抗震建筑材料（共12篇）
抗震建筑材料 篇1
1 影响建筑抗震性能的因素
1.1 抗震设防标准
抗震不仅仅是取决于建筑的抗震设防标准, 还要严格的遵循建筑抗震设计规范。国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度, 这是各地区抗震设计的基本参数, 主要代表地面加速度的大小。对具体房屋, 需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准, 即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑, 设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高, 抗震能力愈强, 但建筑造价也愈高。
1.2 合理的抗震设计
抗震设计就是要选择合适的结构形式, 确定合理的抗震措施, 保证结构的抗震性能, 确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架-核心筒或框架-剪力墙结构, 具有较好的强度和变形能力, 抗震性能相对较好。因此, 无论板式住宅还是点式住宅, 只要设计合理, 都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构, 目前多采用现浇楼板, 并采取设构造柱和圈梁等抗震措施, 或者采用框架结构, 大大增强了抗震能力。
1.3 施工质量等因素
在建筑房屋是还应加强施工质量监督、规范, 对建筑的使用管理是十分必要的。
2 合理的抗震结构和建筑材料的应用
2.1 在地震多发区, 结构体系的合理性应该得到充分的重视
我国高层建筑中常采用的结构体系有:框架、框架-剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系, 这也是其它国家高层建筑采用的主要体系。但国外, 特别地震区, 是以钢结构为主, 而在我国钢筋混凝土结构和混合结构却占了90%。钢结构同混凝土结构相比, 具有优越的强度、韧性和延性, 强度重量比, 总体上看抗震性能好, 抗震能力强。
震害调查表明, 钢结构较少出现倒塌破坏情况。在高层建筑中采用框架-核心筒体系, 因其比钢结构的用钢量少, 又可减少柱子断面, 故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内往往要承受80%以上的震层剪力, 有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土结构的位移值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大, 靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移, 不仅增加了钢结构的负担, 而且效果不大, 有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构, 形成加强层才能满足规范侧移限值。
2.2 建筑材料的抗震探讨和应用
从建筑材料的角度分析抗震要求, 一方面材料应具有足够的强度, 虽然强度高并不等于高抗震, 但对于具有脆性材料特征的建筑材料, 其抗折、抗拉强度更为重要;另一方面是材料应具有优异的耐久性和安全可靠性, 用以抵御不同使役环境下、不同介质对材料产生的各种不利影响, 以提高材料使役中的安全性和延长使役寿命。
水泥、混凝土目前作为人类使用量最大的建筑材料, 自1824年诞生至今, 在人类社会经济与文明发展的过程中起到非常重要的作用。但从抗震的角度, 水泥混凝土由于属于脆性材料, 这对于作为结构材料尤其是有高抗震要求的地区建筑的结构材料是不利的。这一问题既可以在混凝土工程中通过结构设计或采用钢筋增强等途径得到解决, 也可以通过对水泥混凝土自身的改性进行应对。
从提高水泥混凝土抗震性能而言, 对水泥混凝土自身的改性途径很多, 一般可以包括 (但不限于) 以下几个方面或它们的组合:
首要的是要严格控制混凝土拌合用水量。混凝土的工作性、强度、耐久性各项性能均对用水量非常敏感, 水胶比从0.5降低到0.3以下可使混凝土的强度至少提高一倍, 其主要途径掺加高效减水剂, 不仅大大改善混凝土的工作性, 而且能够通过降低混凝土用水量而大幅度提高混凝土强度, 进而提高混凝土结构的致密性、耐久性和可靠性;但必须指出, 强度不是万能的方案, 混凝土强度越高, 极限压应变越小, 混凝土破坏时脆性特征越明显, 这对于抗震来说是不利的, 必须复合采用增韧技术。
采用聚合物改性, 可以显著提高混凝土的抗渗性、抗侵蚀能力, 改善浆体与集料界面的结合, 而且掺加达到一定量时, 脆性的混凝土开始呈现聚合物良好的延性特征, 在国际上已经开发成功的超高强水泥弹簧, 即是该应用的一个极端例证。
掺加聚合物纤维可有效地提高混凝土的早期抗裂能力, 混凝土的延性也可得到提高。研究结果表明:掺加体积份数2%的PVA纤维, 可提高混凝土的3~7%的拉应变, 而不引起试件的强度损失或折断, 目前该技术已在日本的新建大型建筑中应用。
掺加钢纤维可以显著提高混凝土的机械性能。由于钢纤维阻止混凝土的开裂和裂缝扩展, 从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较普通混凝土显著提高, 其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改善, 因此钢纤维混凝土是一种性能良好的新型复合材料。钢纤维对基体混凝土的增强作用随着纤维的体积含量、长径比的增大而增大, 但在工程实际中, 纤维含量有一定限值, 超过这一限值, 用一般方法搅拌、成型就有困难。对于一般常用的钢纤维混凝土, 其体积含量建议取1.0%-2.0%。应用于一些结构部位, 如柱梁节点、柱子、扁梁柱节点、桩基承台、屋面板、转换梁、筏形基础等。采用钢纤维混凝土梁柱节点的框架与普通钢筋混凝土框架相比, 结构的延性提高57%, 耗能能力提高130%, 荷载循环次数提高了15%, 在框架梁柱节点采用钢纤维混凝土可代替部分箍筋, 既改善了节点区的抗震性能, 又解决了钢筋过密、施工困难等问题。
在保证混凝土足够的碱度防止钢筋锈蚀破坏以及碳化破坏的同时, 适宜掺加掺合料可降低混凝土结构中主要存在于孔隙和浆体与集料界面的氢氧化钙的含量, 改善界面结构, 提高混凝土的抗渗性。
集料质量也是影响混凝土质量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。例如, 用碱活性集料或含有害组分的集料制备的混凝土不仅可导致混凝土耐久性的降低和寿命的缩短, 而且可能在突发灾害中加速破坏而导致巨大损失。2003年土耳其地震后对倒塌建筑调查的结果表明, 由于不当使用含氯离子高的海砂作为集料制备混凝土是导致增强钢筋加速锈蚀而使混凝土建筑在震中倒塌的主要原因。
当然, 从通用水泥自身也可提出许多有益于提高混凝土耐久性的要求, 如降低熟料矿物组成的C3A含量、适宜控制水泥比表面积和水化热、降低水泥中氯离子含量、碱含量等。
此外, 还可以从根本上调整水泥品种, 例如选用低水化放热、高后期强度、尤其是抗折强度高、抗侵蚀性好的低热硅酸盐水泥, 即高贝利特水泥, 对于重点工程建设是一种更好的技术途径。高贝利特水泥低热高强的特性表明, 它是配制高强高性能混凝土的理想的胶凝材料, 所配制的高贝利特大体积混凝土抗裂性优越、且具有良好的体积稳定性和优越耐久性, 已在国家重点工程应用中得到证明。
3 结论
经济和安全的关系, 是结构抗震设计的重要技术政策。从长远观点看, 如何从我国高层建筑抗震设计现状及国际高层抗震设计发展的趋势出发, 探求一种新型的结构与材料的应用, 应该成为地震区高层建筑发展的新方向。
参考文献
[1]刘大海.高层建筑结构方案优选[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.[1]刘大海.高层建筑结构方案优选[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.
[2]彭涛.浅谈高层建筑的抗震结构及材料的运用.[2]彭涛.浅谈高层建筑的抗震结构及材料的运用.
