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中圖分類號：TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
1 建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的含義
建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)是指在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時，根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從概念上，特別是從結(jié)構(gòu)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(xì)部構(gòu)造，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。
2 結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的重要性
2.1概念設(shè)計(jì)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(jī)理還不十分清楚,對地震的破壞現(xiàn)象也只是停留在感性認(rèn)識階段,建筑物抗震計(jì)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(shí)反應(yīng)。概念設(shè)計(jì)的思想不妨是個解決這個問題的好方法。據(jù)報(bào)道北京國家大劇院由安德魯做概念設(shè)計(jì)，所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)都是由北京市建筑設(shè)計(jì)院完成，安德魯只是提供了一個設(shè)計(jì)概念，竟然得了總造價(jià)的11%(達(dá)數(shù)億元)，可見概念設(shè)計(jì)的重要性。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件日益傻瓜化的今天，一個普遍存在的狀況是設(shè)計(jì)人員越來越多地依賴計(jì)算軟件，忽略概念設(shè)計(jì)，缺乏對計(jì)算結(jié)果的合理分析、判斷，對復(fù)雜結(jié)構(gòu)很容易產(chǎn)生設(shè)計(jì)缺陷，造成結(jié)構(gòu)安全隱患。地震是一種隨機(jī)振動，有著難以把握的復(fù)雜性和不確定性，要準(zhǔn)確地預(yù)測建筑物遭遇地震的特性和參數(shù)，尚難以做到。在建筑抗震理論未達(dá)到科學(xué)嚴(yán)密的今天，單靠計(jì)算很難使建筑具備良好的抗震能力。因此，結(jié)構(gòu)工程師必須重視建筑總體抗震能力的概念設(shè)計(jì)。
2.2概念設(shè)計(jì)是工程師進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的原則和方法
概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，一個結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一般認(rèn)為，概念設(shè)計(jì)做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)概念將隨年齡與實(shí)踐的增長而越來越豐富，設(shè)計(jì)成果也越來越創(chuàng)新、完善。遺憾的是，社會分工的細(xì)化，使得部分結(jié)構(gòu)工程師只會依賴規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊、計(jì)算機(jī)程序做習(xí)慣性傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，缺乏創(chuàng)新，更不愿（或不敢）創(chuàng)新，有的甚至拒絕對新技術(shù)、新工藝的采納（害怕承擔(dān)創(chuàng)新的責(zé)任）。部分工程師在一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)全面應(yīng)用的今天，對計(jì)算機(jī)結(jié)果明顯不合理、甚至錯誤不能及時發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增長，導(dǎo)致他們在學(xué)校學(xué)的那些孤立的概念被逐漸忘卻，更談不上設(shè)計(jì)成果的不斷創(chuàng)新。
2.3計(jì)算理論與實(shí)際受力的差別使得概念設(shè)計(jì)成為結(jié)構(gòu)抗震的重要途徑
概念設(shè)計(jì)的重要，主要是因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性，比如對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，這一矛盾使設(shè)計(jì)結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補(bǔ)這類計(jì)算理論的缺陷，或者實(shí)現(xiàn)對實(shí)際存在的大量無法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。同時計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的高精度特點(diǎn)，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。
2.4概念設(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)中的重要性
概念設(shè)計(jì)之所以重要，還在于在方案設(shè)計(jì)階段，初步設(shè)計(jì)過程是不能借助于計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，深入、深刻了解各類結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識地、靈活地運(yùn)用它們。概念設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)人員中提得比較多，但往往被人們片面地理解，認(rèn)為其主要是用于一些大的原則，如確定結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)布置等。其實(shí)在設(shè)計(jì)中任何地方都離不開科學(xué)的概念作指導(dǎo)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了快速、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算工具，但不可迷信電腦，應(yīng)做電腦的主人。而人的設(shè)計(jì)，就是概念設(shè)計(jì)。有很多設(shè)計(jì)存在諸多缺陷，主要原因就是在總體方案和構(gòu)造措施上未采用正確的構(gòu)思，即未進(jìn)行概念設(shè)計(jì)所致。
3 抗震概念設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
3.1建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。
建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對抗震能力重要影響的認(rèn)識始自若干現(xiàn)代建筑在地震中的表現(xiàn)。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(yuǎn)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(dāng)?shù)氐卣鹆叶裙烙?jì)為8度。一幢破壞嚴(yán)重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復(fù)使用。研究發(fā)現(xiàn)破壞較輕的建筑平、立、剖均較規(guī)則、對稱；結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度、材料強(qiáng)度和質(zhì)量的分布也較均勻、連續(xù)，而另一棟建筑則恰恰相反，導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)、抗剪不足等而破壞嚴(yán)重。
3.2合理選擇建筑的結(jié)構(gòu)體系。
抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定性作用。
3.2.1結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。要求結(jié)構(gòu)體系受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實(shí)際表現(xiàn)相符合。
3.2.2應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力?？拐鹪O(shè)計(jì)的一個重要原則是結(jié)構(gòu)應(yīng)有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能。諸多震后實(shí)例均印證了它的重要性，設(shè)計(jì)時要引起足夠重視。
3.2.3結(jié)構(gòu)體系應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(jié)合便是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有的耗能能力。
3.3提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性。
結(jié)構(gòu)的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連接的延性水平。規(guī)范對各類結(jié)構(gòu)采取的抗震措施，基本上是提高各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性水平。這些抗震措施如：采用水平向（圈梁）和豎向（構(gòu)造柱、芯柱）混凝土構(gòu)件，加強(qiáng)對砌體結(jié)構(gòu)的約束，或采用配筋砌體；使砌體在發(fā)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(jié)構(gòu)的脆性破壞（包括混凝土壓碎、構(gòu)件剪切破壞、鋼筋同混凝土粘結(jié)破壞）先于鋼筋的屈服；避免鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體和局部失穩(wěn)，保證節(jié)點(diǎn)焊接部位（焊縫和母材）在地震時不致開裂等等。
3.4抗震設(shè)計(jì)要注重非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。
非結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備，自身及其與結(jié)構(gòu)主體的連接，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。結(jié)合相關(guān)震后資料，啟示如下：（1）附著于樓、屋面結(jié)構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接或錨固，避免地震時倒塌傷人或砸壞重要設(shè)備；（2）圍護(hù)墻和隔墻應(yīng)考慮對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免不合理設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞；（3）幕墻、裝飾貼面與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)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(jī)械、電氣設(shè)備系統(tǒng)的支座和連接應(yīng)符合地震時使用功能的要求，且不應(yīng)導(dǎo)致相關(guān)部件損壞。
4 結(jié)語
汶川大地震后，國家對《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》重新進(jìn)行了修定，并于2010年12月1日正式實(shí)施。不難看出新的規(guī)范對于抗震概念設(shè)計(jì)提出了更高的要求。概念設(shè)計(jì)是解決計(jì)算近似性的有效途徑，因此必須加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對抗震概念設(shè)計(jì)重要性的認(rèn)識，使之成為廣大設(shè)計(jì)人員在工程設(shè)計(jì)中自覺遵守的原則。只有時刻把握這個原則才能更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臑榻ㄖ拐鸢押藐P(guān)，才能從根本上提高建筑抗震性能。
參考文獻(xiàn)：
底層框架—抗震墻砌體房屋是我國砌體房屋中的一種特殊形式。底部框架砌體房屋是由底部托墻梁框架—抗震墻和上部砌體結(jié)構(gòu)所組成。這種由上下不同材料組成的混合結(jié)構(gòu)，其抗震性能存在明顯的不利因素。事實(shí)證明，在歷次地震震害中，這種結(jié)構(gòu)的震害是相對比較重的。結(jié)合新規(guī)范，底層框架—抗震墻砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)如下：
一、房屋的平、立面布置應(yīng)規(guī)則、對稱。
歷次震害調(diào)查說明，體型復(fù)雜或結(jié)構(gòu)構(gòu)件（墻體、柱網(wǎng)等）布置不合理，將加重房屋的震害．對于底層框架抗震墻磚房，其抗震性能相對于多層鋼筋砼房屋要差一些。因此，這類房屋平、立面布置的規(guī)則要求應(yīng)更嚴(yán)格一些，即房屋體型宜簡單、對稱，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的 布置也應(yīng)盡量對稱，這樣可以減少水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)。
二、嚴(yán)格限制房屋層數(shù)和高度。
在唐山大地震、汶川大地震中，未經(jīng)抗震設(shè)防的底層框架抗震墻磚房的破壞較為嚴(yán)重。其主要原因是 底層沒有設(shè)置為框架抗震體系。在震害較為嚴(yán)重的底層框架磚房中，底層為半框架沿街一 跨為框架另一跨為磚墻承重體系，底層為內(nèi)框架體系以及底層大部分為框架體系而山墻與樓梯間墻處不設(shè)框架梁柱等。基于總結(jié)震害經(jīng)驗(yàn)等，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011一2010（以下簡稱2010規(guī)范）結(jié)合砌體的種類，按設(shè)防烈度對房屋的總層數(shù)及高度給予了強(qiáng)制性的限制。2010規(guī)范特別規(guī)定了乙類建筑，以及丙類建筑8度0.30g和9度設(shè)防時不推薦采用此類底部托墻梁框架—抗震墻上部砌體結(jié)構(gòu)的房屋。
三、嚴(yán)格控制底部框-墻結(jié)構(gòu)和上部砌體結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比。
在地震作用下底層框架抗震墻磚房的彈性層間位移反應(yīng)均勻和減少在強(qiáng)烈地震作用下的 彈塑性變形集中，能夠能夠提高房屋的整體抗震能力。2010規(guī)范對底層框架抗震墻磚房的彈性和彈塑性位移以及層間極限剪力系數(shù)進(jìn)行了分析，強(qiáng)制性規(guī)定：第二層計(jì)入構(gòu)造柱影響的砌體剛度與底層托墻梁框架—抗震墻的側(cè)移剛度比，6、7度不大于2.5，8度不大于2.0，同時不小于1.0；底部兩層托墻梁框架—抗震墻時，除底部一二層的側(cè)移剛度應(yīng)相互接近外，對第三層計(jì)入構(gòu)造柱影響的砌體剛度與第二層側(cè)移剛度比，6、7度不大于2.0，8度不大于1.5，且均不應(yīng)小于1.0；
四、抗震墻的最大間距限值。
底層框架抗震墻磚房的抗震墻間距分為底層和上部磚房兩部分，上部磚房備層的橫墻間距要求應(yīng)和多層磚房的要求一樣；底層框架抗震墻部分，由于上面幾層的地震作用要通過底層的樓蓋傳至底層抗震墻，樓蓋產(chǎn)生的水平變形將比一般框架抗震墻房屋分層傳遞地震作用的樓蓋水平變形要大。因此，在相同變形限制條件下，底層框架抗震墻磚房底層抗震墻的間距要比框架—抗震墻的間距要小一些。
五、合理布置上、下樓層的墻體。
首先應(yīng)盡量使上層承重墻體落在下層框架梁上，即上部砌體抗震墻與底部框架梁“對齊”。不能落在框架梁上的砌體改為非抗震墻；若確實(shí)有困難時，可以部分落在框架次梁上，但是數(shù)量不能過多，以利于荷載傳遞。上部砌體抗震墻與底部框架梁的中心有偏差時，底部框架梁應(yīng)考慮偏心引起的扭轉(zhuǎn)。
六、加強(qiáng)拖墻梁及其樓蓋和過渡層的墻體。
承托上層砌體墻的托墻梁，由于所受的荷載比較集中，在靜力作用下可以考慮為墻梁的作用，使墻梁荷載由于內(nèi)拱作用而有所分散。但是在地震作用下，尤其是抗震設(shè)防原則允許墻體裂而不倒，因此，對其墻梁作用的程度和荷載的大小，在計(jì)算上和靜載下有不同的假設(shè)，可以參考有關(guān)資料確定。對于過渡層，作為剛度變化較大的樓層，理應(yīng)加強(qiáng)處理，如考慮底部框架柱與上層構(gòu)造柱的連接，樓蓋水平剛度的加強(qiáng)，墻體適當(dāng)配置水平鋼筋等措施，以利豎向剛度的漸變。
七、提高底部托墻梁框架及抗震墻的抗震等級。
對底部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，通過抗震等級來確定其主要抗震措施。對于抗震墻，一般要求采用鋼筋混凝土墻。對于底部框架-抗震墻的鋼筋混凝土部分原則上都要求符合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的要求。但對于抗震墻可針對低矮墻的特點(diǎn)設(shè)計(jì)或開設(shè)豎縫形成帶縫混凝土墻。托墻梁框架的抗震等級要高于框架—抗震墻結(jié)構(gòu)中框架的等級且接近抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層框架的要求。
