引論：我們?yōu)槟砹?3篇抗震設(shè)計(jì)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)及文獻(xiàn)研究，在長(zhǎng)期的荷載及環(huán)境腐蝕等作用下，結(jié)構(gòu)的劣化過(guò)程是由于諸如微裂縫、微孔洞等這樣的初始損傷缺陷隨運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加在不斷發(fā)展，最后導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。事實(shí)上，對(duì)于既有地鐵隧道而言，引起結(jié)構(gòu)初始損傷缺陷的因素是多方面的，初始損傷缺陷的定義也是多方面的。例如，可以定義為施工質(zhì)量方面導(dǎo)致的初始缺陷、工后運(yùn)營(yíng)過(guò)程中由于沉降導(dǎo)致的初始缺陷以及受鄰近或穿越施工影響帶來(lái)的初始缺陷等等。為了保證隧道結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)期間的安全，地鐵隧道結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)動(dòng)載作用下隨時(shí)間的動(dòng)力響應(yīng)及初始缺陷的演變機(jī)理在不斷得到人們的關(guān)注，尤其是初始缺陷長(zhǎng)期累積作用下結(jié)構(gòu)的抗震動(dòng)力學(xué)行為。這里不妨采用前人文獻(xiàn)試驗(yàn)研究，采用剛度折減理論來(lái)體現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)襯砌初始缺陷及其在列車(chē)不同運(yùn)營(yíng)階段的抗震動(dòng)力特性。

力學(xué)模型與計(jì)算參數(shù)

1工程背景

本文以10號(hào)線雙井車(chē)站由于列車(chē)振動(dòng)所引起的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)為研究背景。10號(hào)線雙井站為地下三層兩跨（局部三跨）島式站臺(tái)車(chē)站，全長(zhǎng)181．0m。車(chē)站地下一層為設(shè)備層，地下二層為站廳層，地下三層為站臺(tái)層。車(chē)站南、北兩段為地下三層明挖結(jié)構(gòu)，中間段為地下一層暗挖結(jié)構(gòu)。在圖1中可以看出，北側(cè)三層結(jié)構(gòu)與中間暗挖段及中間暗挖段與南側(cè)三層結(jié)構(gòu)之間均有寬20mm的變形縫。由于變形縫的存在，因此，構(gòu)想以變形縫為界，只考慮對(duì)雙井站中間暗挖段結(jié)構(gòu)襯砌進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析。此舉目的在于，變形縫起著減振的作用，三段結(jié)構(gòu)彼此振動(dòng)影響不大；建立模型時(shí)能使計(jì)算單元的數(shù)量大大減少，即提高了計(jì)算運(yùn)行速度，又能得到較理想的計(jì)算精度。

2基于FLAC3D地震響應(yīng)的三維模型的建立

考慮到邊界效應(yīng)和地下結(jié)構(gòu)開(kāi)挖所影響的范圍，整體模型截取范圍為61．3m×59．24m×41．55m的土體。網(wǎng)格大小劃分滿足Kuhlemeyer和Lysmer通過(guò)模型的波傳播精度的表達(dá)式，就是單元的空間尺寸ΔL，必須小于與輸入波的最大頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)的1／8～1／10。10號(hào)線雙井站模型示意圖如圖2所示。

3模型邊界條件及計(jì)算參數(shù)的確定

根據(jù)北京地鐵10號(hào)線雙井站的地質(zhì)資料，將土體視為均勻介質(zhì)，并取土性參數(shù)的加權(quán)平均值作為計(jì)算參數(shù)。計(jì)算中采用不同的本構(gòu)模型模擬不同的材料，對(duì)于各層土體采用莫爾－庫(kù)侖（M－C）本構(gòu)模型，隧道襯砌應(yīng)用線彈性本構(gòu)模型。襯砌混凝土力學(xué)參數(shù)如下：密度為2．5g／cm3，剪切模量為15．28GPa，體積模量為11．46GPa。靜力計(jì)算時(shí)，模型四周分別約束相應(yīng)的水平向位移，底部為豎向固定、水平自由的邊界，上表面為自由邊界。在設(shè)置動(dòng)力邊界條件及阻尼前，應(yīng)將靜力計(jì)算模型中的初始位移及初始速度設(shè)置為0。動(dòng)力計(jì)算時(shí)，在模型四周邊界上施加自由場(chǎng)邊界條件，底部邊界取為靜態(tài)邊界，上表面為自由邊界。模型采用瑞麗阻尼機(jī)制，使用時(shí)需要考慮兩個(gè)參數(shù)，即自振頻率和阻尼比。自振頻率的確定是使模型不設(shè)置阻尼，在重力作用下求解一定的步數(shù)，使模型產(chǎn)生振蕩，分析模型關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，使其完成至少一個(gè)周期振蕩。本文求解的振蕩周期為0．09s，由此計(jì)算出自振頻率為11．11Hz。阻尼比的確定是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法，選取巖土體的阻尼比參數(shù)為0．005。

4地震波的選擇

因工程建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，且北京按8度設(shè)防，所以本文采用比較著名的埃爾森特（EICEN－TRO）波，截取包括峰值加速度在內(nèi)的5s段進(jìn)行分析，峰值加速度為1．96m／s2，滿足建設(shè)部頒發(fā)的《關(guān)于統(tǒng)一抗震設(shè)計(jì)規(guī)范地面運(yùn)動(dòng)加速度設(shè)計(jì)取值的通知》規(guī)定的8度設(shè)防取0．2m／s2加速度峰值的要求。由于輸入的EI波為頻率范圍很廣的離散載荷形式，因此在地震反應(yīng)分析中對(duì)EI波中的高頻波進(jìn)行濾波處理，以提高計(jì)算精度。圖3為濾波前后加速度時(shí)程曲線的對(duì)比圖。本文采用地震過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)破壞最大的橫波（X方向傳播）和縱波（Z方向傳播）共同作用于地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能研究。依據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的水平向地震荷載設(shè)計(jì)譜乘以某一固定系數(shù)作為豎向設(shè)計(jì)抗震的說(shuō)明，本文取豎向設(shè)計(jì)荷載為水平向的2／3。

地震動(dòng)力響應(yīng)分析

考慮在不同階段下的3種工況對(duì)地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能分析。在大量隧道震害調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)隧道拱頂、拱肩及仰拱位置為薄弱部位，因此選取地鐵結(jié)構(gòu)襯砌的拱頂、拱肩和仰拱的X，Z方向位移和應(yīng)力進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，研究在地震荷載作用下各運(yùn)營(yíng)階段的位移、大小主應(yīng)力的時(shí)程曲線規(guī)律。

1位移時(shí)程分析

采用剛度折減理論對(duì)不同運(yùn)營(yíng)階段的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值分析，部分結(jié)果如圖4～圖6所示。數(shù)值結(jié)果表明，隧道結(jié)構(gòu)各控制點(diǎn)的位移波動(dòng)趨勢(shì)具有極大的相似性，說(shuō)明了隧道結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)力作用下的整體性；位移曲線和地震波的波形基本一致，因此時(shí)程曲線主要取決于輸入地震波的特性；各控制點(diǎn)的豎向位移比水平位移要小，這是因?yàn)檩斎氲呢Q向地震動(dòng)加速度小于水平地震動(dòng)，并且豎向變形受到土體及結(jié)構(gòu)自重的約束較為明顯；在3種不同剛度下，各控制點(diǎn)的位移均呈現(xiàn)出隨剛度的減小反而增大的趨勢(shì)，如在水平地震作用下，100％剛度下控制點(diǎn)（拱頂）的位移最大值為0．151m，80％剛度下變?yōu)?．154m，65％剛度下為0．157m，較100％剛度分別增大了1．9％和3．9％，這說(shuō)明經(jīng)長(zhǎng)期損傷積累致使隧道襯砌剛度減小，增加了隧道變形破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

2應(yīng)力時(shí)程分析

在地震動(dòng)力響應(yīng)作用下，可以得到不同剛度條件下隧道結(jié)構(gòu)在列車(chē)不同運(yùn)營(yíng)階段的大小主應(yīng)力時(shí)程效應(yīng)，部分結(jié)果如圖7和圖8所示。數(shù)值結(jié)果表明，在列車(chē)運(yùn)營(yíng)不同階段即不同剛度下應(yīng)力時(shí)程曲線呈現(xiàn)出隨剛度的減小而隨之減小，但各控制點(diǎn)時(shí)程曲線趨勢(shì)一致，可見(jiàn)，剛度變化與其曲線變化趨勢(shì)無(wú)關(guān)。其中在80％剛度及65％剛度時(shí)拱肩的最大主應(yīng)力分別較100％剛度下降了9％和15％，而最小主應(yīng)力分別下降了4．7％和9．9％；仰拱的最大主應(yīng)力分別較100％剛度下降了1．6％和5％，對(duì)應(yīng)的最小主應(yīng)力分別下降了2．9％和6．7％；拱頂?shù)淖畲笾鲬?yīng)力分別較100％剛度下降了8．3％和18．6％，同時(shí)最小主應(yīng)力分別下降了4．4％和8．7％。可見(jiàn)，各控制點(diǎn)隨著剛度的減小而出現(xiàn)不同程度的內(nèi)力衰減，最大主應(yīng)力及最小主應(yīng)力均為負(fù)值，說(shuō)明各控制點(diǎn)以壓應(yīng)力的形式出現(xiàn)；柱頂隨剛度的衰減其表現(xiàn)形式最明顯，主應(yīng)力時(shí)程曲線隨著剛度的衰減均比其余控制點(diǎn)應(yīng)力時(shí)程曲線差異明顯，說(shuō)明剛度的大小對(duì)柱頂?shù)膬?nèi)力影響最大；從大小主應(yīng)力的表現(xiàn)看，仰拱所承受的內(nèi)力應(yīng)是最大的，因此此處是車(chē)站在地震作用下易出現(xiàn)應(yīng)力集中導(dǎo)致破壞的位置，應(yīng)進(jìn)行注漿加固等處理措施，使其與自身結(jié)構(gòu)剛度相匹配，提高抗震能力。

3塑性區(qū)分析

篇2

在二十世紀(jì)五十年代，當(dāng)美國(guó)的權(quán)威人士G.W.Houser導(dǎo)出了第一條地震反應(yīng)譜和對(duì)地震激勵(lì)下的彈性反應(yīng)規(guī)律的研究很快被學(xué)術(shù)界接受后，人們很快發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與當(dāng)時(shí)的抗震設(shè)計(jì)方法相矛盾的問(wèn)題，那就是例如對(duì)一個(gè)第一振型周期為0.5s~1.5s,阻尼比為0.05的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)加速度約為地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度的1.5~2.5倍，比如賦予上述結(jié)構(gòu)一個(gè)不大的地面運(yùn)動(dòng)加速度0.15g,則根據(jù)反應(yīng)譜導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度已達(dá)到0.23g~0.375g，而世界各國(guó)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)定中一般用來(lái)確定水平地震力大小的加速度只有0.04g~0.15g，但讓人不解是，震害表明，雖然設(shè)計(jì)用的反應(yīng)加速度很小，但結(jié)構(gòu)在地震中的損傷卻不太大。這么大的差距是不能用安全性或設(shè)計(jì)誤差來(lái)解釋的，于是，各國(guó)的學(xué)術(shù)界加緊了對(duì)這一問(wèn)題的研究，大家通過(guò)對(duì)單自由度體系的屈服水準(zhǔn)、自振周期（彈性）以及最大非彈性動(dòng)力反應(yīng)之間的關(guān)系；同時(shí)還研究了當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)特征（包含場(chǎng)地土特征）不同時(shí)，給這種關(guān)系帶來(lái)的變化，我們把這方面的研究工作關(guān)系其中R是指在一個(gè)地面運(yùn)動(dòng)下最大彈性反應(yīng)力與非彈性反應(yīng)屈服力之間的比值，稱(chēng)為彈塑性反應(yīng)地震力降低系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)地震力降低系數(shù)或者反應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)；µ為最大非彈性反應(yīng)位移與屈服位移的比值，稱(chēng)為位移延性系數(shù)；T則為按彈性剛度求得的結(jié)構(gòu)自振周期。研究表明，對(duì)于長(zhǎng)周期（指彈性周期且T>1.0s）的結(jié)構(gòu)可以適用“等位移法則”，即彈性體系與彈塑性體系的最大位移反應(yīng)總是基本相同的；而對(duì)于中周期（指彈性周期且0.12s<T<0.5s）的結(jié)構(gòu)，則適用于“等能量法則”，即非彈性反應(yīng)下的彈塑性變形能等于同一地震地面運(yùn)動(dòng)輸入下的彈性變形能。

之所以存在上訴規(guī)律，我們應(yīng)該注意到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些相關(guān)特性。首先，通過(guò)人為措施可以使結(jié)構(gòu)具有一定的延性，即結(jié)構(gòu)在外部作用下，可以發(fā)生足夠的非線性變形，而又維持承載力不會(huì)下降的屬性。這樣就可以保證結(jié)構(gòu)在進(jìn)入較大非線性變形時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)因強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致的嚴(yán)重破壞和倒塌，從而使結(jié)構(gòu)在非線性變形狀態(tài)下耗能成為可能。其次，作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在一定的外力作用下，結(jié)構(gòu)將從彈性進(jìn)入非彈性狀態(tài)。在非彈性變形過(guò)程中，外力做功全部變?yōu)闊崮埽魅肟諝庵泻纳⒌簟Ｎ覀兛梢赃M(jìn)一步以單質(zhì)點(diǎn)體系的無(wú)阻尼振動(dòng)來(lái)分析，在彈性范圍振動(dòng)時(shí)，慣性力與彈性恢復(fù)力總處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，體系能量在動(dòng)能、勢(shì)能間不停轉(zhuǎn)換，但總量保持不變。如果某次振動(dòng)過(guò)大，體系進(jìn)入屈服后狀態(tài)，則體系在平衡位置的動(dòng)能將在最大位移處轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能和塑性變形能兩部分，其中，塑性變性能將耗散掉，從而減小了體系總的能量。由此我們可以想到，在地震往復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過(guò)程中，如果進(jìn)入屈服后狀態(tài)，將通過(guò)塑性變性能耗散掉部分地震輸給結(jié)構(gòu)的累積能量，從而減小地震反應(yīng)。同時(shí)，實(shí)際結(jié)構(gòu)存在的阻尼也會(huì)進(jìn)一步耗散能量，減小地震反應(yīng)。此外，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)后，其側(cè)向剛度將明顯小于彈性剛度，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)瞬時(shí)剛度的下降，自振周期加長(zhǎng)，從而減小地震作用。

