時間：2023-03-06 16:02:46
序論：在您撰寫抗震設(shè)防論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要；文章闡述了抗震設(shè)計方法的轉(zhuǎn)變，并介紹了兩種不同設(shè)計方法的優(yōu)缺點，對能量分析方法在抗震結(jié)構(gòu)計算中的應(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；地震動三要素；耗散能量
目前世界各國的抗震設(shè)計規(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)計規(guī)范和條例。依此設(shè)計思想設(shè)計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現(xiàn)有抗震設(shè)計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)計思想和方法已成為迫切的需要。上個世紀(jì)九十年代，美國地震工程和結(jié)構(gòu)工程專家經(jīng)過深刻總結(jié)后，主張改進(jìn)當(dāng)前基于承載力的設(shè)計方法。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)，檢驗性能水準(zhǔn)等：我國學(xué)者已認(rèn)識到這一思潮的影響，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)計領(lǐng)域，提出基于功能的抗震優(yōu)化設(shè)計概念。
我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，主要是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計，即用線彈性方法計算結(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構(gòu)造措施獲得的。結(jié)構(gòu)的計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。這些方法沒有考慮結(jié)構(gòu)屈服之后的內(nèi)力重分布。實際上結(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，是不經(jīng)濟(jì)的。隨著人們認(rèn)識的提高，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析設(shè)計方法經(jīng)過了兩個文獻(xiàn)的轉(zhuǎn)變：(1)靜力分析方法到動力分析方法的轉(zhuǎn)變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉(zhuǎn)變。其中動力分析方法就經(jīng)過了從振型分解反應(yīng)譜法到時程分析法、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大的轉(zhuǎn)變。作為一種簡化實用近似方法，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)從彈性階段開始，經(jīng)歷開裂、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力時程分析方法過程中，計算工作量大的問題，僅用于近似評估結(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，并且對于非對稱結(jié)構(gòu)，還必須考慮正、反側(cè)反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結(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)計中的使用。地震動能量是刻畫地震強(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兩個反映地面運動特性的重要因素。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)在地震地面運動作用下的非線性性質(zhì)及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時，結(jié)構(gòu)處于能量場中，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)心的問題。結(jié)構(gòu)在地震(反復(fù)交變荷載)作用下，每經(jīng)過一個循環(huán)，加載時先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲能量，卸載時釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多，不僅因為它承擔(dān)了較大的地震作用，還因為它產(chǎn)生了較大的變形。從這個意義上來看，耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個結(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)，只有通過結(jié)構(gòu)自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(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^設(shè)防烈度時，利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來存儲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。
摘要；文章闡述了抗震設(shè)計方法的轉(zhuǎn)變，并介紹了兩種不同設(shè)計方法的優(yōu)缺點，對能量分析方法在抗震結(jié)構(gòu)計算中的應(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；地震動三要素；耗散能量
目前世界各國的抗震設(shè)計規(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)計規(guī)范和條例。依此設(shè)計思想設(shè)計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現(xiàn)有抗震設(shè)計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)計思想和方法已成為迫切的需要。上個世紀(jì)九十年代，美國地震工程和結(jié)構(gòu)工程專家經(jīng)過深刻總結(jié)后，主張改進(jìn)當(dāng)前基于承載力的設(shè)計方法。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)，檢驗性能水準(zhǔn)等：我國學(xué)者已認(rèn)識到這一思潮的影響，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)計領(lǐng)域，提出基于功能的抗震優(yōu)化設(shè)計概念。
