抗震建筑的結(jié)構(gòu)整體性分析和構(gòu)造措施

1、<p>　　抗震建筑的結(jié)構(gòu)整體性分析和構(gòu)造措施</p><p>　　【摘要】在增強建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震性能中，為了合理提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，應(yīng)對抗震概念設(shè)計，提出了設(shè)計原則。合適的抗震概念設(shè)計，以及構(gòu)造措施對于建筑物的抗震性能起著至關(guān)重要的作用,本文通過探討建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)機理,提出了一些有關(guān)概念設(shè)計的原則，用來保證建筑物實現(xiàn)抗震的性能要求。 </p><p>　　【關(guān)

2、鍵詞】抗震；建筑；構(gòu)造措施； </p><p>　　中圖分類號：TU352文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　一.前言： </b></p><p>　　隨著近年來世界上的災(zāi)害頻發(fā)，地震，也為我國的建筑帶來了毀滅性的災(zāi)難，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，也是避免災(zāi)害帶來損失的一種十分有效的方式。由于地震是一種隨機性的災(zāi)害，其本身具有

3、的難于把握以及復雜性和不確定因素，因而在對建筑結(jié)構(gòu)的分析方面，要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的空間作用，以及建筑結(jié)構(gòu)材料的非彈性性質(zhì)、材料時效等多種因素。因此，工程設(shè)計中的抗震問題，絕對不能完全依賴建筑中的“計算設(shè)計”來解決，而是要必須立足于“概念設(shè)計”方面。 </p><p>　　二．地震中建筑結(jié)構(gòu)震害分析 </p><p><b>　　1、框架結(jié)構(gòu) </b></p>

4、;<p>　　這次地震中,大多數(shù)框架結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)震害一般較輕,但框架結(jié)構(gòu)的柱端出鉸、柱端剪切破壞、節(jié)點區(qū)破壞等現(xiàn)象比較常見。這些震害表明,現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范中要求的/強柱弱梁等設(shè)計理念在實際中并沒有真正實現(xiàn)。實際上,由于框架梁跨度過大使得其截面尺寸增大筑需要的砌體或填充墻的剛度增強作用、規(guī)范對框架柱的軸壓比限值過高導致框架柱的截面尺寸偏小等,使得框架梁或屋蓋的實際剛度增大,在實際框架結(jié)構(gòu)震害中,很少看到強柱弱梁型破壞。 <

5、;/p><p>　　不過在這次地震中,框架結(jié)構(gòu)的總體震害情況比較輕,未有倒塌破壞,即使是嚴重破壞的也不多見。所以尚無法斷定強柱弱梁類型的結(jié)構(gòu)在強震下就不易產(chǎn)生垮塌,人員傷亡較小。關(guān)鍵還是增強結(jié)構(gòu)抗震的整體性,這在后面章節(jié)還要詳細說。 </p><p><b>　　2、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件 </b></p><p>　　所謂非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,一般指在結(jié)構(gòu)分析中不考慮

6、承受重力荷載以及風、地震等側(cè)力荷載的部件,如內(nèi)隔墻、樓梯踏步板、框架填充墻等。在設(shè)計中,只考慮靜荷載和活荷載影響,但實際上這些構(gòu)件都承擔一部分地震作用,并可能改變整個結(jié)構(gòu)或某些構(gòu)件的剛度、承載力和傳力路線,造成未曾估計到的震害。處理好這些構(gòu)件與主體的關(guān)系,可防止附加震害,減少損失。因此,附屬構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)該有可靠的連接和錨固,避免倒塌傷人。填充墻或隔墻應(yīng)考慮對結(jié)構(gòu)抗震的不利和有利影響,應(yīng)避免不合理的設(shè)置而導致主體結(jié)構(gòu)的破壞。當填充墻或

7、隔墻各層布置不均勻時,尤其是底層少填充墻或隔墻時,應(yīng)考慮其設(shè)置對抗震的不利影響,避免不合理設(shè)置對主體結(jié)構(gòu)的影響。例如,兩個開間格局和結(jié)構(gòu)設(shè)計相同的框架結(jié)構(gòu),其中一棟底層填充墻布置較少,開間較大,在地震過程中就出現(xiàn)比較嚴重的破壞,很多梁柱交接處出現(xiàn)了明顯的塑性鉸,整個建筑屬于嚴重破壞,很難再修復使用了;而相鄰同樣結(jié)構(gòu)的建筑由于底層填充墻較多,破壞比較輕微,屬于中等破壞偏輕,稍加修復即可使用,這雖然不屬于主體結(jié)構(gòu)的破壞,但仍然會對人員安全造

8、成威脅,同時也造成很大的財產(chǎn)損失。因此,今后框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中對填充墻的性能應(yīng)進一步</p><p>　　三.抗震概念設(shè)計的原則 </p><p>　　需要強調(diào)的是設(shè)計不能陷入只憑計算的誤區(qū)，若結(jié)構(gòu)嚴重不規(guī)則，整體性差，僅按目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算水平，是難以保證結(jié)構(gòu)的抗震、抗風性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑師與結(jié)構(gòu)工程師要共同把好初步設(shè)計這一環(huán)節(jié)。關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的一般原則和具體內(nèi)容，建