2我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的不足之處

抗震規(guī)范規(guī)定，我國(guó)的抗震設(shè)防目標(biāo)必須堅(jiān)持“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則，而建筑應(yīng)根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類(lèi)、乙類(lèi)、丙類(lèi)、丁類(lèi)四個(gè)抗震設(shè)防類(lèi)別。甲類(lèi)建筑應(yīng)屬于重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑，地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。乙類(lèi)建筑應(yīng)屬于地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑，抗震措施，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。丙類(lèi)建筑應(yīng)屬于甲、乙、丁類(lèi)以外的一般建筑，地震作用和抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。我們知道，一棟建筑在大震下能否不倒，已經(jīng)不是看其承載力的大了了，而是看它的延性是否能夠到達(dá)設(shè)計(jì)要求。由上面的建筑物抗震類(lèi)別劃分可以看出，我們對(duì)甲、乙、丙、丁建筑物延性的要求是依次從高到低的，此時(shí)，結(jié)構(gòu)的延性實(shí)際上是由其抗震措施來(lái)決定的，現(xiàn)以一棟乙類(lèi)建筑和丙類(lèi)建筑為例：

表1

設(shè)防烈度

抗震措施烈度

實(shí)際延性

6

7（6）

低

7

8（7）

中等

8

9（8）

稍高

9

比9度高（9）

高

說(shuō)明：在抗震措施烈度中，括號(hào)外為乙類(lèi)建筑，括號(hào)內(nèi)的為丙類(lèi)建筑。

由表1可以看出，如果按規(guī)范設(shè)計(jì)，就可能會(huì)出現(xiàn)9度（設(shè)防烈度）下的丙類(lèi)建筑的延性比7度（設(shè)防烈度）下的乙類(lèi)建筑延性還要高的情況出現(xiàn)，而根據(jù)上面所述的R-μ-T理論關(guān)系的研究可以知道，當(dāng)R取值不變時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的延性要求也應(yīng)該是不變的，與處在什么烈度區(qū)沒(méi)有關(guān)系，如果R-μ-T理論關(guān)系的研究結(jié)果是正確的，那么我國(guó)規(guī)范對(duì)甲、乙、丙三類(lèi)建筑的要求就存在概念性矛盾。

我國(guó)取R＝3.33，與國(guó)外規(guī)范相比較，我們對(duì)乙類(lèi)和丙類(lèi)建筑的是比較合理，而對(duì)于甲類(lèi)建筑則過(guò)于偏松，對(duì)丁類(lèi)建筑過(guò)于嚴(yán)格了。

目前，國(guó)際上逐步形成了一套“多層次，多水準(zhǔn)性態(tài)控制目標(biāo)”的抗震理念。這一理念主要含義為：工程師應(yīng)該選擇合適的形態(tài)水準(zhǔn)和地震荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建筑物的性態(tài)是由結(jié)構(gòu)的性態(tài)，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和體系的性態(tài)以及建筑物內(nèi)容物性態(tài)的組合。目前性態(tài)水準(zhǔn)一般分為：損傷出現(xiàn)（damageonset）、正常運(yùn)作（operational）、能繼續(xù)居住（countinuedoccupancy）、可修復(fù)的（repairable）、生命安全（lifesafe）、倒塌（collapse）。性態(tài)目標(biāo)指建筑物在一定程度的地震作用下對(duì)所期望的性態(tài)水準(zhǔn)的表述。對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采用多重性態(tài)目標(biāo)，比如美國(guó)的“面向2000基于性態(tài)工程的框架方案”曾對(duì)一般結(jié)構(gòu)、必要結(jié)構(gòu)、對(duì)安全起控制作用的結(jié)構(gòu)分別建議了相應(yīng)的性態(tài)目標(biāo)―基本目標(biāo)（常遇地震下完全正常運(yùn)作，少遇地震下正常運(yùn)作，罕遇地震下保證生命安全，極罕遇地震下接近倒塌，相當(dāng)與中國(guó)的丙類(lèi)建筑）、必要目標(biāo)（少于地震下完全正常運(yùn)作，罕遇地震下正常運(yùn)作，極罕遇地震下保證生命安全，相當(dāng)與中國(guó)的乙類(lèi)建筑）、對(duì)安全其控制作用的目標(biāo)（罕遇地震下完全正常運(yùn)作，極罕遇地震下正常運(yùn)作，相當(dāng)與中國(guó)的甲類(lèi)建筑），目前中國(guó)正在進(jìn)行用地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃分圖代替基本烈度區(qū)畫(huà)圖的工作。對(duì)重要性不同的建筑，如協(xié)助進(jìn)行災(zāi)害恢復(fù)行動(dòng)的醫(yī)院等建筑，應(yīng)該按較高的性態(tài)目標(biāo)設(shè)計(jì)。此外，也可以針對(duì)業(yè)主對(duì)建筑提出的不同抗震要求

2．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的核心抗震措施

我國(guó)抗震設(shè)計(jì)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提出的基本上是“高延性要求”，也就是要求結(jié)構(gòu)在較大的屈服后塑性變形狀態(tài)下仍保持其豎向荷載和抗水平力的能力，對(duì)于有較高延性要求的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須使用能力設(shè)計(jì)法進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)。“能力設(shè)計(jì)法”的要求是在設(shè)計(jì)地震力取值偏低的情況下，結(jié)構(gòu)具有足夠的延性能力，具體做法是通過(guò)合理設(shè)計(jì)使柱端抗彎能力大于梁端從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”，即塑性變形或塑性鉸出現(xiàn)在比較容易保證具有較大延性能力的梁端；通過(guò)相應(yīng)提高構(gòu)件端部和節(jié)點(diǎn)的抗剪能力以避免構(gòu)件發(fā)生非延性的剪切破壞。其核心是：

（1）“強(qiáng)柱弱梁”措施：主要是通過(guò)人為增大相對(duì)于梁的抗彎能力，使塑性鉸更多的出現(xiàn)在柱端而不是梁端，讓結(jié)構(gòu)在地震引起的動(dòng)力反應(yīng)中形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”，通過(guò)框架梁的塑性變形來(lái)耗散地震能量。

“強(qiáng)柱弱梁”措施是“能力設(shè)計(jì)法”的最主要的內(nèi)容。

根據(jù)對(duì)構(gòu)件在強(qiáng)震下非線線動(dòng)力分析可知，強(qiáng)震下，由于構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形，因此可以耗散部分地震能量，同時(shí)根據(jù)桿系結(jié)構(gòu)塑性力學(xué)的分析知道，在保證結(jié)構(gòu)不形成機(jī)構(gòu)的要求下，“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”相對(duì)與“柱鉸機(jī)構(gòu)”而言，能夠形成更多的塑性鉸，從而能耗散更多的地震能量，因此我們需要加強(qiáng)柱的抗彎能力，引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下形成更優(yōu)、更合理的“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”。

這一套抗震措施理念已被世界各國(guó)所接受，但是對(duì)于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國(guó)為代表的兩種不完全相同的思路。這兩種思路都承認(rèn)應(yīng)該優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸，但是雙方對(duì)柱端塑性鉸出現(xiàn)的位置和數(shù)量有分歧。

新西蘭追求理想的梁鉸機(jī)構(gòu)，規(guī)范中底層柱的彎距增大系數(shù)比其它柱的彎距增大系數(shù)要小一些，這么做的目的是希望在強(qiáng)震下，梁端塑性鉸形成較為普遍，底層柱塑性鉸的出現(xiàn)比梁端塑性鉸遲，而其余所有的柱截面在大震下不出現(xiàn)塑性鉸的“梁鉸機(jī)構(gòu)”。但是新西蘭人也不認(rèn)為他們的理想梁鉸方案是唯一可用的方法，因此他們?cè)谝?guī)范中規(guī)定可以選用兩種方法，一種是上述的理想梁鉸機(jī)構(gòu)法，另一種就是類(lèi)似與美國(guó)的方法。

美國(guó)規(guī)范的做法則希望在強(qiáng)震下塑性鉸出現(xiàn)較早，柱端塑性鉸形成較遲，梁端塑性鉸形成得較普遍，柱端塑性鉸可能要形成得要少一些的“梁－柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”（柱端塑性鉸可以在任何位置形成，這一點(diǎn)是與新西蘭規(guī)范的做法是不同的）。中國(guó)規(guī)范和歐洲EC8規(guī)范也是采用與美國(guó)類(lèi)似的方法。

（2）“強(qiáng)剪弱彎”措施：用剪力增大系數(shù)增大梁端，柱端，剪力墻端，剪力墻洞口連梁端以及梁柱節(jié)點(diǎn)中的組合剪力值，并用增大后的剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行受剪截面控制條件驗(yàn)算和受剪承載力設(shè)計(jì)，以避免在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性的剪切破壞。

我們?cè)谏蠈W(xué)期學(xué)過(guò)，鋼筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力、裂縫界面的骨料咬合力、縱筋銷(xiāo)栓力和箍筋的拉力4部分構(gòu)成，而通過(guò)對(duì)框架梁在強(qiáng)震下的抗剪分析可知，混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性鉸后會(huì)比非抗震時(shí)有所下降，主要原因有幾下幾個(gè)：

1由結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)的分析可知，梁端總是正剪力大于負(fù)剪力，如果發(fā)生剪切破壞時(shí)，剪壓區(qū)一般都在梁的下部，而此時(shí)混凝土保護(hù)層已經(jīng)剝落，且梁下端又沒(méi)有現(xiàn)澆板，所以混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力會(huì)比非抗震時(shí)偏低

2由于在強(qiáng)震下剪切破壞要發(fā)生在塑性鉸充分轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，而非抗震時(shí)的剪切破壞往往發(fā)生在縱筋屈服之前，因此在抗震條件下混凝土的交叉裂縫寬度會(huì)比非抗震情況偏大，從而使斜裂縫界面中的骨料咬合效應(yīng)慢慢退化，加之斜裂縫反復(fù)開(kāi)閉，混凝土體破壞更嚴(yán)重，這使得混凝土的抗剪能力進(jìn)一步被削弱。

3混凝土保護(hù)層的剝落和裂縫的加寬又會(huì)使縱筋的抗剪銷(xiāo)栓作用有所退化。

我們一般在計(jì)算鋼筋混凝土的抗剪能力時(shí)，只計(jì)算了混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力（V＝Vc+Vsv），而把斜裂縫界面中的骨料咬合能力及縱筋的銷(xiāo)栓作用作為它多余的強(qiáng)度儲(chǔ)備。在抗震下梁端的塑性鉸的形成，使得骨料咬合力及縱筋的銷(xiāo)栓作用有所下降，鋼筋混凝土的抗剪強(qiáng)度儲(chǔ)備也會(huì)下降，同時(shí)由于混凝土的抗剪能力(Vc)的下降，V也會(huì)比非抗震時(shí)小，如果咬使V不變，那么就只有使Vsv變大，即增加箍筋用量，所以我們可以得出這樣的結(jié)論，在抗震情況下箍筋用量比非抗震時(shí)要大一些，這不是因?yàn)榈卣鹗沽旱募袅ψ兇罅硕黾庸拷钣昧浚怯捎诨炷另?xiàng)的抗剪能力下降，相應(yīng)的必須加大箍筋用量。其他構(gòu)件的原理也相似。

（3）抗震構(gòu)造措施：通過(guò)相應(yīng)構(gòu)造措施保證可能出現(xiàn)塑性鉸的部位具有所需足夠的延性，具體來(lái)說(shuō)就是塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和塑性耗能能力。

對(duì)于梁柱等構(gòu)件，延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點(diǎn)：混凝土極限壓應(yīng)變，破壞時(shí)的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實(shí)質(zhì)都是這兩個(gè)根本因素的延伸。

對(duì)于梁而言，無(wú)論是對(duì)不允許柱出現(xiàn)塑性鉸（底層柱除外）的新西蘭方案，還是允許柱出現(xiàn)塑性鉸但控制其出現(xiàn)時(shí)間和程度的方案，梁端始終都是引導(dǎo)出現(xiàn)塑性鉸的主要部位，所以都希望梁端的塑性變形有良好的延性（即不喪失基本抗彎能力前提下的塑性變形轉(zhuǎn)動(dòng)能力）和良好的塑性耗能能力。因此除計(jì)算上滿足一定的要求外，還要通過(guò)的一系列嚴(yán)格的構(gòu)造措施來(lái)滿足梁的這種延性，如：

1控制受拉鋼筋的配筋率。配筋率包括最大配筋率和最小配筋率，前者是為了使受拉鋼筋屈服時(shí)的混凝土受壓區(qū)壓應(yīng)變與梁最終破壞時(shí)的極限壓應(yīng)變還有一定的差距（梁的最終破壞一般都以受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變，混凝土被壓碎為標(biāo)志的）；后者是保證梁不會(huì)在混凝土受拉區(qū)剛開(kāi)裂時(shí)鋼筋就屈服甚至被拉斷。

2保證梁有一定的受壓鋼筋。受壓鋼筋可以分擔(dān)部分剪力，減小受壓區(qū)高度，另外在大震下，梁端可能出現(xiàn)正彎距，下部鋼筋有可能受拉，。

3保證箍筋用量，用法。箍筋的作用有三個(gè)，一是抗剪，這在前文已經(jīng)說(shuō)過(guò)，這里不再充分；二是規(guī)定箍筋的最小直徑，保證縱筋在受壓下不會(huì)過(guò)早的局部失穩(wěn)；三是通過(guò)箍筋約束受壓混凝土，提高其極限壓應(yīng)變和抗壓強(qiáng)度。

4對(duì)截面尺寸有一定的要求。規(guī)范規(guī)定框架梁截面尺寸宜符合下列要求：1>截面寬度不宜小于200mm；2>截面高度與寬度的比值不宜大于4；3>凈跨與截面高度的比值不宜大于4。在施工中，如梁寬度太小，而梁上部鋼筋一般都比較多，會(huì)使混凝土的澆注比較困難，容易造成混凝土缺陷；在震害和試驗(yàn)中多次發(fā)生過(guò)腹板較薄的梁側(cè)向失穩(wěn)的事例，因此提出要求了2；一般我們把跨高比小于5的梁稱(chēng)為深梁，深梁的抗彎和抗剪機(jī)理與一般的梁（跨高比大于5的梁）有所不同，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)中最好能避免設(shè)計(jì)成深梁，如果實(shí)在不能避免，就要去看專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)方法和規(guī)造措施。

柱的構(gòu)造措施也和梁差不多，但是柱除了受彎距和剪力以外，還要承受軸力（梁的軸力一般都很小，在設(shè)計(jì)中都不予以考慮），尤其是高層建筑，軸力就更大了，所以柱還有對(duì)軸壓比的限制，其中對(duì)不同烈度下有著不同延性要求的結(jié)構(gòu)有著不同的軸壓比限值；另外，柱端箍筋用量的控制條件不是簡(jiǎn)單的用體積配箍率，而是用配箍特征值，它同時(shí)考慮了箍筋強(qiáng)度等級(jí)和混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)配箍量的影響。