底層框架—抗震墻砌體房屋除了按上述要點(diǎn)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)外，尚需嚴(yán)格按照規(guī)范要求采取抗震構(gòu)造措施。汶川地震震害表明，只要嚴(yán)格遵循《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，可以大大減輕地震對結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌。
參考文獻(xiàn)
一、建筑結(jié)構(gòu)工程的抗震設(shè)計(jì)理念
我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）對建筑的抗震設(shè)防提出"三水準(zhǔn)、兩階段"的要求，"三水準(zhǔn)"即"小震不壞，中震可修，大震不倒"。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。
二.建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
1、建筑形體及構(gòu)件布置的規(guī)則性。平而不規(guī)則的主要類型有：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)，具體可以體現(xiàn)到對結(jié)構(gòu)分析軟件的計(jì)算結(jié)果的分析判斷，如扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，體現(xiàn)在：位移比不宜大于1.2且不應(yīng)大于1.5，周期比對于A級高度建筑不應(yīng)大于0.90豎向剛度不規(guī)則的主要類型有：側(cè)向剛度不規(guī)則、抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變等，如側(cè)向剛度不規(guī)則就要求本層的側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70。及其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80。等。如設(shè)計(jì)結(jié)果不滿足，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對模型重新進(jìn)行分析，調(diào)整梁柱布置及截而，盡量做到使結(jié)構(gòu)規(guī)則。如確實(shí)滿足不了，則應(yīng)對薄弱部位進(jìn)行重點(diǎn)加強(qiáng)。如平而規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑，剛度小的樓層的地震剪力，規(guī)范要求乘以不小于1.15的增大系數(shù)。
2、提高抗震設(shè)計(jì)等級。研究表明，以地震災(zāi)害分析50年為一個分析周期，而小震的重現(xiàn)世間為50年，小震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為62%；中型地震的重現(xiàn)世間為475年，中震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為10%；大型地震的重現(xiàn)世間為2000年，大震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為2%。因此，一些建筑工程設(shè)計(jì)專家指出，我國地震多發(fā)地帶應(yīng)該及時提高建筑工程的抗震等級，嚴(yán)格控制建筑工程的抗震設(shè)計(jì)，確保建筑工程的抗震穩(wěn)定性。
3、控制建筑工程材料的質(zhì)量。建筑工程抗震性能除了會受到建筑工程體系、抗震防線及建筑施工方案等因素的影響之外在多數(shù)情況下還對建筑的施工材料產(chǎn)生極大地影響。通常，建筑材料強(qiáng)度、建筑材料剛度對建筑工程的抗震性能會產(chǎn)生很大的影響，而且還會受到來自建筑材料連續(xù)性及建筑材料均衡性的影響。所以在選取建筑工程材料過程中，一定要對建筑施工材料的延伸性和剛度進(jìn)行仔細(xì)、認(rèn)真考查，并且同時最大限度與建筑工程體系相符合建筑施工材料能得到確保。
4、重點(diǎn)部位重點(diǎn)設(shè)防。對于建筑中容易出問題的環(huán)節(jié)，重要的環(huán)節(jié)可以人為的對其加強(qiáng)，如煤礦建筑井口房設(shè)計(jì)中，驅(qū)動設(shè)置在井口房樓板上的情況，該區(qū)域振動大、拉力大，并且與煤礦生產(chǎn)息息相關(guān)，設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)。另外，破壞后容易引起大面積倒塌的構(gòu)件，也應(yīng)作加強(qiáng)處理。
5、軸壓比和短柱設(shè)計(jì)。在建筑工程抗震設(shè)計(jì)中，為了提高結(jié)構(gòu)的抗震性，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態(tài)，避免縱向受力鋼筋未達(dá)到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發(fā)生。由于柱的剛性強(qiáng)度比較高，使得整體結(jié)構(gòu)的延性就差，當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時，結(jié)構(gòu)吸收地震能量和耗散能量就少，使得結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生破壞。所以在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，通常采用強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)方法，且梁具有很好的延性，可以發(fā)生適量的變形，就會減少柱子進(jìn)入屈服強(qiáng)度的可能性，且在設(shè)計(jì)時可以適當(dāng)增大軸壓比。此外，許多高層建筑底層的柱子長細(xì)比小于4，但不能依據(jù)長細(xì)比小于4則判斷是短柱。因?yàn)槎讨拇_定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。
三.建筑結(jié)構(gòu)工程中抗震設(shè)計(jì)的作用
1、降低地震對建筑的影響?，F(xiàn)最被工程界認(rèn)可的一個辦法是在建筑基礎(chǔ)與建筑的主體部分之間加設(shè)一個隔震層，有的設(shè)計(jì)師在建筑物的頂端部分加設(shè)一個"反擺"。此反擺的作用是能夠在地震時使建筑物的位移方向相反，降低了加速度，降低地震的作用。根據(jù)相關(guān)研究分析，如果對"反擺"設(shè)置合理，那么對降低地震作用的概率可達(dá)65%，也能最大限度地減少建筑物內(nèi)的物品受損程度。這一方式在國內(nèi)外正被廣泛地研究，并應(yīng)用到了實(shí)際的工程建筑中，取得了較好的成效。
2、保證建筑的剛度。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，合理地設(shè)計(jì)和確定建筑物的剛度非常重要。因此首先要考慮到的是采用大量的鋼筋混凝土。主要是在已有的鋼筋混凝土之上使用"鋼結(jié)構(gòu)"對其進(jìn)行進(jìn)一步加層加固。加固分為兩種情況：a.如果所需要進(jìn)行加層的建筑結(jié)構(gòu)的體系是鋼結(jié)構(gòu)，而國家規(guī)定：上部是鋼結(jié)構(gòu)、下部是鋼筋混凝土兩種不同的體系結(jié)構(gòu)是不符合抗震規(guī)范的。b.假設(shè)屋蓋的部分是采用鋼結(jié)構(gòu)，而鋼筋混凝土仍然是作為整個建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力的主要體系，則必須根據(jù)相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。
3、提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震力。出于對建筑結(jié)構(gòu)抗震功能的保證，在建筑結(jié)構(gòu)工程中要特別注意做到以下幾點(diǎn)：a.在建筑結(jié)構(gòu)工程中要考慮地基的穩(wěn)定性因素，挑選對抗震有益的地基，防止地基變形影響抗震功能；b.同一建筑結(jié)構(gòu)單元要設(shè)計(jì)在性質(zhì)一樣的地基上，要把地基最大潛力融入建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于發(fā)揮地基的抗震功能；c.建筑結(jié)構(gòu)工程盡量做到規(guī)則、對稱，以降低地震作用導(dǎo)致的建筑變形度以及避免地震作用力集中導(dǎo)致建筑扭曲的狀況發(fā)生；d.建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要多加幾道抵抗防線，以提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震力，同時建筑結(jié)構(gòu)受力設(shè)計(jì)要明確，防止存在建筑結(jié)構(gòu)局部薄弱；e.最大程度的減少建筑結(jié)構(gòu)自身重量，從而減小建筑對地基的壓力，達(dá)到緩解地震沖擊作用對建筑體的影響力。
4、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。我國明確規(guī)定，建筑的使用價(jià)值被區(qū)分成4個類別：甲乙丙丁。甲類和乙類建筑：當(dāng)抗震設(shè)防的烈度是6度～8度時，應(yīng)該符合本地的抗震設(shè)防再高1度；丙類建筑：丙類建筑的抗震措施以及抗震作用都應(yīng)該要符合本地的抗震設(shè)防要求；丁類建筑：在通常情況之下，地震措施可以相對于本地抗震設(shè)防的要求適度降低，但地震作用必須符合本地的抗震設(shè)防要求。
結(jié)束語
由于地震的不確定性和破壞性特點(diǎn)，因此在建筑結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用抗震設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的安全概念以及對自然災(zāi)害的預(yù)防措施。隨著全球地震不斷頻發(fā)，為了更好的保護(hù)群眾的財(cái)產(chǎn)生命安全，建筑結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)尤為重要，建筑物的抗震設(shè)計(jì)必不可少，因此有必要對抗震設(shè)計(jì)的作用進(jìn)行分析，旨在提高建筑工程的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號：TU文獻(xiàn)標(biāo)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(qiáng)烈的地震給世界各國人民造成了巨大的災(zāi)害，地震中大量建筑物的破壞與倒塌，是造成地震災(zāi)害的直接原因，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的重要課題。在震害調(diào)查分析中發(fā)現(xiàn)，建筑物即使按照傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)也有倒塌的現(xiàn)象，因此為了保證重要建筑的安全，結(jié)構(gòu)工程師們轉(zhuǎn)向?qū)π碌目拐鹪O(shè)計(jì)方法即結(jié)構(gòu)控制的研究。通過在結(jié)構(gòu)上設(shè)置控制機(jī)構(gòu)，由控制機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)共同控制抵御地震動等動力荷載，使結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)減小，從而有效地減輕地震災(zāi)害。同時隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，變電站工程建筑形式要求越來越復(fù)雜-平面上不規(guī)則，立面上也不規(guī)則，而且需要在樓板上豎向布置電纜，對結(jié)構(gòu)局部剛度有所削弱，同時需要較大的內(nèi)部空間，水平剛度較小。在地震作用下，這些結(jié)構(gòu)將發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)，加重這些建筑的破壞，因此制約著結(jié)構(gòu)建筑形式的多樣化發(fā)展，對變電站工程中建筑的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)控制迫在眉睫。
電力系統(tǒng)是生命線工程的重要組成部分。在地震中，電力系統(tǒng)一旦發(fā)生破壞，可能造成震區(qū)及周邊地區(qū)的大面積停電，嚴(yán)重影響救災(zāi)及震后的重建工作。高壓電氣設(shè)備在地震時是應(yīng)該首要保護(hù)的，而其中尤以高架電氣設(shè)備最為重要，相比其他電氣設(shè)備，高架電氣設(shè)備由于位置較高，動力響應(yīng)較大，容易破壞，一旦震壞則更難修復(fù)及更換，也是震后難以通電運(yùn)行的關(guān)鍵所在。而現(xiàn)在對于電氣設(shè)備的抗震在實(shí)際設(shè)計(jì)時考慮的較少，主要是由于設(shè)計(jì)人員認(rèn)為電氣設(shè)備生產(chǎn)廠家已經(jīng)考慮了設(shè)備的抗震，故在設(shè)計(jì)時未考慮設(shè)備的抗震。從歷次震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高架電氣設(shè)備沒有像設(shè)計(jì)人員想象的那么安全，很多高架電氣設(shè)備遭到嚴(yán)重的破壞，因此對于高架電氣設(shè)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(shè)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(chǎn)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(chǎn)生的傾覆力矩，因此普通的橡膠隔震裝置不適合應(yīng)用于高架電氣設(shè)備的隔震控制，必須開發(fā)新的隔震裝置對其進(jìn)行隔震。由高架電氣設(shè)備對隔震裝置的力學(xué)性能要求可知，隔震裝置必須能夠承受大震下電氣設(shè)備對其產(chǎn)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(jià)較低，材料可以就地取材，因此比較容易實(shí)現(xiàn)。
3 330KV電壓互感器隔震設(shè)計(jì)
3.1 工程概況
該項(xiàng)目來源于某高烈度地區(qū)的新建330kV變電站工程，根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB50011-2001)，設(shè)防烈度8度(0.309)。場地類別II類，設(shè)計(jì)分組第一組，場地特征周期取 Tg=0.35秒，不考慮近場影響。設(shè)計(jì)目標(biāo)減小電氣設(shè)備的水平向地震加速度及設(shè)備頂點(diǎn)與底面的相對位移。隔震支座設(shè)置在支架頂部，將330KV電壓互感器與支架隔開，以達(dá)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(shè)計(jì)如圖1所示：
圖1 互感器隔震設(shè)計(jì)圖
3.2 材料屬性
對于上部結(jié)構(gòu)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(jì)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(jì)算分析與構(gòu)造措施
利用時程分析法，對該結(jié)構(gòu)選用三條實(shí)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(jìn)行了分析，加速度峰值取為:多遇110.0cm/s2，罕遇510.0 cm/s2，對結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行不隔震、隔震小震、隔震大震情況下計(jì)算。
（1）結(jié)構(gòu)基本周期：
（2）隔震支座最大壓力：
考慮豎向地震作用，取構(gòu)件重力荷載代表值的20%，隔震支座的壓力設(shè)計(jì)值由1.2×永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值+0.2×構(gòu)件重力荷載代表值求得。計(jì)算結(jié)果表明，隔震支座最大壓力設(shè)計(jì)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(shè)備頂點(diǎn)最大加速度/隔震前設(shè)備頂點(diǎn)最大加速度，計(jì)算結(jié)果見表3
（4）罕遇地震時隔震支座驗(yàn)算：
①隔震層在罕遇地震作用下隔震層水平剪力標(biāo)準(zhǔn)值平均為8.9lKN，設(shè)計(jì)值11.58KN。小于4個M18螺栓的剪力承載力設(shè)計(jì)值。
②隔震支座在罕遇地震作用下隔震層的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值平均為25.03KN.m，螺栓的拉力設(shè)計(jì)值為25.73KN，小于螺栓容許拉力值。
③隔震裝置A構(gòu)件的拉力設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
隔震層以上結(jié)構(gòu)應(yīng)采取不阻礙隔震層在罕遇地震下發(fā)生較大變形的措施。上部結(jié)構(gòu)及隔震層部件應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
隔震層以下結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性對上部結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要，應(yīng)務(wù)必使該部分結(jié)構(gòu)具有較大的安全儲備。根據(jù)抗震規(guī)范GB500II-2001要求，隔震層以下結(jié)構(gòu)的地震作用和抗震驗(yàn)算，應(yīng)按罕遇地震作用下內(nèi)力組合進(jìn)行驗(yàn)算。水平剪力Vi為11.58KN、軸力N為ZI.87KN，彎矩為上部結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下產(chǎn)生的彎矩+Vi H，H為支架柱高。
參考文獻(xiàn)
［1］周錫元，閻維明，楊潤林.建筑結(jié)構(gòu)的減震、減振和振動控制.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2002，23(2):2-12.
