建筑抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題的探討

1、<p>　　建筑抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題的探討</p><p>　　摘要：建筑上部結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的一般原則和注意事項(xiàng)，在此基礎(chǔ)上分析了結(jié)構(gòu)類(lèi)型、材料及構(gòu)造措施對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：抗震設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)類(lèi)型 </p><p>　　從地震災(zāi)害的實(shí)踐看，按抗震設(shè)計(jì)的建筑物，一般是安全的，破壞不嚴(yán)重；而沒(méi)有按抗震設(shè)計(jì)的建筑物，往

2、往會(huì)遭到嚴(yán)重破壞甚至倒塌。故基本指導(dǎo)思想是；在使用年限內(nèi)，該建筑物所在地的最大地震加速度作用下，允許產(chǎn)生破壞，但不得發(fā)生結(jié)構(gòu)上的大破壞和倒塌，以保證人身安全。 下面略述抗震設(shè)計(jì)原則和注意事項(xiàng) ； </p><p><b>　　1、上部結(jié)構(gòu)： </b></p><p>　　1，1建筑物的整體造型應(yīng)對(duì)稱(chēng)、整齊、單一、簡(jiǎn)潔。建筑物的平面形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單一致，L 型、T型、U型

3、、H 型、Y型等具有翼部平面形狀的建筑物，容易發(fā)生含有強(qiáng)烈扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的復(fù)雜振動(dòng)，應(yīng)特別注意在各部毗連的角偶處易產(chǎn)生復(fù)雜應(yīng)力。因此，各樓層的平面最好具有相同的形狀，盡量避免急劇變化。在各平面形狀有急劇變化的部分，易發(fā)生很大變形。在梁、柱、抗震墻的配置上，應(yīng)使建筑物整體保持均勻，結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單，它們?cè)诟鳂菍由系牟贾梦恢靡沧詈孟嗤榱吮苊饨ㄖ锇l(fā)生扭轉(zhuǎn)，建筑物的中心同承重墻的剛度中心應(yīng)力求一致。 </p><p>　　1

4、，2，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、韌性和剛度。抗震墻的功能在于提高建筑物的剛度和強(qiáng)度，故在建筑物的各部分、各方向上應(yīng)盡量均勻布置。此外，相鄰抗震墻之間必須采用具有能充分傳遞地震力所需剛度的樓板或框架加以連接。 </p><p><b>　　2、地基、基礎(chǔ) </b></p><p>　　地震時(shí)建筑物的破壞，受地基影響甚大。地基性狀不同，最大加速度值可相差十倍以上（即烈度相差三

5、度以上）。此外，地基有它的固有振動(dòng)周期（卓越周期），如果建于其上的建筑物的固有振動(dòng)周期與該地基的卓越周期相接近的話，在地震時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振，從而使建筑物發(fā)生嚴(yán)重破壞。所以很多地震多的國(guó)家都把位于地震帶上的各大城市劃分成五百米見(jiàn)方的正方形小區(qū)，測(cè)定各小區(qū)的地基振動(dòng)特性，繪出各城市的地基性狀圖，從而根據(jù)建筑物的特性，選擇合適的建設(shè)地點(diǎn)。或反過(guò)來(lái)由各地的地基性狀，來(lái)選擇設(shè)計(jì)建筑物的類(lèi)型。 </p><p>　　基礎(chǔ)是抗震

6、結(jié)構(gòu)中最重要的部分。一般來(lái)說(shuō)，筏型基礎(chǔ)比較安全，具有地下室的筏型基礎(chǔ)就更安全。設(shè)滿(mǎn)堂地下室的建筑物，一般較不易受害。 </p><p>　　含水量多的砂層、淤泥層，新回填土層等軟弱地基，從抗震上來(lái)說(shuō)，一般是不理想的。這是因?yàn)檐浫醯鼗械乇淼牡卣鹫駝?dòng)比堅(jiān)硬地基大（振幅大好幾倍）。此外，地裂、滑坡、砂土流動(dòng)、噴砂、地表陷落等地基變形，也只有在軟弱地基才出現(xiàn)。為了防止不均勻沉降，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①避免把一個(gè)建筑物建在性