我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，主要是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計，即用線彈性方法計算結(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構(gòu)造措施獲得的。結(jié)構(gòu)的計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。這些方法沒有考慮結(jié)構(gòu)屈服之后的內(nèi)力重分布。實際上結(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，是不經(jīng)濟(jì)的。隨著人們認(rèn)識的提高，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析設(shè)計方法經(jīng)過了兩個文獻(xiàn)的轉(zhuǎn)變：(1)靜力分析方法到動力分析方法的轉(zhuǎn)變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉(zhuǎn)變。其中動力分析方法就經(jīng)過了從振型分解反應(yīng)譜法到時程分析法、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大的轉(zhuǎn)變。作為一種簡化實用近似方法，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)從彈性階段開始，經(jīng)歷開裂、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力時程分析方法過程中，計算工作量大的問題，僅用于近似評估結(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，并且對于非對稱結(jié)構(gòu)，還必須考慮正、反側(cè)反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結(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)計中的使用地震動能量是刻畫地震強(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兩個反映地面運動特性的重要因素。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)在地震地面運動作用下的非線性性質(zhì)及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時，結(jié)構(gòu)處于能量場中，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)心的問題。結(jié)構(gòu)在地震(反復(fù)交變荷載)作用下，每經(jīng)過一個循環(huán)，加載時先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲能量，卸載時釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多，不僅因為它承擔(dān)了較大的地震作用，還因為它產(chǎn)生了較大的變形。從這個意義上來看，耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個結(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)，只有通過結(jié)構(gòu)自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(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^設(shè)防烈度時，利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來存儲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。
關(guān)鍵詞：抗震砌體設(shè)計
1前言
我國位于四川西部的南北地震構(gòu)造帶,其地震的頻度高、強(qiáng)度大。我國大陸地震活動目前正處于本世紀(jì)以來的第五個活躍期。四川已經(jīng)缺震7級以上地震近23年,缺震6級以上地震近10年。目前,四川的地震形勢十分嚴(yán)峻。
地震造成人民生命財產(chǎn)損失的主要原因,是由地震引起的建筑物(絕大部分是磚房)和工程設(shè)施的破壞,以及次生災(zāi)害。國內(nèi)外歷次地震的經(jīng)驗告訴我們:抓好抗震設(shè)防地區(qū)建設(shè)工程的抗震設(shè)計,是減輕未來地震災(zāi)害損失最積極、最有效和最根本的措施。
據(jù)文獻(xiàn)［4］記載,全國城鎮(zhèn)民用建筑中以磚砌體作為墻體材料的占90%以上;據(jù)有關(guān)部門近兩年對四川省的16個城鎮(zhèn)各類公建房屋統(tǒng)計顯示,多層磚房(含底框磚房)所占(面積)比例達(dá)89%;筠連縣城的這類房屋,預(yù)計所占比例在90%以上。所以,磚房是我國房屋建筑的主體。同時,磚房在歷次地震中的震害又是嚴(yán)重的。據(jù)對1976年我國唐山7.8級地震震害統(tǒng)計,磚房是100%破壞,其中85%以上倒塌。磚房之所以地震破壞比例如此大,主要原因是磚砌體是一種脆性結(jié)構(gòu),其抗拉和抗剪能力均低,在強(qiáng)烈地震作用下,磚結(jié)構(gòu)易于發(fā)生脆性的剪切破壞,從而導(dǎo)致房屋的破壞和倒塌。如果在多層磚房的設(shè)計中再過度追求大開間、大門洞、大懸挑,甚至通窗效果等,必將大大削弱房屋的抗震能力
2目前多層磚房抗震設(shè)計中存在的主要問題
(1)城市住宅磚房建設(shè)中,房屋超高或超層時有發(fā)生,尤其是底層為“家?guī)У辍钡拇u房,高度超過限值1m以上。
(2)在“綜合樓”磚房中,底層或頂層有采用“混雜”結(jié)構(gòu)體系的,即為滿足部分大空間需要,在底層或頂層局部采用鋼筋砼內(nèi)框架結(jié)構(gòu)。有的僅將構(gòu)造柱和圈梁局部加大,當(dāng)作框架結(jié)構(gòu)。
(3)住宅磚房中為追求大客廳,布置大開間和大門洞,有的大門洞間墻寬僅有240mm,并將陽臺作成大懸挑(懸挑長度大于2m)延擴(kuò)客廳面積;部分“局部尺寸”不滿足要求時,有的不采取加強(qiáng)措施,有的采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢;住宅磚房中限于場地或“造型”,布置成復(fù)雜平面,或縱、橫墻沿平面布置多數(shù)不能對齊,或墻體沿豎向布置上下不連續(xù)等等。
(4)多層磚房抗震設(shè)計中,未作抗震承載力計算的占多數(shù),加之缺乏工程經(jīng)驗,使相近的多層磚房采用的砌體強(qiáng)度等級相距甚遠(yuǎn)。
