结构抗震安全（精选12篇）
结构抗震安全 篇1
1 工程概况
某公寓设计于2001年, 建于2001年, 总建筑面积为9 025.06 m2, 其中地下室面积为609.55 m2。
该建筑原设计共14层, 建筑总高度为44.0 m, 地下1层层高为3.25 m, 1层层高为4.45 m, 2层~11层、14层层高为3.0 m, 13层层高为3.1 m, 楼梯间出屋面高度为3.0 m, 室内外高差为1.2 m。
该建筑为钢筋混凝土框架—剪力墙结构, 基础为梁板式阀片基础, 基础埋深为-4.7 m, 楼、屋盖采用现浇钢筋混凝土板。基础混凝土强度等级为C30, 地下室外墙混凝土强度等级为C35, 梁、板混凝土强度等级为C25, 柱混凝土强度等级为C25, C30, C35。
该建筑施工至地上10层时于2002年停工, 裸露至今。为评定该公寓楼现有结构的抗震安全性能, 对该建筑现有结构抗震安全性进行检测鉴定。
2 结构计算分析
采用结构设计软件PKPM对该公寓进行建模计算。结构楼、屋面恒荷载取值依据原设计图纸给出的建筑做法计算得到;楼、屋面活荷载取值依据现行GB 50009-2001建筑结构荷载规范取值;地震作用参数依据现行GB 50011-2010建筑抗震设计规范取值:8度设防, 0.2g, Ⅲ类场地;结构自重由计算软件自动导算;各层建筑材料强度:根据检测得到的混凝土强度值, 可采用原设计的标准值。
2.1 现有结构 (10层) 计算分析
现有结构 (10层) 计算模型如图1所示。
1) 框架梁、柱安全性验算结果。经计算, 该结构梁、柱承载力均满足:R/γ0S≤1.0。该结构X方向弹性层间位移角为1/3 359, Y方向弹性层间位移角为1/2 876, 小于规范规定的限值。该结构X方向楼层最大层间位移与平均层间位移比值为1.21, Y方向最大层间位移与平均层间位移比值为1.27, 满足现有规范要求。
2) 框架梁、柱抗震性验算结果。经计算, 该结构除5层~11层D-2柱Z5配筋不足, 其余梁、柱承载力均满足:R/γ0S≤1.0。该结构柱最大轴压比为0.8, 该结构X方向楼层最大层间位移与平均层间位移比值为1.21, Y方向楼层最大层间位移与平均层间位移比值为1.27, 该结构第一平动自振周期为0.932 4 s, 第一扭转自振周期为0.710 6 s, 周期比为0.76, 均满足现有规范要求。该结构X方向弹性层间位移角为1/840, Y方向弹性层间位移角为1/719, 其中Y方向弹性层间位移角超过限值11.3%, 说明该结构侧向刚度不足。
2.2 结构按设计高度 (14层) 计算分析
结构按设计高度 (14层) 计算分析模型如图2所示。
1) 框架梁、柱安全性验算结果。经计算, 结构部分梁、柱承载力满足:R/γ0S≤1.0。该结构X方向楼层最大层间位移与平均层间位移比值为1.21, Y方向楼层最大层间位移与平均层间位移比值为1.26, 该结构X方向最大弹性层间位移角为1/3 048, Y方向最大弹性层间位移角为1/2 590, 满足现有规范要求。
2) 框架梁、柱抗震性验算结果。
a.梁、柱承载力验算见表1。
b.柱轴压比验算。地下室1层存在3根柱轴压比超过规范限值, 最大轴压比为0.94。1层存在9根柱轴压比超过规范限值, 最大轴压比为0.94。2层存在4根柱轴压比超过规范限值, 最大轴压比为0.93。3层存在1根柱轴压比超过规范限值, 最大轴压比为0.85。其余各层柱轴压比满足规范限值。因此可知结构高度增加后, 结构侧向刚度不足。
c.结构整体扭转验算。X方向楼层最大层间位移与平均层间位移比值为1.21, Y方向楼层最大层间位移与平均层间位移比值为1.26, 满足现有规范要求。
d.结构侧向位移验算。X方向最大弹性层间位移角为1/762, Y方向最大弹性层间位移角为1/646, X方向最大弹性层间位移角超过5%, Y方向最大弹性层间位移角超过23.8%。说明该14层结构侧向刚度不足, 需对结构体系进行修改。
e.结构平面规则性验算。该结构第一平动自振周期为1.248 6 s, 第一自振周期扭转为0.968 7 s, 周期比为0.78, 满足现有规范要求。对比10层现有结构与14层结构周期与周期比, 见表2。
根据表2结果, 现有10层结构按原设计图纸施工至14层, 结构平动周期与扭转周期均增大, 结构刚度变小。
3 结构安全性及抗震性能鉴定
1) 现有10层结构在静力作用下安全性满足要求, 抗震性能满足要求。2) 按照设计由现有10层结构增加至14层后结构抗震性能不能满足现行规范要求, 其原因为柱轴压比、柱承载力、最大弹性位移角不满足现行规范要求。
摘要：针对中途停工的建筑, 采用PKPM软件建模, 依据现有规范对该结构进行了计算分析, 并对该建筑现有结构及原设计结构的抗震安全性进行了评定, 得出了一些结论, 可供工程施工参考。
关键词：框架—剪力墙,强度校核,抗震鉴定
参考文献
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[6]JGJ 3-2010, 高层建筑混凝土结构技术规程[S].
结构抗震安全 篇2
第1章地震基础知识、抗震设防 1.地震波有类型、各有特点。
2.地震常用术语，地震按震源深度分类。3.震级、地震烈度的概念！地震烈度如何分类 4.基本烈度区划与地震动参数区划。
5.建筑物的抗震设防类别划分、抗震设防标准。6.工程结构的抗震设防依据、抗震设防的目标、两阶段设计方法。
第2章场地、地基和基础
1.场地的概念、建筑物选择场地的原则。2.场地土类型、土层等效剪切波速、覆盖层厚度。3.场地类别划分的依据。
4.地基抗震承载力确定，地基和基础的抗震验算。5.可不进行天然地基基础的抗震承载力验算范围。6.液化的概念，液化产生的震害，影响场地土液化的因素。
7.液化判别方法，可液化地基的抗液化措施。第3章地震反应分析和结构抗震验算 1．结构的地震反应概念，结构抗震设计步骤。2．场地条件、震中距对地震反应谱的影响特点。3．动力系数、地震系数、地震影响系数的概念。4．多质点体系的简化计算简图，各层重力荷载代表值的求法。
5．振型分解反应谱法的计算公式和每个参数的含义。6．底部剪力法的适用范围、计算步骤、注意要点。7．结构构件截面抗震承载力验算、荷载效应组合。8．多遇地震作用的结构抗震变形验算目的、方法。9．罕遇地震烈度下弹塑性位移验算目的、范围、方法。
10．薄弱层弹塑性层间位移简化计算方法：楼层屈服强度系数、薄弱层（部位）。
11．薄弱层弹塑性层间变形计算方法。第4章建筑抗震概念设计
建筑的平立面布置；结构选型与结构布置；多道抗震防线；刚度、承载力、延性；结构整体性；非结构构件处理。
第5章多高层钢筋混凝土房屋抗震设计
1．了解钢筋混凝土结构常见的震害，分析其原因。
2．抗震设计的基本要求：适用高度、高宽比、抗震等级、结构布置。
3．框架结构抗震计算：抗震设计步骤。
4．房屋适用高度的概念、限制房屋的高宽比意义。5．钢筋混凝土结构划分抗震等级意义、划分依据。6．截面设计、延性设计原则、框架结构抗震构造措施。7．框架梁、框架柱的内力调整。8．框架梁、框架柱的截面承载力计算。9．节点核心区钢筋的锚固和搭接要求。
10．轴压比计算、限制钢筋混凝土柱的轴压比意义。11．框架结构要对梁柱端进行箍筋加密作用。第6章砌体结构抗震设计
1．震害、震害分析。砌体结构房屋的概念设计。2．限制砌体房屋抗震横墙最大间距目的。3．楼层剪力在各墙体间的分配原则。4．墙体截面抗震承载力的验算方法。5．墙体承载力验算位置选择。
6．各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度计算方法。
7．圈梁、构造柱作用及设置原则。8．楼梯间的构造要求。
9．底部框架—抗震墙房屋的抗震设计要点。第7章多、高层钢结构房屋抗震设计 1.高层钢结构结构体系 2.高层钢结构结构的布置原则
第8章单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计 1.单层厂房结构的主要震害。2.单层厂房结构在平面布置要求。
3.单层厂房在屋盖系统、柱、柱间支撑和围护墙体等的要求。
4.单层厂房横向抗震计算有哪些基本假定、横向抗震计算方法、步骤。
5.单层厂房纵向计算的修正刚度法和拟能量法的基本原理及其应用范围。
隔震结构抗震分析方法综述 篇3
【摘 要】作为突发的自然现象，地震给人们造成了不可挽回的巨大损失，文章通过介绍地震的危害，引出新技术隔震结构。指出了隔震结构的基本构成以及其对比传统的抗震结构体系的优越性，并总结了近些年在期刊、专著或者是学位论文中在隔震结构的抗震分析中使用到的几种基本方法。文章最后，辩证的指出了目前隔震结构研究还存在的问题，展望了不久的将来。
【关键词】地震；隔震结构；抗震分析
一、背景
地震是一种无法预测、发生突然性极强的自然现象，地震的发生伴随着能量的释放，这种能量给人类的生命和财产安全带来了巨大的威胁，是人类面临的最惨烈的自然灾害之一。传统的抗震主要集中在保证结构本身具有足够的刚度、强度和延性，以此来达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。从而达到减轻地震灾害的目的。然而，这种方法有很多不足之处，从1978年的唐山大地震以及2008年的汶川大地震来看原有的抗震模式在强震作用下表现出很多不足。随着我国经济水平的飞速发展，许许多多的建筑材料的运用以及各种各样的建筑物如雨后春笋般平地而起。怎样最大限度的保证在强震作用下结构能够安全，不致使人民生命和财产安全遭受重大损害；如何保证在地震发生时建筑物内的精密技术设备能够正常运行而不会被地震对建筑物的破坏影响所损坏，这些都是研究人员共同面临的一个现实而又重大的问题。而被我们所说的“工程结构的减震控制技术”的产生及推广应用（即隔震技术），从很大程度上满足了结构的使用性和安全性要求。从而隔振技术的研究和应用也成为一种未来结构抗震的趋势和潮流。
二、隔震的介绍和应用
隔震结构体系是指在结构物底部或某层间设置隔震装置而形成的结构体系，它包括上部结构，隔震层和下部结构三部分。隔震层可以有四个不同的布置位置，即基础隔震，首层隔震，层间隔震和顶层隔震。
隔震结构体系是区别于传统抗震结构体系的一种主动控制体系，通过设置隔震层来吸收并消耗地震时释放的能量，减小结构在地震作用下的反应以此来确保结构的安全。隔震结构体系颠覆了传统抗震结构体系的耗能原理，也就是通过隔震层的耗能装置来耗能、而不是结构和结构构件本身来吸收并消耗地震能量。这种优越的耗能性能是传统抗震结构体系所不可比拟的。经过近些年的研究，隔震技术在基础理论和工程应用方面取得了丰厚的研究成果。