隔震是抗震技術(shù)的一種， “隔震”，即隔離地震。在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間以及上部建筑層間設(shè)置隔震層，隔離地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞。降低上部結(jié)構(gòu)的地震作用，達(dá)到預(yù)期的防震要術(shù)，使建筑物的安全得到可靠的保證。它包括上部結(jié)構(gòu)、隔震裝置和下部結(jié)構(gòu)三部分。隔震包括基礎(chǔ)隔震和層間隔震。隔震體系能夠減小結(jié)構(gòu)的水平地震作用，減輕結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)的地震損壞。提高建筑物及其內(nèi)部設(shè)施、人員在地震時的安全性，增加震后建筑物繼續(xù)使用的能力，已被理論和國內(nèi)外實(shí)發(fā)地震所證實(shí)?；A(chǔ)隔震技術(shù)是用水平力很“柔”的隔震元件將上部建筑與基礎(chǔ)隔離，由于隔震層的剛度很小。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，隔震層將發(fā)揮“隔”的作用，承受地震動引起的位移運(yùn)動，而上部結(jié)構(gòu)只作近似平動。它能有效的提高建筑物的抗震能力，目前，作為一個較為成熟的高新技術(shù)，在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用目前處于起步階段，筆者最近參與設(shè)計(jì)的唐山新文化廣場項(xiàng)目是國內(nèi)首個采用隔震技術(shù)的超高層建筑，相信隨著國內(nèi)建筑市場的發(fā)展，以及人們對于抗震意識認(rèn)識的提高，會有越來越多的建筑物采用這項(xiàng)技術(shù)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中典型位置的原理如圖所示：
2 隔震技術(shù)對電氣專業(yè)的影響以及電氣專業(yè)在采用隔震設(shè)計(jì)的建筑物中專門設(shè)計(jì)的必要
通過對隔震技術(shù)的描述可以看出，隔震技術(shù)比較獨(dú)特的地方在于“隔”，要想隔離地震，首先要將建筑物進(jìn)行科學(xué)的分隔。唐山新文化廣場項(xiàng)目是按照抗震九度進(jìn)行設(shè)防，地震發(fā)生的時候，隔震層上、下兩部分結(jié)構(gòu)會發(fā)生相對位移以達(dá)到抗震的作用。這種相對的位移最大可以達(dá)到幾十厘米，一般設(shè)計(jì)中，不用考慮相對位移的影響，建筑物內(nèi)部的橋架、金屬管、母線等采用的是剛性連接；在采用隔震設(shè)計(jì)的建筑物中，如果上述構(gòu)件也采用剛性連接，在地震發(fā)生、產(chǎn)生相對位移時，這些構(gòu)件本身勢必會遭到破壞，會造成樓內(nèi)供電中止、信號中斷、設(shè)備無法使用，甚至?xí)ㄖ锉旧淼陌踩a(chǎn)生不良影響。因此，在采用隔震設(shè)計(jì)的建筑物中，電氣相關(guān)設(shè)備也必須采用相應(yīng)的隔震設(shè)計(jì)，以減少地震造成的損失、降低建筑物的維護(hù)費(fèi)用。
3 電氣專業(yè)隔震技術(shù)綜述
目前國內(nèi)現(xiàn)行的規(guī)范中，對電氣專業(yè)隔震技術(shù)進(jìn)行闡述的相對較少?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010對機(jī)電設(shè)備支架的基本抗震措施進(jìn)行了基本描述；另外，國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖 03SG610-1》中也列舉了一些電氣設(shè)備的隔震做法。其中，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第13.4.3條規(guī)定，對于有隔震裝置的設(shè)備，應(yīng)注意其強(qiáng)烈震動對連接件的影響，并防止設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生諧振現(xiàn)象；第13.4.4條規(guī)定，管道和設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)的連接，應(yīng)能允許二者間有一定的相對變位。從一個側(cè)面給了電氣專業(yè)做隔震設(shè)計(jì)的有益提示，那就是，采用隔震設(shè)計(jì)的建筑物，電氣的相關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)主要考慮相對位置變動的影響，同時，在此類建筑中，地震時地震作用減小，對電氣設(shè)備錨固的要求降低了。不過由于此類建筑中設(shè)備與樓板之間的相對位移會比常規(guī)設(shè)計(jì)的要大，強(qiáng)烈震動對隔震設(shè)計(jì)中的連接件的影響也會比常規(guī)設(shè)計(jì)的大很多，那么連接件是否連接牢靠，能否經(jīng)得住強(qiáng)震的影響也就成了一個十分重要的內(nèi)容。
電氣專業(yè)隔震技術(shù)，主要是在隔震層對連接上部建筑與基礎(chǔ)的相關(guān)電氣原件進(jìn)行軟連接處理，通過軟連接，吸收掉地震時建筑物上下兩部分相對位移產(chǎn)生的能量，從而保證電氣相關(guān)設(shè)備在地震中不被破壞。目前國內(nèi)相關(guān)的規(guī)范、圖集中涉及的相關(guān)做法主要有以下幾種：
電纜入戶做法（一）
如圖所示，入戶的位置穿結(jié)構(gòu)墻體預(yù)埋入戶管，電纜橋架吊裝在樓板上，入戶管和電纜橋架之間的電纜采用明敷，并且在長度上預(yù)留出一定的余量來（一般來說，這個余量不能小于隔震支座在罕見地震下的最大水平位移值的1.2倍，后面所屬的“余量”與此要求相同）。結(jié)構(gòu)專業(yè)的梁做的比較高，影響電纜走線的時候，可與結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)商，穿梁預(yù)埋套管，以方便電纜敷設(shè)。
電纜入戶做法（二）
圖示這種做法與第一種做法類似，這種做法與結(jié)構(gòu)梁的高度、電纜橋架的安裝高度都有關(guān)系；一般來說，在結(jié)構(gòu)梁不是特別高，同時，與其它專業(yè)綜合以后，電纜橋架可以在梁下安裝的時候才能采用這種方式；這種方式的優(yōu)點(diǎn)是不需要在結(jié)構(gòu)的梁上預(yù)留套管，減少了專業(yè)間配合的時間，橋架安裝的位置也相對自由，理論上，兩個柱子之間的空間都可以用于安裝橋架；不過考慮到地震時上下兩部分結(jié)構(gòu)的相對位移，建議采用此種安裝方式時，橋架距離柱邊至少留出1米的空間，并且要保證橋架的固定裝置（吊桿等）均設(shè)在上層結(jié)構(gòu)體上。
電纜入戶做法（三）
圖示為室外電纜直接引入室內(nèi)配電箱的做法，上下結(jié)構(gòu)體中分別做好預(yù)埋管以方便管線通過，預(yù)埋管之間電纜采用明敷，并預(yù)留一定的余量（具體要求參見第一種做法）。
避雷線連接做法
圖示為防雷引下線穿過隔震層的做法。在采取隔震設(shè)計(jì)的建筑中，由于上下結(jié)構(gòu)體是分離的，那么防雷引下線勢必?zé)o法按照常規(guī)的做法引下跟接地體相連。這種情況下，就需要在隔震墊兩側(cè)的柱體上各做一個預(yù)埋件，導(dǎo)雷體（防雷引下線）通過明敷跨接在兩個預(yù)埋件上，兩個預(yù)埋件分別與柱子內(nèi)的主筋做可靠連接。同樣的，明裝的導(dǎo)雷體（防雷引下線）也需要留出一定的余量來。
目前國內(nèi)相關(guān)的規(guī)范、圖集涉及到的關(guān)于電氣設(shè)備的隔震措施主要有上述幾種，當(dāng)然了，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，可能會遇到更多的設(shè)備、元件需要做隔震，比如說密集型母線，建議進(jìn)行如下處理：
如圖所示，采用密集型母線進(jìn)行供電的時候，密集型母線在穿過隔震層的時候改成電纜敷設(shè)，以防止地震時產(chǎn)生的相對位移帶來的破壞。
在唐山新文化廣場的項(xiàng)目中閱讀了一些國外的隔震設(shè)計(jì)的資料，其中有一些關(guān)于電氣設(shè)備的隔震設(shè)計(jì)的內(nèi)容，下面摘錄日本關(guān)于電力進(jìn)線隔震設(shè)計(jì)的做法，以供探討、研究。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008
[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部及中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010
一、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的安全隱患
1、抗震度不夠
前幾年的汶川大地震及玉樹地震造成的損失足以說明我國一些地方的建筑抗震性很差，未達(dá)到我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。因此保證建筑物的抗震性能是減少地震發(fā)生時人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失的重要問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高抗震設(shè)計(jì)水平是提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的一個重要方面。關(guān)于建筑物的抗震性能設(shè)計(jì)，我國頒布了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 》，為我國的建筑抗震設(shè)計(jì)提供了依據(jù)?！?規(guī)范 》中規(guī)定：“小震(超越概率6 3％)不壞、中震(超越概率10％)可修、大震(超越概率2％)不倒”。而一些建筑公司領(lǐng)導(dǎo)對建筑物的抗震性能的重視程度不夠，導(dǎo)致了公司員工也不重視抗震性，尤其是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員。有些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對抗震設(shè)計(jì)的認(rèn)識不透，設(shè)計(jì)過程中個別忽略抗震性原則，造成了建筑物施工過程僅僅是一個表而工程，而實(shí)質(zhì)是建筑物并不具有真正的抗震性能。這種現(xiàn)象在我國不少地區(qū)屢見不鮮。當(dāng)然我國地域遼闊，各個地區(qū)的情況不同，地震幾率與地震級別各有不同。不能恪守規(guī)則，不了解實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要根據(jù)地區(qū)的實(shí)際狀況，選擇不同的抗震規(guī)范，以免造成不必要的浪費(fèi)。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中偷工減料，鋼材不足導(dǎo)致功能減弱