(5)多層磚房抗震設(shè)計中,所采取的抗震措施區(qū)別較大。構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置:多數(shù)設(shè)計富余較大,部分設(shè)計設(shè)置不足(含大洞口兩側(cè)未設(shè)構(gòu)造柱);抗震連接措施:多數(shù)設(shè)計不完整或未交待清楚,有的設(shè)計還采用“一本圖集打天下”的作法,不管具體作法和適用與否,全包在“圖集”身上。
3多層磚房抗震設(shè)計意見
我國建筑抗震設(shè)防的目標(biāo)是三個水準(zhǔn)。多層磚房可通過一階段設(shè)計達(dá)到下列要求:滿足抗震承載力要求,房屋可“小震不裂”;滿足結(jié)構(gòu)體系、平立面布置和抗震措施等要求,房屋可符合“中震可修”;滿足房屋高度和層數(shù)及構(gòu)造柱和圈梁等要求,房屋可做到“大震不倒”。
確保多層磚房抗震設(shè)計質(zhì)量,主要有以下三個方面的內(nèi)容。
3.1抗震概念設(shè)計
3.1.1房屋的高度和層數(shù)
實心粘土磚的多層磚房,墻厚不小于240mm,總層數(shù)不應(yīng)超過文獻(xiàn)［1］表5.1.2的規(guī)定,總高度不宜超過表5.1.2的規(guī)定,高度允許稍有選擇的范圍應(yīng)不大于0.5m。需要特別指明的是,表5.1.2是適用于橫墻較多的多層磚房。橫墻較多是指同一層內(nèi)開間大于4.2m的房間占該層總面積的1/4以內(nèi)。對于醫(yī)院、教學(xué)樓等橫墻較少的多層磚房總高度,應(yīng)比表5.1.2的規(guī)定降低3m,層數(shù)相應(yīng)減少一層;對橫墻很少的多層磚房,應(yīng)根據(jù)具體情況,在橫墻較少的基礎(chǔ)上,再適當(dāng)降低總高度和減少層數(shù);對抗震橫墻最大間距超過文獻(xiàn)［1］表5.1.5要求的多層磚房,已不屬于側(cè)力作用下的剛性房屋,不能按多層磚房設(shè)計,應(yīng)按空曠房屋進(jìn)行抗震設(shè)計。多層磚房總高度與總寬度的最大比值,不應(yīng)超過文獻(xiàn)［1］表5.1.3的要求。
房屋的總高度指室外地面到檐口的高度,半地下室可從地下室室內(nèi)地面算起,全地下室和嵌固條件好的半地下室(符合文獻(xiàn)［2］第250頁半地下室在地面下嵌固的條件)可從室外地面算起;頂層利用閣樓坡屋面設(shè)躍層時應(yīng)算到山尖墻的半高處。多層磚房的層高不宜超過4m。房屋總寬度的確定,可分下列四種情況:對于規(guī)則平面,可按房屋的總體寬度計算,不考慮平面上局部凸出或凹進(jìn);對于凸出或凹進(jìn)的較規(guī)則平面,房屋寬度可按加權(quán)平均值計算或近似取平面面積除以長度;對懸挑單邊走廊或單邊由外柱承重的走廊房屋,房屋寬度不包括走廊部分的寬度;對設(shè)有外墻的單面走廊房屋,房屋寬度可以包括1/2走廊部分的寬度。
3.1.2結(jié)構(gòu)體系
應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。同一結(jié)構(gòu)單元中應(yīng)采用相同的結(jié)構(gòu)類型,不應(yīng)采用磚房與底框磚房或內(nèi)框架磚房或框架結(jié)構(gòu)等“混雜”的結(jié)構(gòu)類型。墻體布置應(yīng)滿足地震作用有合理的傳遞途徑?？v橫向應(yīng)具有合理的剛度和強(qiáng)度分布,應(yīng)避免因局部削弱或突變造成薄弱部位,產(chǎn)生應(yīng)力集中或塑性變形集中;對可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高其抗震能力。
3.1.3平、立面布置
建筑的平面布置和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱,平面形狀應(yīng)具有良好的整體作用?？v、橫墻沿平面布置不能對齊的墻體較少,樓梯間不宜設(shè)在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處;建筑的立面和豎向剖面力求規(guī)則,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,墻體沿豎向布置上下應(yīng)連續(xù),避免剛度突變;豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的截面和材料強(qiáng)度等級自下而上宜逐漸減小,避免抗側(cè)力構(gòu)件的承載力突變。8度和9度時,當(dāng)房屋的立面高差較大、錯層較大和質(zhì)量及剛度截然不同時,宜采用防震縫將結(jié)構(gòu)分割成平面和體形規(guī)則的獨立單元。房屋的頂層不宜設(shè)置大會議室、舞廳等空曠大房間,房屋的底層不宜設(shè)鋪面等通敞開大門洞。當(dāng)確需設(shè)置時,應(yīng)采取彌補(bǔ)薄弱部位的加強(qiáng)型措施或進(jìn)行專門研究。
多層磚房門窗間墻的局部尺寸宜符合文獻(xiàn)［1］表5.1.6的要求。當(dāng)部分的局部尺寸不滿足要求時,如該部位已設(shè)構(gòu)造柱,可對已設(shè)構(gòu)造柱增大截面及配筋;如該部位原未設(shè)構(gòu)造柱,則可用增設(shè)構(gòu)造柱來滿足要求。房屋轉(zhuǎn)角處的門窗間墻承受雙向側(cè)向應(yīng)力,其局部尺寸應(yīng)不小于1m;其余外縱墻的門窗間墻局部尺寸部分不滿足1m要求時,其限值可放寬到0.8m;內(nèi)墻門間墻局部尺寸不滿足要求時,可用設(shè)構(gòu)造柱來滿足。
值得指出的是,近幾年在多層磚房的抗震設(shè)計中,較普遍存在為了客廳開大門洞,不惜犧牲門間墻寬度的現(xiàn)象。這是個對局部尺寸認(rèn)識不足的概念設(shè)計問題,一是認(rèn)為部分不滿足局部尺寸要求關(guān)系不大;二是認(rèn)為只要用擴(kuò)大了的構(gòu)造柱替代門間墻就沒有問題了,在設(shè)計中將構(gòu)造柱當(dāng)作“靈丹妙藥”到處使用。應(yīng)當(dāng)明白,磚砌體和砼的變形模量差別很大,雖然磚砌體與構(gòu)造柱和圈梁可以協(xié)同工作,增加房屋的延性,但是它們不能同時段進(jìn)入工作狀態(tài),在“中震”階段的抗震承載力主要由磚砌體承擔(dān)。因此,砌體結(jié)構(gòu)中過多配置砼的桿系構(gòu)件,其作用是有限的。
3.2抗震計算
抗震計算是抗震設(shè)計的重要組成部分,是保證滿足抗震承載力的基礎(chǔ)。多層磚房的抗震計算,可采用底部剪力法。對平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的多層磚房,宜采用考慮地震扭轉(zhuǎn)影響的分析程序。目前,多層磚房的抗震設(shè)計中,不作抗震驗算是較普遍的現(xiàn)象,這樣就必然存在一是不安全二是浪費的問題。多層磚房的抗震計算比較容易,文獻(xiàn)［2］中有較完整的計算實例,可供手算時參考。筆者經(jīng)對7度區(qū)若干幢規(guī)則的7層住宅磚房抗震計算分析顯示,底層所用混合砂漿的強(qiáng)度等級不能低于M10。
3.3抗震措施