我国2010年颁布的抗震设计规范提出对多层隔震结构房屋可以采用剪切型多质点计算模型计算结构的地震反应，对大高宽比的高层和超高层、塔型隔震结构体系的计算模型等都没有作说明。在一篇名为《夹层橡胶基础隔震结构动力分析》的硕士学位论文进行析基础隔震结构动力分析时，采用的是基本的多质点隔震体系模型，与之相近研究方向的关于基础隔震结构体系的分析的硕士学位论文，均采用的多质点模型；一篇《橡胶隔震支座力学性能及隔震结构地震反应分析研究》的博士学位论则研究探讨采用多质点系计算模型计算大高宽比隔震结构的地震反应；对底层柱顶隔震结构在设防烈度和超设防烈度作用下的抗震性能分析，应用有限元软件建模，进行动力弹塑性时程分析；大底盘多塔隔震结构的抗震分析方法同样也是软件建模之后进行同时考虑上部结构弹塑性与隔震支座非线性行为的抗震分析；大跨度连续钢桁梁桥的抗震性能采用通用有限元程序建立该桥空间有限元模型，采用非线性时程分析方法对未隔震及应用摩擦摆支座隔震后的桥梁结构响应进行分析；在某些情况下，隔震结构采用分离式计算方法进行结构设计，由于使用统一的减震系数，部分楼层剪力调整偏大。采用振型分解反应谱法，将隔震层和上部结构作为整体结构进行分析可有效解决这一问题。
其实总结起来看，不难发现，目前关于隔震结构的应用虽然在汶川等大型地震之后备受关注，但是由于我国在此方面发展起步较晚，面对的问题相对较少，所以并不如日本以及欧美等发达国家。对于隔震结构的抗震分析的方法虽然看起来比较少，显得单薄，但是也能比较正确的解决我国目前所面临的问题，能比较好的对需要的隔震结构进行设计和计算。
三、存在的不足
目前，隔震结构的应用范围还是很有限。根据隔震层的位置分为基础隔震，层间隔震，首层隔震和顶层隔震。根据查询的众多资料文献可以看出，有的时候如果隔震层位置在一层柱顶，也是可以归类为基础隔震，而很多学者研究方向也是放在基础的隔震研究，只有少部分研究是在层间隔震以及顶层的隔震；对于不同的行业，有比如关于大跨度连续钢桁梁桥支座隔震研究。当然，也有一些比较不一样的研究重点，比如新型钢筋层的隔震。随着现今社会越来越多的自然地震灾害，以及次生灾害，使得越来越多的学者放眼隔震系统和隔震结构的优点，这必然让我们在防震减灾方面取得长足进步。
但是，我们应该理性的认识到，基于性能的抗震设计的理论方法还处于初始阶段，还存在着各种各样的困难和问题。在总结国内外该领域研究成果的基础上，在以下几个方面的认识上还存在一定的问题：
（一）选择结构性能设防目标
传统的建筑抗震设计的设防目标大多数是通过工程技术人员根据规范当中规定的最低设防要求而确定的，没有业主和其他人员的主动参与。但是基于性能的抗震设计不仅满足建筑性能社会最低的要求而且也面向业主，并且更加的注重建筑个性的发展。因此，让业主参与的多级性能设防目标急需建立起来。
（二）描述结构抗震性能的评价指标和参数
通过单一的参数控制结构破坏和结构正常使用的性能的判，并且基于多级设防目标的性能参数评价指标也是需要通过大量的实验研究探索和工程经验的积累才能得出的结果。
（三）基于性能的抗震设计原则和效益评估
基于性能的抗震设计是一种面向未来的设计的方法，对于结构全寿命周期的投资-效益的评估也是实现结构性能设计决策的最基本原则。但是对于结构全寿命周期投资-效益评估是一个涉及人类伦理、工程技术、社会经济等诸多方面的复杂体系，目前仍是一个留待解决的难题。
四、结束语
我国算是一个自然灾害频发的国度，虽然没有火山海啸的入侵，但是地震总是不可避免的。中华民族是一个重视安全的民族，隔振技术必将指导人们不断研究具有安全保障的结构物或构筑物，相信未来的研究前景必然光明。
参考文献：
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[2]. 中国工程建设标准化协会标准.叠层橡胶隔震支座隔震技术规程[S]. 2010.
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[6]. 江栋恒.超烈度的柱顶隔震结构抗震性能分析 [J] .南昌大学学报：工科版，2014，36 （4） ：341—346，372.
结构抗震安全 篇4
1 欠发达地区乡村建设与农村民居安全性
在2008年5月12日发生的四川汶川大地震, 使甘肃10个市州有不同程度的损失, 其中陇南、甘南、天水、平凉地区的农村民居遭受了严重损害。全省受灾70个县市区, 受灾乡镇941个, 受灾行政村10946个, 受灾户数1298034户, 受灾人数5266106人, 遇难人数365人, 受伤10158人, 紧急转移安置179.7万人, 倒塌房屋293953户、1322170间, 损坏房屋2438014间 (孔) 。给当地的社会、经济发展与人民生命财产造成严重损失。
甘肃作为西部欠发达省份, 是中国社会经济发展水平较低的地区, 甘肃广大的农村更是处于社会、经济、自然的落后状态。甘肃农村民居建筑虽然具有符合自然生态、地域特色鲜明的特点, 但面对自然灾害, 仍然反映出传统民居建筑的脆弱。甘肃有1800万人口居住在农村地区, 占总人口的68%, 由于农村地区经济发展水平较低, 农民的防灾减灾意识淡薄, 农村地区的建房未纳入建设管理, 大多数房屋未经正规设计和正规施工, 村镇房屋抗震能力普遍低下, 地震安全问题尤为突出。
由于历史的原因, 农村的整体经济发展水平普遍较城镇差, 甘肃地形狭长, 陇南、甘南、天水、庆阳、平凉、定西、临夏多为山区, 山区农村经济水平更低, 很多群众无力建设符合抗震标准的房屋, 农村的多数建筑依旧为传统的土木砖石结构。在庆阳老区, 有一部分人们祖祖辈辈都居住在山腰上窑洞里, 陇南、天水山区农民有一部分长期居住在河谷地区。由于这些地区经济相对落后, 当地村民建房一般都是靠亲友以及民间工匠以互助的方式建造, 建房从基础施工到砌墙、抗震构造标准上都不符合要求。即使在经济相对发达的河西地区, 如张掖、武威等乡镇, 其住房也多是按照传统的施工方法, 由住户私人建造, 缺乏具有抗震要求的专业设计和施工, 工程建设缺乏管理, 导致农村房屋在建造过程中材料强度低、结构整体性差, 房屋的抗震能力普遍较低。在甘肃这样一个自然灾害多发区, 上述现象带来很大的安全隐患。主要体现为:
一是房屋建造选址不合理, 民居的分布与沿江、沿河谷等潜在的地震构造方向一致, 会带来较严重的震害破坏。
二是在经济欠发达的部分农村特别是少数民族居住的山区, 土木结构的两坡水瓦屋顶和砖平房居多, 土木结构的房屋由于采用生土建材, 不具备抗震能力。
三是地基处理不合理。很多农村民居建造只注意上部建筑的美观, 不重视下部基础的坚固。有的房屋基础挖土仅几十公分深, 甚至有的不做基础, 在自然地面夯实后直接砌墙, 留下很大的隐患。为了保证房屋强度, 基础必须建造在有一定强度的持力层上, 并且基础应埋置一定深度, 并保证基础的刚度、稳定性。
四是农村住宅通常把划分的宅基地建满, 左邻右舍靠的很近, 破坏性地震时往往产生“多米诺”骨牌效应。
由于认识问题, 大部分生活在山区的农民防震减灾意识淡薄。虽然近年来, 党和政府惠农和民族政策给农村带来了实惠, 但不少靠天吃饭靠政府救济的思想依然还很严重, 就业和创收的门路少, 造成部分农民由于成本考虑对建造抗震安全房屋望而却步。
随着国家对新农村建设步伐加快, 农村房屋建设改造力度加大, 农民盼望居住环境得到改善, 能够住上漂亮而安全的房屋。在发达地区, 农民正在规划建设自己心目中的新农村。在欠发达地区, 由于缺少雄厚的物质基础和良好的生态环境做支撑, 推进社会主义新农村建设除了改变农村落后面貌, 提高农民生活水平外, 难度还在于如何在民居建设方面防灾、抗震, 选择抗震、防灾环境好的地区建设自己的家园。
2 农村民居建筑震害防治工作亟待解决的问题
由于我省经济发展水平的差距, 农村抗震民居建设发展水平也不一致, 同时由于管理人员和技术力量严重缺乏, 以及历史遗留问题, 在落后地区、山区的农村民居建设中, 还存在很多问题。缺乏统一组织和有效管理, 农村村镇基本抗震建设的管理制度和措施严重缺位。大多数非建制镇和自然村没有进行建设总体规划工作, 宅基地审批与规划和建设管理工作严重脱节。由于乡村面积大, 建筑分散, 单靠地震监测和建设部门监管难度很大, 农民建房随意性大, 给农村建筑带来了相当大的隐患。建筑管理不到位, 使得村镇抗震管理工作更难以落到实处。即使农民有意识地想建造抗震强度高一些的房屋, 而城镇地区有资质、有技术实力的建筑施工企业不愿意到农村地区承建工程。很难找到合适的施工单位, 没有经过正式培训的工人, 施工过程中操作不规范, 使用很多长期沿袭下来的传统习惯, 都为新建的房屋留下了隐患。如果不解决这些问题, 即使采用抗震性能强的新材料, 也无法起到抗震设防的作用。所有这些, 都是当前在农村民居建设中亟待解决的问题。
没有农村的现代化就没有中国真正的现代化。要实现我省农村的现代化与农民住房的安全、舒适, 还有很长路要走。目前我国社会经济发展水平总体上已基本达到了小康, 在社会主义新农村建设过程中, 如何让我省农村居民住上安全、实用的房子, 避免和减少地震带来的危害, 应该是农村民居建设和抗震防灾工作中最重要的内容。而要解决这些具体问题, 首先要把它作为各级政府的一个主要工作内容, 从组织、政策、方法、技术等各个层次采取措施。
下面是在政策与管理层面对新农村建设中几点见解:
一是加强组织、强化领导。建议各级政府牵头, 结合各地实际, 具体组织、协调各地村镇的规划与民居建设管理。各乡镇也应相应成立新农村建设管理机构, 整合各部门力量, 加大对村镇建设中抗震防灾项目的扶持力度。其他有关部门要根据自身职能, 在农村民居建设和抗震防灾方面提供资金、技术和服务等方面的支持。
二是编制规划, 配套政策。按照规划先行的原则, 因地制宜编制村庄建设发展规划。政府应围绕加快新农村建设步伐、提高农民的居住水平制定相应的配套政策, 加强宣传, 将新农村建设要达到的软硬件标准、要求、优惠政策等宣传到乡镇、村庄, 调动村民的积极性, 营造新农村建设的良好氛围。
三是明确目标, 确定试点。结合各地实际情况, 制定出台新农村民居建设的基本硬件条件和安全标准, 并具体细化, 同时各乡镇要尽快启动试点村建设, 重点投入、重点建设, 尽快形成规模, 发挥以点带面的示范效应。
四是确定标准, 推广技术。结合建设社会主义新农村, 政府应纳入对村镇民居建筑的帮助和有效管理。健全有关村镇建筑的法律、法规和技术标准, 为建设安全、实用、美观的农村民居建筑打好基础。
3 对农村民居结构安全与震害防治建议
一般来说, 震害的大小与地震特征和房屋结构的特点有关。地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的平均强弱程度。建筑物所在地区的地震烈度, 与地震震级有关, 也与距震中的距离和地质条件有关。距离震中的距离不同, 地震的影响程度不同, 即烈度不同。汶川地震的震级是里氏8级, 震中区烈度达11度, 造成的破坏很严重。从震害结果来看, 凡经正规设计、有抗震设防措施并且施工质量有保证的城市房屋建筑, 基本上达到了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。