高強(qiáng)度混凝土（C60以上）的極限壓應(yīng)變都比一般混凝土（C60及其以下）要小一些，而且強(qiáng)度越高，小的越多；另外，強(qiáng)度越高，混凝土破壞時(shí)脆性特征越明顯，這些對(duì)于抗震來(lái)說(shuō)是不利的。

3．常用的抗震分析方法

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是是對(duì)結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)的分析，以下是一些常用的抗震分析方法：

1．底部剪力法

底部剪力法實(shí)際上時(shí)振型分解反應(yīng)譜法的一種簡(jiǎn)化方法。它適用于高度不超過(guò)40m，結(jié)構(gòu)以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，此時(shí)假設(shè)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)將以第一振型為主且結(jié)構(gòu)的第一振型為線性倒三角形，通過(guò)這兩個(gè)假設(shè)，我們可近似的算出每個(gè)平面框架各層的地震水平力之和，即“底部剪力”，此方法簡(jiǎn)單，可以采用手算的方式進(jìn)行，但精確度不高。

2．振型分解反應(yīng)譜法

振型分解反應(yīng)譜法的理論基礎(chǔ)是地震反應(yīng)分析的振型分解法及地震反應(yīng)譜概念，它的思路是根據(jù)振型疊加原理，將多自由度體系化為一系列單自由度體系的疊加，將各種振型對(duì)應(yīng)的地震作用、作用效應(yīng)以一定方式疊加起來(lái)得到結(jié)構(gòu)總的地震作用、作用效應(yīng)。此法計(jì)算精度高，但計(jì)算量大，必須通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算。

3．彈性時(shí)程分析

彈性時(shí)程分析法，也稱(chēng)為彈性動(dòng)力反應(yīng)分析。所謂時(shí)程分析法就是將建筑物作為彈性或彈塑性振動(dòng)系統(tǒng)，直接輸入地面地震加速度記錄，對(duì)運(yùn)動(dòng)方程直接積分，從而獲得計(jì)算系統(tǒng)各質(zhì)點(diǎn)的位移，速度，加速度和結(jié)構(gòu)構(gòu)件地震剪力的時(shí)程變化曲線。而彈性時(shí)程分析法就是把建筑物看成是彈性振動(dòng)系統(tǒng)。

4．非線（彈）性時(shí)程分析

篇3

1.2沒(méi)有處理好建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)之間的關(guān)系

建筑設(shè)計(jì)是在建筑施工之前就需要完成的工作,設(shè)計(jì)圖紙就像一張標(biāo)注明確的地圖，它會(huì)指導(dǎo)人們應(yīng)該去哪里，如何去哪里。因此建筑設(shè)計(jì)是十分重要的，一張表美的建筑圖紙就相當(dāng)于工程量完成了三分之一,將抗震理念融入到這張圖紙中也是對(duì)抗震設(shè)計(jì)提出了更高層次的要求。但是由于目前的技術(shù)有限，建筑師還不能很好的將抗震設(shè)計(jì)融人到建筑設(shè)計(jì)中去，不能使兩者更好的協(xié)作，發(fā)揮很好的作用。因此說(shuō)不能協(xié)調(diào)建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系是抗震設(shè)計(jì)常見(jiàn)的最根本問(wèn)題。

1.3缺乏實(shí)踐

為了提高建筑的抗震性，一些建筑師盲目的從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),并沒(méi)有結(jié)合我國(guó)建筑構(gòu)造的自身特點(diǎn)加以創(chuàng)新改造，而是為了講究工作效率，趕進(jìn)度,生搬硬套地將這些所謂的先進(jìn)前沿技術(shù)強(qiáng)加于一些本不符合的建筑物上，沒(méi)有起到應(yīng)有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙，破壞了建筑本身的美感，更嚴(yán)重的還會(huì)使建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)建筑物的作用，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成更大程度上的傷害。因此建筑師這種急于求成缺乏實(shí)踐精神的建造理念，不會(huì)對(duì)建筑物的抗震性能起到很好的作用。

1.4建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題

對(duì)于一些建筑的設(shè)計(jì)本身就存在不合理的問(wèn)題，因此我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探究：第一，建筑體型的設(shè)計(jì)，目前人們?cè)絹?lái)越追求建筑美感，因此將部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些沒(méi)有規(guī)則的不光滑表面，如果發(fā)生地震對(duì)這種建筑物的破壞是最大的,表面平滑的建筑則相對(duì)可以減少地震對(duì)他的破壞，盡可能的做到建筑物與鋼架結(jié)構(gòu)相對(duì)比較勻稱(chēng)。第二，平面設(shè)計(jì)，對(duì)于一些建筑物人們會(huì)使用一些柱子、內(nèi)墻進(jìn)行裝飾。但是在確定柱子的數(shù)量與距離上就需要好好的下功夫去研究，比如人民大會(huì)堂的柱子多少根,每根之間的間隔距離是多少這都是很有講究的，不對(duì)稱(chēng)性、不協(xié)調(diào)性對(duì)抗震起到了負(fù)面的作用。第三,豎向布置問(wèn)題，越來(lái)越多的大型商場(chǎng)隨著人們物質(zhì)生活的需要而產(chǎn)生，并且大型商場(chǎng)是人們比較容易聚集的地方,如果沒(méi)有很好的抗震性能則技術(shù)衾浼會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成很大的威脅。很多商場(chǎng)現(xiàn)在都是高層建筑，下層一般柱子相對(duì)較多、墻體較少，但是高層一般柱子較少、墻體較多，如果柱子與墻體分布不合理，這在地震中會(huì)起到特別不好的作用，也會(huì)加大對(duì)人們的傷害。下層柱子與上層柱子應(yīng)該互相對(duì)齊，在空間上起到很好的支撐作用，對(duì)穩(wěn)定整個(gè)商場(chǎng)的空間結(jié)構(gòu)都起到了不可估量的作用。

篇4

近十年來(lái)，世界相繼發(fā)生了多次重大地震，1989年美國(guó)LomaPrieta地震（M7.0）、1994年美國(guó)Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年臺(tái)灣集集地震（M7.6）等等。因此，專(zhuān)家們預(yù)測(cè)全球已進(jìn)入一個(gè)新的地震活躍期。隨著現(xiàn)代化城市人口的大量聚集和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，地震造成的損失越來(lái)越大。地震災(zāi)害不僅是大量地面構(gòu)筑物和各種設(shè)施的破壞和倒塌，而且次生災(zāi)害中因交通及其他設(shè)施的毀壞造成的間接經(jīng)濟(jì)損失也十分巨大。以1995年日本版神地震為例，地震造成大量高速公路及高速鐵路橋隧的毀壞，經(jīng)濟(jì)總損失高達(dá)1000億美元。

近幾次大地震造成的大量橋梁的破壞給了全世界橋梁抗震工作者慘痛的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。各國(guó)研究機(jī)構(gòu)紛紛重新對(duì)本國(guó)橋梁抗震規(guī)范進(jìn)行反思，并進(jìn)行了一系列的修訂工作。日本1995年阪神地震后，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的基本問(wèn)題重新進(jìn)行了大量的研究，并十分重視減振、耗能技術(shù)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。橋梁、道路方面的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)重新編寫(xiě)，并于1996年頒布實(shí)施。美國(guó)也相繼在聯(lián)邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的資助下開(kāi)展了一系列的與橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范修訂有關(guān)的研究工作，已經(jīng)完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究報(bào)告和技術(shù)指南。與舊規(guī)范相比，新規(guī)范或指南無(wú)論在設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)手法、設(shè)計(jì)程序和構(gòu)造細(xì)節(jié)上都有很大的變化和深入。

中國(guó)現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ004－89）在80年代中期開(kāi)始修訂，于1989年正式發(fā)行。隨著中國(guó)如年代經(jīng)濟(jì)起飛，交通事業(yè)迅猛發(fā)展，特別是高速公路興建、跨越大江，大河的大跨橋梁、大型立交工程以及城市中大量高架橋的興建，規(guī)范已大大不能適應(yīng)。但是目前所有國(guó)內(nèi)的橋梁設(shè)計(jì)，對(duì)抗震設(shè)計(jì)均在設(shè)計(jì)書(shū)上標(biāo)明的參照規(guī)范即是《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鐵道工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。與國(guó)外如日本、美國(guó)的同類(lèi)規(guī)范相比，中國(guó)現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》水準(zhǔn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外同類(lèi)規(guī)范。若不進(jìn)行改進(jìn)，則必將給中國(guó)不少橋梁工程留下地震隱患。

本文主要介紹了各國(guó)橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中基礎(chǔ)部分的抗震設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)部分對(duì)全橋的地震響應(yīng)以及墩柱力的分布均有非常重要的影響。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致橋梁墩柱在地震中發(fā)生剪斷、變形過(guò)大不能使用等等，有時(shí)甚至是樁在根部直接剪斷破壞。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要考慮的方面除了基礎(chǔ)形式的選擇以外還包括抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度樁基礎(chǔ)連接部分的細(xì)部構(gòu)造、錨固構(gòu)造等方面。本文首先對(duì)中、美、日、歐洲、新西蘭五國(guó)或地區(qū)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)基礎(chǔ)的部分進(jìn)行了一般性的比較。筆者認(rèn)為，相對(duì)而言中國(guó)的規(guī)范在基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)方面較為粗糙、可操作性不強(qiáng)。而日本規(guī)范在這方面作的最為細(xì)致，技術(shù)也較為先進(jìn)。因此，在隨后的部分中詳細(xì)介紹了日本抗震規(guī)范的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法。

二、主要國(guó)家橋梁抗震規(guī)范基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)的概況

本文將中國(guó)橋梁抗震規(guī)范與世界上的幾種主要抗震規(guī)范（美國(guó)的AASHTO規(guī)范、Cal－tans規(guī)范、ATC32美國(guó)應(yīng)用技術(shù)協(xié)會(huì)建議規(guī)范，新西蘭規(guī)范NZ，歐洲規(guī)范EC8，日本規(guī)范JAPAN）進(jìn)行基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)方面的比較。

中國(guó)橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的部分十分籠統(tǒng)，只以若干定性的條款，從工程選址方面加以考慮，而對(duì)基礎(chǔ)本身的抗震設(shè)計(jì)，特別是對(duì)于樁基礎(chǔ)等輕型基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)重視不夠。這方面，日本的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和準(zhǔn)則規(guī)定得比較詳細(xì)，是我們應(yīng)當(dāng)學(xué)亂之處。基于阪神地震的經(jīng)驗(yàn)，地震后橋梁上部結(jié)構(gòu)的修復(fù)和重建都比下部基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)和省時(shí)、省力，因此橋梁基礎(chǔ)的抗震能力的要求應(yīng)比橋墩高。

三、日本橋粱基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)方法細(xì)節(jié)

1.按流程，先用震度法設(shè)計(jì)。震度法基本概念是把設(shè)計(jì)水平震度

Kh乘以結(jié)構(gòu)Kh的計(jì)算方法如下：

其中Cz--地區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù)；

Kh0--設(shè)計(jì)水平震度的標(biāo)準(zhǔn)值。

其中，δ是把抗震設(shè)計(jì)所確定的地基面以上的下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量的80％或100％和該下部結(jié)構(gòu)所支承的上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量的100％之和作為外力施加到結(jié)構(gòu)上在上部結(jié)構(gòu)慣性力作用點(diǎn)位置發(fā)生的位移。

2．用震度法設(shè)計(jì)以后，如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是橋臺(tái)基礎(chǔ)或者橋墩的擴(kuò)大基礎(chǔ)，不需要用地震時(shí)保有水平耐力法設(shè)計(jì)。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)橋臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)，地震時(shí)動(dòng)力壓力的影響非常大，此外結(jié)構(gòu)背面存在的主體也使結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生振劾。而對(duì)于擴(kuò)大基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)一般地基條件非常好，因此，地震時(shí)基礎(chǔ)某些部位轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生非線變形可以消耗許多地震能量。

3．用地震時(shí)保有水平耐力法設(shè)計(jì)時(shí)，首先要判斷基礎(chǔ)水平耐力有沒(méi)有超過(guò)橋墩的極限水平耐力。這是因?yàn)榈卣饡r(shí)保有水平耐力法的基本概念是盡量使地震時(shí)在橋墩而不是在基礎(chǔ)出現(xiàn)的塑性鉸。如果在基礎(chǔ)出現(xiàn)塑性鉸，發(fā)生損傷后，修復(fù)很困難。所以，我們要把基礎(chǔ)的行為控制在屈服范圍內(nèi)。

如果基礎(chǔ)水平耐力小于橋墩的極限水平耐力，則要判斷橋墩在垂直于橋軸方向的抗震能力是不是足夠大（按式（3))。因?yàn)槿绻麡蚨赵诖怪庇跇蜉S方向具有足夠大的抗震能力（例如壁式橋墩），而且基礎(chǔ)的塑性反應(yīng)在容許范圍以內(nèi)，則基礎(chǔ)的非線能吸收大量的振動(dòng)能量并且基礎(chǔ)仍然是安全的。

橋墩的極限水平耐力Pu≥1.5KheW（3）

Khco--設(shè)計(jì)水平震度的標(biāo)準(zhǔn)值；

Cz--地區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù)；

μa--容許塑性率；

W－一等價(jià)質(zhì)量（W=Wu十CpWp）；

Wu--振動(dòng)單位的上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量；

Wp--振動(dòng)單位的橋墩質(zhì)量；

Cp--等價(jià)質(zhì)量系數(shù)（剪斷破壞時(shí)1.0，剪斷破壞以外是0.5）。

4．橋墩的極限水平耐力滿足Pu≥1.5KheW時(shí)，對(duì)基礎(chǔ)塑性率進(jìn)行對(duì)照檢查。雖然基礎(chǔ)的非線行為能吸收大量振動(dòng)能量，但是對(duì)于有的基礎(chǔ)部件來(lái)說(shuō)，可能會(huì)遭受過(guò)大的損傷。所以要控制基礎(chǔ)的反應(yīng)塑性率，按如下要求：

μFR≤μFL（4）

式中μFR--基礎(chǔ)反應(yīng)塑性率；

μFL--基礎(chǔ)反應(yīng)塑性率的限度。

5．發(fā)生液化時(shí)，要降低土質(zhì)系數(shù)。隨后的計(jì)算（對(duì)照和檢查）同上述方法基本一致。

篇5

摘要；文章闡述了抗震設(shè)計(jì)方法的轉(zhuǎn)變，并介紹了兩種不同設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)能量分析方法在抗震結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：推覆分析方法；結(jié)構(gòu)能量反應(yīng)分析；地震動(dòng)三要素；耗散能量

