關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)若干問題的探討

王玉　姚猛

摘要：現(xiàn)階段國內(nèi)外都對建筑物的抗震設(shè)計(jì)極為看重，加之近年來地震頻發(fā)，加強(qiáng)建筑物抗震設(shè)計(jì)刻不容緩，為保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全，嚴(yán)防地震帶來的災(zāi)害，加強(qiáng)建筑物抗震設(shè)計(jì)尤為重要。該文章就針對建筑物結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些探討和說明，就目前遇到的問題及抗震的加強(qiáng)措施進(jìn)行了簡單的敘述。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

引言

社會(huì)發(fā)展不斷加快，建筑物新建也越來越多。地殼運(yùn)動(dòng)越來越頻繁，大小地震數(shù)不勝數(shù)，危險(xiǎn)時(shí)刻存在。地震不僅會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)危及人民生命安全。由于地震所具有的不確定性和復(fù)雜性以及隨機(jī)振動(dòng)的特點(diǎn)，導(dǎo)致預(yù)判地震發(fā)生變的十分困難。由此，建筑物的抗震設(shè)計(jì)尤其重要。

1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念

1.1抗震場所的選擇

雖地震的發(fā)生是不可預(yù)測的，但在一定程度上可以通過一些措施來避免不必要的損失。這就要求設(shè)計(jì)師選擇合適的抗震場地，應(yīng)避免軟弱土、河岸邊緣坡、液化土等不利于抗震的環(huán)境。然相比較而言，總存在一些地方的抗震性較差，對于這些場所應(yīng)采取抗震加強(qiáng)措施。比如，地基二次填充；地基處理等。針對抗震性相對較差地段，需在開工之前，整理出以前的地震記錄，且依據(jù)實(shí)際情況和工程設(shè)計(jì)需求，針對性的進(jìn)行抗震級別判斷和對應(yīng)措施安排，以增強(qiáng)總體抗震性為最終目標(biāo)。此外，對于同一結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì)，宜在土質(zhì)相同的基礎(chǔ)上進(jìn)行抗震工程施工。首先要區(qū)分是天然地基還是人工地基：天然地基要求土層地質(zhì)狀況良好，承載力較強(qiáng)且不需要特殊處理，而人工地基本身的地質(zhì)比天然地基松軟，需人工加固處理后才可進(jìn)行修建。如果地基土層是軟弱黏土、不均勻分布土層或者液化土層，要適時(shí)的對基層土進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)調(diào)整和處理，若發(fā)生了土層滑動(dòng)，則必須進(jìn)行有關(guān)地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定改造。

1.2科學(xué)的選擇建筑結(jié)構(gòu)體系

多高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑使用功能、房屋高度和高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場地類別、地基情況、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)等因素，綜合分析比較，選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系。

建筑結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)科學(xué)與否，直接影響建筑物本身的安全性能。建筑結(jié)構(gòu)布局的合理性，結(jié)構(gòu)安排是否符合抗震原則，房屋的抗震安全設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，這些因素都十分重要。

1.3建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

從抗震的角度看，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案平面布置時(shí)，應(yīng)是結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系對稱布置，以避免扭轉(zhuǎn)，在規(guī)則平面中，如果結(jié)構(gòu)剛度的分布不對稱時(shí)，仍然產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。因此，結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)當(dāng)簡單、對稱和規(guī)則，旦不應(yīng)采用角部重疊的平面圖形或細(xì)腰形平面圖形。在框架結(jié)構(gòu)和抗震墻結(jié)構(gòu)中，框架和抗震墻均應(yīng)雙向設(shè)置，柱中線與抗震墻中線、粱中線與柱中線之間的偏心距不宜大于柱寬的1/4。結(jié)構(gòu)沿豎向布置應(yīng)當(dāng)是均勻而少變化，使結(jié)構(gòu)的剛度沿豎向均勻。如結(jié)構(gòu)沿豎向需變化，則宜均勻變化，避免沿豎向剛度的突變。當(dāng)需要采用防震縫分開的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，不應(yīng)有錯(cuò)層和局部加層，同一樓層應(yīng)在同一標(biāo)高內(nèi)。

2、提高結(jié)構(gòu)延性的措施

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要做到：強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固、延性構(gòu)件（梁柱）。延性要求是指抗震對結(jié)構(gòu)的要求，延性能力是指通過合理設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)本身具有的性質(zhì)，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：延性能力大于延性要求。也就是“高延性要求”，即要求結(jié)構(gòu)在較大的屈服后塑性變形狀態(tài)下仍保持其豎向荷載和抗水平力的能力。震害、試驗(yàn)、理論分析均已證明梁鉸機(jī)制優(yōu)于柱鉸機(jī)制。

2.1 強(qiáng)柱弱梁

強(qiáng)震下，構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形，可以耗散部分地震能量。梁是受彎構(gòu)件，容易實(shí)現(xiàn)大的延性和耗能能力?！傲恒q機(jī)制”或“梁柱鉸混合機(jī)制”能夠形成更多的塑性鉸，從而能耗散更多的地震能量，因此，應(yīng)加強(qiáng)柱的抗彎能力，引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下形成更優(yōu)、更合理的“梁鉸機(jī)制”或“梁柱鉸混合機(jī)制”。其目的就在于使結(jié)構(gòu)的塑性鉸先出現(xiàn)在梁端而不是柱端。

2.2 強(qiáng)剪弱彎

用剪力增大系數(shù)增大梁端、柱端、剪力墻端，剪力墻洞口連梁端以及梁柱節(jié)點(diǎn)中的組合剪力值，并用增大后的剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行受剪截面控制條件驗(yàn)算和受剪承載力設(shè)計(jì)，以避免在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性的剪切破壞。

2.3 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固

梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)破壞為剪切破壞，在地震反復(fù)作用下，伸入節(jié)點(diǎn)內(nèi)的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)破壞導(dǎo)致梁端轉(zhuǎn)角增大，層間位移相應(yīng)增大，最終導(dǎo)致框架破壞失效。因此框架設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是避免節(jié)點(diǎn)核心

區(qū)在梁柱構(gòu)件破壞前破壞，同時(shí)梁柱構(gòu)件鋼筋在核心區(qū)內(nèi)采取有效措施保證可靠錨固，要保證節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度，配置足夠的柱箍筋，除外圈大箍外，井字箍等附加箍不得遺漏。保證做到強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固。

此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)對柱，梁采取一些比如：加大底層柱截面及提高混凝土強(qiáng)度等級；底層柱上下端增加抗剪斜筋等抗震加強(qiáng)措施。然而，抗震設(shè)計(jì)體系依然存在著各種各樣的問題。有待于結(jié)構(gòu)工作者進(jìn)一步研究，不斷完善。

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