一方而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一些建筑公司為節(jié)省開支，獲取高額利潤，過度節(jié)約鋼材等偷工減料，不重視建筑物的質(zhì)量及安全性，導(dǎo)致建筑物中鋼材等材料的性能減弱，進(jìn)一步導(dǎo)致建筑物的質(zhì)量不過關(guān)，安全性下降。我國對建筑物鋼筋的配筋率有明確的規(guī)定，建筑物的不同部位，其配筋率是不同的。建筑設(shè)計(jì)公司的設(shè)計(jì)人員要高度重視建筑物的配筋率，對施工過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督另一方面，一些小的建筑公司為節(jié)省開支，使用中小城市現(xiàn)在還任發(fā)展的冷軋變形鋼筋。這種鋼筋強(qiáng)度高，脆性大，韌性小，且對建筑抗震不利，就是因?yàn)榭梢怨?jié)省鋼材，進(jìn)而節(jié)約開支，所以，一些小建筑公司為牟取利益不惜不顧人們的生命安全使用不符合規(guī)定的鋼材。
3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理
由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的知識和經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)不合理，存在安全隱患或其他問題。(1)建筑方面。①布置豎向交通中心，確定樓梯、電梯的數(shù)量和布置方式，不能保證使用效率和防火安全。②內(nèi)外建筑裝修、構(gòu)造、用料和做法不適應(yīng)因風(fēng)力、地震、溫度變化等所引起的變形和安全問題。(2)結(jié)構(gòu)方面。①沒有考慮高層建筑遇到巨大風(fēng)力和地震力時所產(chǎn)生的水平側(cè)向力。②沒有嚴(yán)格控制高層建筑體型的高寬比例，不能保證其穩(wěn)定性。③建筑平面、體型、立面的質(zhì)量和剛度不能保持對稱和勻稱，使整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。④不能妥善處理因風(fēng)力、地震、溫度變化和基礎(chǔ)沉降帶來的變形節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。(3)設(shè)備和電氣方面。①設(shè)計(jì)供暖和給水排水系統(tǒng)時，沒有考慮因建筑高度增大的壓力，不能保證管道、爐片具有耐壓能力。有些設(shè)計(jì)者安全意識薄弱，只顧建筑設(shè)計(jì)的美觀而不顧建筑質(zhì)量，或者明知道公司要求的設(shè)計(jì)形式行不通，為了保住自己的飯碗而不提出異議，縱使悲劇上演。因此設(shè)計(jì)人員要人人自危，不能只考慮公司利益，也要切身為顧客考慮，學(xué)會換位思考。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中安全性的措施
2．1 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對抗震性能的重視意識
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實(shí)的理論知識作為基本功，靈活刨新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。設(shè)計(jì)人員要精益求精，重視每一個基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)，并做到知其所以然，并深刻理解規(guī)范和章程的含義，密切配合建筑工程，在工作中做到事無巨細(xì)，善于反思和總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為以后的工作積累經(jīng)驗(yàn)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要轉(zhuǎn)換自己的陳舊思想，正確對待抗震性能的重要性，為人們的生命財(cái)產(chǎn)負(fù)責(zé)，發(fā)揮自己的主導(dǎo)作用，對工作負(fù)責(zé)，應(yīng)用自己的個人才智，控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性能水平，讓自己設(shè)計(jì)出來的作品體現(xiàn)自己的人本意識，積極配合國家以人為本的政策。
2.2 嚴(yán)格按照國家規(guī)定的建筑規(guī)范設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)
隨著建筑業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)越來越被重視。國家也出臺了一些相應(yīng)的規(guī)定。而一個國家的規(guī)定不僅僅是技術(shù)性的，還具有很強(qiáng)的政策性。而且這些規(guī)定是與時俱進(jìn)的，要不斷修改，我們不能僅僅滿足于過去的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格按照國標(biāo)設(shè)計(jì)、用料、施工(1)目前設(shè)計(jì)者應(yīng)該熟悉和掌握的與高層建筑消防電氣有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范主要有《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》。三部規(guī)范對高層建筑中一、二類建筑的劃分以及對火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的設(shè)置與要求總體來講是一致的，但從各自不同角度三部規(guī)范也各有側(cè)重，有所區(qū)別。對設(shè)計(jì)者來說，國標(biāo)是帶有強(qiáng)制性的，必需嚴(yán)格遵守，部標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)服從國標(biāo)。
2.3開展科研，創(chuàng)新設(shè)計(jì)軟件
工欲善其事，必先利其器，道理是顯然的。隨著建筑事業(yè)的發(fā)展，特別是現(xiàn)今建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容越來越復(fù)雜，難度越來越大。從另一個角度來說，我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)人員知識的深度和廣度有了更多的要求。在此種情況下，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序已不能滿足設(shè)計(jì)人員的需求。同時計(jì)算機(jī)程序的內(nèi)容和功能直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。有時為了解決生產(chǎn)問題，配合軟件的能力，只能把計(jì)算過程簡化以滿足計(jì)算程序的能力。所以，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑的安全性，首先耍開發(fā)出一款高精度軟件，這就需要設(shè)計(jì)者和計(jì)算機(jī)程序?qū)I(yè)人員合作去完成軟件開發(fā)，推新創(chuàng)新，不安于現(xiàn)狀，勇于承擔(dān)起這個任務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
[關(guān)鍵詞]抗震設(shè)計(jì)、不規(guī)則、單跨框架、樓梯間。
0. 前言
變配電所是石油化工項(xiàng)目中的重要建筑物，對其抗震設(shè)計(jì)應(yīng)予以重視?！妒突そǎ?gòu)）筑物抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（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(fù)的建（構(gòu)）筑物和可能發(fā)生較嚴(yán)重的次生災(zāi)害的建構(gòu)筑物”。
1. 工程概況
1.1. 結(jié)構(gòu)形式及安全等級
本工程為福建中景石化園區(qū)新建化工項(xiàng)目公用工程中的35kV變配電所，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，無地下室，地上三層，室內(nèi)外高差為300mm，室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨葹?5.500m。
設(shè)計(jì)使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級。
1.2. 地震作用參數(shù)
抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)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(guī)則性
2.
2.1. 不規(guī)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(jié)構(gòu)專業(yè)要求增設(shè)）。
2.1.1. 平面規(guī)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）[3]（簡稱《高規(guī)》）圖3.4.3，本工程主要平面尺寸為（不設(shè)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(guī)》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(chǎn)生不規(guī)則振動，產(chǎn)生較大的震害 [3]” ；“平面有較長的外伸時，外伸段容易產(chǎn)生局部振動而引發(fā)凹角處應(yīng)力集中和破壞[3]”。
根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010）[4]（簡稱《抗規(guī)》）3.4.3條規(guī)定及其條文說明，l/Bmax=0.38>0.30，判定結(jié)構(gòu)屬于“平面凹凸不規(guī)則”類型。
通過PKPM系列軟件的SATWE程序計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)，不設(shè)縫時，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常明顯。例如：在X向規(guī)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(guī)定水平力作用下（考慮偶然偏心），最大層間位移比達(dá)到1.75。因此，結(jié)構(gòu)屬于典型“平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則類型”[4]。
不設(shè)縫時，結(jié)構(gòu)在9軸處會存在錯層，錯層高度（2100mm）超過結(jié)構(gòu)梁高，且錯層面積較大超過該層樓板總面積的30%，依據(jù)《抗規(guī)》3.4.3條條文說明，判定結(jié)構(gòu)屬于“樓板局部不連續(xù)”[4]。
綜上所述，不設(shè)縫時，結(jié)構(gòu)存在三種平面不規(guī)則類型，即：凹凸不規(guī)則、扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)，而且扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常明顯。
2.1.2. 豎向規(guī)則性判斷
經(jīng)SATWE程序計(jì)算，不設(shè)縫時，結(jié)構(gòu)無豎向不規(guī)則情況出現(xiàn)。.