抗震建筑材料 篇2
(1)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，
(2)宜有多道抗震设防，一般来说超静定次数越高对抗震越有利，避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力，
(3)应具备必要的承载力，良好变形能力和耗能能力。
小议建筑抗震设计 篇3
[关键词] 建筑设计 抗震设计
自从唐山大地震后，我国就对城市建筑和抗震标准进行了严格规定，如果严格按照防震标准设计施工，大部分建筑应该能抵挡一些震级较强的地震。但经历了汶川地震后，我们看到仍然有大量没有达标的建筑物倒塌。日本是个地震频发的国家，他们所有的建筑都具有较强的抗震功能，在结构上多采取框架钢结构及木质结构。在日本地震后的废墟中我们仍然能看到不少保留完好的建筑，倒塌后的房屋也没有太多建筑垃圾，便于震后的重建工作，这都是值得我们深思和借鉴的。
建筑设计是否考虑抗震要求，从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改，建筑设计定了，结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求，则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置，建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调，使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高；如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求，那就会给结构的抗震设计带来较多困难，使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制，甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力，不得不增大构件的截面或配筋用量，造成不必要的投资浪费。由此可见，建筑设计是否考虑抗震要求，对整个建筑起着很重要的作用。因此，我们在建筑抗震设计过程中特别要注重以下几个问题。
一、建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明，许多平面形状复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
二、建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等，都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且，由于建筑使用功能不同，每个楼层的布置有可能差异很大，建筑平面上的墙体，包括外围填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称，墙体与柱子分布的不对称、不协调，使建筑物在地震时产生扭转地震作用，对抗震很不利。有的建筑物，其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧，结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度，吸引了地震作用的主要部分。有的建筑物，在平面布置上一侧的墙体很多，而另一侧的墙体稀少，这就造成平面上刚度分布的很不对称，质量分布也偏心，使结构的受力和变形不协调，导致扭转地震作用效应，带来局部墙面的破坏。有的建筑物，如底层为商场的临街建筑，临街一侧往往不设墙体，而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭，两侧在刚度上相差很多，也将在地震时引起扭转地震作用，对抗震不利。还有的建筑平面布置上，经常出现内隔墙不对齐或中断，使刚度发生突变和地震力传递受阻，对抗震也带来不利，客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大，从概念上要解决的一个核心问题是：建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。
三、建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层，还是高层建筑或超高建筑，这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是，由于建筑使用功能的不同要求，如底层或下面几层是商场、购物中心，建筑上要求是大柱距、大空间；而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼，低层设柱、墙很少，而上面则是以墙为主，柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅，在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大，形成突变。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中，在建筑使用功能不同的情况下，很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐，柱子不对齐，墙体不连续，不到底；上层墙多，下层墙少；上层有柱，下层无柱等，使地震力的传递受阻或不通；抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明，建筑物竖向楼层刚度的过大变化，给建筑物造成很多破坏，甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此，尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部，不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少，尽量避免产生地震时的钮转效应。
四、建筑上应满足的设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结，现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定，建筑设计应予遵守：一是房屋的建筑总高度和层数；二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
五、屋顶建筑的抗震设计问题
在高层和超高层建筑设计中，屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看，屋顶建筑存在的主要问题，一是过高，二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形，也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上，且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时，更会带来地震的扭转作用，对建筑物抗震更不利。为此，在屋顶建筑设计中，宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅，使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致；当屋顶建筑较高时，要使其具有较好的抗震定性，使屋顶建筑的地震作用及其变形较小，而且不发生扭转地震作用。
六、结束语
抗震建筑材料 篇4
1.1 建筑结构的抗震设计标准
建筑结构抗震设计标准要根据国家对不同地区地震可能发生的情况以及对地震的危害程度所进行的初步预测来确定不同地区的基本设防烈度。设防烈度的确定是对抗震标准进行设计的主要参考依据, 只有抗震烈度测量预测的准确性, 才能够保障抗震设计标准的科学性与正确性。建筑施工单位根据抗震设计标准以及工程项目开发对住宅使用性能的要求, 来进行抗震设计, 提高建筑物抗震设计的烈度, 设计烈度与建筑物的抗震能力成正比, 与建筑工程造价成反比。
1.2 建筑工程抗震设计是否合理
所谓抗震设计主要是对建筑的结构形式进行合理的设计, 并对建筑结构抗震措施加以选择, 保障建筑结构具有稳定的抗震性, 在地震灾害威胁的情况下要确保建筑结构不倒。高层建筑物对抗震设计有着比普通建筑更高的设计要求, 通常选择现浇剪力墙结构、框架———剪力墙结构作为高层建筑物的首选结构类型。这种类型的建筑结构强度高、在外力的强烈作用下, 能够维持建筑结构的平稳性, 抗震效果非常明显。建筑工程抗震设计的合理性是确保建筑抗震性能的基本保障。
1.3 建筑工程施工质量
建筑工程施工质量直接影响建筑物的使用性能, 在地震振幅的强烈刺激下, 建筑物的稳固性很难得到保障, 为此必须对建筑物施工质量进行严格的控制, 规范建筑施工工序, 加强质量监督与检验工作, 提高建筑物的整体质量, 保障建筑物的高抗震性。
2 选择适合的抗震结构与高质量的建筑材料
2.1 建筑结构体系对建筑抗震性能的重要作用
现阶段在我国建筑结构体系中主要包含了框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、剪力墙结构体系与筒体结构体系等主要结构体系表现形式。这些结构体系根据建筑物的实际需要被广泛的运用到高层建筑物中。而目前国外在地震多发区, 已经开展广泛的采用钢结构体系, 作为提高建筑结构防震的主要结构体系, 我国目前所采用的多为钢筋混凝土结构, 其抗震性能远远比不上钢结构的抗震性能。钢结构在强度、韧性以及延展性上具有明显的优势。
通过对地震区建筑房屋的倒塌情况进行调查我们可以发现, 钢结构建筑物的倒塌机率是最小的。我国工程建造开发者在进行高层建筑物设计时, 为了节省用钢数量, 往往采用框架-核心筒体系。在混合结构震层中所产生的剪应力的八成以上都由内部的混凝土来承担。钢筋混凝土结构在外力的作用下容易出现弯曲变形, 为了减少建筑结构的侧移, 往往需要采用小的钢结构对框架-核心筒结构加以辅助, 这不但没能达到节省建筑钢材用量的目的, 还增加了建筑结构的负担, 不利于建筑整体结构稳固性的发挥, 为此我国要积极推进钢结构在建筑领域的应用。
2.2 建筑材料对建筑物抗震效果的影响与应用
建筑材料的使用性能对建筑物的质量有着决定性的影响, 而高质量的建筑物又具有良好的抗震效果, 为此若想提高建筑物的抗震性, 首先要确保建筑材料的质量。在对建筑材料进行选择时, 通常要选择强度高、安全性好, 以及具有良好耐久性的建筑材料, 研究实践表明, 高性能的建筑材料在提高建筑结构的使用性能与使用寿命方面具有不可替代的作用。
混凝土是目前我国建筑工程领域所普遍运用的人工石材, 它产生于1824年, 它的出现极大的改变了世界建筑工程领域的发展状况, 为促进我国建筑工程领域的发展起到了极大的推动作用。但混凝土建筑材料却属于脆性材料, 从建筑结构抗震的角度进行分析, 混凝土材料不利于建筑结构的抗震性, 为此不应作为结构性材料应用到建筑结构当中。为解决这一问题, 建筑工程领域展开了广泛的研究与讨论。目前主要通过对建筑结构进行科学合理设计以及采用钢筋来化解混凝土的脆性。同时也可以通过对混凝土自身的性能加以改变来实现对混凝土脆性的改良, 达到提高混凝土材料抗震效果的目的。
通常状况下对混凝土自身的性能进行改良, 提高混凝土建筑结构的抗震性能主要从以下几个方面加以着手:首先, 要对混凝土搅拌过程中的用水量进行严格的控制, 水对混凝土的水化反应以及混凝土的和易性都产生至关重要的影响, 决定混凝土的性能, 为此在混凝土加工、搅拌、运输、使用的全过程要通过会混凝土用水量的控制, 来确保混凝土的强度及其耐久性。然而为了确保混凝土建筑结构的抗震性能, 我们不能一味的增加混凝土的强度, 因为混凝土强度与极限压成反比, 当混凝土的强度达到一定高度时, 在外力作用下一旦混凝土遭到破坏, 此时混凝土的脆性特征就会变得更加明显, 为此必须在考虑增强混凝土强度的同时要考虑增强混凝土的韧性, 只有这样才能够确保混凝土具有较好抗震性能。
提高混凝土的使用性能还可以采用聚合物改性, 这样可以显著提高混凝土的抗渗性、抗侵蚀能力, 改善浆体与集料界面的结合, 而且掺加达到一定量时, 脆性的混凝土开始呈现聚合物良好的延性特征, 在国际上已经开发成功的超高强水泥弹簧, 即是该应用的一个极端例证。
在保证混凝土足够的碱度防止钢筋锈蚀破坏以及碳化破坏的同时, 适宜掺加掺合料可降低混凝土结构中主要存在于孔隙和浆体与集料界面的氢氧化钙的含量, 改善界面结构, 提高混凝土的抗渗性。
集料质量也是影响混凝土质量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。例如, 用碱活性集料或含有害组分的集料制备的混凝土不仅可导致混凝土耐久性的降低和寿命的缩短, 而且可能在突发灾害中加速破坏而导致巨大损失。2003年土耳其地震后对倒塌建筑调查的结果表明, 由于不当使用含氯离子高的海砂作为集料制备混凝土是导致增强钢筋加速锈蚀而使混凝土建筑在震中倒塌的主要原因。
当然, 从通用水泥自身也可提出许多有益于提高混凝土耐久性的要求, 如适宜控制水泥比表面积和水化热、降低水泥中氯离子含量、碱含量等。此外, 还可以从根本上调整水泥品种, 例如选用低水化放热、高后期强度、尤其是抗折强度高、抗侵蚀性好的低热硅酸盐水泥, 即高贝利特水泥, 对于重点工程建设是一种更好的技术途径。高贝利特水泥低热高强的特性表明, 它是配制高强高性能混凝土的理想的胶凝材料, 所配制的高贝利特大体积混凝土抗裂性优越、且具有良好的体积稳定性和优越耐久性, 已在国家重点工程应用中得到证明。
结束语
良好的抗震设计与抗震结构对建筑物抵抗地震灾害的威胁起到良好的保护作用, 为确保我国建筑使用者的生命财产安全提供了可靠的保障, 我国必须努力通过合理的设计创造出高性能的抗震结构, 提高我国建筑物的抗震效果, 对人们的生命财产安全实施全面的保护, 避免汶川地震的惨剧再次上演。
参考文献
[1]王丽霖.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].山西建筑, 2011, (03) .