目前世界各國(guó)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范大多數(shù)都以保障生命安全為基本目標(biāo)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)，據(jù)此制定了各種設(shè)計(jì)規(guī)范和條例。依此設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)的各種建筑物在地震中雖然基本保證了生命安全，卻不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震損失。特別是隨著現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的發(fā)展，城市的數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市變成了人口高度密集、財(cái)富高度集中的地區(qū)，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。嚴(yán)重的震害引起工程界對(duì)現(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)思想和方法上存在的不足進(jìn)行深刻的反思，進(jìn)一步探討更完善的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思想和方法已成為迫切的需要。上個(gè)世紀(jì)九十年代，美國(guó)地震工程和結(jié)構(gòu)工程專(zhuān)家經(jīng)過(guò)深刻總結(jié)后，主張改進(jìn)當(dāng)前基于承載力的設(shè)計(jì)方法。加州大學(xué)伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震設(shè)計(jì)理論；日本建設(shè)省建筑研究院根據(jù)建筑物的性能要求，提出了一個(gè)有關(guān)抗震和結(jié)構(gòu)要求的框架，內(nèi)容包括建議方案，性能目標(biāo)，檢驗(yàn)性能水準(zhǔn)等：我國(guó)學(xué)者已認(rèn)識(shí)到這一思潮的影響，并在各自研究領(lǐng)域加以引用和研究，如王亞勇、錢(qián)鎵茹、方鄂華、呂西林分別發(fā)表了有關(guān)剪力墻、框架構(gòu)件的變形容許值的研究成果，程耿東采用可靠度的表達(dá)形式，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件層次的可靠度應(yīng)用水平過(guò)渡到考慮不同功能要求的結(jié)構(gòu)體系，王光遠(yuǎn)把這一理論引入到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提出基于功能的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)概念。

我國(guó)現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，主要是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，即用線彈性方法計(jì)算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移；用組合的內(nèi)力驗(yàn)算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過(guò)構(gòu)造措施獲得的。結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析方法基本上可以分為彈性方法和彈塑性方法。當(dāng)前在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和研究中廣泛地采用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法等。這些方法沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)屈服之后的內(nèi)力重分布。實(shí)際上結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下往往處于非線性工作狀態(tài)，彈性分析理論和設(shè)計(jì)方法不能精確地反映強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)的工作特性，讓結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下處在彈性工作狀態(tài)下工作將造成材料的巨大浪費(fèi)，是不經(jīng)濟(jì)的。隨著人們認(rèn)識(shí)的提高，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析設(shè)計(jì)方法經(jīng)過(guò)了兩個(gè)文獻(xiàn)的轉(zhuǎn)變：(1)靜力分析方法到動(dòng)力分析方法的轉(zhuǎn)變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉(zhuǎn)變。其中動(dòng)力分析方法就經(jīng)過(guò)了從振型分解反應(yīng)譜法到時(shí)程分析法、從線性分析到非線性分析、從確定性分析到非確定性分析的三個(gè)大的轉(zhuǎn)變。作為一種簡(jiǎn)化實(shí)用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到眾多學(xué)者的重視。它屬于彈塑性靜力分析，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)在側(cè)向力單調(diào)加載下的彈塑性分析。具體做法是在結(jié)構(gòu)分析模型上施加按某種方式(研究中常用的有倒三角形、拋物線和均勻分布等側(cè)向力分布方式)模擬地震水平慣性力作用的側(cè)向力并逐步單調(diào)加大，使結(jié)構(gòu)從彈性階段開(kāi)始，經(jīng)歷開(kāi)裂、屈服直至達(dá)到預(yù)定的破壞狀態(tài)甚至倒塌。這樣可了解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形特性和能量耗散及其相互關(guān)系，塑性鉸出現(xiàn)的順序和位置，薄弱環(huán)節(jié)及可能的破壞機(jī)制。這種方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)靜力線性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了動(dòng)力時(shí)程分析方法過(guò)程中，計(jì)算工作量大的問(wèn)題，僅用于近似評(píng)估結(jié)構(gòu)抵御地震的能力。但是，傳統(tǒng)的推覆分析方法基本上只適用于第一振型影響為主的多層規(guī)則結(jié)構(gòu)，對(duì)于高層建筑或不規(guī)則的建筑，高階振型的影響不容忽視，并且對(duì)于非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，還必須考慮正、反側(cè)反推覆的不同所帶來(lái)的影響。此外推覆分析方法無(wú)法得知結(jié)構(gòu)在特定強(qiáng)度地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)和破壞情況，這限制了它在抗震性能設(shè)計(jì)中的使用地震動(dòng)能量是刻畫(huà)地震強(qiáng)弱的綜合指標(biāo)，它綜合體現(xiàn)了地面最大加速度和地震持時(shí)兩個(gè)反映地面運(yùn)動(dòng)特性的重要因素。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的能量分析方法是一種能較好地反映結(jié)構(gòu)在地震地面運(yùn)動(dòng)作用下的非線性性質(zhì)及地震動(dòng)三要素(幅值、頻譜特性和持時(shí))對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于能量場(chǎng)中，地面與結(jié)構(gòu)之間有連續(xù)的能量輸入、轉(zhuǎn)化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散，以估計(jì)結(jié)構(gòu)的抗震能力，是結(jié)構(gòu)抗震能量分析方法所關(guān)心的問(wèn)題。結(jié)構(gòu)在地震(反復(fù)交變荷載)作用下，每經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)，加載時(shí)先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲(chǔ)能量，卸載時(shí)釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個(gè)循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個(gè)滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個(gè)結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多，不僅因?yàn)樗袚?dān)了較大的地震作用，還因?yàn)樗a(chǎn)生了較大的變形。從這個(gè)意義上來(lái)看，耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來(lái)維持整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。所以，每次大的地震作用之后，人們看到那些沒(méi)有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結(jié)構(gòu)，只有通過(guò)結(jié)構(gòu)自身的破壞來(lái)釋放所有的多余能量。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注意保證結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和變形能力的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，如結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)就是在傳統(tǒng)的單一強(qiáng)度概念條件下進(jìn)行的彈性抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的塑性變形能力，在設(shè)防烈度下允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)可能修復(fù)的損壞，當(dāng)?shù)卣鹱饔贸^(guò)設(shè)防烈度時(shí)，利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來(lái)存儲(chǔ)和消耗巨大的地震能量，保證結(jié)構(gòu)裂而不倒。

能量法在近半個(gè)世紀(jì)的研究中發(fā)現(xiàn)較快，但由于地震本身的復(fù)雜性能量與結(jié)構(gòu)反應(yīng)之間的關(guān)系仍需我們進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

篇6

1．地震震害及其特點(diǎn)：

地震震害表明：6、7度區(qū)單層磚柱廠房破壞較輕，少數(shù)磚柱出現(xiàn)彎曲水平裂縫：8度區(qū)出現(xiàn)倒塌或局部倒塌，主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞；9度區(qū)廠房出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破壞，倒塌率較大。

從震害特點(diǎn)看，磚柱是廠房的薄弱環(huán)節(jié)，外縱墻的磚柱在窗臺(tái)高度或廠房底部產(chǎn)主水平裂縫，內(nèi)縱墻的磚柱在底部產(chǎn)生水平裂縫，磚柱的破壞是廠肩倒塌的主要原因。山墻在地震時(shí)產(chǎn)生以水平裂縫為代表的平面外彎曲破壞，山墻外傾、檁條拔出，嚴(yán)重時(shí)山墻倒塌，端開(kāi)間屋蓋塌落。屋蓋形式對(duì)廠房抗震性能有一定的影響，重屋蓋廠房的震害普遍重子輕屋蓋廠房，楞攤瓦和稀鋪望板的瓦木屋蓋，其縱向水平剛度和空間作用較差，地震時(shí)屋蓋易產(chǎn)生傾斜。

2．適用范圍及結(jié)構(gòu)布置

2．1單跨和等高多跨的單層磚柱廠房，當(dāng)無(wú)吊車(chē)且跨度和柱頂標(biāo)高均不大時(shí)，地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響，變截面柱的上柱震害嚴(yán)重又不易修復(fù)，容易造成屋架塌落。因此規(guī)定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無(wú)橋式吊車(chē)的中小型廠房，6－8度時(shí)廠房的跨度不大子15m且柱頂標(biāo)高下大于6．6m，9度時(shí)跨度不大于12m且柱頂標(biāo)高不大于4．5m。

2．2廠房的平立面應(yīng)簡(jiǎn)單規(guī)則。平面宜為矩形，當(dāng)平面為L(zhǎng)、T形時(shí)，廠房陰角部位易產(chǎn)生震害，特別是平面剛度不對(duì)稱(chēng)，將產(chǎn)生應(yīng)力集中。對(duì)于立面復(fù)雜的廠房，當(dāng)屋面高低錯(cuò)落時(shí)，由于振動(dòng)的不協(xié)調(diào)而發(fā)主碰撞，震害更為嚴(yán)重。

2．3當(dāng)廠房體型復(fù)雜或有貼建的房屋（或構(gòu)筑物）時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨(dú)立、體型簡(jiǎn)單的抗震單元，以避免地震時(shí)產(chǎn)主破壞。針對(duì)中小型廠房的特點(diǎn)，鋼筋混凝上無(wú)檀屋蓋的磚柱廠房應(yīng)設(shè)置防震縫，而輕型屋蓋的磚柱廠房可不設(shè)防震縫。防震縫處宜設(shè)置雙柱或雙墻，以保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和剛度，防震縫的寬度應(yīng)根據(jù)地震時(shí)最大彈塑性變形計(jì)算確定。一般可采用50～70mm。

3．結(jié)構(gòu)體系

3.1地震時(shí)廠房破壞程度與屋蓋類(lèi)型有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)重型屋蓋廠房震害重，輕型屋蓋廠房震害輕，在高烈度區(qū)影響更為明顯。因此要求6－8度時(shí)宜采用輕型屋蓋，9度時(shí)應(yīng)采用輕型屋蓋。人之地震震害調(diào)查表明：6、7度時(shí)的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞，8、9度時(shí)排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（G8Jll一89）規(guī)定：6、7度時(shí)可采用十字形截面的無(wú)筋磚柱，8度1、2類(lèi)場(chǎng)地應(yīng)采用組合磚柱，8度3、4類(lèi)場(chǎng)地及9度時(shí)邊柱宣采用組合磚柱，中柱直采用鋼筋混凝土柱。經(jīng)過(guò)地震震害分析發(fā)現(xiàn)：非抗震設(shè)計(jì)的單層磚柱廠房經(jīng)過(guò)8度地震也有相當(dāng)數(shù)量的廠房基本完好，所倒塌的廠肩大部份在設(shè)計(jì)和施工上也存在先天不足，因此正常設(shè)計(jì)正常施工和正常使用的無(wú)筋磚柱單層廠后，在8度區(qū)仍然具有一定的抗震能力。可見(jiàn)對(duì)8度區(qū)的單層磚柱廠房都配筋的要求是偏嚴(yán)的，在抗震規(guī)范的修訂稿中將8度1、2類(lèi)場(chǎng)地“應(yīng)”采用組合磚往改為“宜”采用組合磚柱，允許設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同情況對(duì)是否配筋有所選擇。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)單層磚柱廠房符合砌體結(jié)構(gòu)剛性方案條件，經(jīng)抗震驗(yàn)算承載力滿足要求時(shí)，可以采用無(wú)筋磚柱。

3.3對(duì)于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度，單靠磚柱做為抗側(cè)力構(gòu)件是不夠的，如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設(shè)置柱間支撐，會(huì)吸引相當(dāng)大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強(qiáng)廠房的縱向抗震承載力，在柱間砌筑與柱整體連接的縱向磚墻，以代替柱間支撐的作用，這是經(jīng)濟(jì)有效的方法。

3.4當(dāng)廠房?jī)啥藶榉浅兄厣綁r(shí)，山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接，只能依靠屋架上弦與防風(fēng)柱上端連接做為山墻頂部的支點(diǎn)，這不僅降低了房屋整體空間作用，對(duì)防止山墻的出平面破壞也不利，因此廠房?jī)啥司鶓?yīng)設(shè)置承重山墻。

3．5廠房的縱橫向內(nèi)隔墻宣做成抗震墻，其目的充分利用培體的功能，避免主體結(jié)構(gòu)的破壞。當(dāng)內(nèi)隔墻不能做成抗震墻時(shí)，最好采用輕質(zhì)隔墻，以避免墻體對(duì)柱及柱與屋架連接節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生不利影響，如果采用非輕質(zhì)隔墻，則應(yīng)考慮隔墻對(duì)柱及其與屋架節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的附加剪力。

3.6無(wú)窗架不應(yīng)通至廠房單元的端開(kāi)間，以免過(guò)份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時(shí)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的震害甚至倒塌，地震區(qū)應(yīng)避免使用。

4抗震承載力計(jì)算

4.1橫向抗震計(jì)算

單層磚往廠房橫向抗震計(jì)算的計(jì)算簡(jiǎn)圖，可按下列規(guī)定選取：（1）當(dāng)廠房柱為無(wú)筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時(shí)，可采用下端為固接、上端為鉸接的徘架結(jié)構(gòu)模型；（2）當(dāng)廠肩邊柱為無(wú)筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱，在確定廠房自振周期時(shí)，磚柱下端按固接考慮，在計(jì)算水平地震作用時(shí)，磚柱下端按鉸接考慮。這主要是考宅到在地震作用下，隨著變形的不斷增加，無(wú)筋磚柱下端開(kāi)裂并退出工作，囚而全部橫向地震作用由中部的鋼筋混凝土柱承擔(dān)。輕型屋蓋單層磚柱廠房的橫向抗震計(jì)算，可以忽略空間工作影響·采用平面排架進(jìn)、廳計(jì)算。對(duì)于鋼筋混凝上屋蓋和密鋪望板的瓦木屋蓋廠肩，其空間作用不能忽略，應(yīng)按空間分析的方法進(jìn)行計(jì)算：但為了簡(jiǎn)化，對(duì)于一定條件下的廠房可以按平面排架進(jìn)行計(jì)算，考慮到其空間工作影響，對(duì)計(jì)算的地震作用效應(yīng)要進(jìn)行調(diào)整。

4.2縱向抗震計(jì)算

對(duì)于鋼筋混凝土屋蓋的等高多跨磚柱廠房，當(dāng)考慮屋蓋為剛性時(shí)，縱向地震作用在各柱列之間的分配與柱列的側(cè)移剛度成正比：當(dāng)考慮屋蓋的彈性進(jìn)行空間分析時(shí)，側(cè)移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小，而側(cè)移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設(shè)計(jì)中為了利用剛性屋蓋假定時(shí)縱向地震作用分配形式簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，可以針對(duì)不同屋蓋形式對(duì)柱列的側(cè)移剛度乘以修正系數(shù)，做為縱向地震分配時(shí)的柱列剛度，并對(duì)所計(jì)算的廠房自振周期進(jìn)行修正，以考慮屋蓋的彈性影響。