保障多層磚房的抗震措施,是多層磚房“大震不倒”和不作“二階段設(shè)計”的關(guān)鍵。多層磚房的抗震措施內(nèi)容較多,概括起來,可分為三部分。
3.3.1構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置
對橫墻較多的多層磚房,應(yīng)按文獻(xiàn)［1］表5.3.1的要求設(shè)置構(gòu)造柱;對橫墻較少或橫墻很少的多層磚房,應(yīng)根據(jù)房屋增加一層或二層后的層數(shù),按表5.3.1的要求設(shè)置構(gòu)造柱。表中的“較大洞口”,設(shè)計中可界定為:門洞寬不小于2m和窗洞寬不小于2.3m;“大房間”可界定為:層高超過3.6m或長度大于7.2m。
對橫墻承重或縱橫墻共同承重的裝配式鋼筋砼樓、屋蓋或木樓、屋蓋的多層磚房,應(yīng)按文獻(xiàn)［1］表5.3.5的要求設(shè)置圈梁;對于隔開間或每開間設(shè)置構(gòu)造柱的多層磚房,應(yīng)沿設(shè)有構(gòu)造柱的橫墻及內(nèi)、外縱墻在每層樓蓋和屋蓋處均設(shè)置閉合的圈梁。
值得注意的是,圈梁的截面和配筋不宜過大,通常按文獻(xiàn)［1］第5.3.6條要求的數(shù)值或提高一個等級采用就可以了,不宜無限提高。同理,圈梁的作用也是有限的。
3.3.2構(gòu)件間的連接措施
多層磚房各構(gòu)件間的抗震構(gòu)造連接是多層磚房抗震的關(guān)鍵?？拐饦?gòu)造連接的部位較多,重要部位的連接措施有下列幾項。
a)構(gòu)造柱與樓、屋蓋連接
當(dāng)為裝配式樓、屋蓋時,構(gòu)造柱應(yīng)與每層圈梁連接(多層磚房宜每層設(shè)圈梁);當(dāng)為現(xiàn)澆樓、屋蓋時,在樓、屋蓋處設(shè)240mm×120mm拉梁(配4φ10縱筋)與構(gòu)造柱連接。
b)構(gòu)造柱與磚墻連接
構(gòu)造柱與磚墻連接處應(yīng)砌成馬牙槎,并沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6拉結(jié)鋼筋,每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。
c)墻與墻的連接
7度時層高超過3.6m或長度大于7.2m的大房間,以及8度和9度時,外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處,當(dāng)未設(shè)構(gòu)造柱時,應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6拉結(jié)鋼筋,每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。
d)屋頂間的連接
突出屋面的樓梯間等,構(gòu)造柱應(yīng)從下一層伸到屋頂間頂部,并與頂部圈梁連接。屋頂間的構(gòu)造柱與磚墻以及磚墻與磚墻的連接,可按上述抗震措施采取。
(5)后砌體的連接
后砌的非承重砌體隔墻,應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6拉結(jié)鋼筋與承重墻連接,每邊伸入墻內(nèi)不小于0.5m。8度和9度時,長度大于5.1m的后砌墻頂,應(yīng)與樓、屋面板或梁連接。
(6)欄板的連接
磚砌欄板應(yīng)配水平鋼筋,且壓頂臥梁應(yīng)與砼立柱相連,壓頂臥梁宜錨入房屋的主體構(gòu)造柱。
(7)構(gòu)造柱底端連接
構(gòu)造柱可不單獨設(shè)基礎(chǔ)(承重構(gòu)造柱除外),但應(yīng)伸入室外地面下500mm,或錨入室外地面下不小于300mm的地圈梁。
3.3.3懸臂構(gòu)件的連接
(1)女兒墻的穩(wěn)定措施
6～8度時,240mm厚無錨固女兒墻(非出入口處)的高度不宜超過0.5m,當(dāng)超過時,女兒墻應(yīng)按抗震構(gòu)造圖集要求采取穩(wěn)定措施。女兒墻的計算高度可從屋蓋的圈梁頂面算起,當(dāng)屋面板周邊與女兒墻有鋼筋拉結(jié)時,計算高度可從板面算起。
(2)懸挑構(gòu)件
懸臂陽臺挑梁的最大外挑長度不宜大于1.8m,不應(yīng)大于2m。
不應(yīng)采用墻中懸挑式踏步或豎肋插入墻體的樓梯。
4結(jié)語
多層磚房在城鄉(xiāng)建設(shè)中量大面廣,又是人類活動和生活的主要場所。因此,加強(qiáng)多層磚房抗震設(shè)計,重視多層磚房抗震設(shè)計中的三個環(huán)節(jié),就能使多層磚房的地震破壞降低到最低限度。
參考文獻(xiàn)
1建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GBJ11—89)及1993年局部修訂.中國建筑工業(yè)出版社,1989遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1993
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊叢書編委會.建筑抗震設(shè)計手冊.中國建筑工業(yè)出版社,1994
3四川省行業(yè)技術(shù)規(guī)定.四川省新建工程抗震設(shè)計評定標(biāo)準(zhǔn)(試行).1997
【關(guān)鍵詞】磚柱廠房，地震震害，抗震設(shè)計
單層磚柱廠房具有選價低廉、構(gòu)造簡單、施工方便等優(yōu)點，在中小型工業(yè)廠肩中得到廣泛應(yīng)用。磚柱廠房是以磚柱（墻）做為承重和抗側(cè)力構(gòu)件，由于材料的脆性性質(zhì)，其抗震性能比鋼筋混凝土柱廠房差；由于磚往廠房內(nèi)部空曠、橫墻問距大，地震時的抗倒塌能力不如砌體結(jié)構(gòu)的民用建筑。因此根據(jù)磚柱廠房的震害特點，找出杭震的薄弱環(huán)節(jié)，提出相應(yīng)的抗震措施，提高其抗震能力是必要的。
1．地震震害及其特點：
·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。
從震害特點看，磚柱是廠房的薄弱環(huán)節(jié)，外縱墻的磚柱在窗臺高度或廠房底部產(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)重時山墻倒塌，端開間屋蓋塌落。屋蓋形式對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)無吊車且跨度和柱頂標(biāo)高均不大時，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橋式吊車的中小型廠房，6－8度時廠房的跨度不大子15m且柱頂標(biāo)高下大于6．6m，9度時跨度不大于12m且柱頂標(biāo)高不大于4．5m。
2．2廠房的平立面應(yīng)簡單規(guī)則。平面宜為矩形，當(dāng)平面為L、T形時，廠房陰角部位易產(chǎn)生震害，特別是平面剛度不對稱，將產(chǎn)生應(yīng)力集中。對于立面復(fù)雜的廠房，當(dāng)屋面高低錯落時，由于振動的不協(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，應(yīng)設(shè)置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨立、體型簡單的抗震單元，以避免地震時產(chǎn)主破壞。針對中小型廠房的特點，鋼筋混凝上無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)地震時最大彈塑性變形計算確定。一般可采用50～70mm。