经现场调查发现, 凡新建的按照建筑规范进行合理设计, 施工质量有保证的建筑物, 未见严重破坏。地震虽然不能完全避免, 但是地震灾害是可以通过抗震技术应用加以减轻。应总结经验教训, 关注灾后重建及农村建设中如何提高建筑物的抗震性能, 要从房屋选址、设计、材料、施工、管理等环节保证建筑物质量。
一是在不同工程地质条件的场地上, 建筑物在地震作用下的破坏程度是明显不同的。在地震区进行建筑场地选择时, 尽量避开对建筑抗震不利的地段。对拟建场地周围可能存在的滑坡、塌方、泥石流等地质隐患作出详细评估, 对场地是否避让提出明确合理建议, 科学划分场地类别。场地选择是否在有利地段, 场地及周围有无地陷、地裂、滑坡、洪水等隐患。
二是抗震结构体系选择时考虑的因素很多, 通常选择时要求:结构的整体性好, 构件之间连接、锚固可靠;构件应具有必要的承载力和一定限度的延性。对于多层砌体房屋:同一结构单元中最好采用相同类型, 砖房与底框架砖房或内框架砖房或框架结构等“混杂”的结构类型需尽量避免。
三是建筑的抗震设计按照“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的原则, 对建筑物选择合理的抗震结构体系, 采用合理的抗震措施, 保证结构的抗震性能。在结构抗震设计中, 宜采用塑性耗能机理, 使结构可以利用一定限度的塑性变形来耗散地震时输入结构的能量, 有利于抗御结构倒塌破坏。不同的结构体系, 可以通过不同的设计和抗震构造措施来增强结构和构件的延性。如:多层住宅大多采用砖混结构, 应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系;控制房屋的高度和层数;控制房屋抗震横墙最大间距;按抗震要求设置构造柱、圈梁以提高墙体抗剪能力, 提高结构的极限变形能力;进行墙、柱高厚比的验算;采取加强构件之间的连接等措施。对抗震要求较高的建筑, 可选用框架结构, 且应注意梁、柱塑性铰的设计, 遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固”的原则。
四是在建筑工程中, 利用政府有效的管理机制加强职能管理, 严格执行国家标准, 严格按照建筑设计建造建筑物, 加强监督管理, 确保施工质量, 也是确保建筑抗震性能的重要因素。加强对工程使用的原材料、构配件和半成品的质量控制, 提供材料检测手段。提倡采用新工艺、新结构、新材料和新技术, 对涉及结构安全主要材料必须检测合格后使用。
五是建立一套适合我省不同地区、不同民族、不同环境的房屋设计与安全标准, 在充分考虑房屋美观、功能合理, 符合当地农民生活要求, 照顾少数民族风俗的前提下, 一定要加强房屋结构的安全性。组织技术人员编制适应本地农民生活、生产习惯的标准设计图纸及配套工法;通过技术指导、技术服务、技术咨询、技术培训和建造样板房示范等的方式, 提供帮助和指导。应资助农民应用安全的结构形式及接受施工监督, 对开发适用技术给予经济补助, 鼓励和引导农民建造更加安全、适用的住房, 从根本上改变西部欠发达地区农村民居的落后面貌。
参考文献
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砌体结构抗震措施 篇5
研究表明，简单规则的建筑物在地震中最不容易发生破坏。因此，无论在建筑平面还是立面上，均应力求质量、刚度均匀、对称分布，避免刚度突变或开设过大洞口。建筑平面上宜规则、简洁，使房屋质量中心与刚度中心尽可能一致，保证在地震作用下不发生较大的扭转效应。立面上应尽量降低房屋中心，避免头重脚轻。突出屋面部分不宜过高，避免发生鞭梢效应。
2.2 严格控制总层数及总高度
砌体结构中楼板重量近乎占到房屋总重量的一半，房屋总高度一定的情况下，多一层楼板意味着增加半层楼的地震作用。历次震害结果显示，砌体结构房屋层数越多，高度越高，地震中破坏程度越大，因此，有必要对砌体房屋总层数及总高度进行严格控制。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-)中7.1.2条规定了我国在不同砌体材料、不同抗震烈度下的总高度和层数限值。同时，横墙较少的多层砌体房屋，总高度应比规定降低3m，层数相应减少1层;各层横墙很少的多层砌体房屋，还应再较少一层。
2.3 合理布置楼梯间
楼梯间作为人员疏散通道，在紧急情况发生时，大量人员集中，如果在地震时破坏，极有可能造成伤亡，也使救援工作无法顺利进行。建筑物的四角是保证结构整体性的重要部位，地震时水平两个方向地震作用通过墙体传递，在角部形成合力，造成应力集中，故不宜在房屋的尽端和转角处设置楼梯间。
2.4 合理设置伸缩缝
砌体材料与钢筋混凝土的线膨胀系数不同，墙体和屋盖的刚度不同，当温度变化时，砌体墙体与钢筋混凝土屋盖将产生不同的变形。由于墙体变形受屋盖变形的制约，墙体中会产生温度应力，一定程度下会生成斜裂缝和水平裂缝。
为防止砌体由温差和墙体干缩引起的裂缝，可在产生裂缝可能性较大的.地方设置伸缩缝，如房屋平面转折处、体型变化处及错层处等。此外，在屋盖上设置保温、隔热层，或在屋面与墙体相接触的部位设置滑动层，也可有效防止温度裂缝。
2.5 重视构造柱与圈梁的设置
在多层砌体房屋中设置钢筋混凝土构造柱，能约束墙体变形，提高砌体抗剪强度，更重要的作用是增强墙体之间的连接，增强结构的整体性，提高砌体结构的抗震性能，防止房屋在大震时的突然倒塌。
构造柱须与各层纵横墙的圈梁或现浇楼板连接，才能发挥约束作用。构造柱的设置部位因地震烈度、房屋高度的不同而异，具体可见《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)7.3.1条的规定。
圈梁也是多层砌体房屋中重要的抗震构造措施，圈梁的设置可以防止因地基不均匀沉降或较大振动荷载对结构的不利影响。圈梁与构造柱相结合，对各层构造柱起到支撑点的作用，共同作为多层砌块房屋的约束边缘构件，限制开裂后砌体裂缝的延伸和砌体的错位，使砖墙有较大的延性和变形能力，继续吸收地震能量，避免墙体倒塌。
2.6 采用隔震结构
砌体结构中采用隔震措施可以有效抗震，即在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层，延长整个结构体系的自振周期，增大阻尼，减小传到上部结构的地震作用。从抗震性和经济性考虑，建在高烈度区的建筑更适合采用隔震结构。
结论
结构抗震安全 篇6
关键词：人防结构设计 抗震结构设计
甲类人防地下室应能承受常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载的分别作用，乙类人防地下室应能承受常规武器爆炸动荷载的作用，人防地下室一般也有抗震设防要求，设计时需要能承受地震动荷载及武器爆炸动荷载作用。人防结构设计与抗震结构设计有相同之处也有不同之处。
1 荷载
两者均为动荷载，设计时均按一次作用考虑，荷载作用时间都很短。人防荷载具有量值大、作用时间短且不断衰减等特点。人防地下室结构设计主要考虑抵抗空气冲击波，因此人防荷载对结构构件外表面的是直接作用，其动荷载直接作用于构件，其作用为外力；而地震动荷载则是由于地震时地面运动引起的动态作用，是间接的作用。抗震区的建筑物均会承受地震作用。由于核爆动荷载是偶然性荷载，钢筋混凝土构件又允许开裂，因此比之静荷载作用下构件的安全度可适当降低。在核爆动荷载作用下，地基承载力有较大提高，同时安全系数也可取较低，在这种瞬间荷载作用下，一般不会产生因地基失效引起结构破坏，因此基础计算一般可以不考虑人防荷载，但一些建筑需要考虑地震作用效应。
《人防规范》将人防荷载简化成等效静荷载，它只代表作用效果的等效，等效静荷载并不是实际作用的力，但它方便了设计计算可以用静力分析的模式进行内力计算；设计时等效静荷载的大小的确定主要与设防抗力等级有关。人防荷载的分项系数=1，原因是偶然性荷载不乘分项系数；人防结构可靠度要求比工民建结构低。
地震作用大小与筑物所处的场地条件及土质情况、及建筑物自振周期、振型、阻尼及抗震设防烈度有关。根据抗震设防烈度和场地条件确定不同的抗震等级。
2 设计理念
抗震设计方法通常为“三水准、二阶段”的设计方法，设防目标为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。为实现设防目标取小震下地震动参数计算结构弹性下的地震作用效应，进行截面承载力验算。第二阶段是大震下的结构弹塑性变形验算。并通过概念设计和抗震构造措施来满第三水准的设计要求。
在人防动荷载作用下，防空地下室结构动力分析采用等效静荷载法，即将动力作用下求内力问题转化成静力作用下求内力问题，防空地下室结构的内力可按一般静力结构进行结构内力分析，并可采用静力计算手册和相应图表来计算内力。
由于在动荷载作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线很相近，且动荷载作用下结构构件的破坏规律与相应静荷载作用下破坏规律基本一致，所以在动力分析时，可将结构构件简化为单自由度体系，用动力系数乘以动荷载峰值得到等效静荷载，这时结构构件在等效静荷载作用下的各项内力就是动荷载作用下相应内力的最大值。按等效静荷载分析计算的模式代替动力分析，给防空地下室结构设计带来很大方便。采用等效静荷载分析时，为满足抗力要求，结构材料参数应乘以材料强度综合调整系数。最后结构构件在动荷载作用下的变形极限用允许延性比[β]来控制。按允许延性比进行弹塑性工作阶段的防空地下室，即可认为满足防护和密闭要求。
3 设计原则
人防设计与抗震结构设计的设计原则一样：
3.1 脆性破坏的构件安全储备小，延性破坏的构件安全储备大，因此结构应尽可能有足够的延性，避免脆性破坏，钢筋砼结构构件均应采取“强柱弱梁”“强剪弱弯”的设计原则。
3.2 各结构构件抗力相协调的原则，避免出现薄弱部位。防空地下室的结构，应充分考虑各部位作用荷载值不同，破坏形态不同以及安全储备不同等因素，保证在规定的动荷载作用下，结构各部位（如出入口和主体结构）都能正常地工作，防止由于存在个别薄弱环节致使整个结构抗力明显降低。如果某个部位失效，将导致整个人防区失效。同样抗震设计也十分强调避免出现薄弱环节（如薄弱层，软弱层等），因为大震时薄弱层或软弱层出失效将导致建筑物倒塌，产生严重后果。
4 提高延性的设计构造措施
