建筑结构的抗震设计

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摘 ,要地震的发生是一种自然现象,对此我们是无法预知的,根据调查,近几年,我国地震发生频繁,而地震带来的严重损失也是骇人听闻.于是,在工程实践中,加强抗震措施,以减少建筑结构震害就显得尤为重要.抗震设计在建筑结构中主要设计概念设计,抗震设计和构造措施三个方面.

关 键 词抗震设计；概念设计；抗震计算；构造措施

中图分类号TU691文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)041-0221-01

多年来,人们对建筑结构抗震设计理论不断探索和研究,更多、更适用的抗震设计方法相继被提出.从最初的弹性理论到现在的非线性理论,从单一的保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,同时还经历了结构非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变.目前,结构抗震设计主要涉及三个方面：结构的概念设计、结构的抗震计算及构造措施.

1抗震概念设计

1.1概念设计的含义

1）一般指不通过数值计算,只根据结构体系震害、力学关系、结构破坏机理、试验现象与工程经验,对一些比较复杂、难以做出精确、理性的分析或规范中难以规定的工程问题,而获得的基本设计构思.

2）从宏观的角度来看,概念设计是运用一定的手段宏观控制建筑结构的总体布置与抗震细部构造.

3）有了概念设计的初步估算,在设计阶段,设计师能够更快速有效地对结构体系进行构思、对比与选择,大大降低了手算的难度,降低了成本,增强了设计方案的可靠性.

1.2概念设计的重要性

1）地震的无法预知性与随机性以及地面运动的随机性与复杂性,对结构的影响十分复杂.这种情况下,概念设计就显得尤为重要了.

2）结构地震计算的相关理论并不能充分反映地震中结构破坏复杂的过程.于是,概念设计在抗震设计中便起到了决定性的作用.

3）抗震设计仅根据抗震计算来确定,往往是不够准确的,甚至是偏于不安全的.

1.3概念设计的发展现状

社会经济快速发展及人们生活水平不断提高,建筑结构设计的要求随之提高.为了适应这种发展的要求,概念设计应运而生.当前,概念设计已成为工程设计必不可少的组成部分.于是,探索先进的理论计算,提高计算机水平,探索新型、轻质、高强、环保的建材,已成为当前做好结构概念设计的首要任务.

在传统的抗震设计中,单纯地通过配置钢筋来减少结构震害,这种做法加强了结构的刚度,但是,根据结构刚度与地震作用效应的相关性,结构刚度的增强反而加强了地震作用效应.为了纠正这种错误的抗震设计理论,专家利用结构的概念设计提出了隔震消能的思想.现有的隔震消能装置就是在基础和主体之间设置柔性层或增加消能支撑（相当于阻尼器）,或在建筑物顶部装一个“反摆”（地震时,其位移方向和建筑物顶部的位移相反,形成附加阻尼,大大减少了结构的动力反应）.这种装置可以将地震作用效应可降低至60%,且屋内物品安全性也提高了.隔震耗能装置的研究在国内外已经引起了高度重视,而在日本,相关研究成果已广泛应用于工程实践中,并取得了较好的工程

效果.

2抗震计算

结构抗震计算包括地震作用计算和结构抗震变形验算.

2.1地震作用计算

底部剪力法和时程分析法是结构抗震计算的基本方法.

1）底部剪力法.适用于高度不超过40m、以剪切变形为主、质量与刚度在竖直方向分布均匀的结构,以及可简化成单质点体系的结构.

2）时程分析方法.适用于不规则的建筑（如扭转、凹凸、楼板不连续和竖向形体不规则等)、甲类建筑与烈度、限定高度的高层建筑；多遇地震作用的计算也可采用时程分析法,计算时,将多条时程曲线计算结果的平均值作为计算结果.

采用上述两种方法计算地震作用设计时,须满足以下计算要点.

1）因为建筑结构两个主轴方向的构件抗侧力是地震变形验算的主要对象,所以,这两个方向要分别进行水平地震作用的

计算.

2）对质量与刚度的分布明显不对称的结构,需考虑双向水平地震作用下的扭转效应.其他结构的扭转效应可以通过对地震作用修正得到.

3）8、9级地震中的大跨度结构和长悬臂结构,9级地震中的高层建筑,都要进行竖直方向地震作用的计算.

4）对于结构中相交角度大于15°的斜交构件,需对有抗侧力的该种构件进行水平各向地震作用计算.

2.2结构抗震变形验算

结构抗震变形验算包括遇地震下的抗震变形验算和罕遇地震下的抗震变形验算两部分.

1）多遇地震下的抗震变形验算.各种结构都要进行多遇地震下的抗震变形验算,楼层最大层间位移需满足规范中规定的限制.

2）罕遇地震下的抗震变形验算.与多遇地震下的抗震变形验算不同,罕遇地震下的抗震变形验算只需对一些特定的结构进行.①必须进行弹塑性变形验算的结构：7～9度且屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构；8度Ⅲ、Ⅳ类场地与9度较高单层钢筋混凝土柱厂房的排架结构（横向）；重要建筑或抗震要求较高的建筑,且结构类型是钢筋混凝土结构或钢结构；采用隔震消能设计的结构；高度大于150m的钢结构；②建议进行弹塑性变形验算的结构：抗震烈度、场地内有高度限定,且竖向形体不规则的结构；板柱、抗震墙结构和底部框架的砌体结构；7度Ⅲ、Ⅳ类场地、8度乙类建筑,且其建筑结构是钢筋混凝土结构或钢结构；不高于150m的高层钢结构.

3抗震构造措施

3.1砖混结构

砖混结构的抗震构造要求包括：加设圈梁、加设构造柱、对墙体加固构造.

1）圈梁用于增强房屋的整体性,可以提高房屋的整体抗震

能力.

2）构造柱与圈梁配合适用,二者形成封闭骨架,可以提高砌

体结构的抗震能力.一般来说,在内外墙交接处、外墙转角处以及楼梯间的四角处,都应加设构造柱.

3）墙体加固构造可以有效提高砌体结构的水平承载力,一般做法是用高标号水泥砂浆或布钢筋网砂浆代替原墙体的粉刷

抹灰.

3.2混凝土结构

混凝土结构的抗震构造要点包括：①构件截面的高宽比要满足规定的限值；②满足最小配筋率要求；③将承重柱的轴压比控制一定的范围内；④一般填充墙中应设置拉结筋,较长的填充墙还应设置构造柱、芯柱、角柱并要求短柱箍筋全高加密.

4结束语

建筑结构的抗震设计是一个复杂、综合、系统且整体性很强的过程,它包括建筑结构的概念设计、抗震计算及构造措施,三方面缺一不可.如今,随着地球的生态环境的破坏越来越严重,地震灾害也日趋频繁,建筑结构的抗震设计成了衡量建筑结构设计是否有效的一向重要指标.因此,对各种结构进行更准确、合理的抗震设计,将成为建筑工程中尤为重要的研究方向.