第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 不同场地类别对框架结构办公楼主要结构材料用 量的影响 白军刚，傅光耀 （长安大学建筑工程学院710064） 摘要：上部结构与地基基础是复杂相互作用的整体，地震经验表明，相同或相近的建筑物在场地条件不同时，所 产生的震害也不相同.
按照我国现行的设计方法，大部分建筑的上部结构都是单独进行设计计算的，为了使建筑 物在不同场地条件时能够进行更合理的设计，同时保证安全性和经济性，引入了场地类别的区分.
文章分析了相 同建筑结构在不同场地类别条件下影响结构主要材料用量的因素，并利用结构设计软件PKPM对分别位于I、1I、 Ⅲ类场地条件下的框架结构办公楼结构进行设计，计算出主要结构材料用量.
对比得出相对于1类场地，当建筑 结构位于II、1Ⅲ类场地时，结构混凝土用量增加%，结构钢筋总用量增加17%、53%.
关键词：场地类别：框架结构：结构材料用量；工程造价 0引言 历次大地震的经验表明，同样或相近的建筑物，在不同的场地类别时，所产生的震害也不相同.
因此， 我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（以下简称《规范》）规定，对于不同的场地类别，允许按本 地区设防烈度降低或提高一度的要求采取抗震构造措施.
抗震构造措施是抗震概念设计的重要内容.
按照 我国现行的“三水准两阶段”抗震设计方法，对于大多数的结构，可只进行第一阶段的设计，而通过概念 震力也不相同.
通过分析相同的建筑物在不同的场地类别条件下，影响建筑物主要结构材料用量的因素， 并利用结构设计软件PKPM得出分别位于I、II、I类场地的框架结构办公楼的主要材料用量，推算出对 工程造价的影响，为工程人员提供参考.
1影响主要结构材料用量的因素 1.1地震力的影响 场地条件不仅影响地震反应谱特征周期，同样也影响地震动峰值.
《规范》规定，对于高度不超过40m、 他的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法.
对于这两种方法，不同的地震影响系数α计算的地震力结果将 不同.
不同场地类别具有不同的特征周期，如表1所示.
对于大多数的框架结构来说，自振周期T都位于特 征周期T与5T之间.
因此，地震影响系数α可采用公式（1）计算.
作者簧介：白不例（1988-)，男，士研究生
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表1不同场地的特征周期 设计地震分组 场地类别 II I IV 第一组 0.20 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.25 0.30 0.40 0.55 0.75 第三组 0.30 0.35 0.45 0.65 0.90 Fx =aG (1) 0.05- y=0.9 0 7=1- 0.05- 0.08 1.6 Fx-结构总水平地震作用标准值 G.
-结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85% Y-曲线下降段的衰减指数 -阻尼比，钢筋混凝土结构一般取0.05 7-阻尼比调整系数 由此可以得出，对于相同的建筑物，当分别位于I、ⅡI、ⅢI、IV类场地时，水平地震作用将依次增大.
1.2抗震构造措施的影响 抗震构造措施主要由抗震等级确定"，在不同的抗震等级条件下，框架结构梁柱构件的主要抗震构造 措施如下表所示.
表2框架梁的基本抗震构造措施 钢筋 构造要求 抗震等级为一级 抗震等级为二级 抗震等级为三级 加密区长度 max (2h 500mn) max (1. 5hs 500n) max(1. 5h 500n) 箱筋最大间距 nin(1/4h 8d 100mm) min (1/4h 6d 100mn) min (1/4h 6d 150mm) 筋 最小直径 10mm 8mm 股距要求 mex (20d” 200mn) max (20d′ 250mm) max (20d* 250mm) 面积配筋率（%） pP ≥0. 30ft/fyv p= ≥0. 28ft/fyv p ≥0. 26ft/fyv 拉筋 规范无具体要求 规范无具体要求 规范无具体要求 纵向 支座最小配筋率 钢筋 (%) max(0. 4 80 ft/fy) nax (0. 3 65 ft/fy) max (0. 25 55 ft/fy)
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 跨中最小配筋率 （%） max (0. 3 65 ft/fy) max (0. 25 55ft/fy) max (0. 20 45 ft/fy) 架立筋 和筋形式有关 和形式有关 和筋形式有关 错固长度 1=C1，C取1.15 1=C1.，<取1.15 1=<1.，<取1.05 搭接长度 1=1 1 =<1 1 =C1 表3框架柱的基本抗震构造措施 钢筋 构造要求 抗震等级为一级 抗震等级为二级 抗震等级为三级 箍筋最大间距 nin (6d 100mm) min (8d 100mm) min (8d 150mm) 最小直径 10m 8 8 筋 肢距要求 不宜大于200mm max (20d’ 250mn) max (20d” 250mm) p≥入 fc/fyv p ≥入 fc/fyv p≥X fc/fyv 体积配箍率（%） 且不得小于1% 且不得小于0.8% 且不得小于0.6% 拉筋 规范无具体要求 规范无具体要求 规范无具体要求 中柱、边柱最小配 筋率 1% 0.8% 0. 