建筑的抗震设计

建筑的抗震设计

王静

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【摘要】随着经济社会的不断进步发展，建筑功能的改变，建筑改造与加固在建筑业中占有的地位越来越重要。一些原有建筑因建造年代较早，其使用空间和功能等已不能满足城市发展的需要，且结构抗震设防标准较低，不能满足新标准的要求。这时，常常需要对建筑进行改造和抗震加固。如何把建筑改造与结构抗震加固结合起来，使改造后的建筑即能满足新功能的要求，又能保证结构的安全可靠，并提高整体抗震能力，是结构抗震加固设计需要重点考虑的问题。同时不同加固方法对结构弹性受力状态和弹塑性抗震性能的影响规律也是需要研究的问题。

【关键词】地震；抗震；结构设计

地震是⼈类在地震区建筑结构设防与不设防，震后结果⼤不⼀样。要使⼯程建设真正达到能够减轻以⾄避免地震灾害。地震常常以其猝不及防的突发性和巨⼤的破坏⼒给社会经济发展、⼈类⽣存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计，历史上各种⾃然灾害曾毁灭了世界各地52个城市，其中因地震⽽毁灭的城市有27个。

1.震害多发点

地震作⽤具有较强的随机性和复杂性，要求在强烈地震作⽤下结构仍保持在弹性状态，不发⽣破坏是很不实际的;既经济⼜安全的抗震设计是允许在强烈地震作⽤下破坏严重，但不倒塌。因此，依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点，提⾼结构的变形、耗能能⼒和整体抗震能⼒，防⽌⾼于设防烈度的“⼤震”不倒是抗震设计要达到的⽬标。

1.1结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层

　　钢筋混凝⼟框架结构在整体设计上存在较⼤的不均匀性，使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作⽤下，结构的薄弱层率先屈服，弹塑性变形急剧发展，并形成弹塑性变形集中的现象。

1.2柱端与节点的破坏较为突出

　　框架结构的构件震害⼀般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是⾓柱和边柱易发⽣破坏。论⽂发表。除剪跨⽐⼩的短柱易发⽣柱中剪切破坏外，⼀般柱是柱端的弯曲破坏，轻者发⽣⽔平或斜向断裂;重者混凝⼟压酥，主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区⽆箍筋约束时，节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度⾼的砌体填充墙紧密嵌砌时，柱顶剪切破坏严重，破坏部位还可能转移⾄窗洞上下处，甚⾄出现短柱的剪切破坏。

2.抗震结构设计

较合理的框架地震破坏机制，应该是节点基本不破坏，梁⽐柱屈服可能早发⽣、多发⽣，同⼀层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散，充分发挥整个结构的抗震能⼒。

2.1抗震计算中的延性保证

从⽤楼层⽔平地震剪⼒与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出，在抗震设防的第⼆、三⽔准时，框架结构构件已进⼊弹塑性阶段，构件在保持⼀定承载⼒条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量，所以框架结构需有⾜够的变形能⼒才不致抗震失效。试验研究表明，“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较⼤的内⼒重分布和能量消耗能⼒，极限层间位移⼤，抗震性能较好。

综合⼤量实验研究成果，影响不同受⼒特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作⽤剪⼒、相对配筋率、贯穿节点的梁柱

纵筋的粘结情况。

2.2构造措施上的延性保证

四川⼤地震实践证明，当建筑结构在⼤地震中要求保持⾜够的承载能⼒来吸收进⼊塑性阶段⽽产⽣的巨⼤能量，因为此时的结构在震中进⼊到⼀个塑性阶段，容易产⽣变形。所以，根据这种特点和抗震的要求，多发地震的国家钢筋混凝⼟结构抗震设计均要求按延性框架结构进⾏设计，所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载⼒与刚度，保证了建筑构造的整体性，延性的增加也就提⾼了变形能⼒，这样可以减少地震的破坏性，提⾼了建筑的抗震能⼒。

在结构布置上，按扩⼤了的柱端抗弯承载⼒进⾏设计，理论上可将柱屈服的可能性减少，保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因，如梁的实际抗弯承载⼒可能增⼤，⾼振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响，要使柱中完全避免塑性铰是困难的，同时为实现“强剪弱弯”的要求，保证塑性铰区域的局部延性，也必须通过⼀定的构造措施来保证结构的延性，具体做法如下:

(1)限制轴压⽐与纵筋最⼤配筋率合理的受⼒过程可明显提⾼构件延性，为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝⼟压碎的破坏形态，以提⾼塑性铰区域的转动能⼒，规范限制轴压⽐与纵筋最⼤配筋率，同时对混凝⼟受压区⾼度也提出相应要求。

(2)限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的⼀点，为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性，有必要加密塑性铰区内的箍筋间距，这不但可提⾼柱端抗剪能⼒，还可约束核⼼区内混凝⼟，对纵向钢筋提供侧向⽀承，防⽌⼤变形下纵筋压曲，从⽽改善塑性铰区域的局部延性。

(3)限制材料。拒绝⾖腐渣⼯程的第⼀关就是把握好材料质量，材料延性对确保构件(结构)延性极为重要。

3结语

钢筋混凝⼟框架结构是我国⼤量存在的建筑结构形式之⼀，历年震害资料表明:钢筋混凝⼟框架结构的柱端与节点的破坏较为严重，其抗震设计中必须满⾜“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及⾼层钢筋混凝⼟房屋抗震设计的实践中，由于设计⼈员对规范的理解和掌握尺度上，以及因地因⼈在结构选型、布置以及计算⽅法上相互差异较多⽽对设计产⽣较多的争议，抗震设计⽅法值得深⼊研究。

参考⽂献

[1]鲍玉龙，王航.民用建筑结构的抗震理念设计[J].科技传播，2011（2）.

[2]程新俊.框架结构的时变易损性和全寿命费用研究[D].广州大学,2014.