2.2. 結(jié)構(gòu)布置方案的確定
根據(jù)《抗規(guī)》3.4.1條條文說明的解釋，當(dāng)結(jié)構(gòu)存在三種不規(guī)則類型時，應(yīng)判定結(jié)構(gòu)屬于“特別不規(guī)則”[4]類型，說明結(jié)構(gòu)布置（從抗震設(shè)計(jì)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(yè)（主項(xiàng)專業(yè)）技術(shù)要求的約束和局限，調(diào)整余地不大。這種情況下，只能通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，盡量改善不規(guī)則程度。
2.2.1. 結(jié)構(gòu)布置一次調(diào)整
首先嘗試在9軸位置設(shè)置一道抗震縫，將原結(jié)構(gòu)從基礎(chǔ)頂面至屋面完全分開，變?yōu)閮蓚€獨(dú)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(qū)分開，即變配電區(qū)域和輔助辦公區(qū)域）。但SATWE程序試算表明：分開后的兩個單體仍存在結(jié)構(gòu)不規(guī)則問題。
1） 變配電區(qū)域：
長寬比偏大L/B=48/13=3.69，接近于4。
扭轉(zhuǎn)位移比仍然偏大。例如：Y最大層間位移比達(dá)到1.89。
2） 輔助辦公區(qū)域：
平面凹凸不規(guī)則。
平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)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(jié)構(gòu)層間位移平均值的1.22倍。
二層層高為5800mm，而三層為4000mm，導(dǎo)致二層的側(cè)移剛度（考慮了樓梯剛
度）小于三層側(cè)移剛度的70%，按《抗規(guī)》規(guī)定，判定結(jié)構(gòu)為沿豎向的側(cè)向剛度不規(guī)則，二層為軟弱層。
2.2.2. 結(jié)構(gòu)方案二次調(diào)整
1） 變配電區(qū)域修改
經(jīng)分析，位移比太大主要因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)長寬比偏大，結(jié)構(gòu)平面為沿X方向的細(xì)長形狀，并有平面局部突出。為此，結(jié)構(gòu)在5軸位置再設(shè)置一道抗震縫，將變配電區(qū)域分為兩部分。調(diào)整后，各部分位移比均明顯減小。
2） 輔助辦公區(qū)域修改
通過減小三層柱截面（從而減小三層側(cè)移剛度）后，二層的側(cè)移剛度超過了三層側(cè)移剛度的70%，二層不再是軟弱層。對于平面凹凸不規(guī)則和扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的問題，只能調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力并加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施。
綜上所述，上部結(jié)構(gòu)方案在兩次修改后，有效減小了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則程度，解決了錯層問題，結(jié)構(gòu)不再是特別不規(guī)則。最終結(jié)構(gòu)分為三個獨(dú)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(jié)構(gòu)，且跨度較大，達(dá)到13m。這一方面造成頂層層間“抗側(cè)剛度較小，更嚴(yán)重的是該層的結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)少，一旦柱子出現(xiàn)塑性鉸（在強(qiáng)震作用下不可避免），出現(xiàn)連續(xù)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(shí)例?！盵5] 《抗規(guī)》第6.1.5條明確規(guī)定：“甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)”?？紤]到“塔1”、“塔2”為乙類建筑，地震時使用功能不能中斷，依據(jù)《抗規(guī)》第6.1.5條、6.1.3條及條文說明，并參考《高規(guī)》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(jié)構(gòu)抗扭剛度的合理分布），剪力墻的截面尺寸和數(shù)量以使得底層框架部分所承擔(dān)的地震傾覆力矩不超過50%作為控制指標(biāo)，這樣結(jié)構(gòu)就成為具有兩道抗震防線框架—剪力墻抗側(cè)力體系，抗震性能明顯增強(qiáng)。
4. 現(xiàn)澆樓梯對框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的影響
塔3為框架結(jié)構(gòu)，角部設(shè)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(shè)計(jì)時應(yīng)考慮樓梯對框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的影響。
4.1. 規(guī)范規(guī)定
《抗規(guī)》第6.1.15條規(guī)定：“對于框架結(jié)構(gòu)，樓梯間的布置不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則；樓梯構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)整澆時，應(yīng)計(jì)入樓梯構(gòu)件對地震作用及其效應(yīng)的影響，應(yīng)進(jìn)行樓梯構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算；宜采取構(gòu)造措施，減少樓梯構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響”。相應(yīng)條文說明解釋為：“對于框架結(jié)構(gòu)，樓梯構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)整澆時，梯板起到斜支撐的作用，對結(jié)構(gòu)剛度、承載力、規(guī)則性的影響比較大，應(yīng)參與抗震計(jì)算；當(dāng)采取措施，如梯板滑動支承于平臺板，樓梯構(gòu)件對結(jié)構(gòu)剛度的影響較小，是否參與整體抗震計(jì)算差別不大。對于樓梯間設(shè)置剛度足夠大的抗震墻的結(jié)構(gòu)，樓梯構(gòu)件對結(jié)構(gòu)剛度的影響較小，也可不參與整體抗震計(jì)算?！?/p>
《高規(guī)》第6.1.4條規(guī)定：“樓梯間的布置應(yīng)盡量減小其造成的結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則；宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯，樓梯結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的抗倒塌能力；宜采取措施減小樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響；當(dāng)鋼筋混凝土樓梯與主體結(jié)構(gòu)整體連接時，應(yīng)考慮樓梯對地震作用及其效應(yīng)的影響，并應(yīng)對樓梯構(gòu)件進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算?！毕鄳?yīng)條文說明解釋為：“抗震設(shè)計(jì)時，樓梯間為主要疏散通道，其結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的抗倒塌能力，樓梯應(yīng)作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中樓梯構(gòu)件的組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值應(yīng)包括與地震作用效應(yīng)的組合，樓梯梁、柱的抗震等級應(yīng)與框架結(jié)構(gòu)本身相同?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土樓梯自身的剛度對結(jié)構(gòu)地震作用和地震反應(yīng)有著較大的影響，若樓梯布置不當(dāng)會造成結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，抗震設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量避免出現(xiàn)這種情況。震害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)的樓梯梯板破壞嚴(yán)重，被拉斷的情況非常普遍，因此應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)構(gòu)造措施，宜采用雙排配筋?！?/p>
4.2. PKPM不同建模方式結(jié)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?！斑@種方式將樓梯作為主體結(jié)構(gòu)的附屬構(gòu)件，對樓梯結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化計(jì)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(gòu)件作為結(jié)構(gòu)的一部分參與整體計(jì)算。而在樓梯構(gòu)件設(shè)計(jì)中不考慮地震作用。梯板、梯柱、梯梁僅按各自的豎向荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，而樓梯的抗震性能僅通過梯柱的箍筋加密等構(gòu)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(jìn)行多種樓梯的布置。程序?qū)翘萏莅搴托菹⑵脚_分別轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成線荷載，然后按梁間荷載輸入。
4.3. 兩種模型計(jì)算結(jié)果比較
以下結(jié)合本工程，對上述兩種建模方式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，來粗略考察樓梯對框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的影響，主要包括對整體結(jié)構(gòu)影響（如層間位移（角）、樓層作用力、各層側(cè)移剛度、結(jié)構(gòu)自振周期）、對框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力影響（如框架梁、框架柱）及對樓梯構(gòu)件內(nèi)力影響（如梯梁、梯柱、梯板）。
1） 對整體結(jié)構(gòu)影響
對比結(jié)果詳見表1～表6。可以看出，計(jì)入樓梯影響后：結(jié)構(gòu)自振周期（僅給出前3個）減??；框架結(jié)構(gòu)各層X、Y兩個方向的側(cè)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(yīng)力及層間剪力雙向均增大，Y向更為明顯。
2） 對框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力影響
對比結(jié)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(fā)現(xiàn)，計(jì)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??；框架柱剪力、彎矩變化與地震力方向存在明顯不對應(yīng)的情況，反映了結(jié)構(gòu)存在明顯扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；框架梁內(nèi)出現(xiàn)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(yuǎn)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(dǎo)致了柱子截面Y向邊長增大，配筋增加明顯），分析其原因，應(yīng)是由于柱子位于結(jié)構(gòu)平面的邊榀，且該榀屬于L型結(jié)構(gòu)平面的短邊，考慮樓梯剛度影響后，結(jié)構(gòu)剛度中心向樓梯間方向大幅移動，導(dǎo)致遠(yuǎn)離樓梯間的邊榀框架存在很大扭轉(zhuǎn)效應(yīng)?？蚣芰簝?nèi)沒有出現(xiàn)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(fā)生了改變。
3） 對樓梯構(gòu)件內(nèi)力影響
限于篇幅，直接給出對比結(jié)果：在地震作用工況下，梯板內(nèi)可能出現(xiàn)較大的拉力，梯柱內(nèi)可能出現(xiàn)拉力，且雙向受彎；梯梁受力復(fù)雜，軸力、彎矩、剪力、扭矩均存在。
5. 全文總結(jié)
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(guī)則，抗震設(shè)計(jì)時應(yīng)
注意對不規(guī)則類型的判斷，調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，盡量減少不規(guī)則程度，擇優(yōu)選擇規(guī)則的形體，使得結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系布置合理、傳力明確、性能可靠，并應(yīng)特別重視抗震概念設(shè)計(jì)，“不規(guī)則的建筑應(yīng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施，特別不規(guī)則的建筑應(yīng)進(jìn)行研究和論證，采取特別的加強(qiáng)措施，嚴(yán)重不規(guī)則的建筑不應(yīng)采用”[4]。
2） 電氣專業(yè)常要求配電室房間內(nèi)部做成大空間（房間內(nèi)不允許有柱），造成單跨框
架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)少，在強(qiáng)震作用下容易出現(xiàn)連續(xù)倒塌，抗震設(shè)計(jì)時應(yīng)引起重視，應(yīng)首先根據(jù)具體情況進(jìn)行判斷，必要時應(yīng)采取可靠的加強(qiáng)措施。通過增加一定數(shù)量的剪力墻，使結(jié)構(gòu)變?yōu)榭蚣堋袅w系是一種可行的思路。
3） 樓梯與框架結(jié)構(gòu)整澆時，梯板起到斜支撐的作用，對整體結(jié)構(gòu)剛度、承載力、規(guī)
則性的影響比較大，應(yīng)參與抗震計(jì)算。在地震作用工況下，框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力可能會發(fā)生很大的變化；樓梯的梯板內(nèi)可能出現(xiàn)較大的拉力，梯柱內(nèi)可能出現(xiàn)拉力，且雙向受彎，梯梁受力復(fù)雜，軸力、彎矩、剪力、扭矩均存在?？拐鹪O(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮樓梯的影響，合理確定構(gòu)件內(nèi)力，加強(qiáng)抗震構(gòu)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(gòu)件對結(jié)構(gòu)剛度的影響的做法，建