3．結(jié)構(gòu)體系
3.1地震時廠房破壞程度與屋蓋類型有關(guān)，一般來說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度時宜采用輕型屋蓋，9度時應(yīng)采用輕型屋蓋。人之地震震害調(diào)查表明：6、7度時的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞，8、9度時排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（G8Jll一89）規(guī)定：6、7度時可采用十字形截面的無筋磚柱，8度1、2類場地應(yīng)采用組合磚柱，8度3、4類場地及9度時邊柱宣采用組合磚柱，中柱直采用鋼筋混凝土柱。經(jīng)過地震震害分析發(fā)現(xiàn)：非抗震設(shè)計的單層磚柱廠房經(jīng)過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)計和施工上也存在先天不足，因此正常設(shè)計正常施工和正常使用的無筋磚柱單層廠后，在8度區(qū)仍然具有一定的抗震能力。可見對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類場地“應(yīng)”采用組合磚往改為“宜”采用組合磚柱，允許設(shè)計人員根據(jù)不同情況對是否配筋有所選擇。一般來說，當(dāng)單層磚柱廠房符合砌體結(jié)構(gòu)剛性方案條件，經(jīng)抗震驗算承載力滿足要求時，可以采用無筋磚柱。
3.3對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)廠房兩端為非承重山墻時，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，這不僅降低了房屋整體空間作用，對防止山墻的出平面破壞也不利，因此廠房兩端均應(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，最好采用輕質(zhì)隔墻，以避免墻體對柱及柱與屋架連接節(jié)點產(chǎn)生不利影響，如果采用非輕質(zhì)隔墻，則應(yīng)考慮隔墻對柱及其與屋架節(jié)點產(chǎn)生的附加剪力。
3.6無窗架不應(yīng)通至廠房單元的端開間，以免過份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時，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抗震承載力計算
4.1橫向抗震計算
單層磚往廠房橫向抗震計算的計算簡圖，可按下列規(guī)定選取：（1）當(dāng)廠房柱為無筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時，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)廠肩邊柱為無筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱，在確定廠房自振周期時，磚柱下端按固接考慮，在計算水平地震作用時，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，無筋磚柱下端開裂并退出工作，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算，可以忽略空間工作影響·采用平面排架進(jìn)、廳計算。對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)行計算：但為了簡化，對于一定條件下的廠房可以按平面排架進(jìn)行計算，考慮到其空間工作影響，對計算的地震作用效應(yīng)要進(jìn)行調(diào)整。
4.2縱向抗震計算
對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，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，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)計中為了利用剛性屋蓋假定時縱向地震作用分配形式簡單的優(yōu)點，可以針對不同屋蓋形式對柱列的側(cè)移剛度乘以修正系數(shù)，做為縱向地震分配時的柱列剛度，并對所計算的廠房自振周期進(jìn)行修正，以考慮屋蓋的彈性影響。
對于縱墻對稱布置的單跨廠房，在廠房縱向沿跨中切開，取一個柱列單獨進(jìn)行縱向計算與對廠房進(jìn)行整體分析結(jié)果是相同的。對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，為了計算簡便，仍可假定各縱向往列在地震時獨立振動，按柱列法進(jìn)行計算。
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，設(shè)有滿鋪望板的抗震能力比無望板強(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，并能夠限制地震時墻體裂縫的開展，減輕墻體破壞。當(dāng)?shù)鼗鶠檐浫跽承酝痢⒁夯?、新近填土或?yán)重不均勻土層時，地震易出現(xiàn)裂縫，如果裂縫穿過廠房將使房屋撕裂，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)圈梁兼做門窗過梁或抵抗不均勻沉降影響時，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)實際受力計算確定。
采用鋼筋混凝土無檁屋蓋的磚柱廠房，地震時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，在墻頂沿墻長每隔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)墊塊厚度或配筋過小時。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，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。
5.4山墻是磚柱廠房抗震的薄弱部位，地震時產(chǎn)生外傾、局部倒塌甚至全部倒塌，震害的主要原因是山墻頂部與屋蓋系統(tǒng)拉結(jié)不牢。為了使屋蓋與山墻可靠連接，應(yīng)在山培頂部設(shè)置鋼筋混凝上臥梁，通過臥梁內(nèi)的預(yù)埋件與屋蓋構(gòu)件錨拉。
由于山墻比較高大，在橫向地震作用下，墻體內(nèi)的平面彎曲應(yīng)力使墻體產(chǎn)主水平裂縫，墻體內(nèi)的剪力使墻體產(chǎn)生交叉裂縫；在縱向地震作用下，墻體產(chǎn)生平面外傾倒。在山墻壁柱中配筋，可以防止或減輕上述震害的產(chǎn)生，壁柱的截面和配筋不應(yīng)小于排架柱，并應(yīng)通到墻頂與臥梁、屋面構(gòu)件連接。