4.1 核武器与常规武器爆炸均属于偶然性荷载，具有量值大，作用时间短且不断衰减的特点，结构构件承受动荷载时已经处于弹塑性工作阶段，因此，结构构件具有较大的延性，对吸收动能，抵抗动荷载是十分有利的。人防结构设计时，构造上应采取“强剪弱弯”“强柱弱梁”“强节点弱杆件”的设计原则。如可充分利用受弯构件和大偏心受压构件的变形吸收武器爆炸动荷载作用的能量，以减轻支座截面的抗剪与柱子抗压的负担，确保结构在屈服前不出现剪切破坏和屈服后有足够的延性，最终形成塑性破坏，提高结构的整体承载能力；又如受弯构件应双面配筋，对承受动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下构件坍塌十分重要。
4.2 对梁、柱剪跨比和梁、柱剪压比及柱轴压比都需限制在合理范围内，规范中也有一定的规定。在塑性铰区需配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著提高塑性铰区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的开展，从而可充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁、柱的延性；而且钢箍作为纵向钢筋的侧向支承，阻止纵筋压屈，使纵筋充分发挥抗压强度。为了避免地震作用下框架柱过早地进入屈服阶段，增大屈服时柱的变形能力，提高柱的延性和耗能能力，全部纵向钢筋的配筋率不应过小。
4.3 强节点弱构件”设计原则。由于节点区的受力状况非常复杂，所以在结构设计时只有保证各节点不出现脆性剪切破坏，才能使梁、柱充分发挥其承载能力和变形能力。即在梁、柱塑性铰顺序出现完成之前，节点区不能过早破坏。
4.4 强柱弱梁。较合理的框架破坏机制应是梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生，底层柱柱根的塑性铰较晚形成，各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层。这种破坏机制的框架，就是强柱弱梁型框架。
4.5 强剪弱弯。适筋梁或大偏压柱，在截面破坏时可以达到较好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使内力重分布得以充分发展；而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时，往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁、柱设计时，应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力，使构件发生延性较好的弯曲破坏，避免发生延性较差的剪切破坏，而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏，这就是“强剪弱弯”的设计原则，它实际上是控制构件的破坏形态。
这些都可以提高结构构件的延性上述这些措施人防设计抗震设计的原则是一致的。
结构抗震安全 篇7
汶川地震发生后, 公共建筑在此次震害中受损严重, 应对公共建筑进行全面的安全与抗震检测鉴定, 以查明公共建筑的安全及抗震性能现状, 为今后公共建筑的处理提供意见, 并且为需进行抗震加固的建筑提供技术依据。
通过对大量公共建筑鉴定项目的分析总结, 查明由于受当地经济条件的限制, 许多公共建筑均不同程度地存在抗震性能隐患。通过总结公共建筑的抗震鉴定可知, 不应过多的将抗震性能缺失仅归于施工质量问题上, 而不少公共建筑的结构设计在抗震概念设计方面的先天不足, 存在结构形式不尽合理, 抗震措施严重缺失等结构体系的本质问题。结合四川省三台县2007年设计的某框架结构公共建筑, 对其进行了安全性鉴定及抗震鉴定。该公共建筑为2层 (局部5层) 钢筋混凝土框架结构楼, 建筑面积为4070m2, 依据《建筑抗震设计规范》 (GB 50011-2001) , 抗震设防烈度6度, 建于2008年。该公共建筑地震实际烈度由于三台县属绵阳地区, 参照相关资料地震烈度为8度或9度。该公共建筑的外立面照片见图1。
2 现场检测及结果整理
2.1 图纸资料调查
经参阅图纸及现场检查情况, 该建筑结构实际情况与原结构设计一致。标准层平面布置见图2和图3所示。
2.2 主体结构材料性能检测
根据有关检测标准, 对该建筑主体结构材料的性能进行现场实测。采用现场随机钻取芯样进行抗压强度试验和随机抽样回弹检测的综合评定方法, 采用磁感测定仪对混凝土结构内部配筋进行检测。
现场检测结果表明各楼层混凝土柱、梁、板的实测混凝土强度等级满足原设计C35的要求;各层混凝土构件的配筋情况满足设计要求。
2.3 现场详细检测
主要针对该建筑的上部承重结构的震后损伤及变形情况进行检查, 主要包括上部主体结构的柱、梁、板等的有无开裂、变形, 围护结构有无破损等。经现场调查, 主体结构中存在的主要破损状况为:
(1) 1层部分混凝土角柱和边柱的梁柱节点区存在严重破损, 混凝土压碎, 钢筋外凸, 1层20/B～F轴顶梁的支座处存在严重破损, 并向北偏移35～40mm, 如图4～图6所示;
(2) 1层部分混凝土中柱的梁柱节点区存有水平轻微裂缝, 裂缝最大宽度0.02mm, 如图7所示。
(3) 1层楼梯的楼梯梁产生断裂, 如图8所示。
(4) 填充墙体存在不同程度的裂缝和破损, 其中1层的填充墙大量严重破损和坍塌, 如图9所示。
(5) 突出屋面的主体结构严重破损, 如图10所示。
3 安全性鉴定
通过对建筑材料强度检测、结构构件变形检测、外观质量检测, 以及进行了结构验算分析。可以参照《民用建筑抗震鉴定标准》 (GB/T 50292-1999) , 对其进行安全性鉴定。
3.1 结构构件安全性鉴定
混凝土结构构件的安全性鉴定, 应按承载能力、构造以及位移 (变形) 和裂缝等4个检查项目, 分别进行鉴定评级, 并取其最低一级作为构件安全性等级。构件安全性鉴定评级见表1。
3.2 子单元安全性鉴定
公共建筑的第二层次鉴定评级应按地基基础、上部承重结构和围护系统的承重部分划分为三个子单元, 根据《民用建筑可靠性鉴定标准》中相关规定确定该子单元的安全性等级, 按表2进行子单元鉴定评级。
3.3 鉴定单元安全性鉴定评级
鉴定单元安全性鉴定评级根据其地基基础和上部承重结构的安全性等级进行评定, 并取其中较低等级作为其安全性等级, 按表3进行子单元安全性鉴定评级
4 抗震性能鉴定
按照《建筑抗震鉴定标准》 (GB 50023-2009) 第1.0.4条和第1.0.5条, 该公共建筑的后续使用年限宜采用50年, 属于C类建筑, 因此按现行国家标准《建筑抗震设计规范》 (GB 50011-2001, 2008版) 的要求进行抗震鉴定, 按设防烈度6度, 由于该建筑物为当地人员密集的公共服务设施, 按《建筑工程抗震设防分类标准》 (GB500223-2008) 为重点设防乙类建筑, 即提高一度核查抗震措施。
通过抗震验算分析, 该公共建筑的主体结构基本满足原设计抗震设防烈度6度的要求。
按照现场检测结果并结合原设计图纸, 对房屋抗震措施进行鉴定, 抗震措施鉴定结果见表4。从表4可得出抗震措施鉴定结论如下:
1) 房屋的结构体系中框架体系、规则性要求不满足规范要求;
2) 混凝土构件强度满足规范的最低限值要求;
3) 结构构件的配筋与构造 (梁、柱、节点) 设置情况满足规范要求。
5 鉴定结论及分析
5.1 鉴定结论
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292-1999和《建筑抗震鉴定标准》 GB 50023-2009, 对该公共建筑楼进行安全性鉴定和抗震鉴定, 鉴定结论如下:
(1) 经安全性鉴定, 该建筑安全性鉴定评级为Csu级;
(2) 经抗震鉴定, 该建筑框架体系、规则性要求不满足规范要求。
5.2 结论分析
在地震作用下, 由于该公共建筑属于各楼层建筑平面变化不规则、存有细高突出楼层、底层空旷且跨度较大的较复杂非均匀性框架结构, 因此, 受5.12汶川大地震的影响, 该楼主体结构产生了扭转和剪切变形, 突出楼层产生了鞭梢效应, 以致其1层的边角部位结构构件、楼梯间等开洞薄弱处结构构件和细高突出楼层处的结构构件都产生了严重的破损状况, 而楼体的中间部位结构构件和其它楼层的结构构件未产生严重破损状况。
因此, 如果在设计过程注重结构体系的合理性, 并适当在角部、边部及楼梯洞口等薄弱部位采取有效的抗震构造措施, 就不会出现震后该建筑受损的严重情况。
6 加固处理建议
根据该建筑的鉴定结果, 可知原结构体系不合理, 个别构件已受损, 应予进行抗震加固处理。
(1) 由于该楼1层边角部位各框架柱的梁柱节点区混凝土均产生了严重破坏, 已经影响到该建筑的安全性, 建议采用钢筋混凝土剪力墙替代和支承相应位置的原框架柱和梁, 各剪力墙的基础应做成钢筋混凝土条形基础, 各条形基础的两端必须与原柱下独立基础连接成整体。在进行该项加固修复设计时, 应同时考虑通过增加剪力墙的方法调整客运站楼主体结构的均匀性, 使其在两个平面主轴方向的动力特性相近。
(2) 建议断裂楼梯梁采用在断裂点增设支承短柱的方法进行加固处理。
(3) 突出屋面的主体结构为装饰性结构, 其高宽比过大不符合建筑抗震设防的要求, 且已经严重破损, 因此, 建议全部拆除。
(4) 拆除破损和坍塌的原填充墙, 重新砌筑新填充墙并注意其与主体结构的有效拉结。
7 结语
(1) 通过对某公共建筑的安全及抗震性能鉴定可知, 该建筑物存有结构体系不尽合理的本质问题, 不应过多的将抗震性能缺失仅归于施工质量问题上。
(2) 地震作用及影响十分复杂, 因此, 抗震鉴定更应注重结合结构概念设计原则, 指导现场检测与计算分析。
(3) 抗震加固设计不应只针对相应构件进行局部加固, 也应在抗震鉴定的基础上, 综合考虑结构的整体抗震性能进行加固设计。
摘要：通过总结相关公共建筑抗震鉴定可知, 不应过多的将抗震性能缺失仅归于施工质量问题上, 而不少公共建筑的结构设计在抗震概念设计方面的先天不足, 存在结构形式不尽合理。本文结合某框架结构的公共建筑, 对其进行了安全性及抗震性能鉴定。主要从结构体系的合理性, 承重构件材料强度, 房屋整体性连接构造及连接等方面对其进行安全及抗震性能鉴定。提出抗震鉴定更应注重结合结构概念设计原则, 指导现场检测与计算分析;抗震加固设计同样也应注重结构整体抗震性能, 不应只完成局部构件的加固处理。
关键词：公共建筑,框架结构,安全性鉴定,抗震鉴定
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.GB/T 50344-2004建筑结构检测技术标准[S].中国建筑工业出版社, 2006.
