有關(guān)提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的探討

1、有關(guān)提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的探討    摘要：文章主要探討了如何提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，先是強(qiáng)調(diào)選擇有利于抗震的場(chǎng)地，接著從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面介紹了提高建筑物的抗震性能的三點(diǎn)方法，即提高建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、增強(qiáng)建筑物的剛度及整體性、保證結(jié)構(gòu)的延性能力。    關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震性能；剛度；延性     一.引言2008年5月的汶川地震中，大量建筑物的突然倒塌是造成大量人員死亡的主要原因，可見，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，對(duì)于延緩逃離時(shí)間，減少地震人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失有著重要意義。二.選擇

2、有利的抗震場(chǎng)地建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件對(duì)建筑物的抗震性能起到很關(guān)鍵的影響作用，因此，要加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，首先要選好建筑場(chǎng)地，盡量避開對(duì)抗震不利的場(chǎng)地進(jìn)行建設(shè)，以減輕地震災(zāi)害。選擇建筑場(chǎng)地應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則。1.應(yīng)選擇對(duì)建筑抗震有利的地段，如寬闊平坦而又堅(jiān)實(shí)均勻的場(chǎng)地。堅(jiān)實(shí)的砂土層，微風(fēng)化、中等風(fēng)化的基巖和不含水的粘土層都屬于良好的場(chǎng)地；盡量避開軟弱土、液化土，高聳孤立的山丘、非巖質(zhì)陡坡、河岸和邊坡邊緣等狀態(tài)明顯不均勻地段；2.當(dāng)無(wú)法避開上述的不利地段時(shí),應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防類別、地基液化等級(jí)來(lái)采取適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施，可加強(qiáng)地基和上部結(jié)構(gòu)整體性和剛度，采取措施部分消除或全部消除地基液化造成的沉陷；3.

3、當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)存在軟弱粘性土層、嚴(yán)重不均勻土層和新近填土?xí)r，應(yīng)估計(jì)地震時(shí)造成的地基不均勻沉降或其他不利影響，并采取對(duì)樁基、地基的加固措施以及加強(qiáng)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理，對(duì)于地震時(shí)可能導(dǎo)致滑移、崩塌、地陷或地裂的場(chǎng)地，應(yīng)采取相應(yīng)的地基穩(wěn)定措施，并且此類地段不宜建造甲、乙、丙類建筑。三.從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面加強(qiáng)建筑物的抗震性能1.盡量提高建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性多次地震經(jīng)歷表明，簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱的建筑在地震時(shí)不易被破壞，其抗震能力較強(qiáng)，并且結(jié)構(gòu)規(guī)則的建筑容易準(zhǔn)確計(jì)算其地震反應(yīng)，確定地震作用的傳遞途徑，并進(jìn)行細(xì)部處理或采取其他抗震構(gòu)造措施。建筑結(jié)構(gòu)外形應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)。（1）建筑形狀力求簡(jiǎn)單規(guī)則。即盡量不讓平立面出現(xiàn)凸角的

4、結(jié)構(gòu)，若凸角難以避免，應(yīng)滿足建筑平面突出部分的長(zhǎng)度不大于該方向總長(zhǎng)度的30%，且不大于建筑的總寬度。除了局部突出的樓、電梯間之外，房屋立面局部收進(jìn)尺寸不大于總尺寸的25%。（2）建筑結(jié)構(gòu)盡量對(duì)稱均勻。結(jié)構(gòu)對(duì)稱均勻是抗震設(shè)計(jì)十分重要的原則，不對(duì)稱結(jié)構(gòu)會(huì)在地震作用下產(chǎn)生較強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)作用。若周邊構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度不對(duì)稱，則應(yīng)在布置時(shí)從總體上減小剛度偏心，并在計(jì)算時(shí)充分估計(jì)構(gòu)件的內(nèi)力和變形及薄弱側(cè)的位移。（3）盡可能滿足建筑豎向均勻性。如果建筑的豎向布置不均勻，容易產(chǎn)生剛度和強(qiáng)度的突變，從而引起豎向的應(yīng)力或變形集中，在地震中極易損壞甚至倒塌。通常在柔性底層建筑中，構(gòu)件的應(yīng)力和變形集中非常嚴(yán)重，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)