[2]和佳一.浅谈高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品, 2011, (12) .
建筑抗震设计教案2 篇5
撰写：兰州理工大学土木学院党育
教材：吕西林等，建筑结构抗震设计理论与实例（第三版），同济大学出版社，2011 参考书：建筑抗震设计规范GB50011-2010 建筑抗震设计规范GB50011-2010统一培训教材 场地、地基和基础
一、建筑场地的抗震设防要求
2.1 1.建筑场地指建造建筑物的地方，不同地质条件的场地，地震时的破坏情况不同。分为：有利、一般、不利、危险四种。2.各类地段划分规范表4.1.1 1）土的类型（基岩、坚硬土、中硬土、软弱土）土的类型划分：性状和剪切波速。表2-2。等效剪切波速。
培训教材，p33，图4-1, 4-2例。场地类别
规律：软弱地基上的建筑物震害重于硬土地基；深土层土地基上建筑物震害重于浅层。与土的类型和覆土层厚度有关，分为I—IV类。表2-3 例2-1 3）局部地形
孤立的小山包和非岩质的陡坡，震害较平地的建筑物重。地震力放大1.1~1.6。4）断裂带
8度以下；非全新世活动断层；8,9度时，断裂带覆盖土层厚度分别大于60m，90m，不考虑。
否则应避让断层一定距离，规范表4.1.7习题1 5）液化
2.3 液化：地面运动使得饱和砂土和粉土颗粒相对位移，结构趋于密实，孔隙水排泄不出去，水压力增加，砂土颗粒处于悬浮状态，土体的抗剪强度为0，类似于液体。图2-2 影响因素：土层的地质年代，液化层埋深，地下水位深度，地震烈度和持续时间。液化判别：二阶段：初步，试验
初步：a，地质年代，地震烈度；b.粉土黏粒含量；c 非液化土层厚度和地下水位深度 例题
试验：a标准贯入试验，打入土层30cm的锤击数。，即实测锤击数小于容许值，液化。
b液化指数和液化等级
液化除与液化土质有关外，还与此土层的厚度和埋深有关。故引入液化指数，式（2-13）液化等级是对液化指数的定性描述，由此来选择相应的工程措施，表2-8,2-9
二、地基和基础的抗震验算
2.2 1.地基、基础的区别，天然地基的概念。
建筑抗震设计思想 篇6
【关键词】多遇地震；设防地震；罕遇地震；基本烈度
当结构工程师设计一般的结构时，往往要求结构在规定荷载作用下处于或基本处于弹性工作阶段，结构设计要有足够的强度，保证安全，又要有足够的刚度，保证结构的变形在使用许可范围之内。例如，我们设计楼板或梁时，在竖向恒载及活载作用下，除了必须满足强度要求外，其挠度变形也必须控制在许可范围之内，从而使之在使用功能上和外观上均能满足要求。又如，在设计高耸结构时，设计者将会考虑在大风作用下结构依然保持弹性状态。总之，结构抵御一般的荷载作用时，设计者必须遵循的基本原则是使结构在预期荷载作用下保持在或基本保持在弹性工作状态，结构内力的分析与设计一般采用弹性分析方法。在实际工程中，按照这样原则设计出来的结构，如果没有遇到特别的情况，在预期的荷载作用下，极少出现严重破坏、过度变形等不正常状态。
而地震作用则不同，由于地震本身的随机性很强，在某一地区，在某一基准期内，可能出现的最大地震动是一个随机变量，事先无法预知。相对于上述荷载，地震动的影响次数少，作用时间短，各次地震的强度差异很大。若要求在各种强度地震动下，结构仍然保持弹性状态是很不经济的，甚至是不可能的。因此，结构的抗震设计与结构抵御其他荷载作用的设计是不同的，对于结构工程师而言，在进行工程抗震设计时，必须要清楚地震作用有别于其他荷载的特殊情况，进而准确理解与把握符合这一特殊情况的结构设计基本原则，即结构抗震设计思想。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第1.0.1条规定：“为贯彻执行国家有关建筑工程、防震减灾的法律法规并实行以预防为主的方针，使建筑经抗震设防后，减轻建筑的地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失，制定本规范。按本规范进行抗震设计的建筑，其基本的抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏”。作为抗震设计规范的第一条规定，其目的是为了明确建筑抗震设防的政策、方针及基本目的，同时，给出了现阶段抗震设计的基本思想，即抗震设防目标问题。我国现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010仍以“三个水准”为抗震设防目标。即通常所说的“小震不坏、中震可修、大震不倒”。
我国现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对抗震设防标准作了如下一些规定：
（1）在遭受本地区规定的基本烈度地震影响时，建筑（包括结构和非结构部分）可能有损坏，但不致危及人民生命和生产设备的安全，不需修理或稍加修理即可恢复使用；
（2）在遭受较常遇到的、低于本地区规定的基本烈度的地震影响时，建筑不损坏；
（3）在遭受预估的、高于基本烈度的地震影响时，建筑不致倒塌或发生危及人民生命财产的严重破坏。
上述三点规定可概述为“小震不坏、中震可修、大震不倒”这样一句话。
按照上述抗震设防思想，从结构受力角度看，当建筑遭遇第一水准烈度地震（小震）时，结构应处于弹性工作状态，可以采用弹性体系动力理论进行结构和地震反应分析，满足强度要求，构件应力完全与按弹性反应谱理论分析的计算结果相一致；当建筑遭遇第二水准烈度地震（中震）时，结构越过屈服极限，进入非弹性变形阶段，但结构的弹塑性变形被控制在某一限度内，震后残留的永久变形不大；当建筑遭遇第三水准烈度地震（大震）时，建筑物虽然破坏比较严重，但整个结构的非弹性变形仍受到控制，与结构倒塌的临界变形尚有一段距离，从而保障了建筑内部人员的安全。如图1所示为三水准下钢筋混凝土框架结构的破坏程度与层间位移角的大致对应关系。
建筑抗震设计规范的三个水准设防目标是通过“两阶段设计”来实现，其方法和步骤是：
第一阶段设计：第一步采用第一水准烈度的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值，同时采取相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。
第二阶段设计：采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于《抗震规范》限值，并结合采取必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。
根据《工程抗震术语标准》的规定，所谓基本烈度是指在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值，相当于474年一遇的烈度值，所谓多遇地震烈度，是指在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为63%的地震烈度值，相当于50年一遇的地震烈度值，所谓罕遇地震烈度是指在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为2%～3%的地震烈度值，相当于1600～2500年一遇的地震烈度值。
抗震建筑材料 篇7
房屋建筑结构设计人员经常接触到的普通建筑, 自1989年《建筑抗震设计规范》GBJ11-1989发布以来, 均应达到“多遇地震不坏, 设防烈度地震可修和罕遇地震不倒”的设防目标, 上述设防目标可保障:房屋建筑在遭遇设防烈度地震影响时不致有灾难性后果, 在遭遇罕遇地震影响时不致倒塌———实现生命安全的目标。
