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(qiáng)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(duì)抗震概念設(shè)計(jì)，提出了設(shè)計(jì)原則。合適的抗震概念設(shè)計(jì)，以及構(gòu)造措施對(duì)于建筑物的抗震性能起著至關(guān)重要的作用,本文通過(guò)探討建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)機(jī)理,提出了一些有關(guān)概念設(shè)計(jì)的原則，用來(lái)保證建筑物實(shí)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(lèi)號(hào)：TU352文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一.前言： </b></p><p>　　隨著近年來(lái)世界上的災(zāi)害頻發(fā)，地震，也為我國(guó)的建筑帶來(lái)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(lái)?yè)p失的一種十分有效的方式。由于地震是一種隨機(jī)性的災(zāi)害，其本身具有

3、的難于把握以及復(fù)雜性和不確定因素，因而在對(duì)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(shí)效等多種因素。因此，工程設(shè)計(jì)中的抗震問(wèn)題，絕對(duì)不能完全依賴(lài)建筑中的“計(jì)算設(shè)計(jì)”來(lái)解決，而是要必須立足于“概念設(shè)計(jì)”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(diǎn)區(qū)破壞等現(xiàn)象比較常見(jiàn)。這些震害表明,現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中要求的/強(qiáng)柱弱梁等設(shè)計(jì)理念在實(shí)際中并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上,由于框架梁跨度過(guò)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(qiáng)作用、規(guī)范對(duì)框架柱的軸壓比限值過(guò)高導(dǎo)致框架柱的截面尺寸偏小等,使得框架梁或屋蓋的實(shí)際剛度增大,在實(shí)際框架結(jié)構(gòu)震害中,很少看到強(qiáng)柱弱梁型破壞。 <

5、;/p><p>　　不過(guò)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(yán)重破壞的也不多見(jiàn)。所以尚無(wú)法斷定強(qiáng)柱弱梁類(lèi)型的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下就不易產(chǎn)生垮塌,人員傷亡較小。關(guān)鍵還是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震的整體性,這在后面章節(jié)還要詳細(xì)說(shuō)。 </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(fēng)、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(jì)中,只考慮靜荷載和活荷載影響,但實(shí)際上這些構(gòu)件都承擔(dān)一部分地震作用,并可能改變整個(gè)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(jì)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(duì)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(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞。當(dāng)填充墻或

7、隔墻各層布置不均勻時(shí),尤其是底層少填充墻或隔墻時(shí),應(yīng)考慮其設(shè)置對(duì)抗震的不利影響,避免不合理設(shè)置對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響。例如,兩個(gè)開(kāi)間格局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相同的框架結(jié)構(gòu),其中一棟底層填充墻布置較少,開(kāi)間較大,在地震過(guò)程中就出現(xiàn)比較嚴(yán)重的破壞,很多梁柱交接處出現(xiàn)了明顯的塑性鉸,整個(gè)建筑屬于嚴(yán)重破壞,很難再修復(fù)使用了;而相鄰?fù)瑯咏Y(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(fù)即可使用,這雖然不屬于主體結(jié)構(gòu)的破壞,但仍然會(huì)對(duì)人員安全造

8、成威脅,同時(shí)也造成很大的財(cái)產(chǎn)損失。因此,今后框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)填充墻的性能應(yīng)進(jìn)一步</p><p>　　三.抗震概念設(shè)計(jì)的原則 </p><p>　　需要強(qiáng)調(diào)的是設(shè)計(jì)不能陷入只憑計(jì)算的誤區(qū)，若結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不規(guī)則，整體性差，僅按目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算水平，是難以保證結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)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(jì)這一環(huán)節(jié)。關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)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(jiǎn)單性 </b></p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)規(guī)范（GB50011-2001）第 3.5.2 條作為強(qiáng)制性條文要求，“結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑?！敝挥薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，才能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的計(jì)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(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的估計(jì)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(jì)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(duì)稱(chēng)，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(qiáng)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(yán)重不規(guī)則的平面布置，對(duì) A 級(jí)高度建筑宜平面簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng)、減小偏心；而對(duì) B級(jí)高度建筑則應(yīng)簡(jiǎn)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(guò)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(gè)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(gè)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(gè)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(qiáng)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(guò)大的變形會(huì)產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，導(dǎo)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(duì)于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用，樓蓋相當(dāng)于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個(gè)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(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時(shí)，整個(gè)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(jì)方法 </p><p>　　1.性能抗震設(shè)計(jì)階段 </p><p>　　（一）概念設(shè)計(jì)。根據(jù)用途和業(yè)主的要求，合理確定設(shè)防目標(biāo)，通過(guò)場(chǎng)地、建筑平面等進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 </p>&

15、lt;p>　　（二）計(jì)算設(shè)計(jì)。根據(jù)預(yù)定的設(shè)防目標(biāo)，計(jì)算出能影響各類(lèi)因素的抗震參數(shù)，參數(shù)與預(yù)定目標(biāo)不符要及時(shí)修改，直至滿足參數(shù)需求。以基于位移的抗震性能設(shè)計(jì)為例，主要包括步驟有確定不同強(qiáng)度地震作用下性能目標(biāo)；根據(jù)初步設(shè)計(jì)，確定結(jié)構(gòu)內(nèi)的位移的極限值；通過(guò)等效阻尼比等各類(lèi)等效數(shù)值，確定等效剛度；設(shè)計(jì)采用必需的構(gòu)造措施；評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求和變形能力。以嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、合理的態(tài)度進(jìn)行評(píng)估，如計(jì)算階段有不符合，則需重復(fù)計(jì)算設(shè)計(jì)步驟，以不斷完善結(jié)構(gòu)設(shè)

16、計(jì)。 </p><p>　　（三）性能評(píng)估。通過(guò)各類(lèi)的分析法得出設(shè)計(jì)結(jié)果來(lái)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(jì)方法 </p><p>　?。ㄒ唬┲苯游灰圃O(shè)計(jì)法。側(cè)重于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)，概念簡(jiǎn)單，根據(jù)地震等級(jí)來(lái)預(yù)期位移計(jì)算，使結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)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(jìn)。能力譜設(shè)計(jì)是將能力譜曲線與地震反應(yīng)譜轉(zhuǎn)化而來(lái)的需求譜，進(jìn)行比較來(lái)評(píng)估其抗震性能。此方法側(cè)重結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能進(jìn)行驗(yàn)算、評(píng)估。 </p><p>　　（三）位移影響系數(shù)法?；诮Y(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)方法，通過(guò)分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模態(tài)進(jìn)行確定。以達(dá)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(píng)估方法，無(wú)法具體體現(xiàn)主結(jié)構(gòu)、樓層的損壞情況與抗震水準(zhǔn)等問(wèn)題。 </p

18、><p><b>　　五.結(jié)束語(yǔ)： </b></p><p>　　在抗震設(shè)計(jì)中，相對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)科學(xué)檢測(cè)以及加固，是整個(gè)的建筑工程質(zhì)量安全的保障體系當(dāng)中非常重要的一個(gè)組成的部分。必須要嚴(yán)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(cè)以及加固工作的前提條件。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p&