建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)淺談

摘#8195;要地震的發(fā)生是一種自然現(xiàn)象，對(duì)此我們是無(wú)法預(yù)知的，根據(jù)調(diào)查，近幾年，我國(guó)地震發(fā)生頻繁，而地震帶來(lái)的嚴(yán)重?fù)p失也是駭人聽(tīng)聞。于是，在工程實(shí)踐中，加強(qiáng)抗震措施，以減少建筑結(jié)構(gòu)震害就顯得尤為重要。抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)中主要設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施三個(gè)方面。

關(guān)鍵詞抗震設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)；抗震計(jì)算；構(gòu)造措施

中圖分類號(hào)TU691文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2012)041-0221-01

多年來(lái)，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論不斷探索和研究，更多、更適用的抗震設(shè)計(jì)方法相繼被提出。從最初的彈性理論到現(xiàn)在的非線性理論，從單一的保證結(jié)構(gòu)承載能力的“抗”到允許結(jié)構(gòu)屈服，同時(shí)還經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉(zhuǎn)變。目前，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)主要涉及三個(gè)方面：結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算及構(gòu)造措施。

1抗震概念設(shè)計(jì)

1.1概念設(shè)計(jì)的含義

1）一般指不通過(guò)數(shù)值計(jì)算，只根據(jù)結(jié)構(gòu)體系震害、力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、試驗(yàn)現(xiàn)象與工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些比較復(fù)雜、難以做出精確、理性的分析或規(guī)范中難以規(guī)定的工程問(wèn)題，而獲得的基本設(shè)計(jì)構(gòu)思。

2）從宏觀的角度來(lái)看，概念設(shè)計(jì)是運(yùn)用一定的手段宏觀控制建筑結(jié)構(gòu)的總體布置與抗震細(xì)部構(gòu)造。

3）有了概念設(shè)計(jì)的初步估算，在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師能夠更快速有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、對(duì)比與選擇，大大降低了手算的難度，降低了成本，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)方案的可靠性。

1.2概念設(shè)計(jì)的重要性

1）地震的無(wú)法預(yù)知性與隨機(jī)性以及地面運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性與復(fù)雜性，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響十分復(fù)雜。這種情況下，概念設(shè)計(jì)就顯得尤為重要了。

2）結(jié)構(gòu)地震計(jì)算的相關(guān)理論并不能充分反映地震中結(jié)構(gòu)破壞復(fù)雜的過(guò)程。于是，概念設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中便起到了決定性的作用。

3）抗震設(shè)計(jì)僅根據(jù)抗震計(jì)算來(lái)確定，往往是不夠準(zhǔn)確的，甚至是偏于不安全的。

1.3概念設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀

社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及人們生活水平不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求隨之提高。為了適應(yīng)這種發(fā)展的要求，概念設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前，概念設(shè)計(jì)已成為工程設(shè)計(jì)必不可少的組成部分。于是，探索先進(jìn)的理論計(jì)算，提高計(jì)算機(jī)水平，探索新型、輕質(zhì)、高強(qiáng)、環(huán)保的建材，已成為當(dāng)前做好結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。

在傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)中，單純地通過(guò)配置鋼筋來(lái)減少結(jié)構(gòu)震害，這種做法加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的剛度，但是，根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度與地震作用效應(yīng)的相關(guān)性，結(jié)構(gòu)剛度的增強(qiáng)反而加強(qiáng)了地震作用效應(yīng)。為了糾正這種錯(cuò)誤的抗震設(shè)計(jì)理論，專家利用結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)提出了隔震消能的思想?，F(xiàn)有的隔震消能裝置就是在基礎(chǔ)和主體之間設(shè)置柔性層或增加消能支撐（相當(dāng)于阻尼器），或在建筑物頂部裝一個(gè)“反擺”（地震時(shí)，其位移方向和建筑物頂部的位移相反，形成附加阻尼，大大減少了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)）。這種裝置可以將地震作用效應(yīng)可降低至60%，且屋內(nèi)物品安全性也提高了。隔震耗能裝置的研究在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)引起了高度重視，而在日本，相關(guān)研究成果已廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中，并取得了較好的工程

效果。

2抗震計(jì)算

結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算包括地震作用計(jì)算和結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算。

2.1地震作用計(jì)算

底部剪力法和時(shí)程分析法是結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算的基本方法。

1）底部剪力法。適用于高度不超過(guò)40 m、以剪切變形為主、質(zhì)量與剛度在豎直方向分布均勻的結(jié)構(gòu)，以及可簡(jiǎn)化成單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)。