相对于上述普通建筑, 本文想要讨论的是某些特殊要求的建筑, 其设防目标要求高于一般的普通建筑, 根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008中的相关条文规定, 该建筑的抗震设防等级为“重点设防类” (简称乙类建筑) , 包括地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑, 以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果, 需要提高设防标准的建筑。
1 项目概述
某建筑总高度42 m, 所在城市的抗震设防烈度7度, 地震加速度0.10 g, 地震分组第三组, 结构形式为钢筋混凝土的框架-剪力墙结构, 地下2层, 地上8层。地上部分1～3层为裙房, 主要功能为办公室、大会议厅、多功能厅、密集资料库等, 层高4.8～6.0 m;4～8层为L型塔楼, 主要功能为标准客房, 层高3.9 m。隔墙采用砖砌体材料, 有较大面积玻璃幕墙, 顶层与外部较大体量的装饰性钢构架相连。房屋要求在地震时使用功能不能中断。
2 项目结构抗震性能目标的分析
2.1 性能目标的简述
建筑抗震性能目标按照《建筑抗震设计规范》提出的“三个水准”为抗震设防基本目标。具体来说即为:
(1) 当遭受低于本地区设防烈度7度的多遇地震 (地震重现期50年) 影响时, 结构在地震后基本完好, 一般不需要修理即可继续使用, 人们不会因结构损伤造成伤害, 可以安全出入和使用。
(2) 当遭受本地区设防烈度7度的地震 (地震重现期475年) 影响时, 结构在地震后基本完好, 仅个别构件轻微裂缝, 一般不需要修理或稍加修理即可继续使用, 人们不会因结构损伤造成伤害, 可以安全出入和使用。
(3) 当遭受高于本地区设防烈度7度的罕遇地震 (地震重现期1600年) 影响时, 结构在地震下发生明显损坏, 多数构件中等损坏, 进入屈服, 有明显的裂缝, 部分构件严重损坏, 但整个结构不致于倒塌, 也不发生局部倒塌, 人员会受到伤害, 但不危及生命安全。
2.2 建筑抗震性能化设计
因为本项目的使用功能要求, 按《抗规》3.10.3条第2款, 选定了高于 (一) 中所描述的抗震设防基本目标, 对设防目标, 提出了更高的要求。按照建筑抗震性能设计的要求, 分以下几个方面进行抗震性能设计。
2.2.1 承载力性能设计
本建筑设计时, 建筑结构主体选用性能3进行设计, 重要部位 (如:裙房顶层和塔楼首层的竖向构件) 选用性能2进行设计。
2.2.2 变形性能设计
本建筑设计时, 结构形式为框架-剪力墙结构的普通建筑, 其弹性层间位移角限值[θe]为1/800, 最终控制该建筑在小震下的变形<1/1400, 中震下的变形<1/400, 大震下的变形<1/200。
从最终设计控制的位移限值来看, 满足了性能3的要求。
2.2.3 结构构件的细部构造性能设计
因为该建筑承载力和位移均满足性能3, 且主要主体结构承载力未高于多遇地震提高一度, 故延性性能仍按常规设计的规定采用, 未降低要求。
3 设计方法及措施
本建筑设计时严格按照《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定和要求, 以及上述关于性能设计的要求, 进行结构构件承载力验算和结构弹性变形验算, 采取了以下措施。
(1) 主体结构承载力计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的多遇地震作用, 进行计算配筋。抗震措施选用时, 结构抗震等级提高一度, 钢筋混凝土框架剪力墙结构, 框架部分抗震等级二级, 剪力墙部分抗震等级一级。
(2) 重要结构部位承载力计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的设防地震作用, [水平地震影响系数最大值αmax=0.224, 约为7度 (0.10g) 时多遇地震αmax=0.08的2.8倍, 约小于8度 (0.30g) 时多遇地震的max=0.24]。
(3) 主体结构变形控制计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的多遇地震作用, (水平地震影响系数最大值αmax=0.08) , 控制最大层间位移角要远小于1/800的弹性变形极限, 为建筑物内人员在地震时提供最大舒适度, 并保证砌体填充墙的安全以及电梯运行的安全性。
(4) 主体结构变形控制计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的设防地震作用, (水平地震影响系数最大值αmax=0.224) , 控制弹性最大层间位移角<1/400。
(5) 主体结构变形控制计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的罕遇地震作用, (水平地震影响系数最大值αmax=0.50) , 控制弹性最大层间位移角<1/200。
(6) 抗震构造措施选用时, 结构抗震等级提高一度, 钢筋混凝土框架剪力墙结构, 框架部分抗震等级二级, 剪力墙部分抗震等级一级。
(7) 砌体填充墙设计时, 按抗震等级提高一度 (8度) 选用。墙体拉接筋通长设置, 采用较严格的构造柱布置措施。
(8) 采取的其他结构加强措施。
1) 在建筑周边适当增加剪力墙的设置, 减小结构的平动及扭转位移。
2) 竖向刚度变化处 (地下室顶板和裙房屋面) 加强梁板截面及配筋, 提高关键部位的强度和延性。塔楼平面L型转角处, 加强楼板截面及配筋。
3) 增加竖向刚度突变处上下楼层的剪力墙配筋, 提高薄弱部位的第一道防线抗侧力构件的强度和延性。
4) 加大底部加强区墙体边缘构件的配筋, 并从严控制剪力墙的轴压比, 提高结构整体的抗震延性。
5) 提高女儿墙等屋顶附属物的牢固性。
(9) 其余相关专业采取的加强措施。因为该建筑在地震时使用功能不中断, 仅仅只是结构专业提供更为可靠的房屋结构抗震性能是远远不够的, 还需要各专业均在设计时考虑到地震工况下的特殊设计, 从以下几个方面保证其功能不中断的设计目标:
1) 建筑引入的供电线路, 应为两路独立的外线, 并具备楼内应急电源。
2) 建筑装饰结构的幕墙体系, 应具备更高的强度和适应结构主体变形的能力。
3) 建筑装饰结构的外墙饰面材料, 应尽量采用新型轻质板材, 避免采用自重较大且脱落易伤人的石材, 加强饰面连接件的强度及适应结构主体变形的能力;脱落容易伤人的饰面材料避免布置于主要疏散通道进出口上方, 最大限度保证高烈度地震下的人员安全。
4) 顶棚连接件、附属构件如标志及广告牌等的连接件应具备更高的强度和适应结构主体变形的能力。
5) 进出建筑物的管道应采取措施适应结构主体变形的能力。
6) 电梯应具备地震时就近平层, 具有备用电源等特殊功能, 其支撑结构、导轨、支架、轿箱导向构件具备更高的可靠性。
7) 避免采用悬挂式灯具。
8) 较高的柜体应采用措施固定于墙面。
4 结语
综上所述, 一个乙类建筑设计之初, 首先需要明确其有别于普通建筑的性能水准目标, 根据性能水准目标, 确定承载力设计时选用的地震力, 确定不同地震作用下对房屋整体变形能力的控制指标, 在此基础上才能明确建筑选用的结构形式和极限高度。同时, 项目投资方和设计人员也必须明确这样一个观点, 所有安全性、可靠性的提高, 都是基于很大幅度地提高经济投入的前提下的, 性能目标越高, 其经济性越低, 不能盲目的提高控制指标的要求, 盲目的追求更高的性能水准。需要设计人员在满足功能目标的前提下, 通过更准确的控制, 实现可靠性与经济性的平衡。
参考文献
[1]GB50223-2008, 建筑工程抗震设防分类标准[S].
