建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì) (詳細(xì)版)

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)我國位于世界兩大地震帶的交匯區(qū)域，是世界上多地震的國家之一，地震活動頻度高、強(qiáng)度大、震源淺、分布廣，震災(zāi)嚴(yán)重。地震帶給我國的損失是相當(dāng)慘重的。1976年的唐山地震、2008年的汶川地震、2010年的玉樹地震等都給我國人民帶來了巨大的損失。因此，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)成為一項(xiàng)根本性的減災(zāi)措施。1我國的地震情況現(xiàn)狀我國東瀕環(huán)太平洋地震帶，西部和南部是歐亞地震帶所經(jīng)過的區(qū)域，是世界上多地震的國家之一。20世紀(jì)以來，我國共發(fā)生6級以上地震近800次，遍布除貴州、浙江兩省和香港以外的所有的省、自治區(qū)、直轄市。我國位于6度區(qū)以上的城市占城市總數(shù)的70%以上，近60%的大城市位于7度及7度以上的地震區(qū)?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）規(guī)定，抗震設(shè)防烈度6度及以上地區(qū)的建筑必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。2建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)2.1砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)由于砌體結(jié)構(gòu)房屋的自重大、剛度大、地震時(shí)受到很大的地震作用，而且砌體材料抗彎抗剪及抗拉性能都很差，地震下極易出現(xiàn)裂縫。對于多層砌體房屋，結(jié)構(gòu)的布置需要遵循以下幾點(diǎn)原則：（1）優(yōu)先選取橫墻承重或縱橫墻共同和承重的結(jié)構(gòu)體系；（2）上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應(yīng)基本對齊；（3）房屋的底部，應(yīng)沿縱橫兩方向設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻，并應(yīng)對稱均勻布置；（4）當(dāng)立面差在6m以上，或房屋有錯(cuò)層且樓板高差較大，或各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同時(shí)，宜設(shè)置抗震縫，縫兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置墻體，縫寬應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度和房屋高度確定，可采用50-100mm。除了上述結(jié)構(gòu)布置要求之外，還需采取一些抗震構(gòu)造措施。（1）加強(qiáng)結(jié)構(gòu)間的連接。如縱橫墻的連接，樓板間及樓板與墻體的連接，梁、屋架與墻、柱或圈梁的拉結(jié)。（2）鋼筋混凝土構(gòu)造柱設(shè)置。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：樓、電梯間四角，樓梯段上下端對應(yīng)的墻體處；外墻四角和對應(yīng)轉(zhuǎn)角；錯(cuò)層部位橫墻與外縱墻交接處，大房間內(nèi)外墻交接處，較大洞口兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱。構(gòu)造柱的截面一般不小于240mm×380mm；構(gòu)造柱必須與磚墻有可靠的連接，應(yīng)先砌墻后澆柱；構(gòu)造柱必須與圈梁相連，構(gòu)造柱的縱筋穿過圈梁，保證構(gòu)造柱縱筋上下貫通；構(gòu)造柱的混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20，與之連接的磚的強(qiáng)度等級不宜低于MU10，砂漿強(qiáng)度等級不低于M5.0。（3）圈梁的布置。一般要求圈梁寬度宜與墻厚相同，圈梁高度不小于120mm，縱向鋼筋不應(yīng)少于4Φ10，箍筋間距不大于300mm。2.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系的選擇對混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能影響很大，目前應(yīng)用比較廣泛的結(jié)構(gòu)體系有一下幾種：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。框架結(jié)構(gòu)體系只使用于12層以下、體型簡單、剛度均勻的房屋；剪力墻結(jié)構(gòu)體系試用于高烈度區(qū)20-30層的多高層居住建筑；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系多用于地震區(qū)10-20層的房屋。多層和高層鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)使傳力途徑盡量簡單而直接，力求結(jié)構(gòu)的平面布置和豎向布置使質(zhì)量和剛度均勻、對稱，剛度中心與質(zhì)量中心接近，減少扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中，避免豎向形成過大的剛度突變，避免形成薄弱層?；炷两Y(jié)構(gòu)的主要抗震措施是設(shè)置框架梁及框架柱?？蚣芰旱慕孛娉叽缫朔舷铝幸螅海?）截面寬度不宜小于200mm；（2）截面高寬比不宜大于4，以防止梁剛度降低后引起側(cè)向失穩(wěn)；（3）凈跨與截面高度之比不宜小于4?？蚣苤目拐鹪O(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下原則：（1）控制最小截面尺寸及截面高寬比。柱截面尺寸過小會使框架側(cè)移剛度不足、側(cè)移過大，截面高寬比過大將導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向的側(cè)移剛度相差較大，且不利于柱短邊方向的穩(wěn)定。故《規(guī)范》規(guī)定：截面的高度和寬度均不宜小于300mm，圓柱的直徑不宜小于350mm；截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。（2）控制剪跨比。《規(guī)范》規(guī)定框架柱的剪跨比宜大于2。（3）控制軸壓比。調(diào)整柱的軸壓比使柱盡量處于大偏心受壓狀態(tài)，避免出現(xiàn)延性較差的小偏心受壓破壞。（4）柱內(nèi)縱向鋼筋配置要求。柱內(nèi)縱向配筋不得小于最小配筋率的要求，且柱縱筋宜對稱配置。（5）加強(qiáng)柱的橫向約束。柱的橫向約束主要靠箍筋提供，當(dāng)普通箍筋不能滿足要求時(shí)，可采用復(fù)合箍筋或螺旋箍筋。2.3鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系主要有框架體系、框架-抗震墻板體系、筒體體系和巨型框架體系等。根據(jù)結(jié)構(gòu)總體高度和抗震設(shè)防烈度確定結(jié)構(gòu)類型和最大適用高度，詳情如下：剛結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度（m）結(jié)構(gòu)類型6、7度（0.10g）7度（0.15g）8度9度（0.20g）（0.30g）（0.40g）框架11090907050框架-中心支撐220200180150120框架-偏心支撐240220200180160筒體和巨型框架300280260240180剛結(jié)構(gòu)房屋的平面布置應(yīng)保證有良好的整體性和抗側(cè)移剛度。多層剛結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)盡量滿足下列要求：（1）建筑平面宜簡單規(guī)則，并使結(jié)構(gòu)各層的抗側(cè)力剛度中心與質(zhì)量中心接近或重合，同時(shí)使各層剛心與質(zhì)心接近同一豎直線；（2）建筑的開間、進(jìn)深宜統(tǒng)一；（3）高層剛結(jié)構(gòu)建筑不宜設(shè)置防震縫，但薄弱部位應(yīng)采取措施提高抗震能力。結(jié)構(gòu)的豎向布置宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與側(cè)向剛度沿豎向分布均勻連續(xù)，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自上而下逐漸減小，使得抗