抗震等级在钢筋算量中的应用问题

抗震等级在钢筋算量中的应用问题有关钢筋计算，设计说明的抗震等级将涉及哪些结构构件：1.砖混结构是否也讲抗震等级，讲抗震等级的有哪些结构？2.混凝土结构施工图设计说明的抗震等级是否适用于该工程的所有构件，适用的构件有哪些？3.在斯或广软件的钢筋计算时，怎样进行抗震等级的相关设置？关于抗震等级和钢筋计算夜听秋雨一、首先让我们了解什么是“抗震等级”大家都知道，我们对建筑物的使用要求无非是在其使用期中要足够“牢固和安全”。“牢固”呢就是要结实，结构上的承载能力要满足使用要求，那“安全”呢，就是要能够抵挡住我们所能预见到的自然灾害，尤其是针对地震了。所以说在建筑的设计阶段，“规范”就提出了“三水准”的抗震目标和“二阶段”的设计原则和要求。这可能对非结构专业人士部理解，用通俗的语言来讲，就是要使我们设计的建筑能够“大震不倒，小震不坏，中震可修”，在首先满足承载力的基础上，小震要是弹性变形，大震要弹塑变形满足验算要求。为了体现在不同地震烈度下不同结构类型的钢筋混凝土房屋有不同的抗震要求，规范划分了建筑的设计抗震等级为一、二、三、四级。见下表：从上表可以看出，抗震等级和房屋的设防烈度、结构类型和房屋高度有关。二、消除一个错误的观念：“一个建筑物只有一个抗震等级”有些人认为一个建筑的抗震等级只有一个，在大多数的普通建筑设计也确实如此，但这不是绝对。我们下面看看在“高规”中的说明：可见，一个建筑在设计时会有不只一个的抗震等级要求。这在高层建筑中多见。三、考虑抗震等级设计的构件有哪些呢？如果从结构抗震计算原理上讲就太专业和复杂化了。也不是今天讨论的重点。我们不妨看看“混凝土结构设计规范”的章节目录，就能从中能了解一二了。有的人可能会马上说不就是“柱、梁、墙”吗。错误也！这里的“柱、梁、墙”是指在结构体系力学计算时要考虑且在实际中能够起到主要抗震作用的构件。以上讲的是针对混凝土结构。那砖混结构有抗震要求吗？回答当然是肯定的。但砖混结构只强调了抗震的构造要求和做法。对涉及“抗震等级”，没有提出。“抗震等级”的提出主要针对的是混凝土结构建筑。砖混结构强调的是设防烈度四、抗震等级对施工预算的影响有哪些？一、二级抗震：Lae=1.15La三级抗震：Lae=1.05La四级抗震：Lae=La从以上两个表可以看出，钢筋的抗震锚固长度和混凝土的强度等级成反比，和抗震等级成正比，和钢筋等级及直径成正比。我们施工和造价人员在计算钢筋时，也主要是要考虑对锚固的取值。这一规律飞翔混凝土结构施工图设计说明的抗震等级并不是适用于该工程的所有构件，适用的构件有钢筋混凝土结构中的框架梁、框架柱、框支梁、框支柱、剪力墙、铰接排架柱以及预应力混凝土框架梁。此外的其他构件一般都不适用。《混凝土结构设计规范》中“混凝土结构构件抗震设计”一章，主要对用于抗震设防烈度6度～9度地区的混凝土结构主要构件类型的抗震承载力计算和抗震构造措施做出了相关规定，其中包括钢筋混凝土结构中的框架梁、框架柱、梁柱节点、剪力墙、单层房屋排架柱以及预应力混凝土梁。03G101-1(混凝土结构平法)标准设计，不分抗震与否，非框架梁都是取用la而非laE。03G101-2(板式楼梯平法)标准设计，制图规则适用于混凝土结构和砌体结构的现浇板式楼梯的施工图设计，构造详图就没有抗震锚固的示意。但是应当注意，该图集P6第2.2.3条之3款关于梯梁设计的规定，何种情况下的梯梁为“非框架梁”，何种情况下又为“框架梁”。在04G101-3(筏形基础平法)标准设计中，总说明第3条：本图集用于现浇混凝土梁板式或平板式筏形基础结构施工图设计的。筏形基础以上的主体结构可为非抗震和抗震设防烈度为6至9度地区，抗震等级为特一级和一、二、三、四级的现浇混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙和框支剪力墙结构，钢结构，砌体结构及混合结构。青来教授在回答“有梁式筏板”的提问时就说，“‘筏形基础’相当于‘倒楼盖’的说法不完全正确。当承受地震横向作用时，柱是第一道防线，楼盖梁是耗能构件，所以要做到‘强柱弱梁’‘强剪弱弯’，梁要考虑箍筋加密区、塑性铰等问题；但筏形基础的基础梁通常不考虑参与抵抗地震作用计算。”