抗震建筑材料 篇8
我国处于环太平洋地震带及欧亚地震带之间,有41%的国土、一半以上的城市位于地震基本烈度7度或7度以上地区,6度及6度以上地区占国土面积的79%[1]。当地震烈度大于5度时,地震对房屋等建筑结构的稳定性产生影响,我国大部分地区对房屋等建筑结构的抗震设防烈度为6度～7度,某些特殊建筑结构物抗震设防烈度达到8度。据近年来我国发生的多起地震数据不完全统计,当地震烈度在设防范围内时,建筑结构物相对完好,也即我国现行的建筑结构设计规范有能力对地震烈度为7度～8度以内的地震进行有效设防。
1 地震对建筑结构的破坏机理
对建筑结构来讲,地震对建筑物的破坏作用是通过其所在场地、地基及基础将地震力传递给上部结构的,地震力所产生的地震加速度峰值在地表首先导致场地岩层断裂或错位,从而引起地基及基础的开裂,在地震纵波与横波的纵向、横向加速度峰值共同作用下,建筑结构的下部结构发生剧烈震动,同时在建筑结构本身的自重加速度综合作用下,地震力及建筑结构本身的重力形成了不定向的巨大合力,由于常规的建筑结构所用的材料为砖、石及混凝土等脆性材料,因此,在强震烈度条件下形成的这一巨大合力的冲切作用下,建筑结构发生突然的脆性破坏,从而导致建筑结构在极短时间内发生突然坍塌。
2 我国居民房建筑结构特点
城市居民房建筑结构对地震灾害具有一定的有效设防能力,除施工质量隐患造成的小震级损毁外,通常只有在地震灾害的烈度超过设防的地震烈度等级情况下建筑结构才会发生严重的破坏。
同时,我国乡镇、乡村居民房在建筑结构类别、采用的建筑材料类型及设计与施工程序上呈现出结构简单、类别迥异、差别明显的特点,通常,乡村居民房分布广、数量多,建筑结构以砖、石砌体为主,设计与施工过程中一般没有对建筑结构抗震性能进行严格考虑。因此,由于其自身结构特点造成的抗震、抗灾能力薄弱,使得一旦地震等自然灾害发生,哪怕是震级相对较小、烈度相对较低的地震对其毁损程度以及对人民群众的财产和生命安全造成的损毁性后果是相当严重的。
3 民房建筑结构抗震能力提高措施
3.1 提高建筑结构抗震能力的设计措施
3.1.1 建筑结构抗震能力的总体设计理念
为保证建筑结构在强震烈度条件下良好的抗震能力,在建筑结构设计时,应充分考虑建筑物的结构体系控制设计,尽量选用体形简单、规则、平面对称、抗侧向力的体系刚度与承载能力变化连续以及质量变化相对均匀的设计方案。
3.1.2 建筑结构局部抗震设计措施
1)场地选择与基础抗震设计。
在建筑结构设计时,应对场地进行抗震评价,通过对地震地质、工程地质、地形地貌以及岩土工程环境等场地条件的分析,研究场地条件对基础和上部结构震害的影响,从而合理地选择有利的建筑场地以及地基或结构抗震措施,避免和减轻地震对建筑物或工程设施的破坏[3]。
建筑结构场地选取时宜选择对抗震有利的地质地形条件,应避开采空区、软弱黏性土、非岩质陡坡等不利地段,同一结构单元不宜设置在性质截然不同的土层上,对软弱土、土层不均匀的地基应尽量保证上部结构的整体性和刚性。对于建筑结构的基础抗震设计,除常规的保证建筑结构基础的整体性,以加大钢筋混凝土用量等为措施来提高基础的刚性抗震能力外,在结构物底部与基础面之间设置防震胶垫以减缓地震波冲击力的柔性抗震措施对提高建筑结构抗震能力是很有效的。
2)建筑结构局部加强措施。
从地震破坏机理角度,地震纵波首先到达地表,引起建筑结构的上下震动,结构自重惯性力及纵波引起的地震惯性力共同作用使建筑结构主体结构(或骨架)与其他连接构件之间的连接部位形成薄弱环节,当地震横波稍滞后于纵波传到地表,横波的横向惯性力作用于建筑结构时,其薄弱环节立即破坏,从而引起建筑结构的瞬间毁损或垮塌。国内外近几年发生的多起破坏性较大的相关地震资料表明,建筑结构主体(尤其是框架结构的框架)相对完好,但楼板及后砌墙严重损毁坍塌,造成了严重的灾难性后果。因此,对于主体结构(或骨架),相互之间的连接应可靠,传力途径应明确,截面形式应合理;主体结构(骨架)与其他结构或构件(楼板、后砌墙及其他附属构件)之间的连接确保牢固。
为避免强震烈度条件下建筑结构主体完好情况下,其他结构坍塌而造成的灾难性严重后果,应从设计理念及设计思想上高度重视,对楼板与建筑主体(或骨架)之间的连接、后砌墙与框架结构之间的连接进行专门的研究及加强设计,而做到这一点,从设计或施工的角度都不是很难,却可以从很大程度上减轻地震对人民财产与生命安全造成的灾害与损失。
3.2 抗震材料的应用与研究
3.2.1 采用抗震性能良好的材料
日本是一个地震频发的国家,日本民居常采用木质结构来有效防止地震灾害对建筑结构的毁损,这主要是因为木材是一种构件间连接工艺良好、质量相对较轻、材质相对均匀的柔性破坏材料。在最近发生的四川特大地震灾害中,有关专家通过对成都地区建筑结构损伤及破坏情况调查研究发现,常用的砖、石、混凝土等脆性破坏材料建筑结构的损伤程度相对较高,强震烈度条件下脆性材料的脆性破坏是造成地震灾难的潜在原因。国内外对地震灾害中的建筑结构毁损程度及破坏情况的研究表明,不同建筑材料的建筑结构抗震能力由弱到强的顺序依次为普通砖石砌体结构、钢筋混凝土结构、框架结构、木结构及轻型的复合材料结构。因此,对于地壳运动发育的地震多发带,在综合考虑保暖、防火等多种因素的情况下,宜尽量采用抗震性能相对良好的钢(铝合金)结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料是提高建筑结构抗震能力的有效措施。
3.2.2 抗震新技术的研究与应用
超出传统的刚性抗震(以加大建筑结构面积为出发点)思想理念,在提高建筑结构抗震能力研究中以实践为基础、以科学为指导大胆探索柔性抗震(以采用柔性材料进行隔震、消能为出发点)新技术、新理念是战胜地震灾害最有效的新途径。在基础和地基之间加防震胶垫以减缓地震波冲击力的柔性隔震技术,以及把建筑物的某些非承重部分(如支撑、剪力墙等)设计成消能杆件或在建筑物的某部位装设消能装置以达到建筑震动能量消耗或削减目的的消能技术是当前建筑结构抗震的新技术。利用我国地震研究专家周福霖院士等在建筑结构抗震多年研究的“房屋隔震消能新技术”及“房屋减震控制新体系”等新技术成果,我国采用夹层橡胶垫建成的多层隔震住宅(汕头)在台湾海峡发生的7.3级地震波及下,同地段传统结构房屋发生剧烈晃动,该隔震房屋里面无震感。
此外,我们可以从柔性抗震理念出发来探索新型的建筑结构抗震材料,比如,在脆性破坏材料中加入颗粒级配适宜、配合比适当的硬质橡胶颗粒来改善混凝土结构的抗震性能等。
3.3 施工质量是结构抗震的有效保证
经相关方面分析比较,除建筑物结构设计方面的因素外,建筑结构的施工质量是导致这两起地震灾害不同结构的重要原因。
从抗震设计角度确保建筑结构强震烈度有效设防的同时,将国家财产与人民生命安全放在极其重要的地位,为使建筑结构竣工的实体实际抗震能力与设计阶段的抗震设防能力相一致,在施工中确保工程质量是建筑结构具备良好抗震能力的有效保证。
4 关注乡村民房建筑结构抗震措施
为使在地震等自然灾害面前广大人民群众生命和财产安全得到保障,关注广大乡村居民建筑结构的抗震问题,采取相应措施提高其抗震能力是十分重要的。首先,有关部门应对乡村居民房的建设予以足够的关注,通过宣传、教育让广大乡村居民了解当地的地震烈度情况,同时,集中国家相关的抗震技术人员从技术的角度提供一套对当地地震烈度可以有效设防的民房建筑标准。其次,结合当地经济与民房建筑结构类型特点,应对新建的民房建筑从建筑材料的合理应用、建筑结构抗震的具体措施等方面加以一定的技术指引,使我国民房建筑结构抗震成为一个具有全民意识的行为。虽然,提高全民房屋建筑结构的抗震能力是一项艰巨、庞大的工程,但有效改善民居建筑结构的抗震能力对有效保护广大人民群众生命与财产不受地震等自然灾害的威胁具有深远意义。
5 结语
强震烈度条件下由于建筑结构破坏而遭受的大量损失中,数量众多、抗震设防能力相对很低的普通居民房坍塌毁损与人员伤亡所占的比例是极大的,对大型建筑结构抗震深入研究的同时,应对提高普通民房的抗震能力以足够的关注。
参考文献
[1]王亚勇,戴国莹.建筑抗震设计规范算例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:4.
