1、建筑结构的抗震设计探讨【摘要】建筑抗震结构设计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。本文分析了建筑结构抗震设计重点关注的问题，提出了加强建筑结构抗震设计的有效措施 关键词：建筑结构抗震设计有效措施 中图分类号：TU3 文献标识码： A 文章编号： 地震是一种目前难以准确预测的自然灾害。为避免它给人类带来大的灾难。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中，应从整体宏观的观点出发，综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容，从而创造出更加安全、实用、经济美观的建筑。 一、建筑结构抗震设
2、计重点关注的问题 1、抗震场地的选择 选择对建筑抗震有利的场地,宜避开对建筑抗震不利的地段,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。地震造成建筑物的破坏,除地震直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷,滑坡和粉、砂土液化等。因此,应选择对建筑抗震有利的地段,应避开对抗震不利地段,如软弱场地土、易液化土、状态明显不均匀等地段;当无法避开时,应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施;当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,估计
3、地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施;对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。 2、建筑结构体系的合理选择 建筑结构体系的合理选择是结构设计应考虑的一个重要问题,结构方案的选取是否合理,对安全性和经济性起决定的作用。具体而言,应注重以下几方面的设计： 第一,结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。抗震设计的一个重要原则是结构应具有必要的内力重分配的功能,即使地震中部分构件退出工作,其余构件仍能将竖向荷载承担下来,避免整体结构失效或失稳。 第二,结构体系应具有明确的计算简图和合理的地
4、震作用传递途径。在这过程中,竖向构件的布置,应尽量使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平按近均匀;楼屋盖梁系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;转换结构的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层一次或是最多二次转换。与此同时,整体抗侧力结构体系也必须明确,抗侧力结构一般由框架、剪力墙、筒体、支撑等组成,它们宜尽量贯通连续,若它们沿竖向要有变化,就要缓慢均匀的变化。 第三,结构体系应具备必要的承载能力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。钢筋混凝土结构具有良好的塑性内力重分布能力,能较充分地发挥吸收和耗散地震能量的作用。 第四,结构体系应具
5、有合理的刚度和强度。宜具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;框架结构设计应使节点基本不破坏,底层柱底的塑性铰宜晚形成,应当使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散;对于可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。 3、重视建筑平面布置的规则性 建筑的平、立面布置应符合抗震概念设计原则,宜采用规则的建筑设计方案,不应采用严重不规则的设计方案。抗震设计规范规定,对平面不规则或竖向不规则,或平面、竖向均不规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型;对凹凸不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内的实际刚度变化的计算模型;对薄弱部位应乘以内力增大系数,
6、应按规范有关规定进行弹塑性变形分析,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。在我国建筑中,结构的对称性主要指的是抗侧力主体结构的对称。对称的建筑如平面对称的筒体框架结构、筒中筒结构、筒体结构、框剪结构、剪力墙结构、框架结构等,一般比较容易实现结构的对称性。结构的规则性主要体现在以下四个方面:一是建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度要比较接近、变形特性要比较相近;二是建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀,不要突变;三是建筑主体抗侧力结构的平面布置,应注意同一主轴方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀;四是建筑主体抗侧力结构的平面布置还应注意中央核心与周边结构的刚度协调均匀,保证主体结构具有较好的
