淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計

1、<p>　　淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計</p><p>　　摘要：本文首先分析了影響建筑抗震的因素及抗震設(shè)計中存在的問題，然后闡述了提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　1影響建筑抗震的因素

2、 </p><p>　　1.1建筑抗震取決于所選取建筑結(jié)構(gòu)形式 </p><p>　　為實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)，新版《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中取消了磚混內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，提高了磚混結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計要求。目前普遍使用的框架－剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)形式中，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能最為突出，剪力墻次之。單純的框架結(jié)構(gòu)造價雖然抗震性能不如前兩種，但其造價較低，施工技

3、術(shù)成熟，是目前最為常見的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)建筑當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，結(jié)合建筑的使用功能，選取合適的結(jié)構(gòu)形式，對于建筑抗震意義重大。 </p><p>　　1.2建筑抗震取決于適宜的抗震措施 </p><p>　　在場地類型不同的情況下，抗震措施主要由建筑的不同等級決定。在確定建筑等級及場地類型之后，將先進(jìn)的抗震理念和系統(tǒng)的分析計算納入到抗震措施設(shè)計中，即可改善建筑抗震設(shè)計，提高建筑抗震效果。 <

4、;/p><p>　　1.3影響房屋建筑抗震性能的因素 </p><p>　　房屋建筑抗震性能取決于場地選擇、施工質(zhì)量等其他因素。建筑工程場地選擇不當(dāng)?shù)仍斐墒┕べ|(zhì)量下降，這些因素都可能對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能造成重要影響。選擇建好的工程場地、加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督，對于提高建筑抗震性能是十分必要的。 </p><p>　　2現(xiàn)有抗震設(shè)計中的不足 </p><p&

5、gt;　　我國的抗震設(shè)計思路是在借鑒其他國家抗震成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實際逐步確立并完善的。其中有符合現(xiàn)代抗震設(shè)計理念的創(chuàng)新部分，但是也有考慮欠妥的地方，需要我們今后加以完善。 </p><p>　　2.1我國抗震規(guī)范在確定抗震關(guān)系上存在誤區(qū) </p><p>　　國外在劃定抗震的延性要求等級時，多結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，利用不同的地震作用降低系數(shù)來確定抗震延性，即“小震”取值越高，延性要求越低

6、，反之亦然。與此同時，有些地區(qū)還結(jié)合了高烈度區(qū)使用高延性、低烈度區(qū)使用低延性的抗震設(shè)計理念。這兩種抗震設(shè)計都與實際需要的抗震效果是一致的。而我國將地震作用降低系數(shù)統(tǒng)一取值，并且將小震定義為一個固定的統(tǒng)計數(shù)字。這樣對于抗震延性而言，其性能就是由抗震等級來決定，這就造成同一個數(shù)值對應(yīng)不同抗震效果，也就間接造成低烈度區(qū)建筑結(jié)構(gòu)延性要求無法滿足實際建筑抗震需要。 </p><p>　　2.2我國規(guī)定的“小震不壞，中震可修

7、，大震不倒”抗震設(shè)防目標(biāo)也有待商榷 </p><p>　　該設(shè)防目標(biāo)并不完全適用甲、乙、丙三類重要性不同的建筑。一棟建筑在大震下能否不倒，已經(jīng)不是看其承載力的大小，而是看它的延性是否能夠到達(dá)設(shè)計要求。而實際上，我國規(guī)范對甲、乙、丙三類建筑的要求就存在概念性矛盾。我國規(guī)范要求，與國外規(guī)范相比較，對乙類和丙類建筑的是比較合理，而對于甲類建筑則過于偏松，對丁類建筑過于嚴(yán)格了。 </p><p>

8、　　3提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的措施 </p><p>　　3.1設(shè)計方案的選擇 </p><p>　　為實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果，在對建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(不考慮工程造價)時，設(shè)計方案應(yīng)以體形簡單、規(guī)則、平面對稱為主，建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)以框架－剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)為主。這些設(shè)計可以盡量減少由于各類荷載引起不必要內(nèi)力的出現(xiàn)，避免由于結(jié)構(gòu)不均勻的設(shè)計理念造成抗側(cè)向力的體系剛度過大、承載能力變化頻率過快

9、等現(xiàn)象的出現(xiàn)。 </p><p>　　3.2選擇有利的施工場地 </p><p>　　應(yīng)在充足的勘測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合周圍地區(qū)的地形地貌、地質(zhì)狀況，選擇最為有利于的施工場地，避開地質(zhì)災(zāi)害的地方。 </p><p>　　3.3確保主體結(jié)構(gòu)與其他構(gòu)件之間連接可靠 </p><p>　　在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需確保主體結(jié)構(gòu)與其他構(gòu)件之間連接可靠、傳力

10、途徑明確、截面形式合理。為達(dá)到這個目的，設(shè)計者就必須對建筑內(nèi)部所有出現(xiàn)的連接情況進(jìn)行合理設(shè)計。這并不會增加設(shè)計的難度，卻能盡可能地減小震害出現(xiàn)時帶來的損失。 </p><p>　　3.4提高抗震性能薄弱結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能 </p><p>　　由于在強(qiáng)烈的地震條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件是不存在安全儲備的，因此往往判斷構(gòu)件抗震性能是否薄弱的基礎(chǔ)就是抗震構(gòu)件的實際的承受荷載的能力；當(dāng)樓層部位的實際的承載