[2]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].
[3]李文君,熊信云,张利伟.抗震设计理论的发展综述[J].山西建筑,2008,34(27):114-115.
我国建筑抗震设计规范 篇9
GB50011-2001明确提出了减轻建筑的地震破坏, 避免人员伤亡, 减少经济损失的目的。建筑抗震规范就是为达到此目的而对建筑有关问题所做出的一系列规定和要求.它是将从事建设活动的有关各方组织协调一致的约束性文件, 涉及到对地震作用的客观反映, 对结构抗震性能的考虑, 对建筑场地和建筑物地基不同条件的分析, 对抗震计算方法的完善以及对长期抗震建筑经验的总结与应用。
我国建筑抗震规范实际上是根据科学的不断发展与建筑经验不断积累而完成的, 因此, 它的发展标志着科技进步的水平, 抗震经验的积累、建筑结构变化的特征以及经济发展的水准, 甚至抗震防灾理念的变化, 最具有丰富的实践基础, 最具有理论与实践紧密结合的特征和价值。在对我国建筑抗震规范从外部地震环境和建筑本身属性等决定地震对结构作用的诸因素, 以及抗震计算方法和抗震建筑经验各方面研究时, 必须首先注意各国建筑抗震规范抗震设防的基本思路和原则这个起着统帅作用的特点。
2 我国建筑抗震设计规范发展的若干讨论
我国现行建筑抗震设计规范GB50011-2001, 代表了我国当代建筑抗震设计的新水平。其采用的基于概率统计的三水准多级设防标准;在确定地震作用时, 考虑了地震的概率, 震级, 震中距, 以及场地土性的影响;同时使用了静力理论的底部剪力法、动力理论的振型分解反应谱法和时程分析法来计算水平地震作用, 以便发挥各自的优势;根据建筑结构的重要性不同对抗震措施和计算方法进行调整;采用不同的地震作用计算方法以适应不同的结构体系;分别采用弹性变形和弹塑性变形验算来保证结构小震不坏和大震不倒;根据地震危险性和建筑物地震反应特点确定需要进行竖向地震作用的建筑结构等, 均反应了现行中国抗震设计的新水平和中国现阶段的国情与经济发展水平。
2.1 抗震设防水准与设防目标由于地震发生的随机性, 我国现
行建筑抗震设计规范中, 对抗震设防水准采用基于概率分析的不同设防级别“小震, 中震, 大震”, 应该说是合理的。我国现行规范采用了抗震设防烈度和设计基本地震加速度双重指标与不同的设防水准相对应。其中用设防烈度作为抗震设防指标是值得讨论的。抗震设防目标就是要尽可能地防止地震时及地震后建筑物的失效并保障人民的生命财产安全。由于在建筑使用寿命期间, 地震发生的概率具有随机性, 因此, 对于不同大小的地震, 根据建筑物的重要性和用途, 采用不同基准的设防目标应该有其合理性。中国现行规范已采用了“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的三级设防目标。我国幅员辽阔, 各地区的地震环境与风险性差异很大, 经济发展和人口密度也极不平衡, 导致各地区的地震危害性有非常大的差别。高地震危险性地区的低层和一般建筑也有很大的危险性, 而相反处于低地震危险性地区的高层重要建筑, 其危险性也不大。因此若能在设防目标上, 进一步同时考虑建筑物的重要性及用途以及建筑所在地的地震危险性和经济水平, 采用不同设防标准的设防目标应该值得考虑。
2.2 地震作用地震作用不仅受很多因素的影响, 而且是地震发生概率的函数.
当用某些参数来反映地震作用时, 必须针对地震的某一个发生概率, 或者说一定震级。一定时期内基于一定概率的地震可以用地震的强度, 频谱特性及持续时间来描述。地震强度和频谱特性要受地震震级, 震中距, 场地类型, 土质特性, 甚至地震的传播方向的影响。由于地震的持续时间有很强的不确定性, 而低强度地震的常时间作用会比高强度地震的短时间作用产生更大的破坏, 目前, 对它的影响常通过对地震强度和频谱特性的调整来反映, 使地震作用常针对特定场地类型, 用峰值地面运动特征值, 或用特定阻尼单自由度体系修匀后的弹性反应谱特征值来反映。地震持时对结构的影响只有在时程分析法中才能考虑, 而在拟静力理论的底部剪力法或振型分解法中合理考虑地震持时的方法, 也就是如何考虑地震持时调整地震作用仍是一个需考虑的重要方面。
2.3 场地地基目前我国规范中, 场地地基对地震动的影响常通过不同场地土的分类以及其特征周期值来反映。
规范采用了剪切波速和场地土覆盖层厚度来对场地土进行分类, 对不同场地采用不同的地震反应谱。应该说规范中采用20米深度以内的折算剪切波速和80米以内的授盖层厚度来划分场地类型, 并不能全面反映土层对地震动强度和特性的影响。在场地土分类时, 可考虑标准贯入基数、承载力、地下水位等指标的不同变化对场地土分类的影响。不仅考虑场地土对地震动的影响, 而且在计算方法、概念设计及构造措施上综合考虑不同场地土的影响应更具有合理性。
我国建筑抗震设计规范一直以来, 没有考虑场地条件对地面运动峰值加速度的影响, 其主要原因是缺乏场地土加速度在0.19以上的强震记录, 这个问题说明有必要考虑场地条件对地面加速度峰值PGA的影响, 并对抗震设计规范中的有关条款作相应的修订。
2.4 建筑结构建筑结构使用功能的重要性, 体系的类型与施工因素等都是从建筑结构这个方面影响结构地震反应的重要因素。
我国现行规范己对使用功能重要性不同的建筑进行分类, 对于它们采取了调整地震作用和调整抗震措施等级以及调整计算方法等以区别对待;对于结构体系的类型, 规范也对其进行了规定, 要求对平面不规则的建筑结构, 或立面不规则的建筑结构, 进行水平地震作用计算和内力调整, 即对复杂平面结构考虑了扭转振动效应, 而对均匀对称结构采用了调整地震作用效应的方法考虑扭转效应。震害经验多次表明:即使是对称结构, 有时也会产生扭转破坏;另外, 地震作用本身也带有扭转分量, 偶然偏心放大了结构的扭转效应, 在扭转不规则的计算时应该考虑偶然偏心的影响。因此建议对规则结构, 在采用调整地震作用效应的方法考虑扭转效应时, 应考虑结构平面尺寸对扭转效应的影响, 采用不同的调整系数。规范中考虑了建筑结构自振周期与阻尼对其振动特性的影响, 但在地震剪力沿结构高度方向的分布上, 仅对结构自振期大于特征周期1.4倍的多高层钢筋混凝土或钢结构房屋以及内框架砖房, 考虑了结构自振周期的影响, 加大了其顶部地震作用。
3 结语
当前, 我国规范在多级抗震设防水准, 确定地震作用, 考虑场地地基和建筑结构对地震动的影响等方面均体现了现阶段我国的抗震技术水平, 并符合当今我国的经济发展水平, 在我国有着较好的实用性, 但规范中仍有如下几点可待提高:未来的规范修订可考虑直接采用地震动参数作为设防指标, 在设防目标上采用设防标准不同的设防目标;建筑物地面以上和地面以下部分振动特性的不同, 可以分别采用不同的方法确定其地震作用;在场地土分类时, 可考虑标准贯入击数、承载力、地下水位等指标对场地土分类的影响;逐渐扩大需考虑竖向地震作用效应的结构范围。
摘要：我国是一个地震多发生的国家, 饱受地震灾害, 因此, 最大限度地减轻地震灾造成的各类损失是我们工程技术人员和政府十分关心致并致力解决的问题。本文针对我国建筑抗震设计规范GB50011-2001展开讨论。
关键词：建筑,抗震设计,规范
参考文献
[1]陈国兴.中国建筑抗震设计规范的演变与展望[J].防灾减震工程学报.2003, Vol (23) 1.