[2]王永维, 侯汝欣, 王秀逸等.GB/T 50315-2000砌体工程现场检测技术标准[S].中国建筑工业出版社, 2000.
[3]四川省建筑科学研究院.GB/T 50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准[S].中国建筑工业出版社, 1999.
结构抗震安全 篇8
Pushover法是一种静力非线性分析法。有关Pushover法的思想其实很早就已提出,主要用于理论研究。1975年,Freeman等在Pushover法中引入了地震需求谱曲线和能力谱曲线的概念,发展了Pushover法,并促进了Pushover法在结构抗震性能评估等方面的应用推广。
1 Pushover法的基本原理
Pushover方法从本质上说是一种静力非线性计算方法,与以往的抗震静力计算方法的不同之处主要在于它将设计反应谱引入了计算过程和计算结果的工程解释。该方法用简化的力学模型代替原结构,通过对结构模型施加沿高度呈一定分布的水平单调递增荷载来将其推至某一预定(或求出)的目标位移或者使结构成为机构(这种情况较少发生),来分析结构的薄弱部位及其他非线性状态反应,以判断未来可能地震作用下结构及构件的变形能力是否满足使用功能的要求。
目前,Pushover分析主要有两个方面的用途:1)由Pushover分析得到结构的能力曲线,进而转换为能力谱,结合需求谱求结构的目标位移。再将结构推至此目标位移,考察此时结构的性态,以实现基于性能位移的抗震设计。2)由其他方法求结构的目标位移,再进行Pushover分析,记录每一次出现新的塑性铰后结构的周期,并将周期及其对应的地震影响系数(水平力总量与结构自重的比值)绘成曲线,并与抗震设计反应谱对比,来评价结构的抗震性能(但我国现行的抗震设计反应谱为弹性谱,这使得由Pushover分析来评价结构的抗震性能时偏于保守)。
2 传统Pushover方法的基本假定
1)实际结构的响应与等效单自由度(SDOF)体系相关,也就是说结构的响应仅由结构的第一振型控制。
2)结构沿高度的变形由位移形状向量{Υ}表示,且在整个地震反应过程中位移形状向量{Υ}保持不变。
3 Pushover法的基本步骤
1)准备工作。建立合理的力学模型,包括几何尺寸、物理参数以及节点和杆件的编号,并求出各构件的塑性承载力。2)求出结构在竖向荷载作用下的内力。3)施加一定量的沿高度呈一定分布的水平荷载。水平荷载施加于各楼层的质心处;水平荷载值的选取应使结构在该水平荷载增量作用下结构的内力和竖向荷载作用下的结构内力以及前面所有的n步水平荷载产生的内力相叠加后,刚好使一个或一批构件进入屈服为宜。4)对于上一步进入屈服状态的构件,考虑其进入塑性。修改结构的刚度矩阵,并在此“新”结构上施加一定量的水平荷载。该水平荷载的作用点及取值原则与上一步相同。5)重复上步。直至结构的顶点侧向位移达到假定的目标位移,并求出整个过程的基底剪力—顶点位移关系曲线(能力曲线)。6)求结构的目标位移。7)将上一步求出的目标位移施加于结构,然后与特定的性态目标的限值进行比较,从而得出结构在地震作用下是否满足一定的性态要求。
4 目标位移的确定
结构目标位移指结构在一次地震动输入下可能达到的最大位移(一般指顶点位移)。由于顶层位移能直接而有效地度量结构的整体位移反应,且能与单自由度体系的质点位移相对应,因此通常选用结构的顶层位移作为目标位移。
目标位移的确定是Pushover方法的核心问题之一,它对应着一定的建筑功能要求。由于静力弹塑性分析的主要作用是评估结构在大震作用下的破坏和抗倒塌能力,所以目标位移也应该与这种功能要求相对应。目标位移的确定方法如下。
4.1 能力谱法求结构目标位移的基本步骤
该方法首先将Pushover分析得到的反映结构自身性能的基底剪力—顶点位移曲线(能力曲线)经过变换,得到由谱加速度和谱位移表示的能力谱,然后将得到的“能力谱”与“需求谱”放在同一坐标系内,最后确定目标位移。基本步骤如下:
1)对结构进行Pushover分析,得到结构的基底剪力Vb—顶点位移Un关系曲线。
2)将上述曲线转换成谱加速度A—谱位移D形式。这一步转换的目的是将多自由度体系转化为等效单自由度体系。因为结构的“需求谱”是针对单自由度体系而言的,所以经过转换后,才可以将“能力谱”与“需求谱”放在同一坐标系内进行比较,从而确定目标位移。见式(1):
其中,A为谱加速度;D为谱位移;γ1为基本振型的振型参与系数;X1 n为基本位移在结构顶层的振幅值;M1*为相对于基本振型的等效质量,X1 j为基本振型在第j层的振幅值。
3)建立需求谱。
a.弹性需求谱。
把弹性谱(时程分析得到的弹性反应谱的平均值曲线)或设计反应谱从标准的加速度(A)—周期(T)形式转换为谱加速度(A)—谱位移(D)形式。见式(2):
b.非线性需求谱。
等效阻尼法。在典型的弹性需求谱的基础上,通过迭代求非线性结构的等效阻尼比ζeq,再用ζeq代替普通结构弹性反应谱的阻尼比ζ=0.05,求得结构的非线性需求谱。
该方法的不足:首先,这种方法假定结构在非线性反应中,体系的滞回耗能与等效粘滞阻尼之间存在一个稳定的关系,但是没有任何物理原理能够证明这个假定;其次,由能力谱曲线和等效阻尼弹性谱曲线的交点求出的周期Tn,与非线性体系的动力反应没有什么关系。由于以上两点原因,采用这种方法求解时,有时会不收敛或求得的结果与精确值(非线性时程分析得到的结果)有很大差距。
位移影响系数法。原则上非弹性谱比等效阻尼弹性谱更加精确,特别是对于短周期和高延性的情况(这一点可以从Rμ曲线中看出)。
位移影响系数法指在给定的地面运动作用下,体系保持弹性所要求的侧向屈服强度Fy(μ=1),与结构在该地震作用下进入弹塑性阶段,位移延性系数达到μi时,所对应的侧向屈服刚度Fy(μ=μi)的比值,见式(3):
强度折减系数Rμ不仅依赖于体系的特性,还取决于地震动的加速度时程,对于每一个地震动来说,Rμ都是结构的自振周期、阻尼、滞变特性和位移延性系数的函数。
一些学者给出了关于Rμ的公式。通过总结,可以得出以下结论:
对于非常刚的体系,即T→0时,R→1。
对于非常柔的体系,即T→∞时,Rμ→μ
对于一个给定的目标延性μi,从一个地震动计算得到的Rμ可能大大不同于从另一个地震动计算得到的Rμ。对结构而言,用Rμ的平均值进行设计可能会导致不安全,故建议采用超越概率较小的Rμ(一般为Rμ的平均值-n倍标准差)。
计算非弹性需求谱的公式为:
其中,De为弹性需求谱计算得到的位移。
4)将需求谱与能力谱画在同一坐标系内,从而确定结构的目标位移(如果用非弹性需求谱计算目标位移,一般需要迭代)。
4.2 求出结构的目标位移
1)选择符合场地地震环境的输入地震波,分别计算这些输入地震波作用下SDOF体系的弹塑性位移反应,计算出最大位移,反算出结构的等效顶点位移,并取结构的目标位移为等效顶点位移的平均值+1倍标准差。
2)利用“等位移原理”,通过弹性加速度反应谱和结构弹性参数等效的SDOF体系求出结构的目标位移。
等位移原理:对于中、长周期的结构,在地震作用下,无论结构处于弹性、弹塑性状态,其顶点位移近似相等(等位移原理对于短周期结构不适用,查一下量化的标准)。
5 目前存在的一些问题
1)考察用SDOF进行时程分析,反算结构目标位移与直接对结构进行时程分析得到目标位移的差别,并提出修正公式。
2)给出抗震设计的非弹性反应谱。
摘要：阐述了地震反应静力非线性分析方法(Pushover法)的原理及实施步骤,表明Pushover法是一种基于性能评估结构抗震性能的有效工具,其操作简单,准确有效,是一种可靠实用的建筑结构抗震安全评估方法。
关键词：Pushover法,结构抗震,弹塑性分析
参考文献
[1]杨浦,李东,李英民,等.抗震结构静力弹塑性分析(Pushover)方法的研究进展[J].重庆建筑大学学报,2000(5):76-77.
