淺談建筑結構抗震

淺談建筑結構抗震我國是地震多發(fā)國，破壞性地震造成建筑結構、橋梁結構的損壞，人員的傷亡及經(jīng)濟損失都是巨大的。隨著社會的不斷向前發(fā)展，各門學科的交叉發(fā)展，使得隔震、消能減震等抗震技術的運用走上一個新的階段。任何結構所受的載荷都具有不同程度的動載荷性質，有不少結構主要在振動環(huán)境下工作。通過對隔震裝置的動力學分析，發(fā)現(xiàn)自振振動在結構的地震反應中經(jīng)常占有主導地位，不能夠忽略。那么找到結構反應的最大控制量，就能夠進而去尋找最合適的材料來制造隔震減震裝置，這樣就有希望把被動控制技術推向一個新高度。地震是來自地球內(nèi)部構造運動的一種自然現(xiàn)象，是人類社會面臨的一種嚴重的自然災害。據(jù)統(tǒng)計，地球每年平均發(fā)生500萬次左右的地震。地震通常給人們帶來巨大的經(jīng)濟和財產(chǎn)損失，其產(chǎn)生的影響是長久的。目前，科學技術還不能準確預測并控制地震的發(fā)生。我國為地震多發(fā)區(qū)，全國大部分大中城市處于地震區(qū)，由于城市人口及設施集中，地震災害會帶來嚴重的生命和財產(chǎn)損失。根據(jù)統(tǒng)計，我國450個城市中有3/4處于地震區(qū)，而其中大中城市的4/5以上均在地震區(qū)。以此，為了抗御和減輕地震災害，有必要進行建筑結構的抗震分析與設計。我國《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）中明確規(guī)定：抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進行抗震設計。地震時由于地面運動使原來處于靜止狀態(tài)的結構受到動力作用，產(chǎn)生強迫震動。我們將地震時地面加速度振動在結構上產(chǎn)生的慣性力稱為結構的地震作用。結構的地震反應是一種動力反應，其大小不僅與地面運動有關，還與結構自身動力特性如：自振周期、振型和阻尼等有關。結構動力學著重研究結構對于動荷載的響應（如速度、位移、加速度、內(nèi)力等時間的歷程），以便確定結構的承載能力和動力學特性，或為改善結構的性能提供依據(jù)。因此，在房屋抗震減震方面，結構動力學既是抗震設計的基礎，又是減震隔振的理論依據(jù)。一、結構抗震驗算各類建筑結構的抗震計算應遵循以下原則：1.一般情況下，可在建筑結構的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并進行抗震驗算，各個方向的水平地震作用應由該方向的抗側力構件承擔；2.有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大于15°時，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用；3.質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響，其他情況，可采用調(diào)整地震作用效應的方法考慮扭轉影響；4.8度和9度時的大跨度和長懸臂結構及9度時的高層建筑，應計算豎向地震作用。為了貫徹實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準設防目標，抗震規(guī)范規(guī)定進行下列內(nèi)容的抗震驗算：1.對各類鋼筋混凝土結構和鋼結構進行多遇地震作用下的彈性變形驗算；2.對絕大多數(shù)結構進行多遇地震下強度驗算，以防止結構構件破壞。3.對甲類建筑、位于高烈度區(qū)和場地條件較差的建筑、超過一定高度的高層建筑、特別不規(guī)則建筑、采用隔震消能減震設計的結構等進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算。在多遇地震作用下，滿足抗震承載力要求的結構一般處于彈性工作階段，不受損壞，但如果彈性變形過大，將會導致非結構構件的破壞。因此，規(guī)范對除砌體結構、廠房外的各類鋼筋混凝土結構和鋼結構要求進行多遇地政作用下的彈性變形驗算，對其樓層間的最大彈性層間位移要求符合下式：式中――多遇地震作用標準值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；計算時，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可不扣除結構整體彎曲變形；應計入扭轉變形；鋼筋混凝土結構構件的截面剛度可采用彈性剛度；h――計算樓層層高；――彈性層間位移角限值。除部分符合條件的單廠建筑、6度區(qū)的建筑（建造于IV類場地上較高的高層建筑除外）記憶生土房屋和木結構房屋外，其他建筑結構都要進行結構構件承載力的抗震驗算。驗算公式為：式中S――結構構件內(nèi)力組合的設計值，包括組合的彎矩、軸向力和剪力設計值；R――結構構件承載力設計值；γRE――承載力抗震調(diào)整系數(shù)。