该图集构造详图示意的钢筋锚固长度。除个别部位特别注明者外，一般都是取用la而非laE。这些特别注明的个别部位，大家请留意一下，如柱、墙插筋构造，梁板式筏形基础平板LPB端部无外伸构造(P40左下图)，平板式筏形基础平板BPB端部无外伸构造(P47左下图)。04G101-4(现浇混凝土楼面与屋面板平法)标准设计总明说第3条，除与基础平法一样作了类似说明外，还特别说明“对于楼面与屋面板本身的各种构造则未考虑抗震措施”。当然，无梁楼盖柱帽细部构造却是分抗震与非抗震的，也请大家注意。即使对上面这些规范和标准设计进行了学习，我们也不能希图通过这么一次讨论，就能把抗震等级适用的每一种构件都搞得一清二楚。但是，我们至少能够在脑子里留个印象：一、设计说明的抗震等级不是适用于该工程的所有构件，非框架梁、板、基础以及楼梯、圈梁、构造柱、挑檐等构件，一般都不按抗震等级的。具体到实际工程上，做预算你实在搞不清，临时抱佛脚，虚心向设计人员求教，千万不要一看到设计说明有个几级抗震，就胡子眉毛一把抓，统算到底。二、一个工程采用不同的结构体系，其结构类型不同，抗震等级也会不同。比如框架-剪力墙结构的框架部分与剪力墙部分，框架-核心筒结构的框架部分与核心筒部分，同样的抗震烈度和同样的房屋高度，抗震等级就不同。第3问斯或广软件的钢筋计算时，怎样进行抗震等级的相关设置？讲广的软件，秋雨老师是高手，其应用技巧或常见问题大家都听秋雨老师的；我了解斯的，说到软件的具体应用就主要是讲斯的三维算量。我们这种分工合作，不是谁对哪款软件偏爱与喜好，更不存在对斯-广以外的其他软件的歧视或排斥。用其他软件的朋友一样可以在这里交流，我们都是尽自己熟悉的在这里说说而已。细心的群友会发现，与上一次讨论有关抗震等级问题的内容不同，我们这次讲抗震等级的适用问题，是侧重从工程角度看抗震等级会关联到哪些结构构件；而上次讲抗震等级的取值问题，是已知具体结构构件上的抗震等级，探讨钢筋锚固长度以哪个构件的为准。上次讨论和本讨论前两问的学习交流经过，已经为预算软件进行钢筋计算的实际应用作了理论认识上的准备。下来再讲斯软件抗震等级在钢筋计算中的具体问题，就好理解了。斯的三维算量软件对抗震等级与钢筋计算的关联，以前的版本只是到结构构件的类型一级，比如说梁类构件，对框架梁可以是一个抗震等级而非框架梁可以另是一个抗震等级；06版开始做到了具体的结构构件一级，即使同样都是框架梁，这个框架梁与另一框架梁可以不是一个抗震等级。到目前为止，抗震等级的关联还是在与钢筋共同工作的混凝土构件母体上，并不是受力钢筋本身。就像基础筏板钢筋，梁板式基础平板端部无外伸时，底部钢筋与基础边梁的锚固；平板式基础平板端部无外伸时，底部钢筋在基础边柱、边墙部位的锚固，一个基础筏板只能定义一个抗震等级属性，不便处理不同抗震等级影响钢筋锚固或搭接的区别计算。在斯软件中，砼结构构件均有“抗震等级”属性，用户除按工程实际对应设置抗震构件外，还要把非抗震构件的属性值设为“0”。对于砌体结构构件，软件没有提供“抗震等级”属性，可能是由于配筋砌块砌体剪力墙结构目前还应用不多的缘故，以后适时补充吧。抗震等级将从如下几个方面影响钢筋计算：A．最小锚固长度la与抗震锚固长度laE三维算量中，la与laE锚固长度变量统一手描述为la（不分大小写），用户只要给构件定义了抗震等级属性，系统就会自动地为其钢筋计算读取到相应的la或laE具体数值。B．锚固构造影响锚固构造，是说因为抗震与否、抗震等级的高低在某些节点还会要求同时满足其他条件。C．箍筋加密抗震与否、抗震等级的高低，对箍筋是否加密及其加密区长度的要求不同。D．搭接长度ll与llE搭接长度变量统一描述为ll（不分大小写），与锚固长度同理。不能由于一、二级抗震锚固长度laE相同，四级抗震laE与非抗震锚固长度la相同，而把抗震与否、抗震等级的高低混为一谈。因此，正确的抗震等级设置是使用软件准确计算钢筋的必要前提。上面说了抗震等级与钢筋计算关系的总体框架。接着谈在斯的软件里，怎样进行抗震等级的相关设置，从工程设置、定义编号、构件查询、钢筋选项、钢筋维护和钢筋公式等6个界面功能依次介绍：1.工程设置在工程/工程设置/结构说明/抗震等级设置页面，可以分楼层按构件区别结构类型地对一个工程整体的抗震等级进行设置。