為了防止山墻和橫墻的剪切破壞，對其開侗應(yīng)有所限制，開洞的水平截面面積不應(yīng)超過總截面面積的50％。8、9度時在山墻和橫墻兩端應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，9度時在高大洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:房屋建筑；結(jié)構(gòu)分析；抗震設(shè)計
一、抗震設(shè)計的重要性
從我們現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r來講，城市人口越來越密集，房屋建筑也越來越多，若突然發(fā)生大的地震災(zāi)難就會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安全舒適的住宿，為人們的一個防護(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)重的一個災(zāi)害，它所給人們造成極大的影響，地震不僅是簡單的震動，也會引起一系列海嘯、泥石流等自然災(zāi)害，其破壞性不可小覷。由此可見，當(dāng)一個破壞性極大的災(zāi)難發(fā)生在人們最需要安全的避難所時，我們就不得不重視對于這一災(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)計規(guī)定
在我國，房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)一般分為特殊設(shè)防類、重點設(shè)防類、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類、適度設(shè)防類等四個類別，簡稱甲、乙、丙、丁。在甲乙類建筑體系設(shè)計中應(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度時應(yīng)按比9度更高要求采取抗震措施。而丙類建筑應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防確定其抗震措施。在丁類建筑中地震作用應(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類場地的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)時，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的要求中，它的抗震設(shè)計一般要滿足，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應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)來定。另外當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層一下抗震構(gòu)造措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應(yīng)低于四級。地下室中無上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震構(gòu)造措施的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或者四級。對于那些筒體房屋結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計要求來說，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加強(qiáng)層影響措施來解決。當(dāng)?shù)陀?度采用加強(qiáng)層時，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)時就不要采用加強(qiáng)層了。
三、抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用
抗震的設(shè)計在整個建筑中可以說是十分關(guān)鍵的一環(huán)，我們可以從一下幾個方面進(jìn)行理解，從而體會抗震設(shè)計時如何在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中進(jìn)行運用，進(jìn)而理解抗震設(shè)計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?？拐鹪O(shè)計，顧名思義，就是保障房屋建筑能夠在地震時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)計師，首先就要保障有一個穩(wěn)固的地基。地基是整個建筑的基礎(chǔ)，其抗震性能也就在一定程度上決定著整個建筑的抗震能力。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，我們就可以將其運用在房屋的結(jié)構(gòu)當(dāng)中。規(guī)則、對稱的建筑結(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)上注意到對于抗震的作用。（2）我們完善了房屋的抗震設(shè)計之后，可以再從地震一方面來思考如何降低地震作用對房屋建筑的影響。我們目前所采取的辦法就是在建筑物的基礎(chǔ)與主體之間加一個隔震層，也有人提出在建筑物的頂端部分設(shè)立一個“反擺”。這樣的設(shè)計首先能夠有效避免發(fā)生地震時建筑物之間互相碰撞，并且能夠有效緩解在地震來臨時房屋的震動幅度，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，在一些實際的經(jīng)驗中我們也發(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硬程度。首先，就需要考慮到在進(jìn)行建筑時，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)上對整個建筑進(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τ诓煌ㄖ愋瓦M(jìn)行不同的外層加固。目前，我們也仍需對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，能夠幫我們在建造房屋時一方面減少不必要的材料浪費，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說決定著房屋質(zhì)量的好壞，一般地地震可以導(dǎo)致房屋建筑周圍地表變化，這樣就會造成地基的開裂，導(dǎo)致房屋出現(xiàn)問題。因此在地理位置的選擇上，設(shè)計人員要對房屋建筑進(jìn)行合理化選擇：如選擇開闊的堅硬場地，考慮場地土的剛度大小和場地覆蓋層的厚度等。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)量優(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，以及受力計算的明確性，保障在建筑體系中不使用轉(zhuǎn)換層，這樣就會保障有地震發(fā)生時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，鑒于我國的地震災(zāi)害多數(shù)發(fā)生在底層，一般突出表現(xiàn)為“上輕下重”的這樣一個現(xiàn)象，所以在設(shè)計時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)計就會在發(fā)生地震時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。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”。在實際運用中如不采取這個措施，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