議在進(jìn)行可靠論證、搜集試驗(yàn)數(shù)據(jù)、積累足夠工程經(jīng)驗(yàn)后再決定是否采用。
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【關(guān)鍵詞】變電站 移動 車載變電站
車載移動變電站屬于電力系統(tǒng)中的特殊變電站，是一種有效的應(yīng)急供電設(shè)計(jì)，是“電力系統(tǒng)突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案”的重要組成部分。主要由平板拖車、抗震型高壓側(cè)組合電器、抗震型低高度變壓器、抗震型中開關(guān)系統(tǒng)以及相應(yīng)的自動化控制保護(hù)系統(tǒng)等構(gòu)成，具備運(yùn)輸方便、靈活可靠等特點(diǎn)，能在數(shù)小時內(nèi)投入運(yùn)行，可在事故、搶修和自然災(zāi)害等情況下，迅速替代常規(guī)變電站，發(fā)揮應(yīng)急供電的作用。車載移動變電站具有非常好的靈活性、使用方便、操作簡單，選址靈活、運(yùn)輸方便，投資成本少，見效快，可提供不間斷的送電，快速性。并且具有極其重要的特殊應(yīng)急意義。
1 車載移動變電站定義
車載移動變電站屬于電力系統(tǒng)特殊變電站的制造技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)需要，車載移動變電站由兩個以上車載設(shè)備組成，其中包括高壓車載變電站設(shè)備、中壓車載成套設(shè)備、車載電容器設(shè)備、車載自動化通信設(shè)備、移動值班車等，主要由半掛車活平板拖車、抗震型高壓組合電器、抗震型低高度變壓器、站用電源系統(tǒng)等互相連接構(gòu)成。
2 車載移動變電站設(shè)計(jì)
車載移動變電站是一個集一、二次設(shè)備于一體的組合設(shè)備，他首先應(yīng)當(dāng)安全，可靠，其次應(yīng)當(dāng)使用快捷，方便，還應(yīng)當(dāng)便于運(yùn)輸和遷移。其中技術(shù)指標(biāo)就是抗震，防腐，抗干擾性能。車載移動變電站的電氣設(shè)備都與通常的固定設(shè)備有較大區(qū)別。很多實(shí)例證明，使用常規(guī)電氣設(shè)備拼湊起來的車載移動變電站的性能遠(yuǎn)不能適應(yīng)“車載”和“移動”的使用要求。
目前，我國還沒有頒布車載移動變電站電氣設(shè)備抗震標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和具體要求。因此，專業(yè)設(shè)計(jì)中對抗震的要求缺乏有力的依據(jù)。車載移動變電站設(shè)備除電站底盤和變壓器在剛度計(jì)算和應(yīng)力復(fù)核時考慮震動作用力外，其他設(shè)備考慮的很少，甚至根本沒有考慮。經(jīng)與輔機(jī)設(shè)備制造廠交流，震動設(shè)防烈度要求與設(shè)備本身設(shè)計(jì)是基本一樣，重點(diǎn)考慮的是設(shè)備的布置，連接和防雷，抗腐蝕等方面的技術(shù)要求，特別是在車載移動變電站行駛時的震動力的影響。特別注意的是如何確保車載移動變電站運(yùn)行地點(diǎn)更換后的立即投入電網(wǎng)的要求，這也是移動變電站特殊運(yùn)行環(huán)境的要求。
3 車載移動變電站的抗震設(shè)計(jì)原則
車載移動變電站的制造應(yīng)根據(jù)在特定的地區(qū)環(huán)境、經(jīng)常行駛的道路等級和最長的運(yùn)輸距離作為設(shè)計(jì)條件，分為市區(qū)用車載移動變電站和野外用車車載移動變電站。所有設(shè)備保持完好狀態(tài)，可以使車載移動變電站到達(dá)目的地后迅速投入電網(wǎng)運(yùn)行。
（1）為提高車載移動變電站的整天抗震能力，變電站中所有的電氣設(shè)備都需要明確相應(yīng)的抗震參數(shù)。
（2）各個主設(shè)備支撐架設(shè)計(jì)應(yīng)牢固，每個整體設(shè)備應(yīng)盡量采用同一個支撐架，并且要與車體鋼構(gòu)件形成可靠的連接方式，避免采用無支撐架的安裝方式。
（3）車載移動變電站中斷路器的可靠動作受自動化設(shè)備的影響很大，為保證斷路器的正確動作，必須使自動化裝置結(jié)構(gòu)、布置配線、柜體選料等方面有足夠的抗震能力，從而保證經(jīng)常性震動后在整提結(jié)構(gòu)和機(jī)柜間連接不發(fā)生松動才能保證開關(guān)的正確動作。
（4）金屬材料的力學(xué)特性決定了其有較強(qiáng)的抗沖擊、震動等動荷載的能力，依據(jù)所采用設(shè)計(jì)規(guī)范，材料屈服強(qiáng)度極限和容許應(yīng)力之間尚有1.5～2.0的安全系數(shù)，超設(shè)計(jì)載荷的能力較強(qiáng)。
（5）在車載移動變電站行駛過程中，因道路狀況而受到震動時，電氣設(shè)備安裝的金屬構(gòu)架及相關(guān)的加固點(diǎn)不應(yīng)發(fā)生變形和損壞。
（6）車載移動變電站變壓器選型和布置方面，應(yīng)設(shè)法降低高度，盡量減輕車輛承受載重。固定變壓器的基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)與車體連接應(yīng)牢固可靠，防止震動移位。變壓器、高壓組合電器、中壓保護(hù)控制小室于車體間均設(shè)置可靠基礎(chǔ)的連接螺栓，并有防震脫離裝置，確保在震動時不發(fā)生松動。
（7）多于高壓開關(guān)設(shè)備、避雷器等，要盡量降低他們的安裝位置和重心位置，改變細(xì)長比。為了防止斷路器各相間及操動機(jī)構(gòu)發(fā)生移動，多于斷路器及其操動機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)，要盡量設(shè)置在同一個底板上面。
4 移動變電站的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)原則
車載移動變電站電氣設(shè)備要遵循“確保安全、留有裕度”的原則，確保車載移動變電站電氣設(shè)備及輔助設(shè)備子啊設(shè)計(jì)工況下滿足“到達(dá)目的地時，基本完好，短時間可以投入電網(wǎng)”的要求。最大限度減少故障的幾率。車載移動變電站長距離運(yùn)輸承受大震動后電氣設(shè)備應(yīng)具備幾種情況：
（1）通過運(yùn)輸震動記錄儀測定的實(shí)際運(yùn)輸承受震動大于校核震工況時，必須對所有電氣設(shè)備進(jìn)行全面的檢查和必要的機(jī)械和電氣實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)合格并對發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行處理后方可投入運(yùn)行。
（2）通過運(yùn)輸震動記錄儀測定的實(shí)際運(yùn)輸承受震動達(dá)到校核震工況時：車載移動變電站電氣設(shè)備可以運(yùn)行；但必須事先仔細(xì)對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行外觀檢查和安排簡單的實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)無問題后方可將設(shè)備投入運(yùn)行。
（3）通過運(yùn)輸震動記錄儀測定的實(shí)際運(yùn)輸承受震動小于校核震工況時，也應(yīng)該進(jìn)行外觀檢查和必要的試驗(yàn)，根據(jù)檢查試驗(yàn)情況進(jìn)行必要的維護(hù)后即可恢復(fù)使用，通常情況下車載移動變電站的運(yùn)輸路面條件差得多，很難預(yù)料到路口環(huán)境。
（4）通過運(yùn)輸震動記錄儀測定的實(shí)際運(yùn)輸承受震動小于校核震工況時，車載移動變電站電氣設(shè)備自身狀態(tài)基本保持完好，可以迅速投入電網(wǎng)。
5 結(jié)束語
近年來，車載移動變電站在國外供電系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，在我國，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，社會各界對供電質(zhì)量和不間斷供電的要求日益強(qiáng)烈，需要電力企業(yè)進(jìn)一步提高供電可靠性、減少停電時間，對車載移動變電站的需求逐漸顯現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
劉永耀（1983-），男，河南省平頂山市人。現(xiàn)為許繼電氣股份有限公司工程師，從事營N管理工作。
龍勇（1983-），男，四川省瀘州市人。現(xiàn)為許繼電氣股份有限公司工程師，從事服務(wù)管理工作。
關(guān)鍵詞：建筑抗震設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)圈梁和構(gòu)造柱；剛度
唐山大地震、汶川大震動、921臺灣大地震、2011年3月的日本大地震，讓人們一次次感受著大自然的威力與無情。我國位于環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，地震活動頻度高、強(qiáng)度大、震源淺、分布也很廣。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，地震災(zāi)害中人員傷亡的90%是因?yàn)榉课莸牡顾斐傻摹Ｋ栽诮ㄖ锝ㄔO(shè)過程中應(yīng)該要重視建筑物的抗震設(shè)計(jì)，避免和減少地震發(fā)生時大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
一、我國建筑工程中設(shè)計(jì)和施工中存在的問題
（一）建筑工程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題
1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
城市住宅建筑中，房屋超高或超層情況常常出現(xiàn)，特別是底層為店面，上層為住房的建筑，高度很多都超過限值，片面追求室內(nèi)大空間的需求。不論農(nóng)村還是城市，建筑的底層或頂層采用混雜結(jié)構(gòu)體系的情況時有出現(xiàn)，即鋼筋砼內(nèi)框架結(jié)構(gòu)只在在底層或頂層部分采用，有些建筑是將構(gòu)造柱和圈梁局部加大當(dāng)作框架結(jié)構(gòu)。有的設(shè)計(jì)者為追求房屋布局，設(shè)計(jì)時出現(xiàn)了縱、橫墻沿平面布置不能對齊或墻體沿豎向布置上下不連續(xù)等等情況。
2.抗震計(jì)算
在建筑抗震設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)者沒有做抗震承載力計(jì)算，加上某些設(shè)計(jì)者工程經(jīng)驗(yàn)比較缺乏，使相近的建筑采用的砌體強(qiáng)度等級差距比較大。我國現(xiàn)在是以設(shè)計(jì)烈度7度為防震設(shè)計(jì)的設(shè)防起點(diǎn)。其中高層建筑抗震設(shè)防規(guī)定應(yīng)符合：甲類建筑應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評價(jià)結(jié)果確定。乙、丙類建筑應(yīng)按照地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算。
3. 設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念
我國建筑設(shè)計(jì)人員對抗震設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念較為滯后。日本在建筑設(shè)計(jì)和施工中對抗震有三種構(gòu)造概念：耐震、制震和免震。耐震為最普通級別，主要用在低層建筑中。制震則是讓建筑物在地震晃動中，集中在一個地方造成損害，但其他地方不會發(fā)生損毀。耐震其中一種做法是在建筑物中放置阻尼器，讓這個部分吸收地震能量，從而保護(hù)建筑物本身。免震成本過高，在實(shí)際運(yùn)用上不是很多。
（二）建筑工程的施工問題
1.人員施工技藝差異
施工過程中施工人員技術(shù)參差不齊，易造成施工方法不當(dāng)；施工單位偷工減料，澆筑砼強(qiáng)度不夠，梁柱配筋不夠。例如框架柱的砼強(qiáng)度和配筋不足，導(dǎo)致實(shí)際軸壓比會超限，柱子的抗彎抗剪能力下降，使房屋出現(xiàn)整幢傾倒，柱子折斷和壓饋的情況。施工工藝上出現(xiàn)不完善，例如箍筋錨固差，無加密區(qū)等，對構(gòu)造柱砼約束很不好，使構(gòu)造柱在受到地震能量沖擊時出現(xiàn)壓屈、壓饋等情況。構(gòu)造柱施工是先砌墻后澆筑，在砌墻過程中，由于砂漿和碎磚常掉入構(gòu)造柱底部，而構(gòu)造柱內(nèi)的施工垃圾又不宜清理，如果不打掃干凈就會造成柱子澆筑后連接不好。在構(gòu)造柱澆筑過程中，施工人員有時振動捧插入不到位，振搗不夠，混凝土不密實(shí)，就會出現(xiàn)蜂窩和露筋現(xiàn)象。
2.施工過程中各專業(yè)、設(shè)計(jì)者與施工者缺乏溝通
建筑設(shè)計(jì)中各專業(yè)的設(shè)計(jì)者之間、設(shè)計(jì)者與施工者之間溝通和協(xié)調(diào)情況較差。造成各專業(yè)之間的“撞車”，例如：因?yàn)橐獫M足墻體表面的美觀要求，強(qiáng)弱電設(shè)計(jì)通常采用暗敷管線，施工方會鑿墻開槽用于在預(yù)埋管線，特別是管線比較密集的地方，對墻體更是損傷較大。豎向管線會使墻體形成通縫，橫向管線會造成墻體截面尺寸不足，其對房屋的抗震效果影響不言而喻。
二、建筑工程中抗震設(shè)計(jì)和施工中問題的改進(jìn)
（一）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的改進(jìn)
1.選擇合理的修建地址。選擇對抗震有利的地段，如堅(jiān)硬土，質(zhì)地均勻的中硬土。避開軟土，滲水土，非巖質(zhì)的陡坡，河岸邊坡的邊緣地帶等。嚴(yán)禁在危險(xiǎn)的地段修建。
2.設(shè)計(jì)人員應(yīng)提高設(shè)計(jì)水平，正確選擇用抗震設(shè)防烈度，強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)體系合理。還要重視抗震計(jì)算，建筑設(shè)計(jì)除了要進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、建筑節(jié)能計(jì)算外，同樣要重視抗震計(jì)算。通過計(jì)算數(shù)據(jù)來判斷抗震薄弱環(huán)節(jié)，使抗震計(jì)算和概念設(shè)計(jì)相統(tǒng)一。
3.建筑的平面布置、立面外觀造型設(shè)計(jì)和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱。對體型復(fù)雜、平面不規(guī)整的建筑，要在適當(dāng)?shù)牟糠衷O(shè)置防震縫。例如設(shè)防烈度為8度和9度時，在房屋的立面高差、錯層較大、質(zhì)量及剛度不同時，應(yīng)該利用防震縫把建筑結(jié)構(gòu)分割成平面和體形規(guī)整的多個獨(dú)立部份。這樣就能減少地震時附加扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