7、質(zhì)不同的地基上；②避免同一個(gè)建筑物采用多種不同類(lèi)型的基礎(chǔ)，如果要采用，須用伸縮縫斷開(kāi)；③回填年數(shù)不同的回填土地基，因內(nèi)部不均勻平衡，應(yīng)盡量避免采用，或者經(jīng)過(guò)處理及采用合適的基礎(chǔ)型式；④基礎(chǔ)應(yīng)由堅(jiān)硬的地基來(lái)支承，避免由軟弱地基支承。 </p><p>　　3、不同建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能及其增強(qiáng)的措施 </p><p><b>　　3.1砌體結(jié)構(gòu) </b></p>

8、<p>　　一般來(lái)說(shuō)，磚、石與混凝土砌塊等砌體建筑，剛度較大，而抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度卻較低，因而抗震性能較差。砌體結(jié)構(gòu)的破壞屬于脆性破壞，對(duì)人身安全危害較大。 </p><p>　　從以往砌體結(jié)構(gòu)所受地震災(zāi)害情況看：屋頂煙囪、塔屋、山墻、挑檐等各種垂直和水平懸挑構(gòu)件最易破壞，從而往往引起墻體裂縫；采用鋼筋混凝土樓板，如果施工質(zhì)量不好，墻體易出現(xiàn)斜向剪切裂縫；墻體下部產(chǎn)生水平裂縫，而是墻體整個(gè)倒塌；砌

9、體結(jié)構(gòu)由于剛性和重量大，蓋在堅(jiān)硬地基上比蓋在較軟地基上受害更嚴(yán)重。 </p><p>　　提高砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的主要措施包括： </p><p>　?、俳ㄖ锏幕酌娣e不宜過(guò)大，層數(shù)不宜過(guò)多；②進(jìn)深和開(kāi)間不宜大；③注意建筑物的平面和立面形狀以及墻的布置，使其在整體上對(duì)稱(chēng)，建筑物的剛度和重心相接近，應(yīng)力分布均勻；④限制墻的高度和寬度，減少開(kāi)洞面積等，盡可能減小墻體的拉、彎、剪應(yīng)力；⑤提高磚、

10、砌塊等的強(qiáng)度和膠結(jié)材料的強(qiáng)度，并要精心施工；⑥墻體相互之間用韌性高的構(gòu)件（如配拉結(jié)筋、配筋量高的鋼筋混凝土樓板及梁）牢固連接；⑦盡可能不要設(shè)置屋頂煙囪、塔屋、挑檐等懸挑構(gòu)件；⑧增加墻的厚度（不包括粉刷層在內(nèi)）；⑨用鋼筋或鋼筋混凝土柱加強(qiáng)建筑物及房間的墻角部分和開(kāi)洞部分；⑩宜采用強(qiáng)度和剛度都大的現(xiàn)澆鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，并與墻體的底部相互連接在一起，開(kāi)洞的下部應(yīng)該用基礎(chǔ)梁將條形基礎(chǔ)互相連接在一起。 </p><p>

11、　　3.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) </p><p>　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一般抗震性能良好。堅(jiān)硬地基上的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的震害，主要是振動(dòng)破壞。軟弱地基上的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)多為不均勻沉降引起的破壞。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是重量大，若采用輕質(zhì)材料作隔斷，降低建筑物自重，即可降低地震力。，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要采取措施提高其抗剪能力。 </p><p>　　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)是柱與梁，柱與樓板的連接點(diǎn)以