如果你的工程只有一个抗震等级，这种方式最简便。软件中已经按照通常情况，哪些抗震、几级抗震，哪些不抗震，设有默认值，用户根据具体工程要求在此一一进行设置，随后的钢筋计算都将沿用。需要注意一点，基础构件一般是不采用抗震等级的，软件的定义编号里默认为“3”级，应在本页面设置修正。类似地其他一些非抗震构件也应同样处理。最好是将抗震等级适用的构件设置完成后，此外的其他构件该项属性值一律在此改为“0”，避免错漏。此外，在工程设置对话框的左下角有个“导入工程”按钮，可以将以前做过的类似工程设置，其中就有“结构说明”，包括抗震等级在内，很方便地借用过来。2.定义编号如果用户在工程设置的结构说明里设置了抗震等级，在构件/定义编号/属性页面，就可以看到已经沿用到此页面的各个节点上来。此页面上的编号节点，比前面在结构说明中的构件结构类型又细了一级，就是说同样是2层的框架梁，裙楼与主楼不是一个抗震等级的，可以在构件编号上对其设置。凡是未在工程设置的结构说明里设置抗震等级的混凝土构件，定义编号页面的抗震等级默认值均为“3”级，所以我在前面讲，在工程设置的结构说明里最好是将抗震等级适用的构件设置完成后，此外的其他构件该项属性值一律改为“0”，避免错漏。3.构件查询通过工程设置、定义编号界面赋予构件的抗震等级属性，构件布置后可以在构件查询中查询或编辑修改，此界面上编辑抗震等级属性，能让同一编号的不同构件采用不同的抗震等级。如同一楼层有两根框架梁KL1，一根是一级，另一根是二级。4.钢筋选项在钢筋/钢筋选项/基本设置/关于接头和基础筋设置页面中，有两个变量设置需要认真对待：“锚固长度材料条件是否取支座等级”默认值为“是”，意即计算钢筋锚固长度采用的砼强度等级，默认是按支座来取的。用户可将设置改为“否”，按构件本身来取。上次讨论中秋雨老师讲的情况，构件与其支座的砼强度等级差在某个级别以内者按构件本身，否则按支座来取，目前软件还没有考虑这样设置，下来建议增加这个选项。“锚固长度抗震条件是否取支座等级”默认值也为“是”，意即计算钢筋锚固长度采用的抗震等级，也是默认按支座的。斯软件原来就是按照支座取值编程的，因为用户有不同意见，才设置了这一选项，让用户自主。这个问题是上次讨论的焦点，这里不再重复。用户直接修改设置为“否”，抗震等级按构件本身。讲到这里，我想审慎地说明一点：上次讨论的抗震与钢筋锚固关系，近日在《混凝土结构设计规范》的条文说明中找到了正解，“较强地震作用过程中，梁、柱端截面和剪力墙肢底部截面中的纵向受力钢筋可能处于交替拉、压的状态下。根据试验结果，这时钢筋与其周围混凝土的粘结锚固性能将比单调受拉时不利。因此，根据不同的抗震等级给出了增大钢筋受拉锚固长度的规定。受拉钢筋搭接长度也相应增大。”此前我的认识有误，当时讲“要是考虑地震荷载，结构受力的频度与幅度大大加剧且瞬时反复作用，故在一般锚固长度要求的基础上乘个大于1的系数作为更高的标准。”可能对群友形成误导，现予补正，对不起!显而易见，抗震与钢筋锚固的关系，是地震作用→钢筋交替拉、压→锚固性能降低→加大锚固长度这么个逻辑，抗震等级指的是钢筋而非混凝土的道理，再明白不过了。钢筋选项/最小锚固长度页面分别列有各个抗震等级的长度标准，这些标准取自于G101系列标准设计，用户具体工程采用的锚固长度非标准时，可以在这个页面修正，钢筋计算以用户修正的为准。钢筋选项/基本设置/关于接头的搭接，是按通常标准设定的，用户认为不符合实际工程需要者，在此调整。5.钢筋维护钢筋菜单下的钢筋维护功能，是钢筋计算的核心与枢纽。在这里软件为不同构件的不同钢筋设置了不同的计算公式，包括数量公式和长度公式，钢筋公式中引用了众多的系统变量，这些变量又配有钢筋构造等判定条件。此处机关太多，短期内谁也熟悉不了。今天讲这个是说，当用户认为软件提供的钢筋公式不符合你的个性要求时可以修改，在此作一次性修改的公式今后能多次使用。初级用户轻易别动，否则就怕踩上地雷！6.钢筋公式如果用户作了以上的种种设置与调整，还是不能满足你的实际要求，最直接也是最笨拙的办法就是自编钢筋公式，或者修改系统提供的公式。举例，你的工程加密区长度已经标注1700，就把该变量直接改为1700这个具体数值；设计虽然说明了抗震等级，可又规定某