化工企业建筑结构设计安全等级与抗震设防类别关系的探讨 抗震设防类别丙类

自从《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)发布并于2009年7月1日执行,其中对于(房屋)建筑结构安全等级的划分“表A.1.1”的注:房屋建筑结构抗震设计中的甲类建筑和乙类建筑,其安全等级宜规定为一级;丙类建筑,其安全等级宜规定为二级;丁类建筑,其安全等级宜规定为三级。这与以前一直执行的《建筑结构可靠度设计统一标准》( GB 50068-2001)有关安全等级及结构重要性系数的规定是有差别的,也是第一次明确注明了安全等级与(房屋)建筑结构抗震设防类别的关系。





下图为《建筑结构可靠度设计统一标准》( GB 50068-2001)建筑结构安全等级表



那么在化工企业抗震设防类别为乙类(重点设防类)的建筑结构是否也一律定为安全等级一级呢?我认为这要具体问题具体分析,没必要乙类建筑都定为安全等级一级。

我们在化工企业建筑结构抗震设计时,首先要对单项建筑结构进行抗震设防类别的划分。主要遵循《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)、《石油化工建(构)筑物抗震设防分类标准》(GB50453-2008)及《化工建(构)筑物抗震设防分类标准》(GB50XXX-2012即HG/T20665-1999征求意见稿)。按上述标准,化工企业建筑结构很多要定为乙类建筑(GB50453-2008)或乙2类建筑(GB50XXX-2012即HG/T20665-1999征求意见稿)。如果因此均按安全等级一级来设计,即结构重要性系数取1.1,工程造价会增加很多。

我们在化工企业建筑结构设计中,大部分乙类建筑按可安全等级二级的依据如下:

首先,根据《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)“表A.1.1”的注:“……乙类建筑,其安全等级宜规定为一级;……”。注意标准说明用词对“宜”的解释为“表示允许稍有选择,在条件许可时首先首先应这样做”。如果我们采用更合理的结构方案,更合理和科学的结构模型及计算,更安全的防护,保证结构的安全,应该是能满足标准的安全等级二级的要求。并且这条不是强制条款,应该允许有所选择。

第二,有一种说法,根据《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)表3.2.1“工程结构的安全等级”注:“对重要的结构,其安全等级应取为一级;对一般的结构,其安全等级宜取为二级;对次要的结构,其安全等级可取为三级”。



又根据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)分为四个设防类别:1、特殊设防类(甲类);2、重点设防类(乙类);3、标准设防类(丙类);4、适度设防类(丁类)。据此判断重点设防类(乙类)即为安全等级所述“重要的结构,其安全等级应取为一级”,因为字面上都有个“重”字。从一个“重”字去理解关联两个标准条文,过于简单,估计就是编制《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)的那些专家也没这么设想。如果这样话,在“标准”的“表A.1.1”的注释中就不用说明“……乙类建筑,其安全等级宜规定为一级;……”,直接写上“乙类建筑,其安全等级应为一级”不就得了,还用弄个“宜”字来弯弯绕,让设计者“允许稍有选择”呢?

第三,我认为《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)“表A.1.1”的注:“……乙类建筑,其安全等级宜规定为一级;……”条款对民用乙类建筑结构应偏于严格执行(表A.1.1示例也是指向民用建筑),对化工企业乙类建筑结构还是要灵活执行。一座普通住宅及办公楼的破坏,其对人的生命价值及社会影响上要远大于人员稀少的化工企业建(构)筑物破坏造成的经济影响。

我们再来看看《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)对安全等级划分的定义及《建筑工程抗震设防分类标准》对重点设防类(乙类)划分的定义,同样有“重”字,但区别可大了。
化工企业建筑结构设计安全等级与抗震设防类别关系的探讨 抗震设防类别丙类

《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)对安全等级一级的定义为:破坏后果很严重,对人的生命、经济、社会或环境影响很大。示例大型公共建筑等。

《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)对重点设防类(乙类)的定义为:地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的。

《石油化工建(构)筑物抗震设防分类标准》(GB50453-2008)对重点设防类(乙类)的定义为:地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建(构)筑物和可能发生较严重的次生灾害的建(构)筑物。

《化工建(构)筑物抗震设防分类标准》(GB50XXX-2012即HG/T20665-1999征求意见稿)对重点设防类(乙类)的定义为:地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建(构)筑物,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建、构筑物。重点设防类建、构筑物中,可根据其规模、重要性和灾害后果分为乙1类和乙2类。

抗震设防分类标准乙类建筑的定义涵盖了工程结构可靠性标准的定义,但多出“尽快回复……”及“次生灾害……”。翻阅《石油化工建(构)筑物抗震设防分类标准》(GB50453-2008)及《化工建(构)筑物抗震设防分类标准》(GB50XXX-2012即HG/T20665-1999征求意见稿),化工企业大部分建筑结构是因为需“尽快回复”及避免“次生灾害”而定为乙类建筑,和安全等级没有直接关系。但其次生灾害会造成环境的破坏(比如较大量剧毒、放射物)及高耸的建(构)筑物(如火炬),应该酌情提高安全等级及加强结构构件的连接。

第四,举例说明。

在化工企业中,两器框架(反应器、再生器)在抗震分类标准中,典型的乙类建筑(见标准GB50453-2008及HG/T20665-1999)。但安全等级规定为二级,详见:《石油化工反应器再生器框架设计规范》(SH/T3066-2005)中7.1.1及7.1.2条。

还如:石油化工钢筋混凝土冷换框架设计规范(SH/T 3067-2007)、《石油化工钢冷换框架设计规范》、《石油化工企业焦炭塔框架设计规范》等等,乙类建筑,但安全等级均为二级。

当然,这些行业规范版本要低于《工程结构可靠性设计统一标准》,但《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)修订开始时间为2003年。也许过几年陆续会有化工企业建筑结构新版本规范出现,这个问题也就会明确解决。我国的工程规范编制也是个问题,以十年为周期,基础的上位规范编制出来,其下位规范要陆续很长时间才能编制出来,甚至其下位规范还没等编制出来,基础的上位规范又开始修订。

第五,根据我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第1.0.1条“抗震设防目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需修理可继续使用;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般性修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不至于倒塌或发生危及生命的严重破坏。”化工企业乙类建筑是在本地区抗震设上提高了“更高的抗震设防目标”,何况工程结构可靠性标准规定结构重要性系数在抗震组合时取值与安全等级二级一样,为1.0。

按现有的规范设计的化工企业建筑结构,更应注意设备、管道连接的破坏而造成可能产生的次生灾害,尤其是储存有害化学物资的储罐、储槽、仓库,这些建(构)筑物,尽量设置在地面,或者单层轻型建筑。

  

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