12、及柱頂、柱腳處。為了提高框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，首先要把主要柱、梁構(gòu)件的接頭做成剛接，使其形成矩形的剛架，提高接頭的強(qiáng)度。從力學(xué)上來(lái)說(shuō)，矩形骨架的剛接點(diǎn)越多，靜不定次數(shù)就越高，這種結(jié)構(gòu)在地震力作用下，剛接接頭依次變成塑性鉸，吸收大量地震能量，直至最后結(jié)構(gòu)變成不穩(wěn)定狀態(tài)后才完全倒塌。因此，增加靜不定次數(shù)，是提高矩形框架抗震能力的有效辦法。其次，采用強(qiáng)度和剛度都大的抗震墻，并把抗震墻和框架梁、柱和樓板現(xiàn)澆成整體，利用它的空間作用來(lái)抵抗水平力。其

13、三，柱頂、柱腳處、梁兩端處的箍筋要加密。 </p><p>　　鋼筋混凝土裝配式結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)是接頭，裝配式結(jié)構(gòu)的抗震性能主要取決于接頭的強(qiáng)度和剛度。因此，接頭的型式應(yīng)選用經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，具有足夠強(qiáng)度、韌性和易于施工的型式。 </p><p>　　為防止地基位移所產(chǎn)生的震害，大跨度結(jié)構(gòu)的柱墩，應(yīng)采用地下連系梁，把它們相互連接。 </p><p>　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在下

14、述情況下易出現(xiàn)破壞，故而：①采用磚式砌體作填充墻；②鋼筋混凝土剪力墻的數(shù)量少，框架的斷面過(guò)??；③基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合適；④配筋不合適，如受垃鋼筋配筋位置不妥當(dāng)，箍筋不足，配筋不當(dāng)，鋼筋的接頭、錨固不良等；⑤施工質(zhì)量不良，如混凝土配合比不準(zhǔn)確，澆灌不良等。 </p><p><b>　　3.3 鋼結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度、韌性和剛度，抗震性能好。

15、從抗震的角度來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)有兩種抵抗側(cè)力的系統(tǒng)，一種主要利用斜撐來(lái)抵抗地震側(cè)力，另一種則主要利用剛架來(lái)抵抗地震側(cè)力。鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，最重要的是構(gòu)件的連接和壓屈問(wèn)題。接頭設(shè)計(jì)的好壞，不僅對(duì)造價(jià)影響很大，而且對(duì)建筑物的韌性也有很大影響。接頭型式應(yīng)選擇與母材等強(qiáng)度并易于加工和施工的型式。由于鋼材的強(qiáng)度高，往往采用小斷面的構(gòu)件，因此，壓屈就成為重要問(wèn)題。如果構(gòu)件壓屈，結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度就會(huì)降低，骨架的應(yīng)力應(yīng)變曲線就會(huì)發(fā)生很大變化，因此，即使結(jié)構(gòu)壓屈不

16、會(huì)馬上引起結(jié)構(gòu)物的傾倒，但會(huì)引起結(jié)構(gòu)物對(duì)地震的反應(yīng)不穩(wěn)定，所以要十分注意防止壓屈的發(fā)生。 </p><p>　　鋼框架結(jié)構(gòu)中，為防止柱腳的變形，應(yīng)在柱腳處焊上足夠的柱肋。為了防止因柱基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)而在柱頂產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力，應(yīng)該用具有足夠剛度的地下連系梁，把柱基礎(chǔ)相互連結(jié)，如果跨度大，而在跨度方向設(shè)置連系梁有困難時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)方法把柱基礎(chǔ)牢固地嵌入地基中。如廠房建筑的縱向長(zhǎng)度較大，而在中間又不宜設(shè)置隔墻時(shí)，應(yīng)采用橫撐等，來(lái)

17、提高屋蓋的剛度。 </p><p><b>　　3.4 木結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　木結(jié)構(gòu)現(xiàn)已建得較少，根據(jù)以往震害情況，在下述情況下，容易發(fā)生破壞：①建在軟弱地基上；②木材腐朽；③施工質(zhì)量不良；④斜撐不足；⑤隔墻太少；⑥構(gòu)件過(guò)細(xì)；⑦屋蓋過(guò)重。 </p><p>　　因此提高木結(jié)構(gòu)抗震性能的主要措施有：①降低屋蓋重量；②與堅(jiān)固的基礎(chǔ)連