對(duì)于縱墻對(duì)稱(chēng)布置的單跨廠房，在廠房縱向沿跨中切開(kāi)，取一個(gè)柱列單獨(dú)進(jìn)行縱向計(jì)算與對(duì)廠房進(jìn)行整體分析結(jié)果是相同的。對(duì)于輕型屋蓋的多跨廠房雖然屋蓋仍具有一定的水平剛度，考慮到屋蓋與磚墻的彈性極限變形值相差較大，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，仍可假定各縱向往列在地震時(shí)獨(dú)立振動(dòng)，按柱列法進(jìn)行計(jì)算。

5抗震構(gòu)造措施

5．1單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時(shí)的抗震構(gòu)造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關(guān)規(guī)定。采用瓦木屋蓋時(shí)，設(shè)有滿鋪望板的抗震能力比無(wú)望板強(qiáng)得多，望板能起到阻止屋架傾斜的作用。地震震害表明，未設(shè)上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋，屋架產(chǎn)主傾斜甚至倒塌的震害較多，因此要有足夠的屋蓋支撐系統(tǒng)，保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和穩(wěn)定，以滿足抗震的要求。

5．2圈梁對(duì)增強(qiáng)廠房的整體性起到了重要作用，但預(yù)制圈梁抗震性能差，地震時(shí)在連接外容易拉斷，因此要求圈梁應(yīng)現(xiàn)澆且在廠房柱頂標(biāo)高處沿房屋外墻及承重內(nèi)墻閉合。對(duì)于8、分度區(qū)還應(yīng)沿墻高每隔3－4m增設(shè)一道圈梁，可提高磚墻的抗震性能，并能夠限制地震時(shí)墻體裂縫的開(kāi)展，減輕墻體破壞。當(dāng)?shù)鼗鶠檐浫跽承酝痢⒁夯痢⑿陆钔粱驀?yán)重不均勻土層時(shí)，地震易出現(xiàn)裂縫，如果裂縫穿過(guò)廠房將使房屋撕裂，基礎(chǔ)頂面應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)圈梁，以減輕地震災(zāi)害。當(dāng)圈梁兼做門(mén)窗過(guò)梁或抵抗不均勻沉降影響時(shí)，圈梁的截面和配筋除滿足抗震構(gòu)造要求外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力計(jì)算確定。采用鋼筋混凝土無(wú)檁屋蓋的磚柱廠房，地震時(shí)在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現(xiàn)水平裂縫，因此8、9度時(shí)，在墻頂沿墻長(zhǎng)每隔1m左右埋設(shè)1根8豎向鋼筋，并插入頂部圈梁內(nèi)，以避免上述震害的產(chǎn)生。

5．3地震中屋架與磚柱連接不牢，柱頭產(chǎn)主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多的。為了加強(qiáng)屋架與磚柱的連接，柱頂墊塊應(yīng)與墻頂圈梁整體澆注，屋架與墊塊的預(yù)埋件采用螺栓連接或焊接。當(dāng)墊塊厚度或配筋過(guò)小時(shí)。預(yù)埋件的錨固不能滿足要求，墊塊厚度丁應(yīng)小于240mm，井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm的鋼筋網(wǎng)。烈度較高時(shí)，屋蓋承受的地震作用較大，與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩，墊塊兩側(cè)各500mm范圍內(nèi)圈梁的箍筋應(yīng)加密，其間距不應(yīng)大子100mm。

篇7

從我們現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r來(lái)講，城市人口越來(lái)越密集，房屋建筑也越來(lái)越多，若突然發(fā)生大的地震災(zāi)難就會(huì)造成難以估量的損失。房屋建筑根本性質(zhì)就是為了給人們提供一個(gè)安全舒適的住宿，為人們的一個(gè)防護(hù)所，避免人們經(jīng)受風(fēng)吹日曬以及其他極端天氣。地震則是我們目前所知的自然災(zāi)害中最嚴(yán)重的一個(gè)災(zāi)害，它所給人們?cè)斐蓸O大的影響，地震不僅是簡(jiǎn)單的震動(dòng)，也會(huì)引起一系列海嘯、泥石流等自然災(zāi)害，其破壞性不可小覷。由此可見(jiàn)，當(dāng)一個(gè)破壞性極大的災(zāi)難發(fā)生在人們最需要安全的避難所時(shí)，我們就不得不重視對(duì)于這一災(zāi)難的防護(hù)。再加上我們目前生活水平的提高，我們目前對(duì)于房屋建筑的要求應(yīng)該是更為舒適，使用壽命更強(qiáng)，這就進(jìn)一步要求我們對(duì)于房屋建筑的整體抗震性有更加完善的技術(shù)從而更好地保證我們生活的舒適性。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)定

在我國(guó)，房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)一般分為特殊設(shè)防類(lèi)、重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(lèi)、適度設(shè)防類(lèi)等四個(gè)類(lèi)別，簡(jiǎn)稱(chēng)甲、乙、丙、丁。在甲乙類(lèi)建筑體系設(shè)計(jì)中應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，9度時(shí)應(yīng)按比9度更高要求采取抗震措施。而丙類(lèi)建筑應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防確定其抗震措施。在丁類(lèi)建筑中地震作用應(yīng)按本地抗震設(shè)防烈度確定，但抗震措施（6度除外）允許比本地抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低。在多層和高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的結(jié)構(gòu)類(lèi)型中，當(dāng)平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或建造于Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)時(shí)，適用最大高度應(yīng)適當(dāng)減少。在鋼筋混凝土房屋抗震等級(jí)的要求中，它的抗震設(shè)計(jì)一般要滿足，如果是框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50％的話，那么它的框架抗震等級(jí)應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)來(lái)定。另外當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層一下抗震構(gòu)造措施的抗震等級(jí)可逐層降低一級(jí)，但不應(yīng)低于四級(jí)。地下室中無(wú)上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震構(gòu)造措施的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或者四級(jí)。對(duì)于那些筒體房屋結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)要求來(lái)說(shuō)，筒體部分與框架部分樓板一般采用梁板體系。在施工程序及連接構(gòu)造上我們采取減小結(jié)構(gòu)豎向溫度變形及軸向壓縮對(duì)加強(qiáng)層影響措施來(lái)解決。當(dāng)?shù)陀?度采用加強(qiáng)層時(shí)，加強(qiáng)層的大梁或桁架與周邊框架柱的連接宜采用鉸接或半剛性連接。需要注意的是如果是9度的情況出現(xiàn)時(shí)就不要采用加強(qiáng)層了。

三、抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

抗震的設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑中可以說(shuō)是十分關(guān)鍵的一環(huán)，我們可以從一下幾個(gè)方面進(jìn)行理解，從而體會(huì)抗震設(shè)計(jì)時(shí)如何在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行運(yùn)用，進(jìn)而理解抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑中的重要性。（1）提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震力。抗震設(shè)計(jì)，顧名思義，就是保障房屋建筑能夠在地震時(shí)將其破壞程度保障到最小范圍。所以在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師，首先就要保障有一個(gè)穩(wěn)固的地基。地基是整個(gè)建筑的基礎(chǔ)，其抗震性能也就在一定程度上決定著整個(gè)建筑的抗震能力。其次，房屋的整體結(jié)構(gòu)上要建造抗震能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。比如我們知道的一些幾何圖形具有穩(wěn)定的效能，我們就可以將其運(yùn)用在房屋的結(jié)構(gòu)當(dāng)中。規(guī)則、對(duì)稱(chēng)的建筑結(jié)構(gòu)也能有利于保障房屋的穩(wěn)定性，從而減少地震對(duì)于房屋建筑變形的影響。在房屋建筑中的一些小細(xì)節(jié)上注意到對(duì)于抗震的作用。（2）我們完善了房屋的抗震設(shè)計(jì)之后，可以再?gòu)牡卣鹨环矫鎭?lái)思考如何降低地震作用對(duì)房屋建筑的影響。我們目前所采取的辦法就是在建筑物的基礎(chǔ)與主體之間加一個(gè)隔震層，也有人提出在建筑物的頂端部分設(shè)立一個(gè)“反擺”。這樣的設(shè)計(jì)首先能夠有效避免發(fā)生地震時(shí)建筑物之間互相碰撞，并且能夠有效緩解在地震來(lái)臨時(shí)房屋的震動(dòng)幅度，從而保障房屋內(nèi)部物品的安全。這樣的設(shè)想我們目前已經(jīng)有所應(yīng)用，在一些實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)中我們也發(fā)現(xiàn)了這一方法的可行性。（3）保證建筑的剛度，建筑結(jié)構(gòu)上的防護(hù)以及外部的防護(hù)之后，還有保障房屋建筑自身的堅(jiān)硬程度。首先，就需要考慮到在進(jìn)行建筑時(shí)，使用鋼筋混凝土材料，保障房屋的穩(wěn)固。其次，就是在我們已有的建筑結(jié)構(gòu)上對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行進(jìn)一步的加固。這一方面我們目前已經(jīng)有相關(guān)的規(guī)定，明確告訴我們?nèi)绾螌?duì)于不同建筑類(lèi)型進(jìn)行不同的外層加固。目前，我們也仍需對(duì)于房屋建筑的使用材料進(jìn)行進(jìn)一步的探究，努力尋找優(yōu)化建筑材料的辦法，能夠幫我們?cè)诮ㄔ旆课輹r(shí)一方面減少不必要的材料浪費(fèi)，另一方面就是將優(yōu)質(zhì)的材料的性能充分地體現(xiàn)在房屋建筑整體的抗震性能上。

四、房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)措施

1.房屋建筑位置的選擇，房屋建筑位置的選擇在一定意義上來(lái)說(shuō)決定著房屋質(zhì)量的好壞，一般地地震可以導(dǎo)致房屋建筑周?chē)乇碜兓@樣就會(huì)造成地基的開(kāi)裂，導(dǎo)致房屋出現(xiàn)問(wèn)題。因此在地理位置的選擇上，設(shè)計(jì)人員要對(duì)房屋建筑進(jìn)行合理化選擇：如選擇開(kāi)闊的堅(jiān)硬場(chǎng)地，考慮場(chǎng)地土的剛度大小和場(chǎng)地覆蓋層的厚度等。2.房屋建筑材料的選擇，抗震性房屋建筑材料要選擇那些質(zhì)量?jī)?yōu)等的材料。要綜合考慮保暖、防火等多種因素的存在，比如良好的鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)及輕型復(fù)合材料等建筑材料作為主體材料。3.選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)體系要滿足穩(wěn)定性，要與建筑結(jié)構(gòu)相配套。此外要注意建筑物傳力途徑的明確性，以及受力計(jì)算的明確性，保障在建筑體系中不使用轉(zhuǎn)換層，這樣就會(huì)保障有地震發(fā)生時(shí)候避免建筑傾斜或局部受損等現(xiàn)象的發(fā)生。4.做好底層框架抗震墻設(shè)計(jì)，鑒于我國(guó)的地震災(zāi)害多數(shù)發(fā)生在底層，一般突出表現(xiàn)為“上輕下重”的這樣一個(gè)現(xiàn)象，所以在設(shè)計(jì)時(shí)候要突出底層的墻體比框架柱重，框架柱又要比梁重。這樣的設(shè)計(jì)就會(huì)在發(fā)生地震時(shí)底層破壞的程度比房屋的底層輕得多。5.鋼筋混凝土框架抗震內(nèi)力設(shè)計(jì)。我們盡可能做到在地震作用下的框架呈現(xiàn)梁鉸型延性機(jī)構(gòu)，為減少梁端塑性鉸區(qū)發(fā)生脆性剪切破壞的可能性，對(duì)梁端的剪力適當(dāng)調(diào)整，使斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力，做到“強(qiáng)剪弱彎”。在實(shí)際運(yùn)用中如不采取這個(gè)措施，柱端很可能比梁端先出現(xiàn)塑性鉸。因此適當(dāng)調(diào)整柱計(jì)算內(nèi)力并增大配筋，使塑性鉸首先出現(xiàn)在梁端，抗震性能較好。

五、結(jié)語(yǔ)

地震是人類(lèi)生活面臨的重要的自然災(zāi)害，危及著人民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。在我國(guó)，目前人們對(duì)于房屋建筑無(wú)論是安全性還是舒適性的要求越來(lái)越高，房屋建筑行業(yè)不斷改善自己的設(shè)計(jì)和技術(shù)，不斷為人們提供更好更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須充分考慮抗震設(shè)計(jì)，并有采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧M最大可能確保房屋質(zhì)量，才能減少地震的危害。我們要進(jìn)行不斷地探索，對(duì)于抗災(zāi)設(shè)計(jì)有所重視，不斷改善我們的技術(shù)，建造更優(yōu)質(zhì)的建筑。

篇8

2)建筑結(jié)構(gòu)的體系選擇。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就優(yōu)先采用具有多道防線的結(jié)構(gòu)體系。例如:框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)可以作為地震區(qū)高層建筑的首選體系。當(dāng)建筑物高度不高且層數(shù)不多時(shí)，可采用框架結(jié)構(gòu)。但當(dāng)建筑物位于地震區(qū)，且高度均較高時(shí)，應(yīng)避免采用框架結(jié)構(gòu)、板柱剪力墻結(jié)構(gòu)。因?yàn)椋卣鹁哂袕?qiáng)破性且持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，往復(fù)次數(shù)較多，能夠?qū)ㄖ镌斐衫鄯e破壞。單一的結(jié)構(gòu)體系在遭遇地震時(shí)，一旦發(fā)生破壞，很容易造成房屋倒塌，危及人們的生命及財(cái)產(chǎn)的安全。當(dāng)結(jié)構(gòu)體系具有多道防線時(shí)，當(dāng)遭遇地震時(shí)，第一道防線遭破壞后，后續(xù)的防線仍然能抵抗地震的沖擊力，可以最低限度的防止建筑物的倒塌，給人們以充分的時(shí)間進(jìn)行逃生，保證人民的生命安全。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的多道防線是進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)所必須設(shè)置的。

3)結(jié)構(gòu)薄弱層。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度分布不均勻、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓層承載力突變時(shí)，容易產(chǎn)生薄弱層。薄弱層在地震中是最先遭受破壞的部位。因此，對(duì)有明顯薄弱層的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施來(lái)提高其抗震能力。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際承載能力是判斷薄弱層部位的基礎(chǔ)，有意識(shí)、有目的地控制薄弱層部位，讓它有足夠的變形能力，而且不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的重要手段。