2）時(shí)程分析方法。適用于不規(guī)則的建筑（如扭轉(zhuǎn)、凹凸、樓板不連續(xù)和豎向形體不規(guī)則等)、甲類建筑與烈度、限定高度的高層建筑；多遇地震作用的計(jì)算也可采用時(shí)程分析法，計(jì)算時(shí)，將多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值作為計(jì)算結(jié)果。

采用上述兩種方法計(jì)算地震作用設(shè)計(jì)時(shí)，須滿足以下計(jì)算要點(diǎn)。

1）因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的構(gòu)件抗側(cè)力是地震變形驗(yàn)算的主要對(duì)象，所以，這兩個(gè)方向要分別進(jìn)行水平地震作用的

計(jì)算。

2）對(duì)質(zhì)量與剛度的分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，需考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。其他結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可以通過(guò)對(duì)地震作用修正得到。

3）8、9級(jí)地震中的大跨度結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，9級(jí)地震中的高層建筑，都要進(jìn)行豎直方向地震作用的計(jì)算。

4）對(duì)于結(jié)構(gòu)中相交角度大于15°的斜交構(gòu)件，需對(duì)有抗側(cè)力的該種構(gòu)件進(jìn)行水平各向地震作用計(jì)算。

2.2結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算

結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算包括遇地震下的抗震變形驗(yàn)算和罕遇地震下的抗震變形驗(yàn)算兩部分。

1）多遇地震下的抗震變形驗(yàn)算。各種結(jié)構(gòu)都要進(jìn)行多遇地震下的抗震變形驗(yàn)算，樓層最大層間位移需滿足規(guī)范中規(guī)定的限制。

2）罕遇地震下的抗震變形驗(yàn)算。與多遇地震下的抗震變形驗(yàn)算不同，罕遇地震下的抗震變形驗(yàn)算只需對(duì)一些特定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行。①必須進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)：7～9度且屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；8度Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地與9度較高單層鋼筋混凝土柱廠房的排架結(jié)構(gòu)（橫向）；重要建筑或抗震要求較高的建筑，且結(jié)構(gòu)類型是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)；采用隔震消能設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)；高度大于150 m的鋼結(jié)構(gòu)；②建議進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)：抗震烈度、場(chǎng)地內(nèi)有高度限定，且豎向形體不規(guī)則的結(jié)構(gòu)；板柱、抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架的砌體結(jié)構(gòu)；7度Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地、8度乙類建筑，且其建筑結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)；不高于150 m的高層鋼結(jié)構(gòu)。

3抗震構(gòu)造措施

3.1磚混結(jié)構(gòu)

磚混結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要求包括：加設(shè)圈梁、加設(shè)構(gòu)造柱、對(duì)墻體加固構(gòu)造。

1）圈梁用于增強(qiáng)房屋的整體性，可以提高房屋的整體抗震

能力。

2）構(gòu)造柱與圈梁配合適用，二者形成封閉骨架，可以提高砌

體結(jié)構(gòu)的抗震能力。一般來(lái)說(shuō)，在內(nèi)外墻交接處、外墻轉(zhuǎn)角處以及樓梯間的四角處，都應(yīng)加設(shè)構(gòu)造柱。

3）墻體加固構(gòu)造可以有效提高砌體結(jié)構(gòu)的水平承載力，一般做法是用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿或布鋼筋網(wǎng)砂漿代替原墻體的粉刷

抹灰。

3.2混凝土結(jié)構(gòu)

混凝土結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要點(diǎn)包括：①構(gòu)件截面的高寬比要滿足規(guī)定的限值；②滿足最小配筋率要求；③將承重柱的軸壓比控制一定的范圍內(nèi)；④一般填充墻中應(yīng)設(shè)置拉結(jié)筋，較長(zhǎng)的填充墻還應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱、芯柱、角柱并要求短柱箍筋全高加密。

4結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜、綜合、系統(tǒng)且整體性很強(qiáng)的過(guò)程，它包括建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算及構(gòu)造措施，三方面缺一不可。如今，隨著地球的生態(tài)環(huán)境的破壞越來(lái)越嚴(yán)重，地震災(zāi)害也日趨頻繁，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)成了衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否有效的一向重要指標(biāo)。因此，對(duì)各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行更準(zhǔn)確、合理的抗震設(shè)計(jì)，將成為建筑工程中尤為重要的研究方向。

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