4.設(shè)計(jì)中應(yīng)該增強(qiáng)多層結(jié)構(gòu)房屋的剛度和整體性。例如建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，墻體沿豎向面罩上下應(yīng)連接；豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的截面和材料強(qiáng)度等級自下而上要逐漸減少，避免抗側(cè)力構(gòu)件的承載力的突變。增加樓板對縱向和橫向墻體的約束作用。這樣構(gòu)造柱，縱向橫向墻體、樓板就構(gòu)起了一個整體，增強(qiáng)了建筑的空間整體剛度，從而提高房屋的抗震性能。
5.合理設(shè)置結(jié)構(gòu)圈梁和構(gòu)造柱。對橫墻較多的多層建筑，要設(shè)置構(gòu)造柱；對橫墻較少的多層建筑應(yīng)根據(jù)房屋增加一層或兩層后的層數(shù)，設(shè)置構(gòu)造柱。對橫墻承重或縱橫墻共同承重的裝配式鋼筋砼樓或屋蓋的多層建筑，應(yīng)該要設(shè)置圈梁；對于隔開間或每開間設(shè)置構(gòu)造多層建筑，應(yīng)沿設(shè)有構(gòu)造柱的橫墻及內(nèi)、外縱墻在每層樓蓋和屋蓋處都設(shè)置閉合的圈梁。這樣就使圈梁在平面內(nèi)形成連通閉合的網(wǎng)絡(luò)與構(gòu)造柱連接在一起對墻體及平面進(jìn)行約束，提高墻體的抗剪能力和堅(jiān)向剛度，是有效的抗倒塌措施。
6.提高砌筑砂漿的強(qiáng)度等級。底層砂漿等級相對于頂層的等級要有所提高，承重墻等級相對于非隨重墻的有所提高，樓梯間墻體等級相對于其它墻體要有所提高。
7.與相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員有效溝通把暗敷管線設(shè)計(jì)做到盡可能周全。不要二次開鑿對墻體造成傷害，使砌體的剛性強(qiáng)度有突變，從而讓建筑的整體抗震性受到影響。
（二）建筑工程施工環(huán)節(jié)問題的改進(jìn)
中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
0.前言
地震是威脅人類安全的主要自然災(zāi)害之一，根據(jù)中國地震局的預(yù)測，目前我國大陸已進(jìn)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(qū)相繼發(fā)生了強(qiáng)烈地震，造成很大的損失。地震具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大和比較難預(yù)測的特點(diǎn)，目前地震的監(jiān)測預(yù)報(bào)還是世界性的難題，很難做出準(zhǔn)確的臨震預(yù)報(bào)，而且即使做到了震前預(yù)報(bào)，如果工程設(shè)施的抗震性能薄弱，也難以避免經(jīng)濟(jì)損失。因此，實(shí)施有效的抗震設(shè)防仍然是當(dāng)前防震減災(zāi)的關(guān)鍵性工作，必須繼續(xù)執(zhí)行預(yù)防為主、平震結(jié)合方針。貫徹執(zhí)行新修訂的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范就是執(zhí)行這一方針的重要手段。
國內(nèi)外的地震經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，嚴(yán)格執(zhí)行工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，搞好新建工程的抗震設(shè)計(jì)，對原有未經(jīng)抗震設(shè)計(jì)工程進(jìn)行抗震加固等，是減輕地震災(zāi)害的最直接、有效的途徑和方法。這方面有很多成功的經(jīng)驗(yàn)，在我國新疆伽師地區(qū)，嚴(yán)格按抗震規(guī)范設(shè)計(jì)建造的工程，經(jīng)歷了近幾年多次地震均未發(fā)生損壞；云南麗江地區(qū)經(jīng)過抗震加固的房屋，美國、日本等發(fā)達(dá)國家，一直把提高工程結(jié)構(gòu)的抗震能力作為最大限度地減輕地震災(zāi)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(fā)生，但切實(shí)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(zāi)害。新修訂的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010就是將一系列的抗震技術(shù)措施以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的形式確定下來，作為結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行建筑工程抗震設(shè)計(jì)和抗震防災(zāi)部門進(jìn)行抗震設(shè)防管理的依據(jù)。
1 現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的主要特點(diǎn)
我國現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010是對近年來我國在建筑物抗震防災(zāi)領(lǐng)域的研究成果和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上制定的，和GB50011-2001相比在抗震理論和設(shè)計(jì)方法的主要變化如下：（1）2010規(guī)范對抗震設(shè)防依據(jù)、場地劃分和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的規(guī)定做了調(diào)整和改進(jìn)。
（2）2010規(guī)范對地震作用和抗震驗(yàn)算方法做了較為具體的規(guī)定，提出了長周期和不同阻尼比的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，并對建筑結(jié)構(gòu)分析適用模型作出了較明確的規(guī)定，增加了彈性分析和彈塑性分析的要求，當(dāng)側(cè)移附加彎矩大于水平力作用下構(gòu)件彎矩的110時，應(yīng)考慮重力二階效應(yīng)；明確了按樓蓋剛度、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等的區(qū)別對待劃分平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)分析的要求；對結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件的選擇和對電算結(jié)果的分析判斷提出明確要求。
（3）對建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)地震作用。
（4）增加了結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算的規(guī)定，層間變形可采用靜力的彈塑性計(jì)算方法，即所謂推覆（push-over）方法予以簡化計(jì)算。
（5）提出增加各類建筑結(jié)構(gòu)延性的設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求。
（6）新增了若干類結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則，如配筋混凝土小砌塊房屋、鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、高層和多層鋼結(jié)構(gòu)等。
（7）規(guī)定了隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體要求和技術(shù)措
施。
（8）規(guī)定了消能減震結(jié)構(gòu)的具體措施。在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置消能器以吸收和耗散地震能量是實(shí)現(xiàn)基于性能要求的抗震設(shè)計(jì)的一種技術(shù)措施。
（9）明確了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)的要求。
從以上幾點(diǎn)可以看出，現(xiàn)行新規(guī)范GB50010-2010比GB50011-2001在抗震設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法以及抗震構(gòu)造等方面做了更詳細(xì)的規(guī)定，并對減震消能設(shè)計(jì)等均做了規(guī)定，使得這些新技術(shù)能夠得到有依據(jù)的推廣。
2 新抗震規(guī)范對抗震設(shè)計(jì)的影響
目前各國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中普遍采用的是“小震不壞，中震可修，大震不倒”三水準(zhǔn)設(shè)防的抗震設(shè)計(jì)方法，是以保證生命安全為單一設(shè)防目標(biāo)。盡管它可以做到在大震時主體結(jié)構(gòu)可以避免倒塌以保證生命的安全，但是對一些現(xiàn)代建筑，內(nèi)部設(shè)備的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出結(jié)構(gòu)自身的價(jià)值，且由于建筑物功能的不同重要性，如醫(yī)院、核電站等重要建筑，建筑物破壞所導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失、間接經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡等方面的損失將是巨大的。因而現(xiàn)代建筑不僅要防止結(jié)構(gòu)倒塌還要考慮控制經(jīng)濟(jì)損失、保證結(jié)構(gòu)使用功能的延續(xù)等問題。正是基于這種情況，美國學(xué)者率先提出了基于性能的抗震設(shè)計(jì)概念(performance-based Design)，引起整個地震工程界極大的興趣?；谛阅茉O(shè)計(jì)的理念在于根據(jù)災(zāi)害荷載的不確定性（發(fā)生時間、強(qiáng)度、作用歷時等的變化）以及抗力的不確定性的特點(diǎn)對不同風(fēng)險(xiǎn)度水平的災(zāi)害荷載作用（地震等），將建筑物設(shè)計(jì)成滿足不同功能要求，保障建筑物在整個運(yùn)行期充分發(fā)揮功能，方便維護(hù)和改建，符合經(jīng)濟(jì)目的。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震作用下的破壞程度與結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)和構(gòu)件的變形能力有關(guān)，用位移控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能更為合理。因此在提出基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概念時，將地震作用下結(jié)構(gòu)位移（變形）反應(yīng)作為衡量結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)。
基于性能抗震設(shè)計(jì)制定的設(shè)計(jì)規(guī)范與基于性能進(jìn)行工程抗震設(shè)計(jì)的主要區(qū)別是：基于性能制定抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，確定其目標(biāo)性能水平時要充分考慮全社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，以及所有可能涉及到的結(jié)構(gòu)形式，建筑物的用途，最后綜合確定規(guī)范抗震性能水平，這也是抗震設(shè)計(jì)必須達(dá)到的最低要求，且在實(shí)現(xiàn)基于性能抗震設(shè)計(jì)時，規(guī)范必須要做到明確且簡單實(shí)用。而基于性能抗震工程為某一工程項(xiàng)目從開始提出，一直到最后包括使用期間維護(hù)在內(nèi)的整個使用壽命的全過程。它包括選擇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式和布局，結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，保證和控制施工質(zhì)量和長時間的維護(hù)，使之在使用期間，在可能遭受的不同水平地震作用下，能達(dá)到預(yù)先確定的不同性能水平。在這里，結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能水平需要業(yè)主根據(jù)建筑功能、用途和經(jīng)濟(jì)條件，以及和結(jié)構(gòu)工程師相互討論決定。而結(jié)構(gòu)工程師也應(yīng)該提供初始造價(jià)、維護(hù)造價(jià)、以及在地震后可能的損壞以及修復(fù)費(fèi)用，使結(jié)構(gòu)在整個生命周期內(nèi)費(fèi)用達(dá)到最小。
3新抗震規(guī)范的精髓歸納為以下幾點(diǎn)
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(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑。對于不利地段，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)提出避開要求，當(dāng)無法避開時，應(yīng)采取有效措施，這就考慮了地震因場地條件間接引起結(jié)構(gòu)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(yīng)符合概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的方案。不規(guī)則的建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時要進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，并應(yīng)對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。借鑒國際的通行做法，參考外國規(guī)范，使我們的設(shè)計(jì)更加完善合理。
3.3 結(jié)構(gòu)材料選擇與結(jié)構(gòu)體系的確定應(yīng)符合抗震結(jié)構(gòu)的要求
采用哪一種結(jié)構(gòu)材料，什么樣的結(jié)構(gòu)體系，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件比較綜合確定。同時力求結(jié)構(gòu)的延性好、強(qiáng)度與重力比值大、勻質(zhì)性好、正交各向同性，盡量降低房屋重心，充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，并提出了結(jié)構(gòu)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(shè)置多道抗震防線