[2]GB50011一2001建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
浅谈建筑抗震设计 篇10
关键词：建筑设计,抗震,设计
建筑设计是否考虑抗震要求, 从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改, 建筑设计定了, 结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求, 则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置, 建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调, 使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高;如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求, 那就会给结构的抗震设计带来较多困难, 有时为了提高结构构件的抗震承载力, 不得不增大构件的截面或配筋用量, 造成不必要的投资浪费。可见, 建筑设计是否考虑抗震要求, 对整个建筑起着很重要的作用。因此, 我们在建筑抗震设计过程中特别要注重以下几个问题。
1 建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明, 许多平面形状复杂, 如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏, 有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中, 应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上, 矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型, 尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布, 避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
2 建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分, 它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等, 都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且, 由于建筑使用功能不同, 每个楼层的布置有可能差异很大, 建筑平面上的墙体, 包括外围填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称, 墙体与柱子分布的不对称、不协调, 使建筑物在地震时产生扭转地震作用, 对抗震很不利。有的建筑物, 其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧, 结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度, 吸引了地震作用的主要部分。有的建筑物, 在平面布置上一侧的墙体很多, 而另一侧的墙体稀少, 这就造成平面上刚度分布的很不对称, 质量分布也偏心, 使结构的受力和变形不协调, 导致扭转地震作用效应, 带来局部墙面的破坏。有的建筑物, 如底层为商场的临街建筑, 临街一侧往往不设墙体, 而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭, 两侧在刚度上相差很多, 也将在地震时引起扭转地震作用, 对抗震不利。还有的建筑平面布置上, 经常出现内隔墙不对齐或中断, 使刚度发生突变和地震力传递受阻, 对抗震也带来不利, 客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大, 从概念上要解决的一个核心问题是:建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀, 对称协调, 避免突变, 防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件, 使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体。
3 建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度 (楼层) 结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层, 还是高层建筑或超高建筑, 这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是, 由于建筑使用功能的不同要求, 如底层或下面几层是商场、购物中心, 建筑上要求是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼, 低层设柱、墙很少, 而上面则是以墙为主, 柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅, 在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等, 建筑使用功能的不同, 形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大, 形成突变。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中, 在建筑使用功能不同的情况下, 很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐, 柱子不对齐, 墙体不连续, 不到底;上层墙多, 下层墙少;上层有柱, 下层无柱等, 使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明, 建筑物竖向楼层刚度的过大变化, 给建筑物造成很多破坏, 甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中, 有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此, 尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部, 不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少, 尽量避免产生地震时的钮转效应。
4 建筑上应满足的设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结, 现行《建筑抗震设计规范》 (GBJll-02) 对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定, 建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
5 屋顶建筑的抗震设计问题
在高层和超高层建筑设计中, 屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看, 屋顶建筑存在的主要问题, 一是过高, 二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形, 也加大了地震作用。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上, 且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时, 更会带来地震的扭转作用, 对建筑物抗震更不利。为此, 在屋顶建筑设计中, 宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅, 使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致;当屋顶建筑较高时, 要使其具有较好的抗震定性, 使屋顶建筑的地震作用及其变形较小, 而且不发生扭转地震作用。
6 结束语
总的来说, 建筑设计是建筑杭震设计的一个重要方面, 建筑设计与建筑抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计, 必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此, 要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性, 在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。
参考文献
[1]建筑抗震设计规范 (CBJll-02) .中国建筑工业出版社, 2005.
房屋建筑结构抗震设计要求 篇11
关键词：房屋建筑 结构 抗震设计
前言
建筑工程的抗震性能取决于抗震结构的设计，这就对对抗震结构的设计提出了更高的要求。建筑单位需要不断分析预见地震灾害中可能会遇到的各种问题，需要我们在设计过程中有效规避这些问题、不断优化抗震结构、尽量减小地震造成的建筑损失。
一、建筑场地的要求
地震的破坏主要是二次破坏。就是在地震后，建筑物的损坏对人类带来的伤害。地震中，由于地质的变化，使地质结构发生变化，破坏了建筑的地基结构。所以对于房屋建筑结构抗震的设计要求中，需要对场地进行认真选择。首先，尽量避开不利于抗震的地区。在地质比较松软，容易发生变化，河岸边、山旁和地势不平的地段尽量不要进行建筑工作，否则一旦发生地震，将会带来严重的破坏，甚至导致建筑物倒塌。如果非要在以上地段进行建筑，则需要采取有效的抗震措施。其次，选择合理的地理条件。在开阔的、地质稳定的地区进行建筑。最后。要避开危险环境，在有可能发生危险的地段严禁建筑。建筑的场地是影响建筑所受地震危害的主要原因。根据科学家调查表示，土质越坚硬，建筑物越结实，所受地震危害越小，相反，地质松软的地区，一旦发生地震，将会带来不可估量的损失。
二、地基和基础的要求
大量实践表面，同一个建筑，不能够建立在不同土质的地基上。在建筑过程中，只能采取同一种建筑方式，即相同的地基。房屋建筑对于地基的埋置也有一定的要求。如果埋置的过浅，将会给建筑带来不利的影响，使建筑物的嵌固作用减小，在地震过程中不能发挥地基的作用，从而造成振幅增大，增加了地震带来的危害。所以，对于地基的埋置，要按照深埋理念，尽量加深地基，并做好基槽的回填和夯实工作，提高地基的稳定性。房屋建筑主要是由基础和上部建筑构成的。为了加强两部分建筑之间的整体性，基础在室外的地坪下不宜做内外交圈的基础圈梁。同时为了使上部结构与基础之间的连接更加的牢固，就要把上部结构的构造柱钢筋插入到基础的圈梁中。当地基的土质刚度不强时，还应该在基底的底部布置圈梁。
三、构建抗震的结构体系