2高層建筑抗震設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題

1)高層建筑結(jié)構(gòu)的地基問(wèn)題。高層建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)有完善的巖土工程勘察報(bào)告，為結(jié)構(gòu)工程提供基本的設(shè)計(jì)依據(jù)。建筑結(jié)構(gòu)場(chǎng)地應(yīng)選擇在有較穩(wěn)定的基巖、開(kāi)闊、平坦、土層堅(jiān)硬或較密實(shí)的有利地段，不應(yīng)建造在容易發(fā)生滑坡、地陷、崩塌和泥石流等不利地段及抗震的危險(xiǎn)地段，有利地段的建造對(duì)建筑物的抗震是十分有利的。有時(shí)由于建設(shè)單位工期要求，在確定方案后設(shè)計(jì)人員就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計(jì)階段，從而忽略了巖土工程勘察資料和場(chǎng)地的選擇，從而給后續(xù)工作帶來(lái)不必要的麻煩。

2)高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置問(wèn)題。高層建筑為了追求外立面效果的美觀而設(shè)計(jì)成平面不規(guī)則、不對(duì)稱(chēng)且有較大凹進(jìn)或較大開(kāi)洞的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)抗震十分不利。因此，在建筑方案正式確定前，結(jié)構(gòu)工程師就應(yīng)對(duì)建筑平面布置、體型方面的內(nèi)容提出自己的見(jiàn)解，及時(shí)和建筑師進(jìn)行溝通，盡量選用平面、豎向規(guī)則對(duì)稱(chēng)、質(zhì)量和剛度、承載力均勻的平面布置，這對(duì)抗震十分有利。

3)高層建筑結(jié)構(gòu)的高度問(wèn)題。如今的高層建筑結(jié)構(gòu)的高度越來(lái)越高，甚至出現(xiàn)了很多超高層的高層建筑，這就對(duì)結(jié)構(gòu)工程師的專(zhuān)業(yè)知識(shí)提出了更高的要求。不同的高度對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)體系，規(guī)范上有明確規(guī)定。一旦結(jié)構(gòu)超過(guò)了規(guī)范規(guī)定的限制高度，就應(yīng)通過(guò)專(zhuān)門(mén)的審查、論證進(jìn)行更嚴(yán)格的計(jì)算分析和研究。

4)高層建筑抗震設(shè)防等級(jí)的選取問(wèn)題。抗震等級(jí)是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，抗震等級(jí)選取不當(dāng)將給建筑物的安全帶來(lái)許多隱患，對(duì)工程造價(jià)也會(huì)帶來(lái)不必要的浪費(fèi)。抗震等級(jí)根據(jù)房屋的場(chǎng)地類(lèi)別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、結(jié)構(gòu)類(lèi)型等因素綜合評(píng)定。每個(gè)結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)熟練掌握結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)和規(guī)范知識(shí)，做到該提高的應(yīng)當(dāng)提高其抗震等級(jí)，該降低則應(yīng)適當(dāng)降低。

5)計(jì)算軟件的合理應(yīng)用。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該應(yīng)用正規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件中的各個(gè)參數(shù)指標(biāo)能夠正確反映建筑物的特征。結(jié)構(gòu)工程師能正確分析結(jié)構(gòu)軟件所計(jì)算的結(jié)果，并做出正確的判斷。但有時(shí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)會(huì)給結(jié)構(gòu)工程師帶來(lái)一種錯(cuò)覺(jué)，有的結(jié)構(gòu)工程師往往過(guò)分依賴(lài)計(jì)算結(jié)果，而減少了結(jié)構(gòu)的概念學(xué)習(xí)。一旦選擇了錯(cuò)誤的計(jì)算參數(shù)，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)方面造成影響。因此，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)加強(qiáng)自身的業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)和抗震概念設(shè)計(jì)的理解，做到熟練掌握相關(guān)的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，并且根據(jù)自身的專(zhuān)業(yè)知識(shí)配合計(jì)算結(jié)果選擇最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

篇9

為了提高超高層建筑的抗震性，其足夠的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度必不可少。足夠的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度不僅可以保障建筑物的安全性、抗震性，還可在一定程度上有效抵抗建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不利受力情況及極限承載力下的安全穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)超高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震側(cè)向剛度，應(yīng)重點(diǎn)從其結(jié)構(gòu)體系和剛度需求進(jìn)行。

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)根據(jù)建筑高度和抗震烈度確定高度級(jí)別和防火級(jí)別。超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先滿足規(guī)范要求的高寬比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭轉(zhuǎn)不規(guī)則發(fā)生：在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.4；最大層間位移角不大于規(guī)范限值的0.4倍時(shí)，扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.6；混凝土結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期比不大于0.9，混合結(jié)構(gòu)及復(fù)雜結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期比大于0.85。最后設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格控制偏心、樓板不連續(xù)、剛度突變、尺寸突變、承載力突變、剛度突變等現(xiàn)象。滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，還應(yīng)考慮建筑師的設(shè)計(jì)意圖和功能需求，同時(shí)滿足設(shè)備專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)要求。結(jié)構(gòu)平面的規(guī)整程度直接影響著抗震設(shè)計(jì)的強(qiáng)弱，盡量采用筒體結(jié)構(gòu)，以使得承受傾覆彎矩的結(jié)構(gòu)構(gòu)件呈現(xiàn)為軸壓狀態(tài)，且其中的豎向構(gòu)件應(yīng)最大程度的安置在建筑結(jié)構(gòu)的外側(cè)。各豎向構(gòu)件和連接構(gòu)件的受力合理、傳力明確，降低剪力滯后效應(yīng)，杜絕抗震薄弱層產(chǎn)生。

2.2結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度控制。超高層建筑的抗震性能設(shè)計(jì)主要與結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的最大層間位移角和最小剪力限制相關(guān)。對(duì)于層間位移角限值，其是衡量建筑抗震性的剛度指標(biāo)之一，地震作用應(yīng)使得建筑主體結(jié)構(gòu)具有基本的彈性，保證結(jié)構(gòu)的豎向和水平構(gòu)件的開(kāi)裂不會(huì)過(guò)大。同時(shí)，因超高層建筑的底部樓層、伸臂加強(qiáng)層等特殊區(qū)域的彎曲變形難以起主導(dǎo)作用，所以應(yīng)采取剪切層間位移或有害層間位移對(duì)其變形進(jìn)行詳細(xì)的分析與判斷。對(duì)于最小地震剪力，其最重要的兩個(gè)影響因素是建筑結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量，當(dāng)超高層建筑難以達(dá)到最小地震剪力要求時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合具體情況適度的增加設(shè)計(jì)內(nèi)力，提高其抗震能力和穩(wěn)定性，然而，當(dāng)不能滿足最小地震剪力時(shí)，還需通過(guò)重新設(shè)計(jì)或調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的具體布置或提高剛度來(lái)提高建筑物在地震作用下的安全性，而非單純?cè)龈叩卣鹆Φ恼{(diào)整系數(shù)。

3超高層建筑的性能化抗震設(shè)計(jì)

超高層建筑的抗震性能設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)主要根據(jù)“三個(gè)水準(zhǔn)，兩個(gè)階段”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。超高層建筑來(lái)說(shuō)，其建筑工程復(fù)雜、高度極高、面積大、成本高，一旦受到地震損害，其損失程度會(huì)更高，因此，必須充分考慮各方理論、實(shí)際情況和專(zhuān)家意見(jiàn)，兼顧經(jīng)濟(jì)、安全原則，定量化的展開(kāi)超高層建筑的性能化抗震設(shè)計(jì)。同時(shí)，相關(guān)文件雖針對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)的性能化設(shè)計(jì)制定了較具體且系統(tǒng)的指導(dǎo)理念，涉及宏觀與微觀兩個(gè)層面。但是，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件會(huì)受到損壞，且損壞與整體形變情況的分析計(jì)算都需進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的彈塑性靜力或動(dòng)力時(shí)程計(jì)算，而目前我國(guó)尚未形成相關(guān)的定量化的評(píng)價(jià)體系，因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規(guī)范。此外，對(duì)于彎曲變形為主導(dǎo)的建筑結(jié)構(gòu)，在大震作用后應(yīng)尤其注重構(gòu)件承載力的復(fù)核。

4超高層建筑多道設(shè)防抗震設(shè)計(jì)

除了上述注意事項(xiàng)外，針對(duì)超高層建筑進(jìn)行抗震性設(shè)計(jì)時(shí)，還因注重設(shè)計(jì)多道的抗震防線。多道抗震防線是指一個(gè)由一些相對(duì)獨(dú)立的自成抗側(cè)力體系的部分共同組成的抗震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，各部分相互協(xié)同、相互配合，一同工作。當(dāng)遭遇地震時(shí)，若第一道防線的抗側(cè)移構(gòu)件受到損害，其后的第二道和第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件即會(huì)進(jìn)行內(nèi)力的重新調(diào)整和分布，以抵御余震，保護(hù)建筑物。目前，我國(guó)超高層建筑主要依靠?jī)?nèi)筒和外框的協(xié)同工作來(lái)達(dá)到提供抗側(cè)剛度的目的，包含兩種受力狀態(tài)：首先，建筑的內(nèi)外結(jié)構(gòu)通過(guò)樓板和伸臂析架來(lái)協(xié)調(diào)作用，進(jìn)而使得外部結(jié)構(gòu)承受了較多的傾覆彎矩和較少的剪力，而內(nèi)筒則承受了較大的剪力和一些傾覆彎矩，廣州東塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉網(wǎng)格筒或巨型支撐框架為代表的建筑外部結(jié)構(gòu)，其十分強(qiáng)大，依靠樓板的面內(nèi)剛度，外部結(jié)構(gòu)即可同時(shí)承受較大的傾覆彎矩和剪力，如廣州西塔。

篇10

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU318【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2236-1879（2017）20-0217-01

引言：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，一棟棟高樓大廈拔地而起，但與此同時(shí)，在我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家的背景下，建筑抗震等安全因素成為設(shè)計(jì)需要考慮的因素之一，現(xiàn)階段，我國(guó)的建筑抗震水平較高，但因地震導(dǎo)致房屋倒塌的情況時(shí)有發(fā)生，為了能更好的提高建筑抗震水平，在建筑抗震設(shè)計(jì)方面更加合理，作為中學(xué)生了解建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問(wèn)題、具體的抗震設(shè)計(jì)舉措是很有必要的。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題

（一）場(chǎng)地的科學(xué)選擇。

建筑場(chǎng)地的科學(xué)選擇，直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的水平與質(zhì)量。因此，有關(guān)的工程設(shè)計(jì)人員需要對(duì)于建筑物建設(shè)的場(chǎng)地進(jìn)行全面的考察工作，選擇具有土質(zhì)松軟、地質(zhì)元素分布不均衡的區(qū)域來(lái)進(jìn)行地段的選擇，避免地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生出地裂或者是地表錯(cuò)動(dòng)問(wèn)題。

（二）建筑結(jié)構(gòu)的合理化抗震設(shè)計(jì)。

建筑結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)也對(duì)于提升建筑抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量與水平發(fā)揮著重要的作用。比如：使用高強(qiáng)度的建筑材料使得建筑物的結(jié)構(gòu)框架具有完整性的構(gòu)造。而高質(zhì)量設(shè)計(jì)圖紙的應(yīng)用，可以使得建筑物的各個(gè)部位進(jìn)行更加合理、科學(xué)的布局，最終形成強(qiáng)有力的抗震效果。

（三）建筑平面布置的規(guī)則性。

進(jìn)行滿足有關(guān)抗震設(shè)計(jì)要求的施工，可以極大提高建筑的抗震水平與能力。比如：綜合的考慮到各個(gè)方面的因素，應(yīng)用現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將會(huì)對(duì)于建筑的抗震實(shí)際效果進(jìn)行科學(xué)的提升。同時(shí)，我們需要清楚的了解到各種科學(xué)的設(shè)計(jì)需要真正的落實(shí)到施工實(shí)踐中，使得設(shè)計(jì)的成果真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的應(yīng)用成果[1]。

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的具體舉措

（一）基礎(chǔ)隔震措施。

所謂的基礎(chǔ)隔震指的是應(yīng)用各種各樣的減震裝置來(lái)完成有關(guān)建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。具體來(lái)講，將有效的抗震、隔震的裝置應(yīng)用到建筑物自身的部位中，從而達(dá)到保護(hù)建筑物，使其具有良好抗震、隔震效果的一種方式。但是，這種方式不適用于高大的建筑物中。原因在于，在高大建筑物中應(yīng)用抗震裝置會(huì)導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生出自振周期問(wèn)題，無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的抗震效果。在我國(guó)的生活中常見(jiàn)的抗震裝置有橡膠墊裝置、混合隔震裝置等。對(duì)于這些裝置應(yīng)用摩擦移動(dòng)或者是粘彈性隔震的方式就可以進(jìn)行有效的防震，保障建筑物具有良好的防震要求[2]。

（二）特殊材料在地基隔震中的應(yīng)用。

應(yīng)用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能，也是一個(gè)重要的防震舉措。具體來(lái)講，應(yīng)用高效的瀝青原料與粘土、砂子等進(jìn)行混合性的應(yīng)用，可以提高建筑物整體的質(zhì)量與水平，保障建筑物的安全。目前這種方法已經(jīng)在建筑物的防震設(shè)計(jì)中進(jìn)行了一定程度的應(yīng)用，并且取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果[3]。

（三）建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震。

所謂的建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震指的是在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)用懸掛的方式來(lái)對(duì)于建筑物大部分結(jié)構(gòu)或者是整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效減震處理，使得地震發(fā)生時(shí)地震災(zāi)害的破壞力量對(duì)于懸掛的建筑結(jié)構(gòu)沒(méi)有非常大的影響，最終減輕地震對(duì)建筑的破壞程度，避免重大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。比如：在一些大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用懸掛的方式來(lái)進(jìn)行有關(guān)的設(shè)計(jì)，使得有關(guān)的子框架通過(guò)鎖鏈或者是吊桿方式的應(yīng)用懸掛在主框架上。這種設(shè)計(jì)方式應(yīng)用的意義在于地震發(fā)生之后，地震一部分破壞力量會(huì)傳導(dǎo)在這些鎖鏈或者是吊桿上，降低了地震對(duì)于建筑物地基以及墻面的影響，提高了建筑物地基抗震的實(shí)際效果[4]。

（四）建筑層間的隔震。

對(duì)于建筑物層間進(jìn)行有效的隔震是一種操作簡(jiǎn)單、工序簡(jiǎn)單的應(yīng)用方式。但是，這種方式與其它方面的隔震使用舉措比較起來(lái)只能對(duì)于地震破壞力量的10%到30%進(jìn)行有效的預(yù)防，無(wú)法從根本上形成強(qiáng)有力的抗震效果。因此，這種方式需要與其它模式的抗震舉措進(jìn)行綜合性的應(yīng)用，形成對(duì)于建筑物的有力保護(hù)，全面提高其應(yīng)對(duì)地震破壞力量的能力。

（五）建筑結(jié)構(gòu)的加固隔震。

為了全面提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震能力，我們需要采取各種的方式對(duì)于建筑物進(jìn)行必要的加固處理，提升建筑物的質(zhì)量。具體來(lái)講，第一，在建筑物竣工之后，有關(guān)的工程施工技術(shù)人員可以應(yīng)用阻尼的方式對(duì)于建筑物進(jìn)行全面的加固，最終使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果得到加強(qiáng)。第二，為了提高高層建筑的抗震效果，我們可以應(yīng)用消能減震裝置來(lái)提高其抗震的能力，使得高層建筑也可以在地震發(fā)生時(shí)具有對(duì)地震破壞力的抵御能力，避免重大的財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡。比如：消能減震裝置在建筑物隔震夾層中進(jìn)行應(yīng)用，可以極大提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震效果[5]。

二、結(jié)論：

通過(guò)上述幾個(gè)方面，對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)抗震若干問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的研究與探討，有利于建筑物施工的企業(yè)應(yīng)用眾多的具體方法全面提高建筑物結(jié)構(gòu)抗震的質(zhì)量與水平，保障建筑物在地震發(fā)生時(shí)具有強(qiáng)有力抵御地震的能力，減少人員的傷亡與財(cái)產(chǎn)上的損失。如今總體的設(shè)計(jì)理念與方式比較先進(jìn)，但也需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷提高建筑抗震等級(jí)，為人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全提高保障。

參考文獻(xiàn) 

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[2] 曹振. 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的討論[J]. 門(mén)窗，2015，06：126. 