11、能力與在進(jìn)行建筑設(shè)計時所設(shè)計的彈性受力的比值有突變時，便會導(dǎo)致塑性變形的集中，從而減弱樓層部位的抗震性能，因此這個比值必須是均勻的；應(yīng)注意建筑抗震結(jié)構(gòu)個部位的抗震性能的協(xié)調(diào)，避免結(jié)構(gòu)局部抗震性能的加強(qiáng)；在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計時，應(yīng)有意識的控制控制抗震性能較為薄弱的部位，在不產(chǎn)生位移的情況下具有足夠的抗變形能力，這也是提高薄弱部位抗震性能的有效的措施。 </p><p>　　3.5做好建筑結(jié)構(gòu)消能減震與隔震設(shè)計

12、</p><p>　　傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震是通過增強(qiáng)結(jié)構(gòu)本身的抗震性能來抵御地震作用，是被動消極的抗震對策。而消能減震隔震設(shè)計是指在結(jié)構(gòu)體系中設(shè)置隔震層以隔離地震能量，或在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中設(shè)置消能器吸收地震能量，從而達(dá)到減輕震害的目的，是積極主動的抗震對策。我國已經(jīng)在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中納入了隔震與消耗減震的內(nèi)容，并制定了《建筑隔震橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)》、《夾層橡膠墊隔震技術(shù)規(guī)程》。但由于它是一種新型的結(jié)構(gòu)體系，且隔震層以上結(jié)構(gòu)

13、部分的使用要求高于非隔震建筑，因此，在目前的設(shè)計中應(yīng)用較少。其主要原理為：在房屋底部設(shè)置橡膠隔震支座和阻尼器等，以延長構(gòu)件的自振周期、增大阻尼，或在結(jié)構(gòu)中設(shè)置消能裝置，通過局部變形提供附加阻尼，消耗地震能力，而達(dá)到保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的目的。 </p><p>　　3.6加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施的設(shè)置 </p><p>　　抗震構(gòu)造措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有非常重要的作用，構(gòu)造設(shè)置是否合理，直接影響到結(jié)構(gòu)防震的

14、效果，由于上部主體結(jié)構(gòu)類型不同，構(gòu)造措施也不盡相同，以下列出常見結(jié)構(gòu)類型所需采取的一般構(gòu)造措施。磚混結(jié)構(gòu)房屋中設(shè)置沿樓板標(biāo)高的水平圈梁，加強(qiáng)了內(nèi)外墻的連接，增強(qiáng)房屋的整體性。圈梁能夠有效地約束預(yù)制板的散落，使磚墻出平面倒塌的可能性降低；另外，圈梁作為邊緣構(gòu)件，可以提高樓、屋蓋的水平剛度。在地震作用下限制了墻體斜裂縫的開度與延伸，減輕了不均勻沉降對房屋的影響。并且構(gòu)造柱設(shè)置合理，可以起到增強(qiáng)房屋整體性、改善結(jié)構(gòu)脆性和增加延性的作用。每間設(shè)

15、置構(gòu)造柱的墻體，可以大大提高變形能力，即使墻體開裂以后，還可以利用其塑性變形和滑移、摩擦，來消耗地震能量。但是，設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱后，多層磚混房屋的抗裂能力并沒有多大的改善，難于保證磚混結(jié)構(gòu)房屋實現(xiàn)“小震”不壞的目標(biāo)，設(shè)計中應(yīng)該加以注意。 </p><p>　　3.7保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震 </p><p>　　“高延性”是我國對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提出的設(shè)計目標(biāo)，即在較大的塑性變形狀態(tài)

16、下仍保持其豎向荷載和抗水平力的能力。為實現(xiàn)該要求，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震式設(shè)計時主要選取“梁鉸機(jī)構(gòu)”，采取“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”等設(shè)計方法，并通過提高構(gòu)件的承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力及有效控制結(jié)構(gòu)的水平力等能力，避免發(fā)生由于剪切力過大造成的構(gòu)件損壞。該設(shè)計可以保證建筑具有一個相對穩(wěn)定的塑性耗能整體和相對較大的塑性耗能能力。為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗震延性的設(shè)計要求，就要嚴(yán)格遵循:(1)控制好受拉鋼筋的配筋率，即需要控制好最大配筋率和最小配筋率。(2)保證

17、箍筋用量，用法，以實現(xiàn)箍筋抗剪、保證縱筋不過早局部失穩(wěn)的設(shè)計目標(biāo)。(3)增加梁內(nèi)有受壓鋼筋保護(hù)措施，以分擔(dān)其所受剪力，減小對整體結(jié)構(gòu)造成的危害。 </p><p><b>　　4結(jié)束語 </b></p><p>　　總而言之，隨著高層建筑的迅速發(fā)展，建筑高度不斷增加，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也成為結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計工作的主要重點和難點。其抗震設(shè)計變得尤為重要，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

18、是一個完整、系統(tǒng)的概念，從場址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗震設(shè)計貫穿了整個過程。建筑物的抗震設(shè)計是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合要求的重要指標(biāo)。因此如何準(zhǔn)確、合理的運用不同的抗震設(shè)計方法，是非常重要的，對于不同的建筑、不同的情況應(yīng)區(qū)別對待，從而尋求最合理的抗震設(shè)計。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　?。?］吳智，李貴男，段壯志．民房建筑