5、配置強(qiáng)韌性良好的構(gòu)件以承受大的側(cè)移。在設(shè)計(jì)抗震墻時(shí)，應(yīng)考慮連續(xù)抗震墻的間距以及限制上下層的剛度。設(shè)置框架內(nèi)的填充墻時(shí)，應(yīng)使墻柱分開，或采用輕質(zhì)墻以使框架柱連續(xù)。對(duì)于建筑中門、窗、管道等開洞，盡量開設(shè)整齊，以避免形成應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)。2.增強(qiáng)建筑物的剛度及整體性建筑物是由縱、橫向承重構(gòu)件和樓蓋組成的結(jié)構(gòu)體系，它必須具有足夠大的整體剛度和整體穩(wěn)定性。增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，可以推遲地震時(shí)構(gòu)件屈服，降低對(duì)構(gòu)件延性的要求。還應(yīng)注意抗側(cè)力構(gòu)件的布置以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量的分布。剛性樓蓋能保證各個(gè)抗側(cè)力的構(gòu)件按各自側(cè)移剛度合理分配地震作用。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋是較理想的抗震構(gòu)件，其具有整體性好、水平剛度大的優(yōu)

6、點(diǎn)，可消除滑移、散落問(wèn)題，它還可使平面上墻體對(duì)齊的要求適當(dāng)放寬，可有效控制層間變形。較強(qiáng)的樓板及屋蓋水平剛度還能有效地傳遞荷載，尤其是在上下墻體在平面上沒(méi)對(duì)齊時(shí)，它們起到一定的傳遞水平力的作用，對(duì)樓板和屋蓋現(xiàn)澆還能增加其對(duì)墻體的約束?？梢?，采現(xiàn)澆樓、屋蓋能有效增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)空間剛度和整體穩(wěn)定性，從而提高房屋的抗震性能。3.保證結(jié)構(gòu)的延性能力。要使建筑物在遭受大地震時(shí)具有較強(qiáng)的抗震能力，可通過(guò)使部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞來(lái)延性耗散地震能量，從而減少整體承受的地震能量。結(jié)構(gòu)延性能抵抗地震作用下的非彈性變形，其對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震性能的作用絲毫不亞于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。為使結(jié)構(gòu)在地震中表現(xiàn)出必要的延性，就應(yīng)盡量使塑性變形更多地

7、集中在具有一定延性能力的構(gòu)件上?？刹扇∫韵路椒ㄌ岣呓Y(jié)構(gòu)的延性：（1）選擇一個(gè)可接受的塑性變形機(jī)構(gòu)，即通常所說(shuō)的“強(qiáng)柱弱梁”。它是通過(guò)人為作用使柱的抗彎能力比梁強(qiáng)，使得在地震作用下，鋼筋混凝土框架的梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)，前者塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較大，而后者塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較小或根本不出現(xiàn)塑性鉸。這樣就能保證框架具有較大的塑性耗能能力。（2）為避免在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)在其延性未發(fā)揮出來(lái)之前就遭到剪切破壞，應(yīng)人為增大各類構(gòu)件的抗剪切能力,即我們通常所說(shuō)的強(qiáng)剪弱彎，即增大梁端、柱端以及節(jié)點(diǎn)處的組合剪力值，來(lái)避免構(gòu)件發(fā)生剪切破壞?？芍苯訉⒁豢缌簝啥私孛娴慕M合彎矩值乘以增大系數(shù)，再?gòu)钠胶怅P(guān)系中求得梁端剪力。（3）通過(guò)相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證可能出現(xiàn)塑性鉸的部位具有足夠的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和塑性耗能能力。我國(guó)的抗震措施中采用 “梁柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”耗能機(jī)構(gòu)模式。增加箍筋能提高構(gòu)件在發(fā)生剪切破壞時(shí)所達(dá)的延性。四.結(jié)束語(yǔ)總之，為盡可能地避免地震給人類帶來(lái)的災(zāi)難和損失，我們工程技術(shù)設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分研究和合理設(shè)計(jì)，做好場(chǎng)地選擇、平立面布置、結(jié)構(gòu)體系等各