[2]钱稼茹,罗文斌.静力弹塑性分析———基于性能/位移抗震设计的分析工具[J].建筑结构,2000(6):21-22.
[3]程斌,薛伟辰.基于性能的框架结构抗震设计研究[J].地震工程与工程振动,2003(4):103-104.
[4]叶燎原,潘文.结构静力弹塑性分析(Pushover)的原理和计算实例[J].建筑结构学报,2000(2):90.
结构抗震安全 篇9
泸定水电站位于四川省泸定县境内,库尾段属康定县,装机容量920 MW。枢纽布置设计四条泄洪洞分别布置在左、右两岸,1号泄洪洞布置在左岸,2号、3号、4号泄洪洞布置在右岸。左岸布置1号泄洪洞,由早期导流洞改建而成的有压洞,采用洞内消能方式;2号泄洪洞为短有压进口无压泄洪洞(中后期兼作导流洞,同时兼作水库放空与排沙);3号、4号泄洪洞为开敞式进口无压泄洪洞。
2号为短有压进口无压泄洪洞(中后期导流洞利用),进口采用岸塔式,底板高程为1 315 m,塔顶高程1384.0 m,塔顺水流向长50 m,宽22m,高69m,进水口设平板检修闸门和弧形工作闸门控制,弧形工作闸门孔口尺寸12 m×9 m(宽×高),底板高程1 315 m,最大下泄流量3 003.09 m3/s,洞长1 315 m,洞身为无压城门洞型,断面尺寸为12 m×17 m。洞出口底板高程1 305 m,出口流速约21 m/s,采用底流式消能方式,出口利用60 m渐变段与消力池连接,扩散角11.31°,考虑消力池底板尽量置于基岩之上,同时减小泄洪洞出口的边坡开挖,因此将渐变段30 m置于洞内。进水塔纵剖面如图1所示。
塔体四周有回填抛石混凝土、水压力以及山体岩石地基相互作用等荷载,若采用传统的简化方法进行计算,其结果则难以反映其体型复杂、截面突变、刚度变化以及大孔口等因素对其力学性能的影响,不可能准确地反映各个部位的应力状态和变形情况[1],因此,采用有限元法对该进水塔结构进行抗震性能分析。
2 计算模型和参数
2.1 计算模型
模型原点取在进水塔对称面上,x轴取为顺水流方向,向下游为正;y轴取为垂直水流方向,向左岸为正;z轴取为竖向,向上为正。周遍岩体模拟范围为:上游边界距原点距离为55 m,下游边界距原点135 m,左岸边界和右岸边界距原点均为55 m,底面边界高程为▽1 200 m,顶面边界高程为▽1 460 m。采用六面体八节点等参单元进行离散,整体网格见图2,整个计算模型共55 262个单元,63 869个节点。
2.2 计算参数
计算中采用的参数,除设计部门提供的岩体和水位等基本参数外,对于混凝土参数选用了规范建议值[2],具体见表1。
运行期间进水塔特征水位:正常蓄水位1 378.00 m,校核洪水位1 381.22 m。
3 计算荷载与荷载组合
进水塔的主要荷载可分为静荷载和动荷载。其中静荷载主要包括:塔体自重、静水压力和水重、扬压力、淤沙压力、风压力、浪压力、设备自重等;动荷载包括:地震力、地震动水压力和地震动土压力等。本文以进水塔结构满库状态为研究对象,进水塔的动力计算所考虑的地震作用包括:①建筑物自重和塔顶门机、启闭机、闸门所产生的地震惯性力;②水平向地震作用的动水压力。在计算过程中,在地基四周的边界面上施加水平约束,在底部边界面上施加固定约束。
3.1 地震动输入参数
泸定水电站泄洪洞进水塔为一级建筑物,库区地震基本烈度为8度,根据规范[3]规定,只考虑两个水平向地震作用,即水流向和垂直水流向地震作用,不计竖向地震作用。按照地震部门地震危险性分析结果的建议,水平向地面加速度强度为0.251 g,阻尼值0.1。
本文采用反应谱法动力分析,地震荷载根据《水电站进水口设计规范》(DL/T5398-2007)、《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)规定取用。沿用此类问题的一般做法,以无质量地基底部均匀输入的近似方式考虑结构与地基间的动力相互作用和地震动的输入。根据规范,在动力分析中,计算进水口结构和库水的动力相互作用产生的动水压力时,可以忽略库水的可压缩性而以附加质量的形式计入。
设计反应谱参见图3。
其中特征周期Tg取0.25 s,βmax取2.25。
阻尼比按照设计院提供取0.1,对设计反应谱β做以下修正:
式中: β0为相应于λ=0.05时的标准值;β为与其他阻尼比对应的设计反应谱。
3.2 动水压力
计算进水塔地震作用效应时,塔内外的动水压力可分别以塔内外表面的附加质量考虑,塔外附加质量采用Clough教授[4,5]推广了的韦斯特伽特附加质量公式计算,即:
式中:ρ为水体的密度;li为表面某点i的法线矢量;Ai是该点在表面上的隶属面积;h为坝前总水深;y为某点的水深。
塔内附加质量是将塔内水体质量平均分布作用到塔内表面节点上。
3.3 荷载组合
基本组合:正常蓄水位静水压力+自重+扬压力+泥沙压力;特殊组合:①基本组合+顺水流向地震作用,②基本组合+垂直水流向地震作用。
4 计算结果及分析
4.1 自振特性分析
取前十阶振型做统计分析,具体见表2。
从表2中可以看出,进水塔结构的第一阶自振频率为3.429 Hz,第一阶振型为顺水流方向弯曲。
4.2 静力成果分析
静力计算中,各工况产生的位移较小。最大位移位于进水口顶部偏后部位。
正常蓄水位时(自重+静水压力+扬压力)最大位移为0.64 cm,此时弧形工作门与门楣间的相对位移为0.34 cm。
各工况的应力水平总体较小,局部应力水平较大,可能会引起局部混凝土的开裂。最大主应力为1.35 MPa,出现在进水口上表面,顺水流方向的最大正应力为0.38 MPa,竖向最大正应力为0.57 MPa,垂直水流向的最大正应力为1.25 MPa,发生在喇叭口上部与侧墙内侧的交界处,产生的原因主要是顶部结构自重和角部的应力集中现象,垂直水流向的应力起了控制作用。
4.3 动力成果分析
4.3.1 动位移分析
在两个水平方向地震作用下对进水塔结构进行反应谱分析,计算结果表明:按顺水流向地震,50年超越概率10%计算,最大动位移为0.20 cm,发生在进水口顶部前端。按垂直水流向地震,50年超越概率10%计算,最大动位移为0.3 cm,发生在进水口顶部前端。地震激励下进水塔位移分布如图4所示。
4.3.2 动应力分析
按顺水流向地震,50年超越概率10%计算,进水口侧墙内部混凝土的第一主应力约为0.7~1.0 MPa。较薄弱的部位为侧墙尾部与基岩交接处,第一主应力在1.3 MPa左右动应力水平。按垂直水流向地震,50年超越概率10%计算,进水口侧墙内部混凝土的第一主应力约为0.3~0.5 MPa。在侧墙尾部与基岩交接处,第1主应力在1.1 MPa左右,在横梁的连接部位也产生比较大的主应力,数值在1.0 MPa左右。总体来说结构受力的薄弱部位主要有:横梁;侧墙外侧与回填混凝土交接处;侧墙尾部内侧。这些部位在地震中容易开裂破坏,特别是过梁应力过大导致断裂,进水口整体侧向刚度进一步减小,对抗震极为不利,在结构设计和配筋时需要注意加强,见图5。
4.4 动静叠加与强度验算
4.4.1 动静叠加分析
由于反应谱分析的成果不能体现出结构在地震工况下真实的应力状态 ,所以 ,在此进行进水塔动静应力的叠加计算。反应谱分析得到的动应力是交变应力[6],叠加后的应力需包括所有可能出现的不利应力状态。按照规范[7]要求钢筋混凝土结构进水塔的截面承载力抗震验算时,应对用动力法计算的地震作用效应进行折减,因此,动静叠加时对地震作用效应按系数0.35进行折减后再与静力计算结果进行叠加。
叠加后塔体最大变形1.6~1.7 cm,出现在塔顶,最大主应力1.7~1.9 MPa左右,出现在结构与基础的连接部位。进水塔结构受垂直水流向地震作用时,与静位移叠加后塔体最大变形2.0 cm左右,出现在塔顶偏后部位,最大主应力2.3 MPa左右,出现在结构与基础的连接部位以及闸门槽处。
4.4.2 强度验算
进水塔结构中采用分区混凝土C10、C20、C30、C40,其中结构受力典型部位其抗压强度设计值分别为C20:10.0 MPa, C30:15.0 MPa,C40:19.5 MPa;抗拉强度分别为C20:1. 1 MPa,C30:1.5 MPa,C40:1.8 MPa。根据《水工混凝土结构设计规范》[2]要求按承载能力极限状态设计式对进水塔结构承载力进行验算,即:
式中:ψ为设计状态系数;γ0为结构重要性系数;S(·)为结构的作用效应函数;γd为承载能力极限状态的结构系数;R(·)结构的抗力函数。
根据规范查得:γ0 =1.1,ψ=0.85,γd =1.2,材料动强度提高系数取为1.3。关键部位强度验算如表3,由此可见进水塔结构最大主压应力满足强度要求,而进水口上缘处的最大主拉应力超限,但是该范围极小,属较大拉应力集中点。其他部位均能满足强度验算要求。
由表3可见,进水塔结构最大主压应力满足强度要求,而进水口上、下缘处的最大主拉应力超限,但是该范围不大,属应力集中点,在结构的配筋设计时要注意。其他部位均能满足强度验算要求。
5 结 语
(1)动、静荷载作用下塔体各个指标符合一般规律,控制性主压应力在可以控制范围内。最大主拉应力数值虽然较大,但从其分布区域来看,只在侧墙与顶部结合处很小的一部分。进水塔的设计方案是可行的。
(2)动力分析中,各阶模态分布较为密集,反映了塔体相对较薄的结构特点。单独x向(顺水流向)地震作用下,由反应谱方法计算得到最大主应力为1.0 MPa。单独y向(垂直水流向)地震作用下的最大主应力为1.3 MPa。应力水平相对不高。两种情况下的顺河向位移最大值分别为2.0 mm和3.0 mm。