7% 纵向 钢筋 角柱最小配筋率 1.1% 0.9% 0.8% 架立筋 与箍筋形式有关 与箱筋形式有关 与箍筋形式有关 错固长度 1=.C取1.15 1=《1.<取1.15 1=1<取 1. 05 搭接长度 1 =C1 1 =C1 1 =C1 混凝 轴压比限制 0.65 0.75 0.85 截面受剪确定 根据剪力确定 根据剪力确定 根据剪力确定 注1：d为纵向钢筋直径，h为梁截面高度：d”为箍筋直径. 2：表中所列为一般情况. 2工程算例 2.1工程概况 某6层框架结构办公楼位于西安市长安区，抗震设防烈度为7度（0.15g），地震设计分组第一组. 平 面尺寸为40.5m×19.0m，纵向梁截面为250mm×500mm，横向梁截面为400mm×700mm，柱截面根据不同场 地类别的轴压比限制和截面抗剪能力确定. 首层层高4.9m，2~6层层高3.9m，总高24.4m. 混凝土为C25， 梁柱纵筋采用HRB400级，梁柱箍筋及板配筋为HRB335级. 设计使用年限为50年：结构重要性系数1.0， 修正后的基本风压0.35kN/m，地面粗糙程度C类，考虑风振，风荷载体形系数为1.3. 周期折减系数0.9， 梁端负弯矩调幅系数0.85，柱设计不考虑活荷载折减. 首层结构平面布置如下图所示. 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 40500 图1结构平面布置图 2.2工况设计 根据《规范》规定，当该框架结构办公楼分别位于I、ⅡI、Ⅲ类场地时，抗震构造措施采取的抗震等 级分别为三级、二级、一级，而其他抗震措施均可按二级计算，工况设计如下表所示. 表4工况设计 工况- 工况二 工况三 场地类别 1类 Ⅱ类 m类 构造措施采用的抗震等级 三级 二级 一级 2.3主要结构材料用量统计汇总 根据《规范》规定，利用结构设计软件PKPM进行结构设计与计算，得出相同建筑结构在不同场地 类别条件下的主要结构材料的用量，对其中的混凝土和梁柱部分的钢筋用量（板的钢筋用量无变化）进行 对比，结果如下表所示. 表5不同场地类别条件下结构主要材料用量对比 工况 工况二 工况三 主要结构材 混凝土（n） 1176.64 1223. 09 1223. 09 料用量 梁钢筋（t） 49. 99 54.49 68. 51 柱钢筋（t） 35.01 44.84 62. 11 2.4结果对比分析 （1）混凝土的主要用量增加的原因为，在Ⅱ、Ⅲ类场地条件下，由于抗震构造措施采用更高的抗震等 级，采用了更严格的轴压比限制，导致柱截面增加使得混凝土用量增加，增加约4%左右. （2）相对于I类场地条件，II、IⅢ类场地条件时，梁的钢筋用量分别增加9%、37%，柱的钢筋用量分 别增加28%，77%. 3结论 （1）相对于I类场地，当建筑结构位于ⅡI、Ⅲ类场地时，结构混凝土用量增加4%. 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 （2）相对于I类场地，当建筑结构位于ⅡI、IⅢ类场地时，结构钢筋总用量增加17%、53%. （3）场地类别的改变对梁钢筋的用量影响，略小于对柱钢筋用量的影响. 参考文献： [1]GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京.中国建筑工业出版社.2010. [2]GB50010-2010 混凝土结构设计规范[S].北京.中国建筑工业出版社.2010. [3]GB50223-2008. 建筑工程抗震设防分类标准[S].北京. 中国建筑工业出版社.2008. [4]吕悦军等.场地类别条件对地震参数影响的关键问题[J].震灾防御技术2008，6（3）. Lv Yuejun. The key issue of site classi fication paraneters that affect the conditions on earthquake[J]. Technololgy for Earthquake Disaster Prevention 2008 6 (3). [5]刘小映.我国混凝土结构抗震措施合理性分析[D].湖南大学硕士学位论文，2006 Liu Xiaoying. The Analysis on the Rationality of Sei.smic Fortification Measures for Concrete Structures in China[D] Master' s thesis of HuNan University 2006. [6]吴云翠.钢筋混凝土框架结构的抗震设计[J].建筑工程.2013 [7]梁亚坤，郑京龙，结合新规范谈谈抗震措施与抗震构造措施[J].中国产业.2011，121（2） [8]张字鑫，刘海成.张星源.PKPN结构设计应用[].同济大学出版社 2008(9). [9]张晓杰.结合新规范谈谈抗震措施与抗震构造措施[M].中国建筑工业出版社，2014(4)