7、抗扭刚度,以避免建筑在地震或风的扭矩作用下产生过大的扭转变形,从而引起结构或非结构构件的破坏。可以说,重视建筑平面布置的规则性在建筑结构设计中相关重要,在实践中应高度重视这方面的规范。 二、加强建筑结构抗震设计的有效措施 1、高层建筑抗震设计中短柱问题的避免措施 （1）使用复合螺旋箍筋。对于短柱，只要符合“ 强剪弱弯”和“ 强柱弱梁”的要求，是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此，可使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪承载力，改善对砼的约束作用，能够达到改善短柱抗震性能的目的。 （2）采用分体柱。人为削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度。这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，
8、从而呈现出延性的破坏状态。 （3）采用钢管砼柱。钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料，是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束，使得砼处于三向受压状态，从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，砼特别是高强砼的延性得到显著改善。 （4）采用钢骨砼柱。钢骨砼柱由钢骨和外包砼组成。与钢结构相比，钢骨砼柱的外包砼可以防止钢构件的局部屈曲，提高柱的整体刚度，显著改善钢构件出平面扭转屈曲性能，使钢材的强度得以充分发挥。如果在高层或超高层钢筋砼结构下部的若干层采用钢骨砼柱，可以大大减小柱的截面尺寸，显著改善结构的抗震性能。 2、改进多层砖房抗震设计存在问题的措施 多层砖房
9、的抗震措施内容较多，概括起来, 可分为三部分。 （1）构造柱和圈梁的设置 对横墙较多的多层砖房,应设置构造柱；对横墙较少或横墙很少的多层砖房,应视房屋实际情况增加一层或二层后的层数；对横墙承重或纵横墙共同承重的装配式钢筋砼楼、屋盖或木楼、屋盖的多层砖房, 应设置圈梁；对于隔开间或每开间设置构造柱的多层砖房, 应沿设有构造柱的横墙及内、外纵墙在每层楼盖和屋盖处均设置闭合的圈梁。同时值得注意的是，圈梁的截面和配筋不宜过大，不宜无限提高，并且圈梁的作用也是有限的。 （2）构件间的连接措施 多层砖房各构件间的抗震构造连接是多层砖房抗震的关键。抗震构造连接的部位较多，重要部位的连接措施有： 构造柱与楼、
10、屋盖连接,当为装配式楼、屋盖时，构造柱应与每层圈梁连接(多层砖房宜每层设圈梁)；当为现浇楼、屋盖时，在楼、屋盖处设 240mm 120mm 拉梁(配 410 纵筋)与构造柱连接。 构造柱与砖墙连接，构造柱与砖墙连接处应砌成马牙槎，并沿墙高每隔 500mm 设 26 拉结钢筋，每边伸入墙内不小于 1 m 。 墙与墙的连接,7 度时层高超过 3.6m 或长度大于 7.2m 的大房间，以及 8 度和 9 度时，外墙转角及内外墙交接处，当未设构造柱时，应沿墙高每隔 500mm 设 26 拉结钢筋，每边伸入墙内不小于 1 m 。 构造柱底端连接，构造柱可不单独设基础(承重构造柱除外),但应伸入室外地面下
11、 500mm,或锚入室外地面下不小于 300mm 的地圈梁。 （3）悬臂构件的连接 女儿墙的稳定措施。68 度时,240mm 厚无锚固女儿墙(非出入口处)的高度不宜超过 0.5m,当超过时,女儿墙应按抗震构造图集要求采取稳定措施。女儿墙的计算高度可从屋盖的圈梁顶面算起，当屋面板周边与女儿墙有钢筋拉结时，计算高度可从板面算起。 悬挑构件。悬臂阳台挑梁的最大外挑长度不宜大于 1 . 8 m , 不应大于 2 m ；不应采用墙中悬挑式踏步或竖肋插入墙体的楼梯。 参考文献： 1 刘红涛. 房屋建筑施工中的质量问题及防范措施J. 科技创新与应用, 2012,(06) . 2 程玉姣. 谈建筑结构隔震及设计注意要点J. 科技致富向导, 2011,(30) . 3 卢?翔. 浅谈建筑结构的抗震性设计J. 科技风, 2011,(15) . 4 梁兴文,寇佳亮,邓明科. 高强混凝土剪力墙性能指标研究J. 建筑结构, 2012,(04) . 5 魏雁滨,袁波. 太原市某综合住宅楼建筑隔震设计J. 山西建筑, 2012,(11) . 6 汪大绥,周建龙,包联进. 超高层建筑结构经济性探讨J. 建筑结构, 2012,(05) . 7 黄永强. 苏州 IFC 超限高层结构设计中的关键问题J. 建筑结构, 2012,(05) .