结构体系是建筑抗震设计的基础支持，是建筑工程抗震能力的保障，能够均衡分配单元受力。第一航侧力构件，剪力墙是抗侧力的一部分，不断优化剪力墙设计可以有效提高抗震能力。施工企业需在建筑周边地区规划剪力墙的位置，一般设计在承载力比较大的地方，利用剪力墙提高建筑的承载力保持高强度的稳定性，避免受到地震影响。建筑工程的建设并不是完全处于水平状态，实际仍旧存在凹凸部分，此类部分较容易受到地震影响。因为其在内力分配上缺乏稳定性，施工企业可以利用剪力墙，充当抗震部分将剪力墙设计成不同类型，弥补建筑工程抗震结构的缺陷。剪力墙发挥抗侧力时还需考量整体建筑的高度，防止侧力过大，干扰抗震设计。第二，注重结构体系的整体性。抗震体系的整体性能越高表示建筑工程的抗震能力越强，因此，施工企业需对建筑工程的重点部分进行抗震整体性设计，楼盖是抗震体系设计的中心，影响建筑工程的抗震性能。楼盖在抗震体系中，具有水平作用力，能够平衡分配垂直方向的抗侧力。稳定建筑工程的单元结构，保障单元结构在抗震过程中发挥防震能力。施工企业设计建筑楼盖时，需充分考虑抗震结构的体系设计融合两项内容使其符合建筑抗震的基本条件。
四、抗震布局设计
施工企业在建筑施工前期，提出抗震布局设计，合理分配体形、结构达到建筑工程的抗震标准。建筑工程不良的抗震布局引发地震对建筑连锁损害的机率比较大。加果抗震布局无法提供抗震条件，即使轻微的地震晃动也会干扰建筑工程的安全与稳定。抗震布局内杜绝出现不规则设计，全部采用对称的设计方式，平衡抗震布局的受力分配。如此才可保障抗震布局处于强度稳固的状态。抗震布局对构件设置有明确的规定，包括材料强度。所以施工企业还需深入考察建筑工程的各项楼层。优化抗震薄弱地带，采用最有效的布局方式，提高自身抗震的能力。
五、建筑抗震结构的高度设计
建筑高度是建筑抗震结构设计的重要参考依据，规范的抗震结构设计能够为建筑稳定提供保障。高度设计必须根据建筑工程的实际情况，由专业人员进行设计，部分建筑工程并没有按照国家相关规定设计建筑高度，基本超过限制高度，不利于建筑工程的抗震安全性。所以针对建筑抗震的高度设计提出两点设计建议。第一，高度数据的确定必须以抗震试验为主，赴绝自主设计高度；第二，利用振动模型得出最准确的需求数据，模拟地震力度提升抗震设计高度的准确性。
六、抗震材料的选择
建筑单位为提高抗震能力，必须注重抗震材料的选择，确保结构稳定。我国抗震结构设计，基本以钢筋混凝土为主，实际钢筋混凝土存在缺陷，无法达到高效的抗震能力。我国应积极吸取国外的防震建设的经验，采用刚性抗震材料。刚性抗震材料的韧性、延性等优势明显，与刚性材料相比，钢筋混凝土结构自身的重量较大。本身会对建筑造成一定的压力，降低抗震效果而刚性材料属于轻质类型，虽没有高重量。但是可以发挥较强抗震能力，提高抗震结构设计的各项指标。例如：某建筑采用刚性抗震材料，与同规模建筑的钢筋混凝土材料相比存在优势，该建筑利用刚性材料构成抗震结构，实际自重减少40%，如果使用钢筋混凝土材料建筑工程的防震设计，还需考虑柱体截面与使用面积的关系，但是利用刚性材料则可直接根据抗震结构设计进行施工，基于刚性材料，该建筑节约15%的成本，如期完成工程建设，没有出现延期现象。该建筑利用振动试验检测刚性材料。其在抗震方面显示出优质的延性，达到该建筑工程的抗震标准。
七、抗震防线的设计
抗震防线的优化设计，可以提高建筑工程的抗震能力。属于抗震结构设计的一部分。施工企业设计抗震结构时，深度规划抗震防线，利用抗震防线，为抗震结构提供后补支撑。以某城市建筑为例。分析其对抗震防线的设计，该地区建筑抗震级别保持在7级以上。针对地震多发地带控制在9级水平，所以当地相关建设单位非常注重抗震防线的建设。例如：某省建筑已经完成抗震施工图的结构设计，但是还未通过审查。所以该建筑需按抗震新标准执行，该建筑充分利用抗震防线结构，体现抗震部分的协同工作，有效分担地震能量，该建筑分为三道抗震防线。第一是填充墙；第二是框架；第三为剪力墙结构。根据建筑工程的规模，规划抗震防线的数量通过剪力墙为建筑抗震结构提供足够的承载力。基本可以达到抗震结构的一半，配合框架构造，分配地震冲击波保护建筑工程。该建筑剪力墙的不同框架位置都具备承接能力。在填充墙的参与下确保抗了震防线设计的优质性。
结束语
总之，抗震技术属于房屋建筑设计当中的一项主要技术，抗震设计的好坏将会直接影响到房屋建筑的抗震性能。因此在房屋建筑结构设计中，需根据抗震设计的相关要求，对房屋建筑进行合理设计，满足房屋抗震设计的相关要求。尽可能提高房屋的抗震能力，减少地震灾害对于房屋建筑的損害。
参考文献
[1] 孙国伟. 浅析高层建筑结构抗震设计[J]. 科技风. 2011（04）
[2] 张映超. 浅谈房屋建筑结构的抗震设计[J]. 科技风. 2011（13）
[3] 杨超. 现有建筑抗震鉴定的方法与加固设计[J]. 江西建材. 2011（04）
建筑结构抗震设计 篇12
地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害,具有极大的不可预见性,虽然其发生的概率很小,影响时间很短,但是强震往往会造成结构的严重破坏和垮塌,对人的生命和财产造成巨大损失。2008年5月12日14时28分,突如其来的汶川地震,顷刻间,使大面积房屋倒塌,造成人员伤亡惨重。这次强震又一次使我们设计人员感到抗震设防的重要性。概念设计和抗震计算分析是建筑结构抗震设计两个不可分割的组成部分。本文在分析前几次震害的基础上,从概念设计和计算分析两方面,简单介绍建筑结构的抗震设计。
1 结构抗震设计内容
地震是一种随机振动,有着难以把握的复杂性和不确定性,要准确地预测建筑物遭遇地震的特性和参数,尚难以做到。在建筑抗震理论未达到科学严密的今天,单靠计算很难使建筑具备良好的抗震能力。因此,结构工程师必须重视建筑总体抗震能力的概念设计[1,3]。
1.1 避免抗震危险地段,选择对抗震有利的场地、地基和基础
在进行设计时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质的有关资料,作出综合评价,宜选择坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等有利地段;避开软弱土、液化土、河岸和边坡边缘,平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等不利地段;同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分用桩基,当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时,宜加强基础的整体性和刚度。
1.2 合理的平立面布置
建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,从而确保房屋具有良好的抗震性能。
建筑物的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变化均匀,避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施,严格控制建筑物的高度和高宽比。文献[4]对高层建筑的设计做了明确规定。
1.3 结构选型和结构布置
结构选型根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经技术、经济条件比较综合确定。单从抗震角度考虑,作为一种好的结构形式,应具备下列性能:1)延性系数高;2)“强度/重力”比值大;3)匀质性好;4)正交各向同性;5)构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性,并能发挥材料的全部强度。
结构布置遵循的原则:1)平面布置力求对称,使构件分配的力均匀。2)竖向布置力求均匀,尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀,避免出现薄弱层,并应尽可能降低房屋的重心。
1.4 多道抗震防线的设置
多道设防就是人为加强某些竖向抗侧力结构,提高部分的可靠度;并且有意识地设置一些薄弱环节,使其在强震作用下退出工作。将建筑物自振周期与地震动卓越周期错开,使建筑物的共振现象得以缓解,减轻地震的破坏作用。
抗震防线的设置原则如下:
1)优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙,或者选用轴压比较小的抗震墙、实墙筒体之类构件,作为第一道抗震防线的抗侧力构件。
2)建筑物采用双重抗侧力体系,在建筑物中设置赘余杆件。当建筑物受到强烈地震动作用时,一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形,来消耗输入的地震能量;另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作,实现结构周期的变化,避开地震卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。
1.5 刚度、承载力和延性的匹配
当结构具有较高的抗力时,其总体延性的要求可有所降低;反之,较低的抗力需要较高的延性要求相配合。文献[5][6]提出了“综合抗震能力”的概念,即综合考虑整个结构的承载力和构造等因素来衡量结构具有的抵抗地震作用的能力。
地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关,具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。因此,在确定建筑结构体系时,需要在结构刚度、承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。
2 结构抗震设计计算方法
2.1 我国结构抗震计算流程
结构的地震反应分析开始于20世纪20年代。几十年来随着地震观测资料的逐步积累和丰富,抗震理论的不断提高以及计算技术的进步,结构的地震反应分析方法也不断改进和发展。我国现行两阶段三水准设计方法,抗震设计流程如图1所示。
2.2 基于性能抗震设计
传统的抗震设计方法是以强度作为设计的主要控制参数,即在设计开始是以力作为设计变量。历次震害表明:建筑结构在大震作用下倒塌的主要原因是由于其变形能力和耗能能力不足造成的。基于性能的抗震设计[7,8]理论是20世纪90年代初由美国学者提出的,它使设计出的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。明确规定了建筑的性能要求,而且可以用不同的方法和手段去实现这些性能要求。
基于性能抗震设计理论的基本内容为:根据建筑物的重要性和用途,首先确定结构预期的性能目标,再根据不同的性能目标提出不同的抗震设防标准,然后按相应的设防目标进行结构设计,并辅以相应的抗震构造措施,使所设计的建筑在未来地震中具备预期的功能。
基于性能抗震思想为我国地震工程的发展和抗震设计规范的修订与完善,提出了新的方向和更高的要求,必将成为我国抗震设计的发展趋势。
3 结语
地震是一种自然现象,为避免它给人类带来大的灾难,这就要求结构工程师不仅要运用好抗震计算分析,而且要重视结构的概念设计。在建筑结构的抗震设计中,注重对结构抗震设计的方法总结和发展。
参考文献
[1]周炳章.抗震设计与震害经验[J].工程抗震,2001(3):47-48.
[2]张瑞甫,苗吉.基于性能的结构抗震设计研究[J].山西建筑,2007,33(15):69-70.
[3]谭玉胜,伟超.谈框架结构抗震的概念设计[J].惠州大学学报,2001(12):56-57.
[4]JGJ 3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
[5]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].
[6]丰定国,王社良.抗震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006.
[7]罗奇峰,王玉梅.从近几年震害总结中提出的结构性能设计理论[J].工程抗震,2001(6):61-62.