地震是人類生活面臨的重要的自然災(zāi)害，危及著人民的生命與財產(chǎn)安全。在我國，目前人們對于房屋建筑無論是安全性還是舒適性的要求越來越高，房屋建筑行業(yè)不斷改善自己的設(shè)計和技術(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)計的時候，必須充分考慮抗震設(shè)計，并有采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?，盡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，對于抗災(zāi)設(shè)計有所重視，不斷改善我們的技術(shù)，建造更優(yōu)質(zhì)的建筑。
作者:王甲輝 單位:吉林供電公司
底部框架～抗震墻砌體房屋結(jié)構(gòu)的薄弱層一般均出現(xiàn)在底部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)部分或過渡層。汶川地震經(jīng)驗表明，過渡層先于其他層倒塌、破壞的實例較多、程度較重，這種現(xiàn)象不容忽視。眾所周知，結(jié)構(gòu)存在兩種不同部位的薄弱層，故在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)控制其中相對薄弱的部分，避免出現(xiàn)特別薄弱的部位。底部框架一抗震墻和上部砌體均具有一定的承載能力，但后者的變形和耗能能力比較差。權(quán)衡二者受力特點，規(guī)范提出結(jié)構(gòu)縱橫兩個方向，上部砌體計入構(gòu)造柱影響的側(cè)向剛度與底層側(cè)向剛度的比值要求均不應(yīng)小于1．0，目的是使結(jié)構(gòu)上下側(cè)向剛度趨于一致不發(fā)生較大突變并迫使變形下移至底部具有較好的變形能力和耗能能力的框架一抗震墻部分，從而改善抗震性能。汶川地震震害表明，上部砌體比多層砌體房屋抗震性能稍弱，是砌體結(jié)構(gòu)部分的薄弱層，因此構(gòu)造柱的設(shè)置要求更嚴(yán)格。在強(qiáng)烈地震作用下過渡層損壞嚴(yán)重，過渡層砌體的開裂將會破壞托墻梁的整體性，所以應(yīng)慎重考慮托墻梁整體工作。
2側(cè)向剛度比的合理確定
上部砌體的側(cè)向剛度與底層側(cè)向剛度K的比值應(yīng)滿足表1的要求。在確定上下層剛度比時應(yīng)注意考慮以下因素。
2．1下部框架一剪力墻的側(cè)向剛度
底部側(cè)向剛度不能過大也不能太小'岡0度過大將吸收過多的地震作用，破壞嚴(yán)重同時會迫使薄弱層向上部砌體轉(zhuǎn)移而出現(xiàn)脆性破壞；剛度過小則形成軟弱層，地震時塑性變形過多集中在底部而發(fā)生較大破壞。底部框架一抗震墻砌體房屋自振周期一般在0．6—0．9左右，略大于場地土的特征周期，可以設(shè)計相對較小的側(cè)向剛度，適當(dāng)增大結(jié)構(gòu)自振周期，使結(jié)構(gòu)從整體上減小地震作用。同時不宜設(shè)計過柔的下部結(jié)構(gòu)，下部側(cè)向剛度過小導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震下發(fā)生較大的塑性變形，同時為避免出現(xiàn)脆性剪切破壞，底部的地震剪力設(shè)計值應(yīng)乘以增大系數(shù)，其值可取1．2～1．5，剛度越小，剪力增大系數(shù)越大。因此，上下層剛度比宜取接近下限值，底層宜盡量設(shè)置較多數(shù)量剪力墻，從而提供較大側(cè)向剛度并且剪力增大系數(shù)不至于取太大。
2．2次梁轉(zhuǎn)換的砌體墻段
對于有些工程在設(shè)計時出現(xiàn)次梁托上部砌體墻的情況，可能造成一些不利后果。圖1為L一1上有砌體墻，兩端支撐在KL一1上形成次梁轉(zhuǎn)換的情況，次梁轉(zhuǎn)換的受力如圖2所示。重力荷載和地震作用下上部墻體傳來軸力、彎矩及剪力。在彎矩作用下使支撐次梁的框架主梁產(chǎn)生附加集中力，由于程序未能很好的反映這部分作用，因此在設(shè)計中應(yīng)盡量不采用次梁轉(zhuǎn)換。如無法避免時，應(yīng)采取以下措施：1)過渡層墻體另外采取加強(qiáng)措施(參《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》7．5．2)，同時支撐框梁應(yīng)加強(qiáng)；2)次梁一端盡量與框柱或剪力墻相連以便將上部傳遞下來的彎矩轉(zhuǎn)移給框柱或剪力墻；3)次梁轉(zhuǎn)換的墻體不宜太長從而降低其向下傳遞的彎矩。—圖1次梁轉(zhuǎn)換圖圖2轉(zhuǎn)換梁傳力圖
2．3過渡層構(gòu)造柱及門窗
洞邊小墻段在計算上部砌體側(cè)向剛度時應(yīng)該考慮構(gòu)造柱的影響，因此在模型輸入時應(yīng)輸入構(gòu)造柱的布置。如果未輸入構(gòu)造柱可能造成下部結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度偏柔的結(jié)果，且上下層剛度比接近下限時，就容易使下部結(jié)構(gòu)形成柔軟層而不利于抗震。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》7．2．3條規(guī)定，剛度的計算應(yīng)計及高寬比的影響，高寬比大于4時，等效側(cè)向剛度可取0．0(注：墻段的高寬比指層高與墻長之比，對門窗洞邊的小墻段指洞凈高與洞側(cè)墻寬之比)。為此，在模型輸人時應(yīng)將高寬比大于4的墻段刪去以盡量接近實際受力情況。反之，則結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度偏大有可能造成下部結(jié)構(gòu)設(shè)計過剛而迫使薄弱層轉(zhuǎn)移至過渡層，發(fā)生脆性破壞。
3托墻梁的設(shè)計
底部框架一抗震墻砌體房屋的鋼筋混凝土托墻梁計算地震組合內(nèi)力時，應(yīng)采用合適的計算簡圖。若考慮上部墻體與托墻梁的組合作用，應(yīng)計入地震時墻體開裂對組合作用的不利影響，可調(diào)整有關(guān)的彎矩系數(shù)、軸力系數(shù)等計算參數(shù)。托墻梁彎矩計算時，設(shè)計中可按經(jīng)驗考慮墻梁上部作用的荷載折減，一般無洞口可取0．85，有洞口可取0．95，但四層以下應(yīng)全部計入組合；托墻梁剪力計算時，由重力荷載產(chǎn)生的剪力不折減。