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篇11

隨著科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展，新材料和新技術(shù)的運(yùn)用大大提高了房屋建筑抵御災(zāi)害的能力。在我國(guó)，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)建造的城市建筑基本上能夠滿足規(guī)范中抗震設(shè)防目標(biāo)的要求，簡(jiǎn)單地說(shuō)即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，可以有效地減輕建筑的地震破壞，避免傷亡、減少損失。但對(duì)于大部分村鎮(zhèn)地區(qū)來(lái)說(shuō)，房屋通常是由本地的建筑工匠，根據(jù)房主的經(jīng)濟(jì)情況，按照本地的傳統(tǒng)習(xí)慣建造的，一般不經(jīng)過(guò)建筑設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)。這類(lèi)房屋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于就地取材。但大部分房屋都不具備足夠的抗震防災(zāi)能力。受經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r局限，要完全按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)村鎮(zhèn)房屋提出要求顯然是不切實(shí)際的。因此，我們?cè)谘芯刻岣叽彐?zhèn)建筑抗震防災(zāi)能力時(shí)，主要不是要求農(nóng)民放棄某種傳統(tǒng)的建筑型式選擇另一種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，而是應(yīng)按照“當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，墻體與屋架不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞’’為抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，針對(duì)現(xiàn)有房屋的結(jié)構(gòu)類(lèi)型在災(zāi)害中表現(xiàn)出的整體性不足、構(gòu)造不合理、習(xí)慣做法存在的缺陷等方面予以改進(jìn)，或在構(gòu)造措施方面予以加強(qiáng)等。

一、村鎮(zhèn)房屋的震害及破壞規(guī)律

震害調(diào)查表明，磚結(jié)構(gòu)房屋破壞常常是因?yàn)槭芗艉瓦B接不好而引起的，一般在低烈度區(qū)破壞較輕或局部破壞，隨著烈度的增加破壞加重甚至全部倒塌，磚砌體的構(gòu)造及施工質(zhì)量的好壞是影響震害的重要因素之一，因此必須予以重視，下面為幾種典型震害及其破壞規(guī)律。

（1）承重墻的破壞

水平地震作用按照墻體所處的位置分為橫向水平地震作用和縱向水平地震作用，前者方向垂直于縱墻，后者平行于縱墻。

當(dāng)水平地震平行于墻體時(shí)，水平地震作用主要通過(guò)樓蓋傳至墻體，再傳至基礎(chǔ)和地基，這時(shí)墻體主要承受剪力，當(dāng)墻內(nèi)產(chǎn)生主拉應(yīng)力超過(guò)墻體所能承受的應(yīng)力的時(shí)候，發(fā)生剪切破壞，即沿墻體水平方向450角方向產(chǎn)生斜裂縫，因地震作用是往復(fù)的，所以裂縫是交叉的。

因?yàn)榈卣鹱饔盟a(chǎn)生的剪力是越往下部越大，所以斜裂縫或交叉裂縫多數(shù)發(fā)生在下層墻體。頂層若采用強(qiáng)度較低的砂漿砌筑或者砌筑質(zhì)量不高時(shí)，斜裂縫有時(shí)也很明顯。斜裂縫或交叉裂縫是地震時(shí)墻體破壞最常見(jiàn)的一種形式，一般在7―8度地震區(qū)的內(nèi)外墻或窗間墻、窗肚墻上均有發(fā)生，當(dāng)水平地震垂直于縱墻時(shí)，而橫墻的間距又很大，樓蓋或屋蓋沒(méi)有足夠的剛度把全部地震力傳給橫墻時(shí)，縱墻承受部分垂直于墻體的水平地震作用，墻體承受平面外彎曲，大開(kāi)間的墻體就是這種情況。因墻體在平面外的剛度很小，砌體抗彎強(qiáng)度低，首先在薄弱部位產(chǎn)生水平裂縫，如在窗口下沿窗間墻產(chǎn)生貫穿的水平裂縫，水平裂縫主要發(fā)生在灰縫處。

（2）內(nèi)外墻連接不牢的破壞

由于砌體強(qiáng)度低，或者由于施工質(zhì)量差如墻體砌筑時(shí)不同時(shí)咬槎砌筑，施工時(shí)留有馬牙槎，內(nèi)外墻連接不牢，外墻在水平作用下容易拉脫，一般在7度區(qū)開(kāi)始有破壞，在8度區(qū)普遍開(kāi)裂，有時(shí)縱橫墻拉裂10余厘米，裂縫一般上寬下窄，破壞情況與有無(wú)內(nèi)外圈梁及砌筑質(zhì)量密切相關(guān)。

（3）轉(zhuǎn)角墻的破壞

墻體的轉(zhuǎn)角處剛度較大，承受的地震力也較大，又因位于房屋的端部，還承受的地震的扭轉(zhuǎn)作用，這樣，該處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易破壞，一般在7度區(qū)就有破壞現(xiàn)象，在8度區(qū)有明顯破壞。

（4）外墻外閃與倒塌

不論是實(shí)心墻還是空斗墻的外縱墻和山墻在地震作用下，外閃甚至倒塌是磚墻承重房屋的較為普遍的震害形式之一，這除了與墻體的連接不牢有關(guān)外，還與組成建筑物的各種構(gòu)件，如墻體、樓蓋、屋蓋等的質(zhì)量、剛度、互相間的錨固有關(guān)系，由于地震作用為上大下小，所以墻體上部裂縫較寬，外閃較多，如檁條擱在山墻上又不采取錨固措施則在縱向水平地震作用下山墻就會(huì)外閃。

（5）門(mén)窗洞口及過(guò)梁的破壞

門(mén)窗洞口的破壞比較普遍，在六度以上地區(qū)就會(huì)出現(xiàn)倒八字形裂縫或磚過(guò)梁中間的垂直裂縫，磚砌平過(guò)梁或磚砌拱形過(guò)梁，在地震時(shí)裂縫出現(xiàn)較早，嚴(yán)重時(shí)過(guò)梁脫落。鋼筋磚過(guò)梁，在7、8度抗震區(qū)損壞較少，但當(dāng)跨度超過(guò)1．5米時(shí)亦有破壞，在9度地震區(qū)損壞較普遍。在地震調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土過(guò)梁本身有損壞，一般在過(guò)梁支撐處墻體有遂平裂縫或過(guò)梁上部墻體有倒八字形裂縫，個(gè)別由于支座長(zhǎng)度不夠而破壞，因此地震區(qū)過(guò)梁支撐長(zhǎng)度應(yīng)該在24厘米以上。

各種過(guò)梁，凡位于建筑的盡端處其破壞比在中部重，而且一般上層比下層重，因此，盡端和上層過(guò)梁，只要建筑設(shè)計(jì)上允許，門(mén)窗上口到樓板的標(biāo)高相差30―50cm以內(nèi)，可與圈梁合并設(shè)置，這對(duì)減小過(guò)梁的破壞有利。

門(mén)窗上口砌體破壞的主要原因是該直角部位在地震作用下容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，加之上部砌體開(kāi)裂，破壞了砌體的起拱作用，因而加重了過(guò)梁的負(fù)擔(dān)，其破壞形式一般呈倒八字形斜裂縫。

二、我國(guó)村鎮(zhèn)住宅抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

隨著我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，村鎮(zhèn)住宅建設(shè)繼上世紀(jì)80年代中期之后，掀起了又一輪新。但透過(guò)目前村鎮(zhèn)住宅建設(shè)火爆的場(chǎng)面，不難看出不少地方的村鎮(zhèn)住宅建設(shè)工程還存在著質(zhì)量隱患多、住房使用壽命短等問(wèn)題，質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生。其中抗震設(shè)計(jì)尤其容易受到忽視，抗震設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）基礎(chǔ)不規(guī)范

很多地方在住宅建設(shè)中，受技術(shù)、資金的制約，對(duì)住宅地基的地質(zhì)構(gòu)造、水文資料、承載力等缺乏了解，有的雖然在村鎮(zhèn)體系規(guī)劃中有說(shuō)明，但可供選址建房的位置卻未標(biāo)明，導(dǎo)致了建筑物選址的盲目性和基礎(chǔ)確定的不科學(xué)性，如基礎(chǔ)的形式、斷面、埋置深度的確定，在沒(méi)有第一手資料的情況下，只能憑經(jīng)驗(yàn)辦事，不是造成資金和材料的浪費(fèi)，就是基礎(chǔ)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性不夠，遇到較大風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、震災(zāi)往往一擊即潰；有些基礎(chǔ)砌筑不合理，如有的磚基礎(chǔ)底面用立磚擺砌；有的在用石頭打基礎(chǔ)時(shí)，只是把石頭簡(jiǎn)單地相累疊，用沙土填縫，中間不用混凝土粘結(jié)，這些錯(cuò)誤的施工方式嚴(yán)重影響了地基的整體強(qiáng)度，為后續(xù)的建設(shè)埋下隱患。

（2）結(jié)構(gòu)體型不規(guī)則

農(nóng)民在自建住宅時(shí)基本上沒(méi)有請(qǐng)正規(guī)的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，仍按傳統(tǒng)的方式建房，只考慮實(shí)用、美觀、氣派，住房建多大，建多高，搞什么樣的造型，一般都是別人怎么搞我也怎么搞，沒(méi)有考慮自己住宅的使用功能和所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)；而不考慮結(jié)構(gòu)體系的抗震問(wèn)題，抗震性能差。

（3）墻體存在較多質(zhì)量問(wèn)題

(1)在磚墻砌筑中，出現(xiàn)留槎、接槎錯(cuò)誤較多。按常規(guī)的砌筑方法，磚墻的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)外墻的交接處均應(yīng)同時(shí)砌筑，否則應(yīng)按規(guī)定留斜槎，可是在不少住宅建設(shè)過(guò)程中，既不同時(shí)砌筑，也不留斜槎，而是先砌外墻，后砌內(nèi)墻、轉(zhuǎn)角處留直槎。空心墻的砌筑不符合規(guī)范要求，石砌墻也沒(méi)有按要求坐漿砌筑，有的砌成夾心墻，影響整體性能。另外，房屋四角以及較大洞口兩側(cè)墻體沒(méi)有設(shè)構(gòu)造柱和拉結(jié)筋。

(2)墻體開(kāi)的窗戶的尺寸太大，窗間墻的寬度和窗邊到墻邊距離達(dá)不到規(guī)范要求，形成薄弱環(huán)節(jié)。

(3)部分墻體作為結(jié)構(gòu)大梁的支座，但是作為支座的墻體較短，墻體實(shí)際的軸壓力很大，對(duì)抗震非常不利。

(4)砂漿沒(méi)有配合比，經(jīng)常還干磚上墻，吸收砂漿的水份，導(dǎo)致砂漿的強(qiáng)度

更達(dá)不到，嚴(yán)重影響了墻體的整體強(qiáng)度。

（4）混凝土強(qiáng)度不夠

(1)大部分現(xiàn)澆混凝土無(wú)配合比，攪拌時(shí)材料隨意增減，造成所拌的混凝土的強(qiáng)度波動(dòng)性較大。

(2)澆注混凝土?xí)r不按規(guī)范、規(guī)程操作，振搗不密實(shí)，有的根本不振搗。

(3)有的模板強(qiáng)度和剛度不夠，造成構(gòu)件幾何尺寸不規(guī)則、錯(cuò)位，出現(xiàn)麻面、蜂窩、狗洞，甚至整個(gè)構(gòu)件報(bào)廢。有的現(xiàn)澆筑構(gòu)件，凝固期不到就提前拆模，影響了構(gòu)件的強(qiáng)度。

（5）圈梁、構(gòu)造柱樓蓋、結(jié)構(gòu)和布置不合理

村鎮(zhèn)建筑基本上都不設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，即使有截面尺寸配筋都沒(méi)有根據(jù)，隨意性很大，起不到實(shí)際應(yīng)該達(dá)到的效果。樓板大多采用預(yù)制板，無(wú)圈梁時(shí)預(yù)制板直接擱置在墻體上，深入墻體的偏小，導(dǎo)致房屋的整體性較差。

（6）選址不合理

農(nóng)村住宅建造時(shí)，無(wú)統(tǒng)一規(guī)劃，或有規(guī)劃時(shí)也沒(méi)有考慮抗震防災(zāi)的要求。不少農(nóng)村住宅隨意亂建，房子間距過(guò)小，道路彎曲而狹窄，使村鎮(zhèn)建設(shè)散而亂，不利于地震時(shí)避震疏散和進(jìn)行抗震救災(zāi)。

三、砌體房屋的地震作用計(jì)算及設(shè)計(jì)措施

在日常生活中，當(dāng)火車(chē)突然起動(dòng)時(shí)，人們會(huì)向火車(chē)運(yùn)動(dòng)相反的方向晃動(dòng)，這種作用在物體學(xué)上成為慣性作用。地震的作用也是這樣，地震時(shí)地面猛烈顛晃，地面上的建筑會(huì)受到由地震作用而引起的慣性力，這個(gè)力會(huì)使建筑物遭到破壞。由于地震時(shí)地面水平晃動(dòng)和上下顛簸，所以地震的作用有水平作用和豎向作用，村鎮(zhèn)建筑一般為磚石結(jié)構(gòu)，層數(shù)低，一般只考慮水平方向的地震作用，即在建筑平面的兩個(gè)主軸方向上分別進(jìn)行抗震驗(yàn)算。

3.1水平地震作用的計(jì)算

高度不超過(guò)40米的，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的、以剪切為主的結(jié)