(3)动静叠加后,结构最大拉应力发生在塔体与周边回填混凝土部位、塔体与基础连接部位以及横梁与侧墙连接部位,为了改善进水口整体应力水平,建议在侧墙尾部与基岩交接处设置接触隔离缝,以改善由于地震作用在这些部位造成的不利影响。
参考文献
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砖混结构的抗震性能以及抗震措施 篇10
发生地震时, 砌体受到的地震损害大体分为外在原因和内在原因两种情况。外在原因是指地震产生的冲击力, 地震冲击波可以分为横向的和纵向的, 横向波产生水平力或是扭转力, 纵向波产生垂直力。当横向波产生的水平力和墙的方向平行时, 因为墙体的剪力作用, 会在墙体上出现裂缝;当水平力和墙体方向垂直时, 墙体弯曲, 平面受损, 为了避免这一情况发生, 建议在多层建筑中, 使用圈梁或是构造柱;当发生等级低的地震时, 同时建筑物的层数较少时, 纵波形成的垂直力, 会小于建筑物本身的重力;但是, 如果建筑物的层数较多时, 纵波产生的垂直力, 会在较高的楼层上, 形成拉应力, 为此, 用砖混结构建成的建筑物, 一般会限制层数;横波产生的扭转力, 会使建筑物中离中心较远的地方受损严重, 例如:边角。导致砌体受损的内在力是结构的脆性较高、整体连接不牢靠, 当地震发生的时候, 建筑体脆薄的地方、受力复杂的地方、建筑体突出的地方、建筑连接不牢靠的地方, 都很容易遭受地震的破坏。
2. 抗震性能的最优设计及分析
2.1 平立面的设计要匀称、规则
在多层建筑中, 为了防止在地震时, 砌体结构发生刚度突变、楼层错位的情况, 其结构要设计匀称规则, 避免因为建筑体的形体复杂、受力不匀等原因引发作用力太复杂或是结构伴随扭曲现象, 导致建筑物遭受损坏。
2.2 横向和竖向的墙体一起承担作用力
在多层建筑中, 横向和竖向墙体一起承担作用力的结构, 要优先使用, 并且最好是横向、竖向承担的作用力要匀称。横向要对齐, 竖向要连接到位, 在一条轴线上的窗间墙, 宽度要一致, 楼梯最好不要设计在建筑物一端或是某个角, 烟道的设计不能让墙体消弱, 如果必须要消弱, 一定要有别的加固的方法, 没有纵向配筋的烟囱, 不要设计。
2.3 限制建筑物的高度和宽度
历来的地震受损数据显示, 建筑物的受损程度和建筑物本身的高度和宽度有着很大的关系。建筑物的层数越多, 地震受损程度就越高。所以, 在建筑物设计中, 一定要限制建筑物的层数和高度, 多层建筑的横墙承担了大部分的地震横向作用力, 如果横墙的间距不均匀, 会使楼层平面变形, 降低了横墙的抗震能力, 所以, 横墙的间距也要均匀。
3. 改善砖混抗震性能的相应措施
3.1 砖混结构的刚度要均匀
参照抗震性能的设计原理, 砖混结构要保持刚度均匀, 平面规整、匀称, 墙体连续、贯通。然而在实际施工过程中, 经常碰到刚度中心、质量中心二者不重合的现象, 这样, 当地震发生的时候, 会偏转, 致使一些离刚度中心较远的结构变形严重, 极易受损。如果有这一现象存在, 要在离刚度中心较远的地方, 设置钢筋混凝土柱或是圈梁, 用以约束墙体、加固脆弱的地方。另外, 还可以把刚度大的墙体, 改成轻质隔墙, 或者是把刚度小的地方的横切面尺寸增加, 适当调整刚度。
3.2 重视圈梁、构造柱的优化设计
圈梁, 有助于建筑物内墙和外墙连接地更好, 提升结构的整体性, 预防预制板发生散落, 减少墙体平面塌陷的可能, 提升楼盖的刚度, 极大地预防墙面受到破坏, 地震时, 可以有效阻止前面裂缝继续恶化, 有效缓解地震产生的沉降力, 设置圈梁是最经济、最有效的防震方法。在圈梁的具体施工过程中, 会碰到施工人员计算方法不恰当, 导致钢筋的绑扎长度太短;在楼梯口、门窗洞口不增设圈梁, 亦或是把圈梁设在洞口的下面;附加圈梁长度小于原有圈梁的长度;把圈梁高度降低, 不能和楼板靠紧, 使结构的刚度得不到提高, 圈梁的抗震作用得不到发挥;建筑物边角处、墙体联合处, 没有设置圈梁, 或是没按规定数量、长度标准设置圈梁等问题, 因而, 应该重视对其的设计。
构造柱, 主要用于提升建筑物结构的变形能力, 增加结构的延性, 让建筑物在地震发生时, 不会突然倒塌。设置构造柱, 可以让建筑物的结构, 有一个由圈梁、构造柱共同组成的体系;建筑物的外墙砌好以后, 借助构造柱, 能让墙之间互相连接, 提升建筑物的整体牢固性, 构造柱能明显提高建筑物中墙体的延性, 提高结构的变形能力, 让整栋建筑物的抗震性能大大提高。除此之外, 圈梁、构造柱一起使用, 在墙体的横向、竖向进行加筋, 可以有效避免墙体裂缝的扩宽或是长度延伸, 有效限制开裂的结构发生错位, 保护墙体不会坍塌, 墙的竖向作用力不会很大幅度地减少, 保证了建筑物较强的抗震性能。
3.3 增大墙体面积、提高砂浆的强度
砖混结构的建筑物, 其抗震能力和建筑物的高度成反比, 和墙体面积、砂浆强度成正比。所以, 增大墙体面积、提高砂浆的强度, 也是提升建筑物抗震性能的有效方法。一般来讲, 能抵抗七级地震的建筑物, 墙体的面积率, 要保证在百分之十以上, 当建筑物的层数是六层及以上时, 这一数值要保证在百分之十二以上, 砂浆的强度要高于M5;另外, 鉴于楼盖的总重量是建筑物的一半, 所以, 当建筑物的高度确定后, 增一层楼盖, 相对于增加了半层楼的抗震能力;当建筑物的总层数不一样时, 建筑物的薄弱层也有所不同:四层及以下的建筑物, 薄弱层为一层;五层及以上的建筑物, 薄弱层会有所上升, 所以, 在建筑物设计过程中, 当建筑物的层数在四层及以下时, 要增大一层的墙体面积、提高砂浆的强度, 当建筑物的层数为五层及以上时, 要增加墙体面积、提高砂浆强度的楼层为一到三层。
3.4 连接墙体
楼盖板和墙体之间连接的好坏, 也对建筑物的抗震性能有影响。现在, 我国的多层建筑, 多数使用的是全现浇板, 这样有助于提高建筑物的整体性, 另外, 提高建筑物的刚度、强化楼盖板和墙体之间的连接, 可以最大限度地控制墙面水平弯曲损坏。
3.5 横墙、纵墙的设计要合理
横纵墙是砖混结构建筑物的主要承载构件, 地震时, 建筑物受损或是坍塌, 主要是地震力使横纵墙产生裂缝, 导致墙体松动、错位、坍塌。所以, 横纵墙的合理设计, 能够有效提升建筑物的抗震性能, 在设计横纵墙时, 主要注意墙体分布要匀称, 横墙要沿平面对称, 纵墙上下对齐连续, 同时同一轴线的墙体厚度要一致, 尽量使得纵墙连贯, 增加横向墙体的间距, 应对横向地震力对建筑物的损坏。
3.6 墙内要设钢筋
多层砖混结构的建筑物底层, 抗震性能较低, 所以, 可以在底层的承重墙体内设置钢筋用于分担地震作用力, 提高墙体的抗震性能, 降低墙体的脆性, 提高墙体的延性。
3.7 保证施工的质量。
设计的好坏, 还要通过施工“落实”, 保证施工的质量, 才能让建筑物的抗震性能真正达标, 在实际的施工过程中, 要保证砂浆的强度、保证砌体的质量、横纵墙体要连接好, 保证施工质量达到设计的标准, 提高施工的质量, 也是保证建筑物抗震性能很关键的方法。
4. 结束语
砖混结构建筑物抗震性能的高低, 关系着人们的生命、财产安全。砖混结构建筑物, 因为材料性能不稳定、施工质量高低等原因, 建筑物的抗震性能很难达到设计的标准, 所以, 从设计到施工, 要进行全面控制, 保证建筑物有很高的抗震性, 让人们的生命财产安全不受损坏, 建筑物功能性很好的发挥。
摘要：砖混砌体的优点有很多:结构简单、价格不高、施工便利, 正因这些, 它被广泛使用在国内的建设中, 我国传统的砖混砌体抗震效果不明显, 在地震中, 损坏严重, 人们的财产、生命损失严重。所以, 笔者在此文中讨论多层建筑物中砖混砌体的抗震效果及相应抗震措施。
关键词：砖混结构,抗震性能,抗震措施
参考文献
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浅析建筑结构抗震设计要求 篇11
【关键词】建筑结构；抗震设计；要求
前言
近些年，地震的发生频率相当高，给整个社会的安定带来巨大威胁，影响国家经济建设。尤其是一些较大规模的地震，人们的生命、财产、人身安全受到的侵害更是无可估量。为此，对于建筑结构抗震设计进行的探讨，能够很大程度上降低地震对建筑物产生的损害，维护社会的稳定和生命安全。
1.地震抗震结构设计的概念
对于建筑的抗震设计，隶属于概念性，鉴于地震发生的不稳定、随意性及不可准确预估性，建筑物所采取的抗震设计方式是否科学，只有在概念性的设计方式中进行全面体现。在进行抗震设计的时候，需要初始阶段全面了解地震的能量、建筑结构的模式、系统、强度及刚度等问题，目的是在结构设计中有效应对抗震较为薄弱的问题。
2.对建筑结构抗震设计关键点的探讨
2.1保证建筑场地选择的合理性。鉴于地震所产生的影响和破坏的区域具有扩展性，范围较大，在整个影响区内的建筑物都会受到损坏，但是鉴于位置不同，所受到的破坏程度也不尽相同。因此，在进行结构抗震设计的时候，对于建筑场地的的合理选择十分关键。在进行选择场地的时候，要选择对抗震有利的地带，如地质结构比较要坚固、环境比较开阔，这样，可以在最大程度上降低地震灾害对建筑物产生的损害，减少沉陷现象的发生，提升抗震效【1】果。另外，要避免坡度较大的山脚、地质构造不均匀、地基不坚固的地区，尤其要避免选择地震多发的地区。