9、筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）有關(guān)章節(jié)作了規(guī)定。 </p><p><b>　　1、結(jié)構(gòu)的簡單性 </b></p><p>　　結(jié)構(gòu)簡單是指結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001）第 3.5.2 條作為強制性條文要求，“結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑?！敝挥薪Y(jié)構(gòu)簡單，才能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的計算模型、

10、內(nèi)力與位移分析，限制薄弱部位的出現(xiàn)易于把握，因而對結(jié)構(gòu)抗震性能的估計也比較可靠。 </p><p>　　2、結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性 </p><p>　　建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001）第 3.4.2 條要求，“建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應(yīng)具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面布置宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸

11、減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。”建筑平面比較規(guī)則，不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的平面布置，對 A 級高度建筑宜平面簡單、規(guī)則、對稱、減小偏心；而對 B級高度建筑則應(yīng)簡單、規(guī)則、減小偏心。平面布置均勻規(guī)則，使建筑物分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞，并使質(zhì)量分布與結(jié)構(gòu)剛度分布協(xié)調(diào)，限制質(zhì)量與剛度之間的偏心。結(jié)構(gòu)布置均勻、建筑平面規(guī)則，有利于防止薄弱的子結(jié)構(gòu)過早破壞、倒塌，使地震作用能在各子結(jié)構(gòu)之間重分布，增加結(jié)構(gòu)的贅余

12、度數(shù)量，發(fā)揮整個結(jié)構(gòu)耗散地震能量的作用。沿建筑物豎向，建筑造型和結(jié)構(gòu)布置比較均勻，避免剛度、承載力和傳力途徑的突變，以限制結(jié)構(gòu)在豎向某一樓層或極少數(shù)幾個樓層出現(xiàn)敏感的薄弱部位。 </p><p>　　3、結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力 </p><p>　　水平地震作用是雙向的，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用。通常，可使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力，結(jié)構(gòu)的抗震能力則是結(jié)

13、構(gòu)強度及延性的綜合反映。結(jié)構(gòu)剛度的選擇既要減少地震作用效應(yīng)又要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大，過大的變形會產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，導致結(jié)構(gòu)破壞、失穩(wěn)。 </p><p><b>　　4、結(jié)構(gòu)的整體性 </b></p><p>　　在高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用，樓蓋相當于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)，而且要求這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地

14、震作用，特別是當豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復雜或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時，整個結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。 </p><p>　　四、基于性能的抗震設(shè)計方法 </p><p>　　1.性能抗震設(shè)計階段 </p><p>　?。ㄒ唬└拍钤O(shè)計。根據(jù)用途和業(yè)主的要求，合理確定設(shè)防目標，通過場地、建筑平面等進行初步設(shè)計。 </p>&

15、lt;p>　?。ǘ┯嬎阍O(shè)計。根據(jù)預定的設(shè)防目標，計算出能影響各類因素的抗震參數(shù)，參數(shù)與預定目標不符要及時修改，直至滿足參數(shù)需求。以基于位移的抗震性能設(shè)計為例，主要包括步驟有確定不同強度地震作用下性能目標；根據(jù)初步設(shè)計，確定結(jié)構(gòu)內(nèi)的位移的極限值；通過等效阻尼比等各類等效數(shù)值，確定等效剛度；設(shè)計采用必需的構(gòu)造措施；評價結(jié)構(gòu)強度要求和變形能力。以嚴謹、科學、合理的態(tài)度進行評估，如計算階段有不符合，則需重復計算設(shè)計步驟，以不斷完善結(jié)構(gòu)設(shè)

16、計。 </p><p>　　（三）性能評估。通過各類的分析法得出設(shè)計結(jié)果來確定該建筑結(jié)構(gòu)的性能。 </p><p>　　2.建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計方法 </p><p>　　（一）直接位移設(shè)計法。側(cè)重于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計，概念簡單，根據(jù)地震等級來預期位移計算，使結(jié)構(gòu)達到預定位移。此方法也存在著只能從建筑結(jié)構(gòu)材料的極 </p><p>　?。ǘ┠?/p>

17、力譜法。1975年被提出，隨后不斷改進。能力譜設(shè)計是將能力譜曲線與地震反應(yīng)譜轉(zhuǎn)化而來的需求譜，進行比較來評估其抗震性能。此方法側(cè)重結(jié)構(gòu)的實際性能進行驗算、評估。 </p><p>　?。ㄈ┪灰朴绊懴禂?shù)法。基于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計方法，通過分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模態(tài)進行確定。以達到此系數(shù)的修正作用。此方法還存在著由于它是整體抗震評估方法，無法具體體現(xiàn)主結(jié)構(gòu)、樓層的損壞情況與抗震水準等問題。 </p

18、><p><b>　　五.結(jié)束語： </b></p><p>　　在抗震設(shè)計中，相對于建筑結(jié)構(gòu)科學檢測以及加固，是整個的建筑工程質(zhì)量安全的保障體系當中非常重要的一個組成的部分。必須要嚴格的遵循規(guī)范要求，這也是提高抗震性能、完善建筑工程檢測以及加固工作的前提條件。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p&