構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。村鎮(zhèn)建筑多為單層及低層的磚石結(jié)構(gòu)砌體房屋，可按底部剪力法進(jìn)行計(jì)算，在運(yùn)用底部剪力法計(jì)算時(shí)，每層樓只考慮一個(gè)自由度，結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。

圖3.1結(jié)構(gòu)水平地震作用下計(jì)算簡(jiǎn)圖圖3.2水平地震作用示意圖

結(jié)構(gòu)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：

式中，足FEK為結(jié)構(gòu)總水平地震力作用標(biāo)準(zhǔn)值，α1為相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值，對(duì)多層砌體房屋取水平地震影響系數(shù)最大值，即α1=αmax，見(jiàn)表3-1，Geq為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，對(duì)于單質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代表值，對(duì)于多質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代表值的85％，F(xiàn)i為質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，Gi、Gj分別為集中于質(zhì)點(diǎn)i、j的重力荷載代表值，按規(guī)范規(guī)定。Hi、Hj分別為質(zhì)點(diǎn)i、j的計(jì)算高度。

采用底部剪力法計(jì)算突出屋面的頂層間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應(yīng)時(shí)，宜乘以增大系數(shù)3，此增大部分作用不向下傳遞。

表3-1：截面抗震驗(yàn)算的水平地震影響系數(shù)最大值

3.2 砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)措施

與水平地震作用平行的墻體是承受地震作用的主要抗側(cè)力構(gòu)件，從以往的地震調(diào)查資料可以看出，承重橫墻的破壞主要是剪切破壞，并且一般是底層比上層嚴(yán)重。縱墻的破壞往往是因?yàn)闄M墻間距過(guò)大或者樓、屋蓋剛度較差而在平面外受彎受剪，在窗臺(tái)上下截面處出現(xiàn)水平裂縫。

分析地震時(shí)砌體結(jié)構(gòu)的種種破壞，我們可以從構(gòu)造上對(duì)這些容易破壞的地方采取一些加強(qiáng)措施，提高建筑物的抗震能力，下面是幾個(gè)比較重要的方面。

1．采用簡(jiǎn)單規(guī)整的平面立面布局

結(jié)構(gòu)的總體布置是影響建筑抗震性能的關(guān)鍵問(wèn)題。建筑抗震計(jì)算本來(lái)就是復(fù)雜而且不是非常成熟的科學(xué)，只有結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)單規(guī)整，才能盡量準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，并計(jì)算和分配地震作用。盡量采用橫墻承重體系或者縱橫墻共同承重體系。而且縱橫墻在平面內(nèi)盡量連續(xù)對(duì)齊，錯(cuò)位墻體不宜過(guò)多。

2．合理確定圈梁和構(gòu)造柱的位置

設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能可以大大的改善。配筋墻體兩端設(shè)置構(gòu)造柱，由于水平鋼筋錨固于柱中，使鋼筋的效應(yīng)發(fā)揮的更為充分，則可比無(wú)構(gòu)造柱同樣配筋率的墻體的承載能力可提高13％左右。而且設(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁的砌體結(jié)構(gòu)形成兩道防御：第一道是砌體培只出現(xiàn)寬度不大的裂縫，層間變形不大，構(gòu)造柱尚未開(kāi)裂：第二道是砌體裂縫大幅度的發(fā)展，靠構(gòu)造柱及圈梁對(duì)砌體約束使墻體大變形消耗輸入的地震能量。實(shí)驗(yàn)研究表明柱除了能夠約束培體的變形，提高砌體的抗剪強(qiáng)度外，還能增加墻體之間的連接。這些對(duì)砌體的抗震都是十分有力的。要確保構(gòu)造柱和圈梁的有效發(fā)揮他們的作用，合理確定它們的位置是至關(guān)重要的。

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二、基于建筑抗震設(shè)計(jì)的建筑設(shè)計(jì)措施

（一）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)稱(chēng)原則

我國(guó)出臺(tái)的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中指出，我國(guó)建筑抗震的設(shè)計(jì)目標(biāo)是小震不壞，中震可修，大震不倒。對(duì)于建筑師和結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)師應(yīng)該秉持著簡(jiǎn)單、規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)原則。一般方形、圓形、為主。建筑的豎向形態(tài)的變化要規(guī)則，一般可以選擇矩形、梯形等變化均勻的形狀。對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)建筑在地震地面平動(dòng)作用下一般只會(huì)出現(xiàn)平移震動(dòng)，建筑內(nèi)部構(gòu)件出現(xiàn)測(cè)位移量，內(nèi)部構(gòu)件受力均衡；而非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的建筑則會(huì)由于剛心和質(zhì)心不重合，在地面平動(dòng)的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。如建筑內(nèi)部的構(gòu)建離剛心較遠(yuǎn)就會(huì)由于超出變形極限而出現(xiàn)損壞，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)一側(cè)失效而倒塌。

（二）注重建筑構(gòu)件與連接點(diǎn)處質(zhì)量

在建筑工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中建筑構(gòu)件的合理配置以及連接點(diǎn)處的質(zhì)量與建筑施工安全質(zhì)量存在直接的聯(lián)系。并且在新型建筑材料問(wèn)世的同時(shí)建筑物的外部設(shè)計(jì)大都匯采用新型建筑材料，例如大理石、瓷磚等。而建筑室內(nèi)裝飾也會(huì)使用到吊頂?shù)燃夹g(shù)。這些室內(nèi)以及立面裝飾本身存在抗震性能的問(wèn)題，并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。近幾年有部分國(guó)外高層建筑在發(fā)生地震時(shí)下起了“玻璃雨”，建筑的玻璃幕墻由于地震導(dǎo)致破損。這是由于當(dāng)前所使用的玻璃幕墻還無(wú)法適應(yīng)地震中產(chǎn)生變形和扭轉(zhuǎn)。因此建筑如要采用玻璃幕墻則必須保證玻璃幕墻的強(qiáng)度與變形能力。在其與建筑主體連接處要設(shè)計(jì)為能夠在水平向?qū)崿F(xiàn)變位能力的構(gòu)造，從而在地震時(shí)玻璃幕墻能夠與建筑物地震變形脫離，減少玻璃幕墻的損壞。另外，在建筑設(shè)計(jì)中內(nèi)隔墻、玻璃隔斷等結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)中也要充分考慮其與建筑主體連接點(diǎn)的牢固性，保證其抗震性能。

（三）關(guān)注建筑頂部抗震

在高層或超高層的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑的頂部抗震設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的。當(dāng)前高層或超高層建筑的屋頂普遍存在過(guò)高和過(guò)重的問(wèn)題。屋頂過(guò)高或過(guò)重會(huì)導(dǎo)致建筑變形加重，進(jìn)而強(qiáng)化了地震的破壞作用。對(duì)于屋頂建筑以及下層建筑物的安全性能有著極大的負(fù)面影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒(méi)有位于同一條直線上，那么建筑屋頂?shù)目箓?cè)力墻也會(huì)與下層建筑的抗側(cè)力墻出現(xiàn)分離，當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時(shí)則會(huì)加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該使用新型高強(qiáng)度輕質(zhì)的建筑材料，盡可能保證屋頂?shù)闹匦呐c下層建筑的重心位于通一條直線。當(dāng)建筑屋頂?shù)妮^高時(shí)要保證其抗震定性，緩解地震帶來(lái)的變形作用。

（四）建筑豎向布置

建筑豎向布置主要體現(xiàn)在建筑物的高度結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及剛度的設(shè)計(jì)中，特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對(duì)于建筑抗震設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)更加重要。建筑樓層的使用功能差異導(dǎo)致建筑物樓層分布的質(zhì)量和剛度均不一致，例如樓層包括游泳池、會(huì)議室、健身房等。樓層的功能需求導(dǎo)致樓層上下之間的剛度差異過(guò)大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱，在出現(xiàn)地震時(shí)即為變形嚴(yán)重的薄弱層。在建筑設(shè)計(jì)中由于樓層功能不同導(dǎo)致的墻體不連續(xù)，柱子不對(duì)稱(chēng)等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量保證豎向的剛度分布靠近，尤其是在結(jié)構(gòu)上剛度轉(zhuǎn)換層更加要著重注意。

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1 我國(guó)的高層建筑發(fā)展歷程

上世紀(jì)80年代，我國(guó)高層建筑在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)施工技術(shù)等領(lǐng)域快速發(fā)展，100m左右及以上的將建筑快速發(fā)展，多以鋼筋為主要材料，在層數(shù)與高度增加的同時(shí)，功能與類(lèi)型也日益增多。各大城市幾乎都建立了具有各自特色的建筑，以上海錦江飯店為代表：高度達(dá)到153.52m，全部采用的鋼結(jié)構(gòu)體系；而深圳的發(fā)展中心大廈有43層，高度達(dá)到165.3m，算上天線高度達(dá)到185.3m，是我國(guó)第一幢大型的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。到了90年代，我國(guó)的高層建筑結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)到施工進(jìn)入到一個(gè)新的階段，除了體系與材料的多樣化，高度上也有了質(zhì)的飛躍。在1995年完工的深圳地王大廈，共有81層，高度達(dá)到385.95m，居世界第四高。

2 建筑抗震的理論

2.1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震規(guī)范

一般的抗震規(guī)范都是各國(guó)結(jié)合具體的情況進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，是指導(dǎo)抗震設(shè)計(jì)的法定文件，及反應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)與建設(shè)的發(fā)展水平，也反映了各個(gè)國(guó)家的抗震經(jīng)驗(yàn)。盡管抗震理論不斷完善，技術(shù)水平也在不斷地提高，但是必須要有實(shí)踐的指導(dǎo)，要將建筑工程的安全性放在首要位置，容不得任何的大意與疏忽。基于這一認(rèn)識(shí)，現(xiàn)代建筑部分條文被列為強(qiáng)制條文，使用了“嚴(yán)禁、不得”等絕對(duì)性的字眼，同時(shí)也有不同條文有較大的自由空間。

2.2 建筑抗震設(shè)計(jì)的理論

當(dāng)前建筑抗震設(shè)計(jì)的理論主要分為擬靜力理論、反應(yīng)譜理論及動(dòng)力理論。擬靜力理論起源于20世紀(jì)10～40年代出現(xiàn)的理論，在估測(cè)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響時(shí)，假設(shè)結(jié)構(gòu)為剛性，地震水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心，地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個(gè)比例常數(shù)（地震系數(shù)）。

反應(yīng)譜理論是在上世紀(jì)40-60年展起來(lái)的，以強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀測(cè)記錄的增多與對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解，及結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的學(xué)者對(duì)地震加速度記錄的特性進(jìn)行分析后獲得的成果。

動(dòng)力理論是上世紀(jì)70-80年代的應(yīng)用較為廣泛的地震動(dòng)力理論，是在60年代以來(lái)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)與試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)，人們對(duì)各類(lèi)結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性的反應(yīng)過(guò)程也有了較多的了解，隨著強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)的增加，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也在不斷地增加。進(jìn)一步動(dòng)力理論也稱(chēng)地震時(shí)程分析理論，它將地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程，選擇具有代表性的地震加速度時(shí)過(guò)程作為地震動(dòng)輸入，建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系，計(jì)算得到每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng)，完成設(shè)計(jì)工作。

3 高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 必要的抗震對(duì)策

在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中國(guó)，出了要考慮到概念的設(shè)計(jì)，還要進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)合地震的情況，要在高度允許的范圍內(nèi)建造，增加結(jié)構(gòu)的延性。在當(dāng)前的抗震設(shè)計(jì)中，抗震驗(yàn)算及構(gòu)造與措施等角度入手進(jìn)行分析，提高結(jié)構(gòu)的抗震性與消震性能。建立地震力與結(jié)構(gòu)延性互相影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)，直到達(dá)到預(yù)期的抗震效果。當(dāng)前強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認(rèn)可。

3.2 高層建筑的抗震設(shè)計(jì)思想

在《建筑抗震規(guī)范》中有明文規(guī)定，建筑的抗震設(shè)防要符合“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求。所謂的“三水準(zhǔn)”就是指“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遇到第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物可以正常使用。一般情況下，建筑物不會(huì)被損害，也不需要修理即可使用。所以，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要滿足地震頻發(fā)下的承載力極限，要求建筑的彈性變形不超過(guò)規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遇到第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生損害，但是不經(jīng)修理或者簡(jiǎn)單修理就可以繼續(xù)使用。所以，建筑結(jié)構(gòu)必須要有足夠的延性能力，不會(huì)出現(xiàn)脆性破壞。當(dāng)發(fā)生第三設(shè)防烈度地震的情況下，就是遇到本地區(qū)地震極限外的情況，結(jié)構(gòu)會(huì)受到非常嚴(yán)重的損害，但是結(jié)構(gòu)的非彈性變形距離倒塌仍有一段距離，不致產(chǎn)生危及生命的損害，保障了居住人員的安全。所以在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要保證建筑的足夠變形能力，其彈塑變形要在規(guī)范的數(shù)值之內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。三個(gè)水準(zhǔn)烈度的地震作用水平是根據(jù)不同超越概率進(jìn)行區(qū)分的，一般情況下是：

多遇地震：50年超越概率63.2%，重現(xiàn)期50年；設(shè)防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重現(xiàn)期475年；罕遇地震：50年超越概率2%-3%，重現(xiàn)期1641-2475年，平均約為2000年。

從高層建筑的抗震水準(zhǔn)來(lái)看，設(shè)防的要求是通過(guò)“兩個(gè)階段”設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體方法如下：第一環(huán)節(jié)，第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，提前計(jì)算出高層建筑結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)力、重力荷載進(jìn)行高效組合。同時(shí)引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)行構(gòu)件截面的準(zhǔn)確射擊，進(jìn)而達(dá)到第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；然后是運(yùn)用同一地震參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其可以在抗震規(guī)范設(shè)定的限值之內(nèi)；同時(shí)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造對(duì)策，確保結(jié)構(gòu)可以有足夠的延性、變形能力與塑形耗能，進(jìn)而達(dá)到第二水準(zhǔn)的變形目的。而第二階段則是運(yùn)用與第三水準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，算出結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角，使其在抗震規(guī)范的限值之內(nèi)，然后進(jìn)行必要的抗震構(gòu)造對(duì)策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)的防倒塌目的。

3.3 現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)各類(lèi)的建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)該采用的方法都有明確的規(guī)定：高度要在40m之內(nèi)，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法；除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法；特別不規(guī)則的建筑、甲類(lèi)建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

結(jié)語(yǔ)

地震是威脅較大的天災(zāi)之一，必須要加強(qiáng)防御，從上文的分析中我們可以看到，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要在要求的限值之內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)的良好性能，提高建筑的使用性能。

參考文獻(xiàn)

[1]朱鏡清.結(jié)構(gòu)抗震分析原理[M].地震出版社，2002.