2.2对建筑结构高度进行的抗震设计。在对建筑物高度进行考量的时候，要充分考虑建筑适用性和经济性，确定不同结构系统需要的最佳的高度数值。一个合理的建筑物高度主要是由施工水平以及经济发展水平共同决定的，但是，在实际的施工中，会出现高度超标的情况，因此，要谨慎对待这样的问题，尊重科学。一旦发生地震，超高层建筑物的结构发生变化的程度会较大，高度的增加，会增添影响因素，同时，也发生一定的变化，例如，延性的具体要求、安全标准、材料的基本功能、荷载相关系数等。
2.3对材料和结构系统进行的选择。在地震经常发生的地区，对于建筑材料以及建筑结构类型的选择至关重要，需要高度重视。通常，对于高度在150米以上的建筑，主要结构类型为框架筒、筒中筒以及组合筒，它们在高层建筑中应用比较广泛。在国外一些地震高发地区，主要的建筑材料为钢结构，在我国主要是以钢筋混凝土和混合类型为主的结构模式。对于这种结果内筒，在地震中，所受到的力量为80%左右。鉴于整个结构的关键和核心为钢筋混凝土，因此，结构变形的极限即为混凝土结构变形的标准，要以此为基础，绝对不能超过。在弯曲变形的条件下，侧向位移增大，依靠钢结构实现对位移幅度的减少，但是效果不显著。一般情况下，为了提升结构刚度和强度，可以加强混凝土的刚度来实现，也可以增设伸臂结构，以促進抗震效果的提升【2】。
2.4对于轴压比和短轴进行的相关设计。针对建筑机构抗震设计，为了实现抗震效果的提升，要减小柱的轴压比，同时，增加其截面的面积。对于轴压比的降低，其目的是将柱子设置于偏心受压的状况中，防止纵向受力钢筋脱离受拉屈服，出现混凝土破损的情形。对于柱本身，其具有较大的刚度和强度，但是，与之相适应的是结构的延性发生变化，出现延性较差的情况，一旦发生地震，整个结构在消耗地震能量方面就显现的十分差，结构发生变形、受到侵害的几率就大幅上升。因此，在进行高层建筑结构设计的时候，墙柱若梁是比较常见、有效的设计模式，主要是梁的延性较好，能够将适当的变形控制在合理的范围内，极大降低了柱子达到屈服强度的几率，在具体设计的时候，可以对轴压比进行合理范围内的增大。另外，通常情况下，在高层建筑的底层，柱子的长细比控制在4，但不是以此作为短柱的唯一判断标准。因为，短柱的关键影响因素为柱的剪跨比，当其数值被控制在2的范围，才能将其判断为短柱，
2.5对抗震设计的级别进行不断提升。在近些年，地震发生的频率较高，给整个社会带来巨大损失。对于地震灾害的研究，将50年作为一个探索周期，而小型地震再次发生的时间间隔为50年，这种地震的危害已经超过了结构抗震设计安全烈度概率的60%以上，而中型地震周期为475年，概率达到10%，而大型地震周期为2000年，概率达到2%，为此，要将建筑结构的抗震等级进行适时调整，提升到新的等级，对抗震设计进行全面、科学、合理的设计，实现较为稳定的抗震效果。
2.6严格控制基础形式的选择。在整个建筑基础施工之前，要对基础类型和模式进行恰当的选择，目的是提高建筑结构抗震的持续性和稳定性。对于基础类型，主要的影响因素为结构系统的种类和荷载力的大小。上部结构传输的力越大，就需要基础要具备较强的承载水平和刚度。对于不同的建筑机构，需要与之相适应的地基变化和沉降标准。
2.7建筑结构的消能减震与隔震设计介绍。在传统的结构抗震设计中，主要借助对结构本身强度的增加来实现的，对策的性质具有一定的被动性，对于消能减震隔震设计方式，主要是将隔震层设置在整体结构中，抑或是进行消能器的安置，以实现对地震能力的有效吸收，进一步实现减震的目的，其性质彰显主动性。在建筑设计规范中，隔震的内容被纳入其中，但是鉴于结构系统的全新性，隔震层以上结构的标准高于非隔震层，因此，在设计中运用的几率不高。
2.8对抗震构造措施的设置。在整个抗震设计中，抗震构造措施至关重要，其合理性直接关系到防震效果的实现。在砖混结构中，对于水平圈梁的设置增强了内外墙的有效连接，使得房屋彰显整体性。圈梁的设置能够有效抵制预制板的脱落，平面倒塌的可能性降低，同时，在一定程度上屋盖的水平刚度被增强。一旦发生地震，墙体的裂缝的程度被减轻，降低了不均衡沉降对建筑的影响。同时，构造柱的合理安排，使得房屋结构脆性被降低，延展性增强，即使墙体出现破损或者开裂，可以充分利用其塑性变形，实现对地震能力的消耗。
2.9抗震设计其它方面的影响。在进行抗震设计的时候，除了要考虑物料、空间结构、高度等因素外，还有注重抗震设计的基本原则：首先，在进行结构抗震设计的时候，要保证抗震设计的多样性，否则，抗震结构的一部分发生实效，整个结构的稳定性和承载能力就会受到影响，将整个建筑置于极大的危险中；其次，在进行结构系统设计的时候，要保证结构具有较高的承载能力，延展性强，同时，耗能持续的时间较长；再次，要均衡分配结构刚度和强度在水平和垂直方向的分配，避免出现结构薄弱环节，防止结构出现过大的应力集中或者塑性变形集中的状况。
结束语
总之，随着高层建筑的不断扩展，高层建筑结构设计成为设计工作的重点，尤其抗震设计更为关键。对于建筑结构抗震设计来说，其设计彰显完整性和系统性，需要将其贯穿于整个设计过程。对于抗震设计的来说，其设计效果直接决定建筑物的标准。为此，合理、科学的抗震设计非常重要，要针对不同的建筑和具体情况，进行最佳抗震设计的追求。
参考文献
砌体结构抗震设计 篇12
一、砌体结构抗震设计
砌体是一种脆性结构, 其抗拉和抗剪能力均较低, 在强烈地震作用下, 砌体结构易发生脆性剪切破坏, 从而导致房屋的破坏和倒塌。在多层砌体建筑的设计中, 如果过度追求大开间、大门洞、大悬挑、通窗效果等设计形式, 必将大大削弱建筑的抗震能力。
砌体结构的抗震设计应包括两方面的内容。一是对砌体结构的抗震强度进行验算。这部分主要是根据现已掌握的地震作用规律, 将地震动力学的问题简化为静力作用, 然后对砌体结构的抗震强度进行验算。二是砌体结构的抗震设计要求。要想使砌体结构达到预期的抗震要求, 就有必要了解一下砌体结构在地震作用下所受到的震害及抗震设计的基本要求。
1. 砌体结构震害。
在强烈地震作用下, 多层砌体房屋的破坏部位主要集中在墙身和构件连接处, 楼盖、屋盖结构本身的破坏较少。
(1) 墙体的破坏。在砌体房屋中, 与水平地震作用方向平行的墙体是承担地震作用力的主要构件。在地震中, 这类墙体往往因为抗拉强度不足而产生斜裂缝。而水平地震反复作用会使两个方向的斜裂缝组成交叉型裂缝, 这种裂缝在多层砌体房屋中的表现规律一般是下重上轻。这是因为在多层房屋的墙体下部, 地震剪力相对较大。
(2) 墙体转角处的破坏。由于墙角位于房屋尽端, 房屋对其约束作用减弱, 因而其抗震能力相对降低, 比较容易遭受破坏。
(3) 楼梯间墙体的破坏。标准层的楼梯间墙体计算高度比房屋其他部位小, 因而其刚度较大, 此处分配的地震剪力也相应较大, 所以易遭受震害;顶层楼梯间的墙体计算高度较其他部位大, 因而稳定性差, 所以也易发生破坏。
(4) 内外墙连接处的破坏。内外墙连接处是砌体房屋的薄弱部位, 特别是有些建筑物的内外墙为分别砌筑, 这些部位在地震中极易被拉开, 造成外纵墙和山墙外闪、倒塌。
(5) 楼盖预制板的破坏。预制板整体性较差时、搭接长度不足或无可靠拉接时, 在强烈地震中, 楼盖极易塌落, 并造成墙体倒塌。
(6) 突出屋顶的房屋等附属结构的破坏。突出屋顶的屋顶间、烟囱、女儿墙等房屋附属结构, 因为受地震“鞭端效应”的影响, 所以一般比下部主体结构损坏严重。
2. 抗震设计的基本要求。
在抗震设计中, 首先要明确的是设防标准问题。根据当前的社会经济条件, 我国提出的设防标准为“既能合理使用投资, 又能保证结构抗震安全”, 概括来说, 即“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”。
二、多层砌体房屋的抗震构造设计
1. 设置钢筋混凝土构造柱。
在地震中, 要杜绝多层砌体在地震中形成裂缝是很难做到的。因此, 为了削弱砌体结构的脆性性质, 应当寻找一种即使在砌体结构开裂后仍能保持其承受垂直荷载的能力而不致突然倒塌的方法。在1976年唐山大地震的调查中发现, 地震中有8幢带有钢筋混凝土柱的砌体房屋没有一塌到底。此后30年的实践应用充分证明了在砌体建筑中设置构造柱的抗震效果。从概念上讲, 不能将钢筋混凝土构造柱理解为柱, 它其实是一种约束砌体的边缘构件。在多层砌体结构中, 应在下列位置设置构造柱:墙体和墙体的交接部位、洞口两侧墙体的端部、楼梯间两侧墙、大房间两侧墙、局部墙跺等。
2. 设置抗震圈梁。
抗震圈梁是一种水平约束构件, 它在砌体房屋中的重要性与构造柱一样。抗震圈梁既是水平楼、屋盖的约束边缘构件, 又是加强墙体与墙体、楼盖与墙体间连接的重要构件。抗震圈梁作为加强房屋整体性、提高建筑抗震性能的重要构件, 已经在工程实践中得到广泛应用, 其抗震效果也被历次地震灾害所验证。除了每层楼、屋盖标高处之外, 还应在墙段上所有的承重墙和自承重墙体上设置抗震圈梁。
3. 连接要求。
多层砌体结构的各个部分要通过相互连接来达到加强整体性、发挥整体功能、满足房屋抗震性能的要求。
(1) 楼板与墙、楼板与楼板的连接。楼板与墙的连接主要靠支承长度来保证。相关规范规定, 楼板伸入墙内的长度应不小于120mm, 以免地震时的水平变位使楼板从墙体上滑脱。当板跨大于4.8m时, 应将与板跨平行的外墙和预制板进行拉结。现浇钢筋混凝土楼板, 可不另设置圈梁, 但应在外墙支承面上增设加强楼板、屋面板边缘强度的措施。
(2) 其他部位的连接。楼盖、屋盖中的钢筋混凝土梁或屋架, 应与墙或构造柱及圈梁相连接。
三、结论
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