地震有一定的持續(xù)時間，而且可能多次往復(fù)作用，根據(jù)地震后倒塌的建筑物的分析，我們知道地震的往復(fù)作用使結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，而最后倒塌則是結(jié)構(gòu)因破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當(dāng)處理構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，使其形成多道防線，是增加結(jié)構(gòu)抗震能力的重要措施。例如單一的框架結(jié)構(gòu)，框架就成為唯一的抗側(cè)力構(gòu)件，那么采用“強(qiáng)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(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，往往是以提高工程造價(jià)及降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)為代價(jià)的。要使建筑物在遭受強(qiáng)烈地震時，具有很強(qiáng)的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件及構(gòu)件中的所有桿件都具有較高的延性，然而實(shí)際工程中很難做到。有選擇地提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關(guān)鍵桿作的延性是比較經(jīng)濟(jì)有效的辦法。例如上剛下柔的框支墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)重點(diǎn)提高轉(zhuǎn)換層以下的各層的構(gòu)件延性。對于框架和框架簡體，應(yīng)優(yōu)先提高柱的延性。在工程設(shè)計(jì)中另一種提高結(jié)構(gòu)延性的辦法是結(jié)構(gòu)承載力無明顯降低的前提下，控制構(gòu)件的破壞形態(tài)，減小受壓構(gòu)件的軸壓比(同時還應(yīng)注意適當(dāng)降低剪壓比)，提高柱的延性。
3.6 確保結(jié)構(gòu)的整體性
各構(gòu)件之間的連接必須可靠，符合下列要求：① 構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件的承載力，當(dāng)構(gòu)件屈服、剛度退化時，節(jié)點(diǎn)應(yīng)保持承載力和剛度不變。② 預(yù)埋件的錨固承載力不應(yīng)低于連接件的承載力。③ 裝配式的連接應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性，各抗側(cè)力構(gòu)件必須有可靠的措施以確保空問協(xié)同工作。④ 結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性，注重施工質(zhì)量，避免施工不當(dāng)使結(jié)構(gòu)的連續(xù)性遭到削弱甚至破壞。
3.7 規(guī)范與設(shè)計(jì)新抗震規(guī)范已將設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的問題做出了具體規(guī)定
① 體形復(fù)雜的建筑不一概提倡設(shè)防震縫。②對規(guī)則結(jié)構(gòu)與不規(guī)則結(jié)構(gòu)做出了定量的劃分。并用強(qiáng)制性條文對建筑師的建筑設(shè)計(jì)方案提出了限制。如規(guī)范規(guī)定，“建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的方案”。③ 預(yù)應(yīng)力混凝土的抗側(cè)力構(gòu)件，應(yīng)配有足夠的非予應(yīng)力鋼筋。④非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與其結(jié)構(gòu)主體的連接，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，如幕墻、附屬機(jī)械、電氣設(shè)備系統(tǒng)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(shè)計(jì)。⑥ 結(jié)構(gòu)材料的選用應(yīng)減少材料的脆性，優(yōu)先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋和規(guī)定強(qiáng)度等級范圍內(nèi)的混凝土。通過執(zhí)行新抗震規(guī)范中的各項(xiàng)規(guī)定，來保證抗震概念設(shè)計(jì)的完成通過遵循抗震概念設(shè)計(jì)的原則，使建筑物具有可靠的抗震性能。概念設(shè)計(jì)決定建筑物的抗震性能，如果概念設(shè)計(jì)不適宜于抗震 那么不管多“精密”的計(jì)算也無濟(jì)于事。當(dāng)然，在做好概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上也要認(rèn)真計(jì)算做好定量分析。新抗震規(guī)范對于各構(gòu)件在抗震計(jì)算中的作用及各項(xiàng)參數(shù)的選取作了詳盡的規(guī)定，并且提出了在建筑物內(nèi)設(shè)置地震反應(yīng)觀測系統(tǒng)的要求，這標(biāo)志我國建筑工程抗震科學(xué)的發(fā)展進(jìn)步。
3.8 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是常用的結(jié)構(gòu)形式
引言
汶川地震發(fā)生后,根據(jù)建設(shè)部落實(shí)國務(wù)院《汶川地震災(zāi)后恢復(fù)重建條例》的要求，相關(guān)部門在2008 年7 月底推出了針對GB 50011-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的修訂2008 版(以下簡稱新“抗規(guī)”)，變電站是電網(wǎng)的重要組成部分，變電站的抗震設(shè)計(jì)十分重要，筆者就近兩年來新“抗規(guī)”在變電工程中的應(yīng)用做經(jīng)驗(yàn)總結(jié)并提出設(shè)計(jì)建議，以供同類工程參考。
1.更加重視山區(qū)變電站的選址工作
變電站的選址是建設(shè)變電工程的首要步驟，對工程建設(shè)的投資和建設(shè)速度有重大影響，是工程經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的決定性因素之一。
新“抗規(guī)”的3.3.5 條是本次修訂新增的條款，針對山區(qū)房屋選址和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，提出明確的抗震要求：“1.山區(qū)建筑場地應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地形條件和使用要求，因地制宜設(shè)置符合抗震設(shè)防要求的邊坡工程；邊坡應(yīng)避免深挖高填，坡高大且穩(wěn)定性差的邊坡應(yīng)采用后仰放坡或分階放坡。2. 建筑基礎(chǔ)與土質(zhì)、強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的邊緣應(yīng)留有足夠的距離，其值應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度的高低確定，并采取措施避免地震時地基基礎(chǔ)破壞?！?/p>
在兼顧出線規(guī)劃及工藝布局的前提下，山區(qū)變電站應(yīng)結(jié)合自然地形布置，高差較大區(qū)根據(jù)配電裝置區(qū)分成臺階式布置，邊坡較多的采用了分階放坡的方式。主控樓、配電間及構(gòu)支架靠近邊坡布置時，其基礎(chǔ)距坡頂和坡腳的安全距離應(yīng)據(jù)抗震設(shè)防烈度確定。新“抗規(guī)”的4.1.8條也更加明確了不利地段的地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)，其值“在1.1~1.6范圍內(nèi)采用”。山區(qū)變電站選址時若無法避開、非巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段不利地段時，必須按增大系數(shù)認(rèn)真核算地震作用的影響。
2.變電站內(nèi)建筑物要考慮樓梯間對整體結(jié)構(gòu)的影響
地震中出現(xiàn)的樓梯破壞形態(tài)，以樓梯的扭轉(zhuǎn)破壞、梯板的剪拉破壞以及梯梁、梯柱的破壞這幾種形式為主。可見，樓梯的抗震設(shè)計(jì)是關(guān)乎生命的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的計(jì)算在軟件建模時，多數(shù)情況下是將樓梯間開洞或者設(shè)板厚為零，將樓梯的豎向荷載傳遞到相應(yīng)框架梁、柱或墻上，并未將樓梯的構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)的一部分來考慮，然后再使用其他軟件對樓梯構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。經(jīng)過這樣的處理，雖然是簡化了計(jì)算，但是卻忽略了樓梯間對整體結(jié)構(gòu)的影響，與實(shí)際受力情況有很大出入。事實(shí)上，整個樓梯在地震荷載作用下起到了一個K形支撐的作用，樓梯平臺板的平面面內(nèi)剛度相當(dāng)大，地震時會將較大的水平力傳遞到樓梯的平臺梁以及梯段板，導(dǎo)致平臺梁發(fā)生剪扭破壞，梯段板則會發(fā)生拉彎破壞、壓彎破壞。若是把平臺梁和梯段板僅作為受彎構(gòu)件來考慮，顯然偏于不安全。
新“抗規(guī)”對建筑方案的各種不規(guī)則性，分別給出處理對策，以提高建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。今后的變電站建筑物設(shè)計(jì)中，盡量避免不規(guī)則的平、立面。同時，樓梯間不宜布設(shè)在主控樓、配電裝置樓的端部或拐角處。新“抗規(guī)”3.6.6條中明確要求“計(jì)算中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響”；7.3.8條也對樓梯間提出了幾項(xiàng)具體要求提高樓梯間的構(gòu)造措施“1.頂層樓梯間橫墻和外墻應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6通長鋼筋；7~9度時其它各層樓梯間墻體應(yīng)在休息平臺或樓層半高處設(shè)置60mm厚的鋼筋混凝土帶或配筋磚帶，其砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M7.5, 縱向鋼筋不應(yīng)少于2φ10。2.樓梯間及門廳內(nèi)墻陽角處的大梁支承長度不應(yīng)小于500mm, 并應(yīng)與圈梁連接。3.裝配式樓梯段應(yīng)與平臺板的梁可靠連接；不應(yīng)采用墻中懸挑式踏步或踏步豎肋插入墻體的樓梯，不應(yīng)采用無筋磚砌欄板。4.突出屋頂?shù)臉?、電梯間，構(gòu)造柱應(yīng)伸到頂部，并與頂部圈梁連接，內(nèi)外墻交接處應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6通長拉結(jié)鋼筋?！备倪M(jìn)計(jì)算方法的關(guān)鍵就是要建立樓梯間正確的計(jì)算模型，將樓梯參與整體計(jì)算，以考慮地震作用。此外，建議適當(dāng)加厚梯板,并將負(fù)筋拉通,使其剛度均勻；梯板和平臺板均采用雙面雙向配筋，以提高延性；平臺梁受扭較明顯，也要適當(dāng)加大截面, 并加強(qiáng)其上、下的縱筋和箍筋；梯柱的體積配箍率也可以相應(yīng)加大，箍筋沿柱全高加密，控制剪壓比，避免梯柱過早產(chǎn)生脆性破壞；在梯板轉(zhuǎn)角處要局部加強(qiáng)構(gòu)造措施。
3.注意材料性能指標(biāo)的修改
在新“抗規(guī)”中，3.9.2條及3.9.3條分別對結(jié)構(gòu)材料性能指標(biāo)應(yīng)符合的最低要求及宜符合的要求進(jìn)行了修改。3.9.2條中把“普通粘土磚”改成了“普通磚”，“多孔粘土磚”改成了“多孔磚”，今后在選擇變電站建構(gòu)筑物的砌體結(jié)構(gòu)材料時，適用范圍更寬了些；由于鋼筋伸長率是控制鋼筋延性的重要性能指標(biāo)，對抗震等級為一、二級的框架結(jié)構(gòu)的鋼筋性能增加了新的要求：“鋼筋在最大拉力下的總伸長率實(shí)測值不應(yīng)小于9%”；結(jié)構(gòu)鋼材的性能指標(biāo)，也將分子、分母對換，改為“屈服強(qiáng)度實(shí)測值與抗拉強(qiáng)度實(shí)測值的比值”。3.9.3 條對普通鋼筋的性能更明確了縱向受力鋼筋宜選用“符合抗震性能指標(biāo)”的要求，而箍筋宜選用的型號中不再將HPB235 級鋼筋列入其中。變電站中鋼筋及鋼材的應(yīng)用很廣，其材料性能指標(biāo)必須引起重視，以保證建構(gòu)筑物的質(zhì)量。
4.認(rèn)真執(zhí)行新增的強(qiáng)制性條文
新“抗規(guī)”的3.7.4條、3.9.4條、3.9.6條、5.4.3條、7.3.6條等，是將原來的一般性條文修訂為新的強(qiáng)制性條文。
設(shè)計(jì)過程中，變電站的主控樓及配電裝置樓多采用框架結(jié)構(gòu)，其圍護(hù)墻和隔墻即使是屬于建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，也應(yīng)根據(jù)新“抗規(guī)”3.7.4條考慮其設(shè)置對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，以加強(qiáng)這些構(gòu)件的抗震安全性。當(dāng)僅考慮豎向地震作用時，新“抗規(guī)”5.4.3條也明確了“各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)均應(yīng)采用1.0”，建模計(jì)算時要注意相關(guān)參數(shù)的取值。
有的變電站在施工過程中，由于采購原因或現(xiàn)場具體情況，有時施工或監(jiān)理會提出以強(qiáng)度等級較高的鋼筋替代原設(shè)計(jì)中的縱向受力鋼筋，此時，必須嚴(yán)格按照新“抗規(guī)”3.9.4條的規(guī)定“按照鋼筋承載力設(shè)計(jì)值相等的原則換算，并應(yīng)滿足最小配筋率、抗裂驗(yàn)算等要求?！敝挥袧M足了這些要求，才可以同意進(jìn)行鋼筋替換。還有新“抗規(guī)”3.9.6條的要求“鋼筋混凝土構(gòu)造柱、芯柱和底部框架-抗震墻磚房中磚抗震墻的施工，應(yīng)先砌墻后澆構(gòu)造柱、芯柱和框架梁柱?！边@些都是為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的抗震設(shè)防目標(biāo)，將構(gòu)造要求和施工順序具體化，從而加強(qiáng)了對施工質(zhì)量的監(jiān)督和控制。
根據(jù)電氣設(shè)備的需要，有的大型設(shè)備如筑變壓器、GIS設(shè)備等有時要布置在室內(nèi)，因此結(jié)構(gòu)常常要布設(shè)跨度不小于6m大梁。新“抗規(guī)”補(bǔ)充規(guī)定了大跨混凝土梁支承構(gòu)件的構(gòu)造和承載力要求，不允許采用一般的磚柱或磚墻，要嚴(yán)格按照7.3.6條對相應(yīng)構(gòu)件進(jìn)行可靠連接，并采用一定的加強(qiáng)措施。
結(jié)語
隨著變電技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站內(nèi)建構(gòu)筑物的高度越來越高、體型變化更為復(fù)雜，各種新型結(jié)構(gòu)體系也在不斷出現(xiàn)，我們在認(rèn)真執(zhí)行新“新抗規(guī)”設(shè)計(jì)的同時，為保證變電站的安全運(yùn)行，還需要進(jìn)一步去探討抗震設(shè)計(jì)理念。
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