在罕遇地震作用下，地面運動加速度峰值是多遇地震的4～6倍。因此，多遇地震下處于彈性階段的結構，在罕遇地震烈度下將進入彈塑性階段，結構構件接近或達到屈服，此時，結構已沒有足夠的強度儲備。為抵抗地震的持續(xù)作用，要求結構有較好的延性，通過發(fā)展塑性變形來消耗地震能量。因此，對某些處于特殊條件下的結構，還需要驗算其在罕遇地震作用下的彈塑性變形。二、多層和高層鋼筋混凝土房屋的抗震多層和高層鋼筋混凝土房屋是我國工業(yè)和民用建筑中最常用的結構形式，根據(jù)建筑功能要求不同，其常用的結構體系有框架結構、抗震墻結構、框架抗震墻結構和筒體結構等形式。與砌體結構相比，鋼筋混凝土結構一般具有較好的抗震性能。多層和高層鋼筋混凝土建筑不同的抗震結構體系具有不同的性能特點，在確定結構方案時，應根據(jù)建筑使用功能要求和抗震要求進行合理選擇。一般來說，結構抗側移剛度是選擇抗震結構體系要考慮的重要因素，特別是高層建筑的設計，這一點往往起控制作用?？蚣塄D抗震墻結構體系的特點是克服了純框架結構剛度小和純抗震墻結構自重大的缺點，發(fā)揮了各自的優(yōu)點長處。具有抗側剛度較大，自重較輕，結構布置較靈活，結構的水平位移較小的優(yōu)點，抗震性能較好。該結構適用于辦公寫字樓、賓館、高層住宅等?？拐饓Y構體系的特點是自重大，側向剛度大，地震作用大，空間整體性好，但布置不靈活。抗震墻結構適合于住宅等建筑。三、多層砌體結構抗震砌體結構的主要承重及抗側力構件是墻體，砌體結構的承重體系應優(yōu)先選用橫墻或縱橫墻共同承重方案。結構承重體系中縱橫墻的布置宜均勻對稱，沿平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應上下連續(xù)，同一軸線上窗間墻寬度宜均勻。房屋的平、立面布置應盡量簡單、規(guī)則，避免由于不規(guī)則使結構各部分的質量和剛度分布不均是質量中心與剛度中心不重合而導致震害加重。多層砌體建筑隨著層數(shù)和高度的增加，房屋的破壞程度加重，倒塌率增加。因此對房屋的層數(shù)和總高度都有規(guī)范限制。房屋高寬比指房屋總高度與建筑平面最小總寬度之比，隨著高寬比的增大，房屋易發(fā)生整體彎曲破壞。多層砌體結構房屋不作整體彎曲驗算。因此，對于房屋的高寬比也應根據(jù)規(guī)范設計，還有砌體抗震橫墻的間距，房屋局部尺寸以及結構材料都要符合規(guī)范。四、小結《建筑抗震設計規(guī)范》適用于抗震設防烈度為6、7、8、9度地區(qū)的建筑工程的抗震設計及隔震消能減震設計，目標為“小震不壞，中震可修，大震不倒”，而且根據(jù)建筑物使用功能的不同，建筑物的結構不同，多層和高層鋼筋混凝土結構、多層砌體結構等，對建筑物的抗震設防類別及其設防標準進行了劃分。但設計規(guī)范的科學依據(jù)只能是現(xiàn)有的經(jīng)驗和資料，目前對地震規(guī)律性的認識還很不足，隨著科學水平的提高，地震可能不再是威脅。1、質量目標本工程質量目標為合格。為確保工程質量，從質量管理體系的各工序質量程度網(wǎng)絡控制兩大方面嚴格控制，并制定出相應的質量保證措施以確保工程的質量。質量保證體系的管理組織，從公司到項目部，配套管理，形成嚴格的統(tǒng)一管理體系，定員定崗責任到人。2、質量保證體系（1）、立健全質量保證體系，配備足夠的專業(yè)質量檢查人員，確保工程質量。（2）、強技術管理，認真貫徹國家規(guī)范、操作規(guī)程及各項管理制度，確確崗位責任制，組織學習圖紙、施工組織設計和工藝卡，做好技術交底工作，并建立技術考核制度。（3）施工過程中，按部位檢查操作方法和施工效果、及時糾正差錯。按部位及時填寫應檢查項目的隱、預檢記錄單，接受建設單位和質量檢查人員檢查。（4）測量、定位、放線必須準確，嚴格按施工測量定位方案進行。定位控制樁要保護好，不得擾動。（5）要熟悉圖紙，材料抽樣送到試驗室進行機械性能試驗。（6）所有材料和半成品進場應有出廠合格證或檢驗報告。砼配合比示經(jīng)試驗室和技術經(jīng)理同意，不得擅自變動。（7）嚴格工序交接制度。要及時做好隱蔽工程驗收記錄，認真填寫施工日記，確保技術資料完整。（8）堅持預先定標準、定樣板、定材料、定做法。進場材料、半成品和加工品應執(zhí)行驗收手續(xù)，不符合要求的材料不得進場。（9）土建和水電、安裝由現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，及時做好預埋件，認真做好各分項工程施工情況及檢查記錄和隱蔽工程驗收記錄，及時簽證。（10）執(zhí)行砼澆筑令和模板拆除令制度。（11）推行全面質量管理，現(xiàn)場成立QC小組，以保證工程優(yōu)良，各工種施工均應遵照有關施工規(guī)范和施工工藝要求。（12）對垂直度偏差的高程控制，設立專門測量放線小組，測量儀器及工具等須事先校正。（13）建立崗位責任制，操作人員姓名、年齡、級別實行掛牌上崗，分段負責，質量優(yōu)劣與獎金掛鉤