后，程序自动实现框支剪力墙结构底部加强区部位剪力墙抗震等级提高一级。

4 结束语

对于结构的抗震措施，规范分别在计算方面和构造方面做了不同的要求，不同的抗震措施由不同的抗震等级来体现。PKPM10版程序对于规范的要求增加了抗震构造措施的抗震等级菜单，并针对规范的具体要求实施了保护，对于规范要求不需要降低或升高的工程情况，该选项不起作用。

结构的抗震构造措施非常复杂，只有通过程序的设置才能实现各方面的调整，PKPM10的改进达到了智能化调整结构抗震构造措施的设计要求。

[1]建筑抗震设计规范 GB50011－2010

[2]建筑工程抗震设防分类标准 GB50223－2008

[3]高层建筑混凝土结构技术规程，报批稿

[4]SATWE多层及高层建筑结构空间有限元分析及设计软件用户手册及技术条件