4底部框架一剪力墻的設(shè)計
剪力墻的布置應(yīng)遵守對稱、均勻、分散、周邊的原則，且應(yīng)使上部砌體的中線與抗震墻中線重合，具有良好的整體抗傾覆和抗扭轉(zhuǎn)能力。底部抗震墻應(yīng)承擔(dān)地震作用下全部地震剪力設(shè)計值，且該地震剪力設(shè)計值應(yīng)乘以增大系數(shù)。由于底框結(jié)構(gòu)層數(shù)不高，底部抗震墻軸壓比大都不大，一般不都超過0．3，因此剪力墻均按底部加強(qiáng)區(qū)的構(gòu)造邊緣構(gòu)件設(shè)計，即根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》7．1．9條確定抗震等級后按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》表6．4．5-2進(jìn)行邊緣構(gòu)件設(shè)計。由于全部承擔(dān)地震剪力設(shè)計值，因此要根據(jù)計算結(jié)果對墻體配置足夠的水平分布筋數(shù)量，以滿足抗剪承載力要求。當(dāng)建筑層數(shù)和平面尺寸確定之后，為滿足底部抗剪承載力的要求，剪力墻的數(shù)量基本就能確定；然后再根據(jù)上下層剛度比的要求確定底層框架柱的數(shù)量和截面，柱截面宜小但應(yīng)滿足軸壓比和截面配筋率的要求。布置柱時尚應(yīng)考慮框架梁中心與上層墻體中線對齊的原則。
5過渡層的設(shè)計
過渡層設(shè)計的目的是使上部砌體具有良好的整體性，在地震作用下避免出現(xiàn)過渡層先于其他層倒塌、破壞的情況。為保證過渡層在地震作用下具有一定的整體性和傳遞水平地震力的剛度，規(guī)范要求過渡層底板為現(xiàn)澆混凝土板且厚度不應(yīng)小于120mm，配筋雙層雙向，每個方向配筋率不小于0．25％。過渡層圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置規(guī)范也給出了相應(yīng)的規(guī)定。高度不宜小于240mm，構(gòu)造柱截面不應(yīng)小于240mm×240mm，截面配筋6，7度時不宜少于4+16。構(gòu)造柱與墻體連接處的水平拉結(jié)筋，6，7度下部1／3樓層處應(yīng)沿墻通長設(shè)置?？傊^渡層設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格遵循規(guī)范要求對其采取必不可少的構(gòu)造加強(qiáng)措施，避免成為結(jié)構(gòu)的軟肋。
6基礎(chǔ)設(shè)計及其他
底部框架一抗震墻砌體房屋的抗震墻應(yīng)設(shè)置條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)等整體性好的基礎(chǔ)。當(dāng)結(jié)構(gòu)采用板式樓梯時，樓梯踏步板宜采用雙層雙向配筋。
7結(jié)語
我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，主要是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計，即用線彈性方法計算結(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構(gòu)造措施獲得的。結(jié)構(gòu)的計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。這些方法沒有考慮結(jié)構(gòu)屈服之后的內(nèi)力重分布。實際上結(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，是不經(jīng)濟(jì)的。隨著人們認(rèn)識的提高，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析設(shè)計方法經(jīng)過了兩個文獻(xiàn)的轉(zhuǎn)變：(1)靜力分析方法到動力分析方法的轉(zhuǎn)變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉(zhuǎn)變。其中動力分析方法就經(jīng)過了從振型分解反應(yīng)譜法到時程分析法、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大的轉(zhuǎn)變。作為一種簡化實用近似方法，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)從彈性階段開始，經(jīng)歷開裂、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力時程分析方法過程中，計算工作量大的問題，僅用于近似評估結(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，并且對于非對稱結(jié)構(gòu)，還必須考慮正、反側(cè)反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結(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)計中的使用。
地震動能量是刻畫地震強(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兩個反映地面運動特性的重要因素。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)在地震地面運動作用下的非線性性質(zhì)及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時，結(jié)構(gòu)處于能量場中，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)心的問題。結(jié)構(gòu)在地震(反復(fù)交變荷載)作用下，每經(jīng)過一個循環(huán)，加載時先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲能量，卸載時釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多，不僅因為它承擔(dān)了較大的地震作用，還因為它產(chǎn)生了較大的變形。從這個意義上來看，耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個結(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)，只有通過結(jié)構(gòu)自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(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^設(shè)防烈度時，利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來存儲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。
