1、抗震建筑的结构整体性分析和构造措施【摘要】在增强建筑结构整体的抗震性能中，为了合理提高建筑结构的抗震性能，应对抗震概念设计，提出了设计原则。合适的抗震概念设计，以及构造措施对于建筑物的抗震性能起着至关重要的作用,本文通过探讨建筑结构在地震作用下的反应机理,提出了一些有关概念设计的原则，用来保证建筑物实现抗震的性能要求。 【关键词】抗震；建筑；构造措施； 中图分类号：TU352 文献标识码： A 文章编号： 一.前言： 随着近年来世界上的灾害频发，地震，也为我国的建筑带来了毁灭性的灾难，提高建筑结构的抗震性，也是避免灾害带来损失的一种十分有效的方式。由于地震是一种随机性的灾害，其本身具有的难于把
2、握以及复杂性和不确定因素，因而在对建筑结构的分析方面，要充分考虑建筑结构的空间作用，以及建筑结构材料的非弹性性质、材料时效等多种因素。因此，工程设计中的抗震问题，绝对不能完全依赖建筑中的“计算设计”来解决，而是要必须立足于“概念设计”方面。 二地震中建筑结构震害分析 1、框架结构 这次地震中,大多数框架结构的主体结构震害一般较轻,但框架结构的柱端出铰、柱端剪切破坏、节点区破坏等现象比较常见。这些震害表明,现行设计规范中要求的/强柱弱梁等设计理念在实际中并没有真正实现。实际上,由于框架梁跨度过大使得其截面尺寸增大筑需要的砌体或填充墙的刚度增强作用、规范对框架柱的轴压比限值过高导致框架柱的截面尺寸
3、偏小等,使得框架梁或屋盖的实际刚度增大,在实际框架结构震害中,很少看到强柱弱梁型破坏。 不过在这次地震中,框架结构的总体震害情况比较轻,未有倒塌破坏,即使是严重破坏的也不多见。所以尚无法断定强柱弱梁类型的结构在强震下就不易产生垮塌,人员伤亡较小。关键还是增强结构抗震的整体性,这在后面章节还要详细说。 2、非结构构件 所谓非结构构件,一般指在结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件,如内隔墙、楼梯踏步板、框架填充墙等。在设计中,只考虑静荷载和活荷载影响,但实际上这些构件都承担一部分地震作用,并可能改变整个结构或某些构件的刚度、承载力和传力路线,造成未曾估计到的震害。处理好这些构件
4、与主体的关系,可防止附加震害,减少损失。因此,附属构件与主体结构应该有可靠的连接和锚固,避免倒塌伤人。填充墙或隔墙应考虑对结构抗震的不利和有利影响,应避免不合理的设置而导致主体结构的破坏。当填充墙或隔墙各层布置不均匀时,尤其是底层少填充墙或隔墙时,应考虑其设置对抗震的不利影响,避免不合理设置对主体结构的影响。例如,两个开间格局和结构设计相同的框架结构,其中一栋底层填充墙布置较少,开间较大,在地震过程中就出现比较严重的破坏,很多梁柱交接处出现了明显的塑性铰,整个建筑属于严重破坏,很难再修复使用了;而相邻同样结构的建筑由于底层填充墙较多,破坏比较轻微,属于中等破坏偏轻,稍加修复即可使用,这虽然不属
5、于主体结构的破坏,但仍然会对人员安全造成威胁,同时也造成很大的财产损失。因此,今后框架结构设计中对填充墙的性能应进一步考虑。 三.抗震概念设计的原则 需要强调的是设计不能陷入只凭计算的误区，若结构严重不规则，整体性差，仅按目前的结构设计计算水平，是难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑师与结构工程师要共同把好初步设计这一环节。关于建筑结构概念设计的一般原则和具体内容，建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）有关章节作了规定。 1、结构的简单性 结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第 3.5.2 条作为强制性
6、条文要求， “结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 ”只有结构简单，才能够对结构的计算模型、内力与位移分析，限制薄弱部位的出现易于把握，因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。 2、结构的规则性和均匀性 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第 3.4.2 条要求， “建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面布置宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。 ”建筑平面比较规则，不应采用严重不规则的平面布置，对 A 级高度建筑宜平面简单、规则、对称、减小
7、偏心；而对 B 级高度建筑则应简单、规则、减小偏心。平面布置均匀规则，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。结构布置均匀、建筑平面规则，有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌，使地震作用能在各子结构之间重分布，增加结构的赘余度数量，发挥整个结构耗散地震能量的作用。沿建筑物竖向，建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度、承载力和传力途径的突变，以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位。 3、结构的刚度和抗震能力 水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常，可使结构沿平面上两个主轴
8、方向具有足够的刚度和抗震能力，结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大，过大的变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。 4、结构的整体性 在高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构，而且要求这些子结构能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。 四、基于性能的抗震设计方法 1.性能抗震设计阶段 （一）概念设计。根据用途和业主的要求，合理确定设防目标，
9、通过场地、建筑平面等进行初步设计。 （二）计算设计。根据预定的设防目标，计算出能影响各类因素的抗震参数，参数与预定目标不符要及时修改，直至满足参数需求。以基于位移的抗震性能设计为例，主要包括步骤有确定不同强度地震作用下性能目标；根据初步设计，确定结构内的位移的极限值；通过等效阻尼比等各类等效数值，确定等效刚度；设计采用必需的构造措施；评价结构强度要求和变形能力。以严谨、科学、合理的态度进行评估，如计算阶段有不符合，则需重复计算设计步骤，以不断完善结构设计。 （三）性能评估。通过各类的分析法得出设计结果来确定该建筑结构的性能。 2.建筑结构基于性能抗震设计方法 （一）直接位移设计法。侧重于结构性
10、能设计，概念简单，根据地震等级来预期位移计算，使结构达到预定位移。此方法也存在着只能从建筑结构材料的极 （二）能力谱法。1975 年被提出，随后不断改进。能力谱设计是将能力谱曲线与地震反应谱转化而来的需求谱，进行比较来评估其抗震性能。此方法侧重结构的实际性能进行验算、评估。 （三）位移影响系数法。基于结构性能设计方法，通过分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模态进行确定。以达到此系数的修正作用。此方法还存在着由于它是整体抗震评估方法，无法具体体现主结构、楼层的损坏情况与抗震水准等问题。 五.结束语： 在抗震设计中，相对于建筑结构科学检测以及加固，是整个的建筑工程质量安全的保障体系当中非常重要的一个组成的部分。必须要严格的遵循规范要求，这也是提高抗震性能、完善建筑工程检测以及加固工作的前提条件。 参考文献： 1万墨林, 韩继云混凝土结构加固技术北京 : 中国建筑工业出版社, 2005. 2袁海军, 姜 红建筑结构检测鉴定与加固手册北京: 中国建筑工业出版社, 2003.
